電吸附技術(shù)在水處理中的應用

1、電吸附水處理的原理

電吸附技術(shù)EST(Electro-Sorption Technology)，也可稱(chēng)電容去離子技術(shù)CDI(Capacitive Deionization)。它是利用帶電電極表面吸附水中離子及帶電粒子的現象，使水中溶解鹽類(lèi)及其它帶電物質(zhì)在電極的表面富集濃縮而實(shí)現水的凈化/淡化的一種新型水處理技術(shù)。

電吸附水處理的原理

EST技術(shù)是利用帶電電極表面吸附水中離子或帶電粒子的現象，使水中溶解的鹽類(lèi)及其它帶電物質(zhì)在電極表面富集濃縮而實(shí)現水的凈化或淡化。圖 1為電吸附水處理的原理示意圖。原水從一端進(jìn)入 由陰、陽(yáng)電極形成的通道，最終從另一端流出。原水在陰、陽(yáng)電極之間流動(dòng)時(shí)受到電場(chǎng)作用，水中離子或 帶電粒子將分別向帶相反電荷的電極遷移，被該電極吸附，儲存在電極表面所形成的雙電層中。隨著(zhù)離 子/帶電粒子在電極表面富集濃縮，使通道水中的 溶解鹽類(lèi)、膠體顆粒及其它帶電物質(zhì)的濃度大大降低，從而實(shí)現了水的除鹽及凈化。

圖1 電吸附水處理技術(shù)原理示意

2、電吸附水處理技術(shù)（EST）的特性

運行能耗低，水利用率高

EST技術(shù)的能耗很低，其主要的能量消耗在于使離子發(fā)生遷移，而在電極上并沒(méi)有明顯的化學(xué)反應發(fā)生，如有必要還可以將所用的能量回收一部分過(guò)來(lái)，即將吸附飽和的模塊上儲存的電能再加到另一再生好的模塊上，也即所謂的“秋千式”供電方 式。這與其它除鹽技術(shù)相比可以大大地節約能源。一個(gè)實(shí)驗模塊以50t/h流量、85%除鹽率處理TDS為1000㎎/L的原水時(shí)，能耗僅約為60W。其根本 原因在EST技術(shù)凈化/淡化水的原理是有區別性地將水中離子提取分離出來(lái)，而不是把水分子從待處理的原水中分離出來(lái)。

水利用率高

EST 技術(shù)可以大大提高水的利用率，一般情況 下水的利用率可以達到75%以上；如采用適當的工藝組合，甚至可達90%以上。

無(wú)二次污染

EST 技術(shù)不需任何化學(xué)藥劑來(lái)進(jìn)行水的處理， 從而避免了二次污染問(wèn)題。EST 系統所排放的濃水 系來(lái)自于原水，系統本身不產(chǎn)生新的排放物。與離子交換技術(shù)相比，省去了濃酸、濃堿的運輸、貯存、操作上的麻煩，而且不向外界排放酸堿中和液。

操作及維護簡(jiǎn)便

由于EST 系統不采用膜類(lèi)元件，因此對原水預處理的要求不高，而且即使在預處理上出一些問(wèn)題 也不會(huì )對系統造成不可修復的損壞。鐵、錳、余氯、有機物、鈣、鎂、FG 值等對系統幾乎沒(méi)有什么影響。在停機期間也無(wú)需對核心部件作特別保養。系統采用計算機控制，自動(dòng)化程度高，對操作者的技術(shù)要求較低。從理論上講，EST 模塊可以長(cháng)期服役，預期壽命至少在20a以上。

3、電吸附技術(shù)EST適用條件及范圍

對現階段經(jīng)過(guò)試驗和實(shí)際應用的數據統計分析，EST對所處理的進(jìn)水要求電導率≤500μS/㎝、COD≤100㎎/L、濁度≤5NTU、SS≤5㎎/L、油≤3㎎/L，處理后電導率可減少60%~80%、濁度≤2NTU、SS≤2㎎/L、油≤2㎎/L。處理效果與綜合的水質(zhì)影響因素、EST設備工藝的組合有關(guān)。

按照進(jìn)水的水質(zhì)、來(lái)源和工藝用途不同，EST可用于：

(1)循環(huán)冷卻水系統的補水預處理。通過(guò)電吸附法降低補水含鹽量，可以改善水質(zhì)，以利進(jìn)一步提高循環(huán)水的濃縮倍數，減少補水量和排污水量。

(2)循環(huán)冷卻水系統的排污水再生會(huì )用。經(jīng)過(guò)除鹽處理的排污水回用于循環(huán)冷卻水系統替代新鮮補水，可以減少新水消耗和污水排放量，進(jìn)一步提高循
環(huán)水的循環(huán)利用率。

(3)市政、工業(yè)污水處理。對于COD及含鹽量較高的工業(yè)廢水，傳統的水處理技術(shù)因COD高而影響 鹽分的去除，電吸附能除去廢水中的高鹽分，使生化法可行，二級生化處理后的污水經(jīng)電吸附除鹽，可作為循環(huán)水系統的補水或生產(chǎn)工藝用水回用。

(4)與高效反滲透技術(shù)(HERO)配套。用于反滲透進(jìn)水的預處理，降低其硬度、TOC等，可穩定反滲透系統運行、提高出水水質(zhì)和產(chǎn)水率、降低運行維護成本、延長(cháng)膜的使用壽命。

(5)工業(yè)用水處理。紡織印染、輕工造紙、電力化工、冶金等行業(yè)都需要大量的除鹽水或純水作為工藝用水。根據不同水質(zhì)標準，電吸附水處理技術(shù) 可以與傳統的除鹽技術(shù)相結合，以降低運行成本。

(6)飲用水凈化。電吸附技術(shù)可以用于飲用水深度處理，去除過(guò)量的無(wú)機鹽類(lèi)，如鈣、鎂、氟、砷、鈉、硝酸鹽、硫酸鹽、氯化物等，甚至使一些因無(wú)機鹽 類(lèi)超標的水源得以有效利用。

(7)苦咸水淡化。電吸附技術(shù)具有耐鈣、鎂、硫酸鹽等物質(zhì)結垢的特點(diǎn)，在苦咸水特別是礦坑水等高含鹽量和有機物水的淡化方面具有誘人的應用前景。谷騰水網(wǎng)