摘要：采用電吸附除鹽設(shè)備，對(duì)某電廠其經(jīng)過混凝沉淀之后的出水進(jìn)行深度除鹽處理，該項(xiàng)目設(shè)計(jì)處理水量10000m3/d。在原水平均電導(dǎo)率為389μS/cm、硬度平均值為1.19mmol/L、氯離子物平均濃度為64.7mg/L的情況下，產(chǎn)水平均電導(dǎo)為118μS/cm、硬度平均值為0.4 mmol/L、氯離子平均值13.6 mg/L，平均去除率分別為69.4%、66% 和79%；運(yùn)行費(fèi)用0.46元/ m3；產(chǎn)水率≥75%。運(yùn)行結(jié)果表明，電吸附除鹽技術(shù)應(yīng)用于電力行業(yè)深度除鹽處理是可行的。

關(guān)鍵詞：電吸附技術(shù) 電廠 鍋爐水 除鹽

 

Application of electro-Sorb technology in the water treatment system
of electric power plant

Zhu Guangdong1,Guo Hongfei1 ,Sun Xiaowei1Chen Chaoyang2

(1 EST Purification Equipment Co., Ltd, Beijing 100176; 2 Ningbo Mingyao Environmental Thermal Power Co., Ltd,
Ningbo 315825, China)

Abstract: The Electro-Sorb process was used for desalination of effluent which was treated by coagulating sedimentation,
treating capacity of the project is 10000m3/d. The average conductivity of effluent is 389μS/cm、hardness is 1.19mmol/L、
concentration of chloride is 64.7mg/L.The results shoawa that the average conductivity of influent is 118μS/cm、hardness is
0.4 mmol/L、concentration of chloride is 13.6mg/L.And the average removal rate is 69.4%、66% and 79% respectively.
Therefore Electro-Sorb process is feasible used for desalination of Electric power factory treatment.

Keywords: Electro-Sorb Technology; Electric power plant ; Boiler water ; Desalination
 

1 工程概況：

某熱電有限公司使用經(jīng)過混凝沉淀、過濾、混床等系統(tǒng)工藝處理的河水作為鍋爐水的補(bǔ)水，但經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行發(fā)現(xiàn)，靠全離子交換設(shè)備進(jìn)行鍋爐補(bǔ)給水處理，不僅酸堿耗量不斷增加，大宗材料消耗嚴(yán)重超標(biāo)的問題將日趨嚴(yán)峻，嚴(yán)重影響著本廠的經(jīng)濟(jì)效益。而且在對(duì)離子交換除鹽設(shè)備進(jìn)行再生時(shí)加入多少酸、堿，再生過程中就要排出多少其它鹽類（如殘余廢酸堿、氯化鈣、鎂、氯化鈉、碳酸鈣、硫酸鈣、碳酸鎂等），由于這些大量地排放這些化學(xué)物質(zhì)會(huì)給環(huán)境造成污染。 因此，對(duì)現(xiàn)有全離子交換除鹽技術(shù)需進(jìn)行重大技術(shù)革新。目前，除鹽的方法主要有電吸附、反滲透、電滲析、離子交換等。反滲透、電滲析、離子交換這些方法對(duì)前道預(yù)處理要求普遍較高，且會(huì)增加投資和運(yùn)行成本。電吸附水處理技術(shù)為近年來的一項(xiàng)新興技術(shù)[1]，技術(shù)上已比較成熟，其最大的特點(diǎn)就是對(duì)進(jìn)水的水質(zhì)要求較低，且運(yùn)行中基本不消耗化學(xué)藥劑，所以不需要增加過多預(yù)處理設(shè)施，運(yùn)行維護(hù)也較方便�；�于上述比較明顯的技術(shù)及成本優(yōu)勢，該公司于2009年8月底采用電吸附中試設(shè)備對(duì)其經(jīng)過混凝沉淀及過濾之后的出水進(jìn)行除鹽中試試驗(yàn)，并取得了非常滿意的效果。

鑒于良好的中試效果，公司決定領(lǐng)導(dǎo)遂決定采用常州愛思特公司生產(chǎn)的電吸附除鹽設(shè)備對(duì)其預(yù)處理（混凝沉淀、過濾等）之后的出水實(shí)施深度除鹽項(xiàng)目工程。該項(xiàng)目設(shè)計(jì)處理能力：10000m3/d，分二期實(shí)施：一期5000 m3/d，二期5000 m3/d，現(xiàn)已完成一期。產(chǎn)水率大于等于75%，即產(chǎn)水大于等于3750 m3/d，即要求產(chǎn)水量為156.25 m3/h，一期實(shí)際使用模塊34個(gè)。
 

2 技術(shù)原理

電吸附技術(shù)（Electro-Sorb Technology,簡稱EST）除鹽的基本思想是通過施加外加電壓形成靜電場，強(qiáng)制離子向帶有相反電荷的電極處移動(dòng)，對(duì)電極的充放電進(jìn)行控制，改變電極處的離子濃度，并使之不同于本體濃度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)水溶液的脫鹽[2]。由于碳材料，如活性炭和炭氣凝膠等制成的電極，不僅導(dǎo)電性能良好，而且具有很大的比表面積，置于靜電場中時(shí)會(huì)在其與電解質(zhì)溶液界面處產(chǎn)生很強(qiáng)的雙電層[3]。雙電層的厚度只有1～10nm，卻能吸引大量的電解質(zhì)離子。一旦除去電場，吸引的離子被釋放到本體溶液中，溶液濃度升高，通過這一過程實(shí)現(xiàn)電極材料的再生，其原理如圖1所示。

 

圖1 電吸附原理圖

電吸附除鹽工藝的優(yōu)點(diǎn)

（1）耐受性好，運(yùn)行成本低

核心部件使用壽命長（實(shí)際工程連續(xù)運(yùn)行已達(dá)5年以上），避免了因更換核心部件而帶來的運(yùn)行成本的提高。該技術(shù)屬于常壓操作，能耗比較低，其主要的能量消耗在于使離子發(fā)生遷移，并通過控制電壓使電極表面不發(fā)生極化現(xiàn)象。由于電吸附技術(shù)凈化/淡化水的原理是有區(qū)別性地將水中作為溶質(zhì)的離子提取分離出來，而不是把作為溶劑的水分子從待處理的原水中分離出來，因此與其它除鹽技術(shù)相比可以大大地節(jié)約能源。

（2）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(dá)到75%以上。

（3）無二次污染

電吸附技術(shù)不需任何化學(xué)藥劑來進(jìn)行水的處理，從而避免了二次污染問題。電吸附系統(tǒng)所排放的濃水系來自于原水，系統(tǒng)本身不產(chǎn)生新的排放物。

（4）操作及維護(hù)簡便

由于電吸附系統(tǒng)不采用膜類元件，因此對(duì)原水預(yù)處理的要求不高，而且即使在預(yù)處理上出一些問題也不會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成不可修復(fù)的損壞。鐵、錳、余氯、有機(jī)物、鈣、鎂等對(duì)系統(tǒng)幾乎沒有什么影響。在停機(jī)期間也無需對(duì)核心部件作特別保養(yǎng)。系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)控制，自動(dòng)化程度高，對(duì)操作者的技術(shù)要求較低。
 

3 工藝流程

工藝流程分為二個(gè)步驟：工作流程，反洗流程。

流程如圖2所示：

圖2 工藝流程

工作流程：原水池中的水通過提升泵被打入保安過濾器，固體懸浮物或沉淀物在此道工序被截流，水再被送入電吸附（EST）模塊。水中溶解性的鹽類被吸附，水質(zhì)被凈化。

反洗流程：就是模塊的反沖洗過程，沖洗經(jīng)過短接靜置的模塊，使電極再生，反洗流程可根據(jù)進(jìn)水條件以及產(chǎn)水率要求選擇一級(jí)反洗、二級(jí)反洗、三級(jí)反洗或四級(jí)反洗。

 

4 數(shù)據(jù)與分析

一期工程調(diào)試時(shí)間（試運(yùn)行及系統(tǒng)檢修）：2010年1月19日至2010年1月24日；

現(xiàn)場驗(yàn)收時(shí)間（驗(yàn)收整個(gè)施工和安裝項(xiàng)目）：2010年1月25日；

驗(yàn)收時(shí)間（連續(xù)運(yùn)行并考核）：2010年1月26日至2010年1月29日；

檢測電導(dǎo)、總硬度、氯化物等指標(biāo)，并提出水質(zhì)分析報(bào)告單，數(shù)據(jù)分析如下。

 

4.1 電導(dǎo)率

水的電導(dǎo)率與其所含的無機(jī)酸、堿、鹽的量有一定關(guān)系。當(dāng)它們的濃度較低時(shí)，電導(dǎo)率隨濃度的增大而增大，因此常用于推測水中離子的總濃度或含鹽量。電吸附技術(shù)對(duì)電導(dǎo)率的去除效果如下圖所示。

圖3 電吸附系統(tǒng)對(duì)電導(dǎo)率去除效果

從運(yùn)行和檢測結(jié)果看，原水和產(chǎn)水的電導(dǎo)率均比較穩(wěn)定，原水平均電導(dǎo)率為389μS/cm，產(chǎn)水平均電導(dǎo)率為118μS/cm，平均去除率為69.4%。

 

4.2 硬度

圖4 原水、產(chǎn)水的硬度的去除效果

從圖4可以看出，原水的硬度平均值為1.19mmol/L，產(chǎn)水的硬度平均值為0.4 mmol/L ，去除率為66%。

 

4.3 氯化物

圖5 氯化物濃度及去除率的變化情況

由圖可知，電吸附原水和產(chǎn)水的氯化物濃度比較穩(wěn)定，原水氯化物平均濃度為64.7mg/L，產(chǎn)水平均值13.6 mg/L，平均去除率達(dá)到了79%。由于陰離子一般不會(huì)形成水和離子，其離子半徑相對(duì)較小，有利于吸附行為的發(fā)生，所以氯離子的去除率要高于陽離子甚至是其它陰離子[4、5]。

 

4.4 耗電量及產(chǎn)水率

本工程處理水量200m3/h，運(yùn)行費(fèi)用0.3元/ m3，其中電費(fèi)0.17元/ m3(電耗為0.55kW·h/m3，電費(fèi)按0.3元/ kW·h計(jì)，電廠內(nèi)部電價(jià)相對(duì)較低)，人工費(fèi)0.1元/ m3，設(shè)備維護(hù)費(fèi)0.03元/ m3；系統(tǒng)產(chǎn)水率≥75%。

 

5 結(jié)論

采用常州愛思特凈化設(shè)備有限公司的電吸附除鹽設(shè)備，在寧波某熱電有限公司建成日處理量為10000t的項(xiàng)目（分二期實(shí)施：一期5000 m3/d，二期5000 m3/d，其中一期已經(jīng)投產(chǎn)，二期也已經(jīng)開始調(diào)試），對(duì)其經(jīng)過混凝沉淀并過濾之后的出水進(jìn)行深度除鹽處理，從運(yùn)行結(jié)果看，原水和產(chǎn)水的電導(dǎo)率均比較穩(wěn)定，原水平均電導(dǎo)率為389μS/cm，產(chǎn)水平均電導(dǎo)為118μS/cm，平均去除率為69.4%；原水的硬度平均值為1.19mmol/L，產(chǎn)水的硬度平均值為0.4 mmol/L ，去除率為66%；電吸附原水和產(chǎn)水的氯化物濃度比較穩(wěn)定，原水氯化物平均濃度為64.7mg/L，產(chǎn)水平均值13.6 mg/L，平均去除率達(dá)到了79%；運(yùn)行費(fèi)用0.3元/ m3；產(chǎn)水率≥75%。

綜上，經(jīng)過一段時(shí)間的連續(xù)運(yùn)行，電吸附除鹽設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定、維護(hù)較簡單、前期預(yù)處理要求較低、產(chǎn)水水質(zhì)較穩(wěn)定以及運(yùn)行成本低等優(yōu)勢得到了充分的體現(xiàn)，而且從檢測的結(jié)果來看，電吸附技術(shù)能夠充分滿足電力行業(yè)對(duì)除鹽技術(shù)的要求。以電導(dǎo)率去除率69%來計(jì)算，理論上每年就減少了69%的酸堿用量，按此計(jì)算，3-4年節(jié)約的酸堿費(fèi)用就相當(dāng)于增加電吸附設(shè)備及其預(yù)處理系統(tǒng)的投資，只要運(yùn)行維護(hù)得當(dāng)，電吸附模塊的使用壽命可以超過8年，而且大大減少對(duì)環(huán)境的污染。同時(shí)增設(shè)電吸附設(shè)備后，混床運(yùn)行時(shí)間增長，大大降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，有利于提高企業(yè)勞動(dòng)生產(chǎn)率，既帶來了顯著的經(jīng)濟(jì)效益，又具有廣泛的社會(huì)效益。

 

 

 

參考文獻(xiàn)

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