電吸附技術在火電廠深度除鹽中的應用
來源： 閱讀：10344 更新時間：2011-11-02 15:441 工程概況：
某(mou)熱電有(you)限公司(si)使用(yong)經(jing)過(guo)混凝沉(chen)淀、過(guo)濾、混床等(deng)系統工藝(yi)處(chu)理(li)的(de)(de)河水(shui)作為(wei)鍋(guo)爐水(shui)的(de)(de)補水(shui)，但經(jing)過(guo)一段時間的(de)(de)運(yun)行發現，靠(kao)全離(li)子交換(huan)(huan)(huan)設備進(jin)行鍋(guo)爐補給水(shui)處(chu)理(li)，不(bu)僅酸堿耗(hao)量不(bu)斷增加(jia)，大(da)宗材料消(xiao)耗(hao)嚴重(zhong)超(chao)標的(de)(de)問題(ti)將日趨嚴峻，嚴重(zhong)影響著(zhu)本(ben)廠的(de)(de)經(jing)濟(ji)效益。而且(qie)在對(dui)(dui)(dui)離(li)子交換(huan)(huan)(huan)除(chu)鹽(yan)(yan)設備進(jin)行再(zai)(zai)生時加(jia)入(ru)多(duo)少(shao)酸、堿，再(zai)(zai)生過(guo)程(cheng)中(zhong)就要(yao)排出(chu)多(duo)少(shao)其它鹽(yan)(yan)類(lei)（如殘余廢酸堿、氯化鈣(gai)、鎂、氯化鈉、碳酸鈣(gai)、硫酸鈣(gai)、碳酸鎂等(deng)），由(you)于這些(xie)大(da)量地排放這些(xie)化學物質會給環境(jing)造成污(wu)染。 因此(ci)，對(dui)(dui)(dui)現有(you)全離(li)子交換(huan)(huan)(huan)除(chu)鹽(yan)(yan)技(ji)(ji)(ji)術(shu)需(xu)進(jin)行重(zhong)大(da)技(ji)(ji)(ji)術(shu)革(ge)新。目(mu)前(qian)，除(chu)鹽(yan)(yan)的(de)(de)方(fang)法(fa)主要(yao)有(you)電吸附、反滲(shen)透、電滲(shen)析、離(li)子交換(huan)(huan)(huan)等(deng)。反滲(shen)透、電滲(shen)析、離(li)子交換(huan)(huan)(huan)這些(xie)方(fang)法(fa)對(dui)(dui)(dui)前(qian)道預處(chu)理(li)要(yao)求(qiu)普遍較(jiao)高，且(qie)會增加(jia)投資(zi)和運(yun)行成本(ben)。電吸附水(shui)處(chu)理(li)技(ji)(ji)(ji)術(shu)為(wei)近年(nian)來的(de)(de)一項新興技(ji)(ji)(ji)術(shu)[1]，技(ji)(ji)(ji)術(shu)上已比較(jiao)成熟(shu)，其最(zui)大(da)的(de)(de)特(te)點(dian)就是對(dui)(dui)(dui)進(jin)水(shui)的(de)(de)水(shui)質要(yao)求(qiu)較(jiao)低(di)，且(qie)運(yun)行中(zhong)基(ji)本(ben)不(bu)消(xiao)耗(hao)化學藥劑，所(suo)以(yi)不(bu)需(xu)要(yao)增加(jia)過(guo)多(duo)預處(chu)理(li)設施，運(yun)行維護也較(jiao)方(fang)便(bian)。基(ji)于上述比較(jiao)明(ming)顯的(de)(de)技(ji)(ji)(ji)術(shu)及(ji)成本(ben)優勢，該(gai)公司(si)于2009年(nian)8月底采用(yong)電吸附中(zhong)試(shi)設備對(dui)(dui)(dui)其經(jing)過(guo)混凝沉(chen)淀及(ji)過(guo)濾之后的(de)(de)出(chu)水(shui)進(jin)行除(chu)鹽(yan)(yan)中(zhong)試(shi)試(shi)驗，并取(qu)得了非常滿意的(de)(de)效果。
鑒于(yu)(yu)良好的中試(shi)效果(guo)，公司(si)決定(ding)領導遂決定(ding)采用(yong)常(chang)州(zhou)愛思(si)特(te)公司(si)生產(chan)的電吸附除鹽(yan)設備(bei)對其(qi)預處(chu)(chu)理(li)（混(hun)凝沉淀(dian)、過濾等）之后的出水實(shi)施深度(du)除鹽(yan)項(xiang)目(mu)工程(cheng)。該項(xiang)目(mu)設計(ji)處(chu)(chu)理(li)能(neng)力：10000m3/d，分二期(qi)(qi)實(shi)施：一(yi)期(qi)(qi)5000 m3/d，二期(qi)(qi)5000 m3/d，現已完成一(yi)期(qi)(qi)。產(chan)水率大(da)于(yu)(yu)等于(yu)(yu)75%，即產(chan)水大(da)于(yu)(yu)等于(yu)(yu)3750 m3/d，即要求(qiu)產(chan)水量為(wei)156.25 m3/h，一(yi)期(qi)(qi)實(shi)際(ji)使用(yong)模塊34個。
2 技術原理
電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)吸(xi)附技術(shu)（Electro-Sorb Technology,簡稱EST）除鹽(yan)的(de)(de)(de)(de)基本(ben)思想是通過(guo)施加外加電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓形成靜(jing)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)場(chang)，強制(zhi)離子(zi)(zi)向帶有相反電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)荷的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)處(chu)移(yi)動(dong)，對(dui)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)充放電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)進行控制(zhi)，改變(bian)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)處(chu)的(de)(de)(de)(de)離子(zi)(zi)濃度，并使(shi)之不同于(yu)本(ben)體濃度，從而實(shi)現對(dui)水溶(rong)液的(de)(de)(de)(de)脫鹽(yan)[2]。由于(yu)碳材料(liao)，如活性炭和炭氣凝膠等制(zhi)成的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)，不僅導電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)性能良好，而且具有很(hen)(hen)大的(de)(de)(de)(de)比表面(mian)積(ji)，置于(yu)靜(jing)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)場(chang)中時會在其與(yu)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)解質溶(rong)液界(jie)面(mian)處(chu)產生(sheng)很(hen)(hen)強的(de)(de)(de)(de)雙電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)層(ceng)[3]。雙電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)層(ceng)的(de)(de)(de)(de)厚(hou)度只有1～10nm，卻能吸(xi)引大量的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)解質離子(zi)(zi)。一(yi)旦除去(qu)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)場(chang)，吸(xi)引的(de)(de)(de)(de)離子(zi)(zi)被釋放到本(ben)體溶(rong)液中，溶(rong)液濃度升高，通過(guo)這一(yi)過(guo)程實(shi)現電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)材料(liao)的(de)(de)(de)(de)再(zai)生(sheng)，其原理如圖1所示。
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圖(tu)1 電吸附原理圖(tu)
電吸(xi)附除(chu)鹽工藝的優點(dian)
（1）耐受性好(hao)，運行(xing)成本低
核心部件(jian)使(shi)用壽命長（實際(ji)工程連續運行已達5年以上），避免了因(yin)更換核心部件(jian)而帶(dai)來的(de)運行成本的(de)提高。該(gai)技(ji)術屬于常壓操作，能(neng)耗(hao)比(bi)較低(di)，其主(zhu)要的(de)能(neng)量消耗(hao)在于使(shi)離子(zi)發生遷移，并通過控制(zhi)電(dian)(dian)壓使(shi)電(dian)(dian)極表面不發生極化現(xian)象。由于電(dian)(dian)吸附(fu)技(ji)術凈化/淡化水的(de)原理是有區別性地(di)將(jiang)水中作為溶質(zhi)的(de)離子(zi)提取分(fen)離出(chu)來，而不是把(ba)作為溶劑的(de)水分(fen)子(zi)從待(dai)處理的(de)原水中分(fen)離出(chu)來，因(yin)此與其它(ta)除鹽技(ji)術相(xiang)比(bi)可(ke)以大(da)大(da)地(di)節約(yue)能(neng)源。
（2）水利用率(lv)高
EST技術(shu)可(ke)以大(da)大(da)提高水(shui)的(de)利(li)用率(lv)，一般情況下水(shui)的(de)利(li)用率(lv)可(ke)以達到75%以上(shang)。
（3）無二次污染
電(dian)吸(xi)附(fu)技(ji)術不需(xu)任何化學(xue)藥劑來進行水(shui)的(de)處理，從而避免了二(er)次(ci)污染問題。電(dian)吸(xi)附(fu)系統所(suo)排(pai)放的(de)濃水(shui)系來自于(yu)原水(shui)，系統本身不產生新的(de)排(pai)放物。
（4）操(cao)作及(ji)維護(hu)簡便
由于電吸附系統(tong)不采(cai)用膜類(lei)元件，因(yin)此對(dui)原水預(yu)處理的(de)要(yao)求不高，而且即使(shi)在(zai)預(yu)處理上(shang)出一些問題也不會對(dui)系統(tong)造(zao)成不可修復的(de)損(sun)壞。鐵、錳、余氯、有機(ji)物、鈣、鎂(mei)等對(dui)系統(tong)幾乎沒有什么影(ying)響。在(zai)停機(ji)期間也無(wu)需對(dui)核心(xin)部件作特別保養。系統(tong)采(cai)用計算機(ji)控(kong)制(zhi)，自動(dong)化程(cheng)度高，對(dui)操作者的(de)技術要(yao)求較低。
3 工藝流程
工藝流(liu)程分為二個步(bu)驟：工作流(liu)程，反洗流(liu)程。
流程如圖2所示：
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圖2 工藝流程
工作流程(cheng)：原(yuan)水(shui)(shui)池中(zhong)的水(shui)(shui)通(tong)過(guo)提(ti)升泵被打入保安過(guo)濾(lv)器，固體懸浮物(wu)或沉淀物(wu)在此道工序被截流，水(shui)(shui)再(zai)被送入電(dian)吸(xi)附(fu)(fu)（EST）模塊。水(shui)(shui)中(zhong)溶解性的鹽類被吸(xi)附(fu)(fu)，水(shui)(shui)質被凈化。
反(fan)(fan)(fan)洗(xi)(xi)流程(cheng)：就是模塊(kuai)的(de)反(fan)(fan)(fan)沖(chong)洗(xi)(xi)過(guo)程(cheng)，沖(chong)洗(xi)(xi)經(jing)過(guo)短接靜置(zhi)的(de)模塊(kuai)，使電極(ji)再(zai)生，反(fan)(fan)(fan)洗(xi)(xi)流程(cheng)可根據進水(shui)條件以(yi)及產水(shui)率(lv)要求選擇一級反(fan)(fan)(fan)洗(xi)(xi)、二級反(fan)(fan)(fan)洗(xi)(xi)、三級反(fan)(fan)(fan)洗(xi)(xi)或四(si)級反(fan)(fan)(fan)洗(xi)(xi)。
4 數據與分析
一期工程調試(shi)時(shi)間(jian)（試(shi)運行及系(xi)統(tong)檢修）：2010年1月(yue)19日至2010年1月(yue)24日；
現場驗收(shou)時間(jian)（驗收(shou)整個施(shi)工(gong)和安裝項目(mu)）：2010年1月(yue)25日；
驗收時間（連續運(yun)行并考核(he)）：2010年1月26日至(zhi)2010年1月29日；
檢測電導、總硬度、氯(lv)化物(wu)等指(zhi)標，并提出水質分(fen)析報(bao)告單，數(shu)據(ju)分(fen)析如下。
4.1 電(dian)導率
水的(de)(de)(de)電導率(lv)(lv)與其所含的(de)(de)(de)無(wu)機酸、堿、鹽(yan)的(de)(de)(de)量有一定關系。當它們的(de)(de)(de)濃度較低時，電導率(lv)(lv)隨濃度的(de)(de)(de)增(zeng)大(da)而(er)增(zeng)大(da)，因此常用(yong)于推測水中離子(zi)的(de)(de)(de)總濃度或(huo)含鹽(yan)量。電吸附技(ji)術對電導率(lv)(lv)的(de)(de)(de)去(qu)除效(xiao)果如(ru)下(xia)圖所示。
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圖3 電吸附系統對電導率去除效果(guo)
從運行和檢測結(jie)果看(kan)，原水和產(chan)水的電(dian)(dian)導率(lv)均(jun)(jun)比(bi)較穩定，原水平均(jun)(jun)電(dian)(dian)導率(lv)為(wei)389μS/cm，產(chan)水平均(jun)(jun)電(dian)(dian)導率(lv)為(wei)118μS/cm，平均(jun)(jun)去除(chu)率(lv)為(wei)69.4%。
4.2 硬度
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圖4 原水(shui)、產(chan)水(shui)的硬度的去除效(xiao)果
從(cong)圖4可(ke)以看(kan)出(chu)，原水(shui)的(de)硬度平(ping)均值(zhi)為1.19mmol/L，產水(shui)的(de)硬度平(ping)均值(zhi)為0.4 mmol/L ，去除率為66%。
4.3 氯化物
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圖5 氯化物濃度及去除(chu)率的變化情況(kuang)
由圖可知，電(dian)吸附原(yuan)水(shui)和(he)產(chan)(chan)水(shui)的(de)氯化物濃(nong)度比較穩定(ding)，原(yuan)水(shui)氯化物平均濃(nong)度為64.7mg/L，產(chan)(chan)水(shui)平均值13.6 mg/L，平均去除率(lv)達到了79%。由于陰(yin)離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)一般(ban)不會(hui)形成水(shui)和(he)離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)，其離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)半徑相對較小，有利于吸附行為的(de)發生(sheng)，所以氯離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)的(de)去除率(lv)要(yao)高于陽離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)甚至是其它陰(yin)離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)[4、5]。
4.4 耗電(dian)量及產(chan)水(shui)率(lv)
本工程處理水量200m3/h，運行費用0.3元/ m3，其中電費0.17元/ m3(電耗為0.55kW·h/m3，電費按(an)0.3元/ kW·h計，電廠內(nei)部電價(jia)相對較低)，人(ren)工費0.1元/ m3，設備維護(hu)費0.03元/ m3；系統產(chan)水率(lv)≥75%。
5 結論
采用常州愛思特凈化設備有(you)限公司的電(dian)吸附除鹽(yan)(yan)設備，在寧波某熱電(dian)有(you)限公司建成日處理(li)量(liang)為(wei)10000t的項目（分(fen)二期(qi)實施：一(yi)期(qi)5000 m3/d，二期(qi)5000 m3/d，其中(zhong)一(yi)期(qi)已經(jing)投(tou)產(chan)(chan)(chan)，二期(qi)也已經(jing)開始調試），對其經(jing)過(guo)混凝沉淀并過(guo)濾之后的出水(shui)(shui)進行深度(du)除鹽(yan)(yan)處理(li)，從運行結果(guo)看，原(yuan)水(shui)(shui)和產(chan)(chan)(chan)水(shui)(shui)的電(dian)導(dao)率(lv)(lv)均(jun)比較穩(wen)定，原(yuan)水(shui)(shui)平(ping)均(jun)電(dian)導(dao)率(lv)(lv)為(wei)389μS/cm，產(chan)(chan)(chan)水(shui)(shui)平(ping)均(jun)電(dian)導(dao)為(wei)118μS/cm，平(ping)均(jun)去(qu)除率(lv)(lv)為(wei)69.4%；原(yuan)水(shui)(shui)的硬度(du)平(ping)均(jun)值為(wei)1.19mmol/L，產(chan)(chan)(chan)水(shui)(shui)的硬度(du)平(ping)均(jun)值為(wei)0.4 mmol/L ，去(qu)除率(lv)(lv)為(wei)66%；電(dian)吸附原(yuan)水(shui)(shui)和產(chan)(chan)(chan)水(shui)(shui)的氯(lv)化物(wu)濃(nong)度(du)比較穩(wen)定，原(yuan)水(shui)(shui)氯(lv)化物(wu)平(ping)均(jun)濃(nong)度(du)為(wei)64.7mg/L，產(chan)(chan)(chan)水(shui)(shui)平(ping)均(jun)值13.6 mg/L，平(ping)均(jun)去(qu)除率(lv)(lv)達到了(le)79%；運行費用0.3元/ m3；產(chan)(chan)(chan)水(shui)(shui)率(lv)(lv)≥75%。
綜上，經(jing)(jing)過一段時(shi)間的(de)(de)連(lian)續運行(xing)(xing)(xing)(xing)，電(dian)吸附(fu)除(chu)鹽設備的(de)(de)運行(xing)(xing)(xing)(xing)穩定、維(wei)護較(jiao)簡單(dan)、前期(qi)預處理(li)要(yao)求較(jiao)低(di)(di)、產(chan)水水質較(jiao)穩定以(yi)及運行(xing)(xing)(xing)(xing)成本低(di)(di)等優勢得(de)到了充分的(de)(de)體現，而且從檢(jian)測的(de)(de)結果來看，電(dian)吸附(fu)技術(shu)(shu)能夠充分滿足電(dian)力行(xing)(xing)(xing)(xing)業對(dui)除(chu)鹽技術(shu)(shu)的(de)(de)要(yao)求。以(yi)電(dian)導率去除(chu)率69%來計算(suan)，理(li)論上每年(nian)就減(jian)少(shao)了69%的(de)(de)酸堿用量，按此計算(suan)，3-4年(nian)節約的(de)(de)酸堿費(fei)用就相當于(yu)增(zeng)(zeng)加電(dian)吸附(fu)設備及其預處理(li)系統的(de)(de)投資，只(zhi)要(yao)運行(xing)(xing)(xing)(xing)維(wei)護得(de)當，電(dian)吸附(fu)模(mo)塊(kuai)的(de)(de)使用壽命(ming)可(ke)以(yi)超過8年(nian)，而且大大減(jian)少(shao)對(dui)環(huan)境的(de)(de)污(wu)染。同時(shi)增(zeng)(zeng)設電(dian)吸附(fu)設備后，混床運行(xing)(xing)(xing)(xing)時(shi)間增(zeng)(zeng)長，大大降(jiang)低(di)(di)了工人(ren)的(de)(de)勞動強度，有(you)利于(yu)提(ti)高企(qi)業勞動生(sheng)產(chan)率，既帶(dai)來了顯著的(de)(de)經(jing)(jing)濟(ji)效(xiao)益(yi)，又具有(you)廣泛的(de)(de)社會效(xiao)益(yi)。
參考文獻
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