1、EST技术原理及特点
1.1 EST技术原理
电吸附技术作为一种新型的脱盐水处理技术,原水从一端流入在阴阳极相隔组成的空间,然后再从另一端流出。原水在阴极和阳极之间流动时会受到其中的电场作用,水中带电粒子分别向带相反电荷的电极迁移,被该电极吸附并终实现这双电层内储存的效果。随着电极吸附带电离子的不断增加,带电粒子在电极表面会大量富集浓缩,终实现与水的分离,从而使原水中的溶解盐类、胶体颗粒及其带电物质滞留在电极表面,原水淡化后流出,实现污水除盐效果。
1.2 EST技术特点
与离子交换法除盐不同的是,EST技术再生不需要使用任何的酸、碱或盐溶液,只需要通过电极的放电即可完成,不会产生其他污染物。EST技术与蒸馏法相比,在其电吸附过程中会将水中的离子分离出来,并不是先将水分子从原水中分离出来,因此,具有很高的能量利用率。
(1)耐受性强。
EST核心部件使用寿命长,不需要经常更换部件,运行成本较低。
(2)利用率高。
EST技术废水除盐后的水资源利用率达75%以上,经过其他工艺的组合,甚至可以实现超过85%的利用率。
(3)无二次污染。
EST技术废水除盐系统中不需要添加药剂,系统本身也不会产生其他新的排放物,原水处理后可以直接达标排放。
(4)无结垢。
原水在设备中的阴、阳离子在不同场所,不会相互结合产生结垢。
(5)操作简便、运行成本低。
EST系统无需膜原件,对原水水质要求不高,大多采用计算机控制系统,自动化程度高。此外,EST技术属常压操作,无需太多能耗,运行成本较低。
2、中试试验部分
2.1 试验用水
试验用水取自某冷轧废水处理站达标排放水,要求进水的导电率≤1000μS•cm-1,得水率80%,出水作为工业生产回用水。中水回用标准为:电吸附产水pH6-9,ρ(SS)≤35mg•L-1,COD≤65mg•L-1,ρ(石油类)5mg•L-1,电导率≤300μS•cm-1。
2.2 试验设备及流
程EST技术具有操作设备简单等特点,主要用到的试验设备有:电吸附模块EMK,2套,规模1-2.5m3/h,纤维球精密过滤器QLG800,精密过滤器:直径200mm×1000mm×5mm,精密度6μm、原水泵:流量5m3•h-1,水箱1.5m×2m,2个。
2.3 试验方法
为保证试验顺利进行,采用两级串联运行的方式,电吸附模块分为a、b两组,其中EST模块的运行周期为60min,工作周期包括受电静置3min、预排4min及吸附53min,反洗周期包括灌电静置3min、短接静置17min,浓水反洗10min、中水反洗20min,原水反洗10min。a、b两组交替运行。试验期间,通过改变a、b模块的工作电压以及流量来观察EST模块的工作性能,以此来确定工程中的模块种类和工作电压等提供现实参考。
6月20-22日,以某冷轧废水排口水样进行试验,试验参数主要为:6月20日,工作电压为120v,工作流量为25L•min-1,再生流量为25L•min-1;6月21日,工作电压为130v,工作流量为23L•min-1,再生流量为23L•min-1;6月22日,工作电压为140v,工作流量为25L•min-1,再生流量为25L•min-1。
3、结果与讨论
中试试验从6月20日起正常运行三天,其中,6月20日工作3个周期,6月21日和6月22日工作5个周期。每天安排专人对相关的数据参数进行监测和分析,并在22日下午取出水样,并对水质进行监测分析。送检的指标主要有电导率、COD、总碱度、总硬度以及氯化物等。
(1)电导率去除。
水中总盐量量度为水的电导率,通过测量电导率来得出水的除盐率。通过测算可以看出,原水的电导率平均为3101μS•cm-1,大小为2885μS•cm-1,大为3503μS•cm-1;周期产水的平均电导率为1000μS•cm-1,其中,周期产水小平均电导率为890μS•cm-1,大为1322μS•cm-1,平均去除率符合产水平均电导率要求。
(2)产水率。
本次中试总进水为40立方米,总产水为29.2立方米,产水率为73%。
分析纯邻甲酚、分析纯对甲酚、色谱纯乙酸乙酯、盐酸、硝酸、氢氧化钾、氢氧化钙、氯化钠均购自天津市永大化学试剂有限公司。活性炭来自江苏森森炭业科技有限公司。
1.1.3 检测方法
采用紫外分光光度计对焦化废水中的酚类物质进行检测,选用波长在200~400nm之间全扫。邻甲酚的定量波长选取271nm,对甲酚的定量波长选取277nm。
1.2 实验方法
1.2.1 改性活性炭制备
活性炭于去离子水中浸泡20min后洗涤,反复冲洗多次去除杂质,放入马弗炉105℃烘干,放入干燥器中备用。
选取HCl、HNO3、KOH、Ca(OH)2作为改性液,将50g活性炭和1.0mol/L改性液,按照活性炭质量与改性剂量为1∶4的比例放于烧杯中,浸泡4h、震荡4h、过滤。将改性处理后的活性炭用去离子水洗涤至中性,放入马弗炉105℃条件下干燥后备用。
1.2.2 吸附实验
①向纯水中加入对甲酚,将其配置为50mg/L的溶液,往5只装有10mL对甲酚溶液的离心管中分别加入吸附剂(HCl改性、HNO3改性、KOH改性、Ca(OH)2改性、未改性的活性炭),另一只离心管中加入纯对甲酚水溶液作为对照实验。设置3组平行对照试验。
②向纯水中加入邻甲酚,将其配置为50mg/L的溶液,往5只装有10mL邻甲酚溶液的离心管中分别加入吸附剂(HCl改性、HNO3改性、KOH改性、Ca(OH)2改性、未改性的活性炭),另一只离心管中加入纯邻甲酚水溶液作为对照实验。设置3组平行对照试验。
将上述离心管放置于水浴恒温振荡器上振荡30min。等达到充分吸附平衡状态后,溶液静置30min,用滤纸把吸附剂过滤,过滤液进行紫外检测。