电吸附技术与反渗透技术在市政污水回用处理中的应用-北极星水处理网

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传统除盐技术成熟，使用广泛，经验丰富，主要方法有蒸馏法、离子交换法和电渗析法，但这些技术存在工艺复杂、运行维护工作量大和污染环境等缺点，正逐步被新兴除盐技术所替代。新兴除盐技术工艺简单、运行维护方便、环境友好，主要方法有电吸附技术和反渗透技术。反渗透技术在石油化工企业已有广泛的应用，例如应用在中国石化广州石化分公司化工污水处理回用工程、在中国石油哈尔滨石化化工污水处理回用工程中。电吸附技术在太原化学工业集团公司废水回用提质工程、中国石化齐鲁分公司炼油废水回用工程等项目中得以应用。

1 电吸附技术和反渗透技术简介

1.1 电吸附技术

电吸附技术除盐的基本原理是通过施加外加电压形成静电场，强制离子向带有相反电荷的电极处移动，对双电层的充放电进行控制，改变双电层处的离子浓度，并使之不同于本体浓度，从而实现对水溶液的除盐[1]。电吸附技术采用材料要求导电性能良好，且具有很大的比表面积，置于静电场中时会在其与电解质溶液界面处产生很强的双电层。双电层厚度只有1～10 nm，却能吸引大量的电解质离子，并储存一定的能量。一旦除去电场，吸引的离子被释放到本体溶液中，溶液中浓度升高，通过这一过程去除离子，如图1 所示。

图1 电吸附除盐原理

1.2 反渗透技术

反渗透(RO)技术是利用压力差为动力的膜分离过滤技术，其孔径小至纳米级。在一定的压力下，H2O 分子可以通过RO膜，而源水中的无机盐、重金属离子、有机物、胶体、细菌、病毒等杂质无法透过RO膜，从而使可以透过的纯水和无法透过的浓缩水严格区分开来，因此反渗透可以高质量的产水。

2 除盐工艺比较

对电吸附技术与双膜技术进行比较，其比较依据是市政达标污水400m3 /h(一级A 标准，电导率3 800 μS /cm)、产水水质达到《城市污水再生利用工业用水水质(GB /T 19923—2005)》循环冷却水标准。比较的内容包括工艺流程、工艺进水要求、工艺产水效果、投资费用、占地面积、运行管理等项目。

2.1 进水要求

1)电吸附技术进水较低。电吸附技术对污水中有机物含量(以化学需氧量COD 计量)要求较低，进入电吸附模块的污水COD 一般低于60 mg/L 即可;电吸附技术对污水浊度要求较低。由于电吸附除盐装置采用通道式结构(通道宽度为毫米级)，因此不易堵塞，进入电吸附模块的污水的浊度一般小于51 mg /L。电吸附除盐装置采用特殊的惰性材料为电极，还可抗一定程度的油类污染。

2)双膜技术进水要求较高。双膜技术要求有严格的预处理，需要保证污水COD 低于30 mg /L、污染指数小于3、大肠菌群小于3 个/L 等要求、清洗周期不小于3 个月等。通常采用前置深度处理工艺进一步降低污水中的有机物含量，或者将深度处理工艺设置在污水处理站工艺流程末端。在进水要求方面，双膜技术比电吸附技术严格。

2.2 工艺流程比较

1)电吸附技术流程比较简单。市政达标污水经过滤后再经电吸附模块除盐处理即可直接回用。电吸附工艺除了采用硫酸作模块酸洗再生用药剂外，无需投加其他药剂。电吸附再生时排放的浓盐水由于有机物浓度(COD)达到排放标准，因此可以直接排放。图2 为电吸附技术流程简图，图中数字为小时水量，产水率按75%计[1]。

图2 电吸附技术流程[2]

2)双膜技术工艺流程比较复杂。双膜技术前需设置预处理进一步降低污染物，预处理可以采用曝气生物滤池等工艺，以确保污水达到双膜技术的需求，如采用曝气生物滤池工艺还需为之配套设置曝气风机系统、污泥处置系统等附加设施。反渗透产生的浓盐水(COD 值100～200 mg /L)需经过化学氧化工艺处理后方可排放。

图3 双膜技术除盐工艺流程[3]

图3 为双膜技术工艺流程简图，图中数字为小时水量。电吸附技术流程比双膜技术工艺流程简单。

2.3 工艺产水效果

1)电吸附技术产水效果达到标准。电吸附技术产水水质达到循环冷却水补充水要求。通常，电吸附技术产水电导率在600～1 000 μS /cm，或者总溶解性固体低于800 mg /L。

2)双膜技术产水效果达到标准，但碱度过低。电吸附技术产水水质达到循环冷却水补充水要求。通常，双膜技术产水电导率在50～200μS /cm，或者总溶解性固体低于150 mg /L。

3)工艺产水效果方面电吸附技术可达到回用水标准，双膜技术可达到回用水标准，但易造成循环冷却水处理运行成本的提高。

2.4 投资费用

处理规模为400m3 /h 的装置，电吸附技术产水300 m3 /h，项目总投资为2 980 万元，双膜技术产水280m3 /h，项目总投资为2 103 万元。电吸附技术与双膜技术投资费用比较见表1。

表1 电吸附技术与双膜技术投资费用比较万元

原标题：电吸附技术与反渗透技术在市政污水回用处理中的应用

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