华北电力大学马双忱教授：电吸附技术在电力行业废水处理中的应用-第4页-北极星水处理网

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2.5 电吸附技术与其他技术比较

除电吸附技术外，电除尘和电渗析技术均是重要的电化学技术。电除尘工作过程如图9所示[39]。电除尘技术与电吸附技术分别用于气相与液相带电颗粒(离子)的分离，若电除尘与布袋除盐器结合，相当于气相的电吸附装置。但电除尘相比于电吸附，只对离子进行迁移而未收集。

图9 电除尘器除尘流程

Fig.9 Dust removal flow t of ESP

电渗析(ED)工作原理如图10所示[40]，其具有能量消耗少、药剂耗量少、环境污染小、设备简单操作方便、除盐浓度适应大、用电较易解决和运行成本较低等优点。但与电吸附技术相比，电渗析装置组装难度大，脱盐无法分离难以解离或解离度小的物质，因此还需要后续处理，且设备易产生极化结垢和中性扰乱，导致除盐效率下降。

图10 电渗析原理

Fig.10 Principle of electrodialysis

综上，与其他技术相比，电吸附技术的优势突出：

1)吸附量大

应选取比表面积较大的吸附材料，本身即具有较好的吸附容量。通电后，会在吸附材料表面形成双电层，双电层的扩散层被压缩，电荷密度增大，反离子的需求量增加，使更多的离子聚集到双电层中[41]。在电场力作用下，离子的迁移速率增大，使离子更易被吸附在材料上。此外，通电后吸附材料的吸附容量比未通电的吸附材料大5～10倍[42]。

2)成本较低

电吸附工艺装置投资略高于热法和膜法工艺装置，但在后续的运行过程中，减少了加药费用及膜更换费用。由于吸附材料一般选取廉价易得的碳材料，该材料具有较好的稳定性，无需频繁更换。

3)无需加药，无二次污染

在整个过程中，不添加药剂，即可实现对水中盐分进行脱除，节约成本，且可避免不必要的杂质[43]。电吸附系统本身不产生新的排放物，避免了二次污染。

4)操作灵活

若实现吸附与脱附过程之间的切换，仅需电极倒换；处理水量及排放水浓度均可根据需要调控。

5)耐受性强

电吸附装置核心部件使用寿命长，不需经常更换部件，运行成本较低。

综上，在电力行业废水处理与污染水再利用领域，电吸附技术具有明显的技术优势和经济优势。因此，将电吸附技术用于废水处理具有良好的发展潜力。

3 电吸附技术在电力行业的应用

电吸附技术具有诸多优势，广泛应用于海水淡化、电厂循环冷却排污水、煤矿矿井水、工厂印染废水和脱硫废水等领域。

3.1 循环冷却排污水处理

循环冷却排污水在工业用水中占较大比重，广泛应用于电力、石油和钢铁等行业。电厂循环冷却污水水量大、含盐量高、余热大、有毒物质多，对环境危害大。若不对其进行处理，会使循环冷却水系统的设备发生结垢和腐蚀，影响生产过程。

利用电吸附技术处理循环冷却排污水是缓解水资源紧缺的有效手段。Ma等[44]以实际循环冷却排污水为研究对象，在最佳试验条件下，探究脱盐性能和主要离子去除效果，研究表明电吸附技术对电厂循环冷却排污水脱盐处理效果良好。李永辉[45]对循环冷却水进行电吸附脱盐试验，表明该技术对Cl-和Ca2去除效率好，出水能够满足开式循环冷却水的要求。Shen等[38]针对电厂循环水系统的排污水盐分含量、产水量大且回用难等问题，将电吸附技术应用于废水脱盐再利用领域，研究结果表明整个电吸附试验装置可实现连续稳定运行，对电厂循环排污水初级脱盐处理具有良好的可行性。

3.2 脱硫废水处理

《火电厂污染防治技术政策》对电厂废水处理设计进行了明确规定，由于脱硫废水成分复杂、含盐量高、腐蚀性强、含有复杂重金属物质等，脱硫废水零排放是当前电力环保的重点[46-47]。

电吸附技术具有操作灵活性高(可根据水质要求灵活控制出水水质)、可吸附容量大、无需加药及自动化程度高等特点[48]，电吸附电极通常由高孔炭材料组成[49]。与反渗透和蒸馏不同，电吸附工艺无需高压或高温，可在室温、连续水流作用下施加小电压运行[50]。与电渗析相比，该技术未采用离子交换膜，因此不会发生膜堵塞问题，对进水水质要求不高。与膜法浓缩减量相比，无需更换膜、运行成本低、不易结垢和堵塞[51]。与烟气蒸发浓缩技术对比，电吸附不易结垢；烟气浓缩塔酸性较强，极易对设备造成腐蚀，而电吸附由于无需加药以及无二次污染等特点，可避免此类现象发生[52]。此外，在电厂尾部无足够空间搭建额外脱硫废水处理装置时，电吸附占地空间小，可有效解决此问题。因此，利用电吸附技术作为脱硫废水的减量单元，具有较大的优势和广阔的应用前景[53]。电吸附技术构建的脱硫废水零排放工艺流程如图11所示，经三联箱处理后的脱硫废水，首先进入微滤系统，去除水中残留的悬浮物；然后进入电吸附装置，脱除水中盐分，产生的淡水返回脱硫塔回收利用，浓水可进入旁路烟道一并处理或电解生成杀菌剂用于循环冷却水中。该系统将电吸附作为旁路烟道蒸发技术的前处理单元，耦合了膜法处理、电吸附、烟道蒸发技术优势，实现集成创新。

图11 电吸附技术应用于脱硫废水零排放工艺概念

Fig.11 Application of electric adsorption technology to the

concept of zero-disge process of desulfurization wastewater

利用水中的COD和氨氮(其形态与pH值有关)以带电离子形态存在的特点，潘利祥等[54]采用电吸附深度处理废水，试验结果表明：处理后脱硫废水中的COD、氨氮及重金属离子浓度降低，可实现部分废水的循环利用。

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