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电吸附工艺去除再生水中氯离子的研究及实践应用
氯离子去除目标要求:浓度降到 300 mg/L 以下。
2.2 静态实验步骤与实验分析 2.2.1 工艺路线 总工艺路线暂定如下: 来水→ 保安过滤(根据水质情况定) →原水箱 → 电吸附模块 → 净水箱
图 2 工艺流程
图 4 电吸附技术对氯离子去除效果变化 情况
排放水以实际化验结果作为衡量标准, 从中可以看出,试验期间,原水平均 TDS
在 1156mg/L, 产 水 平 均 TDS 为 439mg/ L, 浓 水 平 均 TDS 在 2004mg/L,TDS 平 均 去 除 率 为 62.0%, 而 且 去除效果非常稳定。
2.2.4 氯 化 物 去 除 效果
氯离子是本次试验 研究的主要指标,是总 盐中含量最高的组分, 氯离子浓度高会对再生
1.1 电吸附水处理原理简述 如图 1,原水从一端进入由两电极板形 成的空间中流过,在阴、阳极之间流动时受 到电场的作用,随着电极吸附带电粒子的增 多,从而使水中的溶解盐类、胶体颗粒及其 带电物质滞留在电极表面,最终实现溶解的 离子与水的分离,获得较为净化的出水。
⑤ 抗油类污染 由于电吸附除盐装置采用特殊的惰性 材料为电极,可抗油类污染。 ⑥ 操作及维护简便 由于电吸附系统不采用膜类元件,对 原水要求不高。自动化程度高,对运行管理 人员的要求低。 ⑦ 运行费用低 该技术属于常压操作,能耗比较低。 原因在于电吸附技术净化是将水中的不同类 型的离子分别提取分离出来,而不是把作为 溶剂的水分子从待处理的原水中分离出来。 2 电吸附技术在再生水处理中去除氯离 子的实验 在中小城市市政再生水的处理过程中, 很多情况是用户使用后的浓缩废水又排回城 市管网进入原污水处理厂,形成了盐类特别 是氯离子在整个城市排水处理系统内循环而 导致浓度不断升高,如果采用常规诸如石灰 软化法等处理工艺,无法去除氯离子,而难 以达到对氯离子要求较为严格用户的水质指 标,特别是对使用再生水作为冷却水的热电 厂等单位,采用除盐处理工艺对氯离子的去 除十分必要和有效。 由于电吸附技术具有上述优点,决定 采用电吸附技术对再生水中的氯离子进行去 除实验研究。 2.1 实验概况 本实验研究的是电吸附技术去除水中 氯离子的可行性及其去除率,实验用水采用 我公司再生水处理厂再生回用生物处理后的 出水,目的是研究电吸附工艺代替石灰软化 工艺对氯离子的去除效果。其主要水质指标 见表 1。
2.7 工程管理处防治区 (1)临时措施 本区回填土方为 0.50 万 m3,临时堆放 在施工现场,占地面积约 260m2,为防止水 土流失,对临时堆土采用装土编织袋临时防 护。经计算,需装土编织袋 825 个,围堰方 量 25m3。 (2)植物措施 为防止工程管理处区域水土流失,同 时给员工提供一个优美的工作环境,对工程 管理区可绿化区域采取绿化措施。绿化区域 主要为各建筑物周边、道路两侧及围墙内 侧。在办公楼等建筑物周边空地以铺设草坪 为主,在草坪中点缀灌木和花卉,草坪初步 选择早熟禾,灌木选择丁香、黄刺玫、连翘; 道路两侧植以绿篱、乔木,乔木选择龙爪槐, 绿篱选择水蜡;围墙内侧栽植乔木,乔木选 择桧柏。工程管理区绿化面积 0.25hm2。经 估算,需栽植乔木 240 株,栽植灌木 90 株, 栽植绿篱 300m,铺设草坪 0.23hm2。
表 1 实验用水水质指标
2.2.2 电吸附工艺流程 工艺流程分为二个步骤:工作流程, 再生流程。 如图 2 所示。 工作流程:原水池中的水通过提升泵 被进入过滤器,固体悬浮物在保安过滤器被 截流,之后水进入电吸附单元。水中溶解性 的盐类被吸附,达到除盐的目的。 再生流程:就是模块的反冲洗过程, 冲洗经过短接静置的模块,使电极再生,反 洗流程可根据进水条件以及产水率要求选择 一级再生、二级再生、三级再生或四级再生。 2.2.3 TDS 去除率 TDS 值 代 表 了 水 中 溶 解 性 总 固 体 的 含量,TDS 值越大,说明水中的含盐量越 大,在回用水处理中 TDS 是一项很重要的 水质指标。中试试验期间电吸附除盐系统对 TDS 的去除效果见图 3 所示:
2.5 施工生产生活防治区 (1)临时措施 施工生产生活防治区包括施工营地和 施工工区,占地面积为 22.00hm2。 根据施工组织设计,施工工区建筑材 料存放于仓库内,因此堆料不需采取临时防 护措施。输水隧洞施工工区共堆放回填土方 0.01 万 m3,堆放时间较长,为防止水土流失, 将回填土方装入编织袋集中堆放于工区内, 需装土编织袋 3300 个。 本工程输水隧洞施工时间较长(从第 1 年 5 月至第 3 年 4 月),考虑到输水隧洞施 工工区的雨水排放,在施工工区四周修筑排 水沟,排水沟断面尺寸为底宽 0.4m,沟深 0.3m,边坡 1:1。修筑排水沟长 1600m, 开挖土方 336m3。 (2)植物措施 施工生产生活区均为临时占地,施工 结束后原为耕地的要进行复垦,其它地类 (除工矿及居民点用地)进行植被恢复。施 工营地、施工工区在使用过程中,由于仓 库、临时宿舍等建筑物占压及汽车、人员活 动频繁,造成土壤板结。因此,临时征地的 复耕工作必须严格按照要求进行,使之可达 到复垦状态,复垦面积 7.29 hm2,复垦措 施计列在主体工程中。采取植物措施面积 为 12.56hm2,原为滩地的采取撒播草籽措 施,原为林地、荒地的栽种适宜当地环境的 乔木进行绿化,在绿化之前对场地进行土 地整治,整地面积 12.56hm2。乔木株间距 为 2m×2m,草籽按 50kg/hm2 标准撒播。 乔木初步选择刺槐。经计算,栽植乔木 2.55 万株,撒播草籽 142.5kg。
1 电吸附技术概述 随着电化学理论和吸附分离技术的不
断发展,将二者交叉融合的电吸附理论和技 术日渐显示了它“年轻”的活力。电吸附水 处理技术是通过对水溶液施加静电场作用, 在电极上加上直流电压,在两电极表面形成 双电层,吸附再生水中的离子但不发生化学 反应。由于双电层具有电容的特性,因而能 够进行充放电。在充电过程中,双电层能将 溶液中的离子吸附并保存在其中,积蓄一定 的能量;在放电过程中,则能释放出能量和 离子,使得双电层又获得再生。
2m,垂直孔距为 1.92m,下排孔口距离地 面 1.0m。排水孔采用 PVC 管材,管材内径 10cm,内孔口用两层 400g 土工布反滤层包 裹,排水管向外呈 5% 坡度。
为防止两侧山坡坡面汇流对弃渣的冲 刷,提高挡渣墙的稳定性,在渣场靠近山坡 周边设置排水沟,其洪水频率采用 20 年一 遇洪水标准。根据弃渣场位置、地形、土壤、 植被及设计降雨强度等因素,确定排水沟形 式为开敞式梯形浆砌石结构,厚度为 0.3m, 底部碎石垫层。
下中国科技信息 2013 年第 15 期 CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Aug.2013
化措施恢复植被。绿化区域需进行全面的土 地整治,整地面积 2.17hm2,乔、灌木株间 距 2m×2m,草籽按 50kg/hm2 标准撒播。 撒播草籽面积 1.09hm2,乔木初步选择刺槐, 灌木选用紫穗槐,草种选择紫花苜蓿。经计 算,栽植乔木 2900 株,灌木 2900 株,撒播 草籽 55kg。
图 3 TDS 的去除情况
图 1 工作过程示意图
1.2 工艺特点 ① 耐受性好 核心部件使用寿命长(>5 年),避免 了因更换核心部件而带来的运行成本的提 高。 ② 特殊离子去除效果显著 电吸附技术对氯、氟、钙、镁离子去 除率效果尤佳,且除盐率连续可调。 ③ 无二次污染 电吸附系统不添加任何药剂,排放浓 水所含成份均系来自于原水,系统本身不产 生新的排放物。浓水 COD 不浓缩,可直接 达标排放,无需进一步处理。 ④ 对颗粒污染物低 由于电吸附除盐装置采用通道式结构 (通道宽度为毫米级),所以不易堵塞。对 前处理要求相对较低,因此可降低投资及运 行成本。同时,电吸附除盐设备具有很强的 耐冲击性。
DOI:10.3969/j.issn.1001-8972.2013.15.001
电吸附工艺去除再生水中氯离子的研究及实践应用
魏鸿礼 河北省张家口市金川中水开发利用有限公司 075000
摘要 氯离子浓度过高是影响再生水水质达标和使 用的常见原因之一,常规的石灰软化法工艺 不易去除。从原理上,电吸附技术对于氯离 子等盐类离子可以达到良好的去除效果,本 文简要介绍了电吸附除盐技术的原理,并通 过实验室重点实验研究了电吸附技术对氯离 子指标的去除效率,以及影响氯离子去除率 的各种因素,最后将实验结果应用到工程研 究中的处理效果。电吸附技术应用于污水回 用工程中体现出较好的经济、环境和社会效 益,有一定的推广应用价值。 关键词 电吸附;氯离子;去除率
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水用户特别是换热器产生不利影响。试验对 氯离子的去除效果见图 4。
由图 4 可以看出,原水氯离子平均含 量 为 307mg/L, 产 水 平 均 为 91mg/L, 浓 水 平 均 567mg/L, 氯 离 子 平 均 去 除 率 为 70.4%,去除率要高于其平均的除盐率 (62%)。 3 氯离子去除率的影响因素和实践应用
2.6 弃渣场防治区 本工程弃渣采用集中堆放的形式,共 设 3 个弃渣场,占地面积共 2.47hm2。为防 止弃渣场产生水土流失,对弃渣场采取表土 剥离、挡渣墙、排水沟、渣场表面绿化、临 时堆土防护等措施。 (1) 工程措施及临时措施 ①表土剥离、回覆及临时堆土防护 为满足弃渣场后期植被恢复需要,在 弃渣堆放前先进行表土剥离,剥离表土深度 平均为 0.3m,剥离表土面积为 2.47hm2, 剥离表土总量 7410m3。待弃渣结束后,将 剥离表土回覆至弃渣场表面,回覆表土总 量 7410 万 m3。剥离表土堆放期间,采用装 土编织袋临时防护,经计算,需装土编织袋 6600 个,围堰方量 200m3。 ②挡渣墙及排水沟 本工程弃渣场均为沟谷型。其容量按 设计弃渣量设计,适当留有余地;拦挡形式 根据地形、堆渣量的不同,选择浆砌石重力 式挡渣墙防护,并沿山体修筑排水沟,根据 《开发建设项目水土保持技术规范》及《水 利水电工程等级划分及洪水标准》规定,确 定挡渣墙均按 3 级建筑物设计,采用 20 年 一遇洪水标准。排水沟也采用 20 年一遇洪 水标准。 为排泄弃渣场本身积水,通过在浆砌 石挡渣墙上布设排水孔解决排水出路,排 水孔设置 2 排,呈梅花形布置,水平孔距