一种新型除盐技术在首钢的试验研究

关键词：电吸附；除盐；污水回用

1 前言

除盐技术是钢铁企业污水回用的关键，一直以来成为钢铁企业实现水“零”排放的“瓶颈”。为解决钢铁公司回用水除盐问题，实现污水“零”排放的目标，进行了用电吸附技术进行回用水除盐的中试试验研究，以验证此项技术在钢铁企业回用水除盐的可行性，为钢铁企业的回用水的除盐技术提供一种新的技术选择。

2 电吸附技术原理

EST(Electro-Sorb Technology)技术， 是一种新型的脱盐水处理技术。它是利用带电电极表面吸附水中离子及带电粒子的现象，使水中溶解盐类及其它带电物质在电极的表面富集浓缩而实现水淡化的一种新型水处理技术。

电吸附原理见图1。

原水从一端进入，由阴阳极相隔而成的空间，从另一端流出。原水在阴、阳极之间流动时受到电场的作用，水中带电粒子分别向带相反电荷的电极迁移，被该电极吸附并储存在双电层内。随着电极吸附带电粒子的增多，带电粒子在电极表面富集浓缩，最终实现与水的分离，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，获得淡化的出水。

与传统的方法相比，具有多方面重要的优势。例如，离子交换，需要用酸碱再生，产生废液污染环境，且操作不方便；反渗透除盐需要较高的工作压力，且反渗透膜比较昂贵，耐受性较差；电渗析过程需要较高的工作电压，产气较多，能耗高。而电吸附去离子与离子交换不同，系统的再生不需要使用任何酸、碱和盐溶液，只是通过电极的放电完成，因此不会有额外的废物产生，也就没有二次污染；同蒸馏法相比，电吸附过程中是将水中离子分离出来，而不是将水分子从原水中分离出来，因此具有相对较高的能量利用率；而且电吸附法不需要膜或者高压泵，和电渗析和反渗透相比，该方法操作简单易行，同时和反渗透等技术相比还具有良好的抗污染能力及较长的使用寿命，避免了经常性更换核心部件的麻烦，因此该技术具有一定的优势。

钢铁企业生产回用水电导率有很大的波动性，主要与生产的状况相关。在本次试验进行中，污水处理厂的出水也有一定的波动，图4为污水处理厂出水电导率波动效果图。

以上两图中可看出，电导主要1200～1600 μs/cm之间波动，电导去除率平均在80%以上，且去除率比较稳定，达到了除盐率大于75%的目标。

4.3 硬度

硬度是回用水的比较重要的考察目标，硬度关系到回用到生产工艺中的管道结垢等问题，因此必须做为考察目标。本次试验中硬度的测定采用每天定时取一个样品进行测定的方式。图5为进入电导的变化情况。从图5中可以看出，电吸附进水的硬度主要在160～200 mg·L^-1波动，瞬时会达到260 mg·L^-1，通过试验观察测定这种情况很少出现。

从图6中可以看出电吸附技术对水的硬度去除率在70%～95%，平均去除率为87.2%，去除率较高，且去除效果较为稳定。

4.4 氟离子

试验对水中氟化物的去除效果如表2所示。

表2 第二阶段处理数据表格

Table 2 Data for secondary treatment stage

试验期间钢铁回用水氟含量在10mg/l以下，通过电吸附处理，产水氟含量降至3mg/l左右。70%的氟去除率完全可以满足回用水处理要求。

4.5 氯离子：

电吸附技术对氯化物的去除率在90%左右，去除效果非常明显。图9为对氯离子的去除效果图。

5 第二阶段试验结果分析

为了能够提高电吸附工艺盐去除率、产水率，本试验进行了工艺上的改进，进行了二级处理，即收集第一阶段处理过程中的浓排水，再进入电吸附系统中进行处理，以得到高的得水率，水的流量与第一阶段时间相同为2.22t/h。

从表中可以得到，两级处理中二级处理的出水可以作为一级处理的进水，达到了循环利用。同时二级处理中，即对高浓度污水进行处理时，对电导的去除率在60％以上，出水电导在1000μs/cm左右，且对硬度，氯化物、氟化物等的去除率均在65%～75%，都有比较好的效果。

两级电吸附处理工艺总产水率为85.8%，浓排水量降至进水量的14.2%，达到减少浓排的目的。