電吸附技術在水處理中的應用

1、電吸附水處理的原理

電吸附技術EST(Electro-Sorption Technology)，也可稱電容去離子技術CDI(Capacitive Deionization)。它是利用帶電電極表面吸附水中離子及帶電粒子的現象，使水中溶解鹽類及其它帶電物質在電極的表面富集濃縮而實現水的凈化/淡化的一種新型水處理技術。

電吸附水處理的原理

EST技術是利用帶電電極表面吸附水中離子或帶電粒子的現象，使水中溶解的鹽類及其它帶電物質在電極表面富集濃縮而實現水的凈化或淡化。圖 1為電吸附水處理的原理示意圖。原水從一端進入 由陰、陽電極形成的通道，最終從另一端流出。原水在陰、陽電極之間流動時受到電場作用，水中離子或 帶電粒子將分別向帶相反電荷的電極遷移，被該電極吸附，儲存在電極表面所形成的雙電層中。隨著離 子/帶電粒子在電極表面富集濃縮，使通道水中的 溶解鹽類、膠體顆粒及其它帶電物質的濃度大大降低，從而實現了水的除鹽及凈化。

圖1 電吸附水處理技術原理示意

2、電吸附水處理技術（EST）的特性

運行能耗低，水利用率高

EST技術的能耗很低，其主要的能量消耗在于使離子發生遷移，而在電極上并沒有明顯的化學反應發生，如有必要還可以將所用的能量回收一部分過來，即將吸附飽和的模塊上儲存的電能再加到另一再生好的模塊上，也即所謂的“秋千式”供電方 式。這與其它除鹽技術相比可以大大地節約能源。一個實驗模塊以50t/h流量、85%除鹽率處理TDS為1000㎎/L的原水時，能耗僅約為60W。其根本 原因在EST技術凈化/淡化水的原理是有區別性地將水中離子提取分離出來，而不是把水分子從待處理的原水中分離出來。

水利用率高

EST 技術可以大大提高水的利用率，一般情況 下水的利用率可以達到75%以上；如采用適當的工藝組合，甚至可達90%以上。

無二次污染

EST 技術不需任何化學藥劑來進行水的處理， 從而避免了二次污染問題。EST 系統所排放的濃水 系來自于原水，系統本身不產生新的排放物。與離子交換技術相比，省去了濃酸、濃堿的運輸、貯存、操作上的麻煩，而且不向外界排放酸堿中和液。

操作及維護簡便

由于EST 系統不采用膜類元件，因此對原水預處理的要求不高，而且即使在預處理上出一些問題 也不會對系統造成不可修復的損壞。鐵、錳、余氯、有機物、鈣、鎂、FG 值等對系統幾乎沒有什么影響。在停機期間也無需對核心部件作特別保養。系統采用計算機控制，自動化程度高，對操作者的技術要求較低。從理論上講，EST 模塊可以長期服役，預期壽命至少在20a以上。

3、電吸附技術EST適用條件及范圍

對現階段經過試驗和實際應用的數據統計分析，EST對所處理的進水要求電導率≤500μS/㎝、COD≤100㎎/L、濁度≤5NTU、SS≤5㎎/L、油≤3㎎/L，處理后電導率可減少60%~80%、濁度≤2NTU、SS≤2㎎/L、油≤2㎎/L。處理效果與綜合的水質影響因素、EST設備工藝的組合有關。

按照進水的水質、來源和工藝用途不同，EST可用于：

(1)循環冷卻水系統的補水預處理。通過電吸附法降低補水含鹽量，可以改善水質，以利進一步提高循環水的濃縮倍數，減少補水量和排污水量。

(2)循環冷卻水系統的排污水再生會用。經過除鹽處理的排污水回用于循環冷卻水系統替代新鮮補水，可以減少新水消耗和污水排放量，進一步提高循
環水的循環利用率。

(3)市政、工業污水處理。對于COD及含鹽量較高的工業廢水，傳統的水處理技術因COD高而影響 鹽分的去除，電吸附能除去廢水中的高鹽分，使生化法可行，二級生化處理后的污水經電吸附除鹽，可作為循環水系統的補水或生產工藝用水回用。

(4)與高效反滲透技術(HERO)配套。用于反滲透進水的預處理，降低其硬度、TOC等，可穩定反滲透系統運行、提高出水水質和產水率、降低運行維護成本、延長膜的使用壽命。

(5)工業用水處理。紡織印染、輕工造紙、電力化工、冶金等行業都需要大量的除鹽水或純水作為工藝用水。根據不同水質標準，電吸附水處理技術 可以與傳統的除鹽技術相結合，以降低運行成本。

(6)飲用水凈化。電吸附技術可以用于飲用水深度處理，去除過量的無機鹽類，如鈣、鎂、氟、砷、鈉、硝酸鹽、硫酸鹽、氯化物等，甚至使一些因無機鹽 類超標的水源得以有效利用。

(7)苦咸水淡化。電吸附技術具有耐鈣、鎂、硫酸鹽等物質結垢的特點，在苦咸水特別是礦坑水等高含鹽量和有機物水的淡化方面具有誘人的應用前景。谷騰水網