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操作参数对电吸附设备除盐的影响

陈兆林  
【摘要】: 淡水是一种宝贵的资源,近年来已成为社会经济发展的一个制约因素。面对淡水资源的短缺的严峻形势,可进行海水、苦咸水淡化和污水的回用等。海水、苦咸水的淡化即进行水的除盐,而污水的回用除经过生化处理也要进一步除盐。因此,水的除盐是解决水资源短缺的关键。电吸附技术作为一种新型的水处理除盐技术,具有除盐效率高、低能耗、抗污染能力强、无需酸碱再生等特点。基于电吸附理论的电吸附除盐设备已经研制出。本文正是利用ESTT-400型电吸附设备,从电压和溶液浓度、流程和流量、HCO_3~-对电吸附设备吸附性能的影响进行研究,通过以上的研究为设备的进一步优化设计提供基础资料。同时,对电吸附技术进行了技术经济分析及在实际应用中的耐久性作了研究。论文的主要研究内容和创新点归纳如下: 1.研究了电压和溶液浓度对电吸附设备性能的影响。结果表明:电压越高,吸附量越大;但通过单位能耗的氯离子吸附量的分析,可知低电压1.0V单位能耗的吸附量较大,但其总吸附量较小;因此考虑到总吸附量和能量利用效率,1.4V是一个合适的电压;溶液的浓度越高,吸附量越大,但浓度不是越大越好,在处理过高浓度的水溶液时,应该采用工作出水回流的方式。 2.研究了流程和流量对电吸附设备性能的影响。通过示踪法得到水力停留时间变化规律,并通过曲线拟合得到水力累积停留时间公式。根据流程对吸附的影响,在应用中,当需要处理较大的流量时可以将设备并联,当需要较高的出水质时可以将设备串联。因离子电荷及体积之间的差异,对各离子的吸附不同。在本研究中各离子去除率排序为:Mg~(2+)Ca~(2+)Cl-SO_4~(2-) F-HCO_3~-Na~+NO_3~-。针对ESTT-400型电吸附设备建议采用1.5t/h的流量。 3.首次利用全平衡分析研究了HCO_3~-对电吸附设备性能的影响。结果表明:Cl-脱附率较高,接近100%,而HCO_3~-脱附率较低,仅为70%左右;同时,处理高碱度水溶液时,还产生CO_2易积累在电极内部影响设备性能;研究证明加酸曝气是一种处理高碱度水溶液的好方法。 4.对电吸附技术进行了技术经济分析。该技术对原水进水水质要求较低,得水率可达76.9%,进水电导率为1650μS/cm,除盐率为83%时,吨水能耗仅1.13~1.21 ( kW·h )/t。利用ESTT-400型电吸附设备,对首钢污水处理厂二级处理出水进行回用研究,证明电吸附设备具有良好的抗污染能力,能够适应长时间运行。


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