1 工程概况

某热电有限公司使用经过混凝沉淀、过滤、混床等系统工艺处理的河水作为锅炉水的补水，但经过一段时间的运行发现，靠全离子交换设备进行锅炉 补给水处理，不仅酸碱耗量不断增加，大宗材料消耗严重超标的问题将日趋严峻，严重影响着本厂的经济效益。而且在对离子交换除盐设备进行再生时加入多少酸、 碱，再生过程中就要排出多少其它盐类（如残余废酸碱、氯化钙、镁、氯化钠、碳酸钙、硫酸钙、碳酸镁等），由于这些大量地排放这些化学物质会给环境造成污 染。 因此，对现有全离子交换除盐技术需进行重大技术革新。目前，除盐的方法主要有电吸附、反渗透、电渗析、离子交换等。反渗透、电渗析、离子交换这些方 法对前道预处理要求普遍较高，且会增加投资和运行成本。电吸附水处理技术为近年来的一项新兴技术[1]，技术上已比较成熟，其最大的特点就是对进水的水质 要求较低，且运行中基本不消耗化学药剂，所以不需要增加过多预处理设施，运行维护也较方便。基于上述比较明显的技术及成本优势，该公司于2009年8月底 采用电吸附中试设备对其经过混凝沉淀及过滤之后的出水进行除盐中试试验，并取得了非常满意的效果。

鉴于良好的中试效果，公司决定领导遂决定采用常州爱思特公司生产的电吸附除盐设备对其预处理（混凝沉淀、过滤等）之后的出水实施深度除盐项 目工程。该项目设计处理能力：10000m3/d，分二期实施：一期5000 m3/d，二期5000 m3/d，现已完成一期。产水率大于等于75%， 即产水大于等于3750 m3/d，即要求产水量为156.25 m3/h，一期实际使用模块34个。

2 技术原理

电吸附技术（Electro-Sorb Technology,简称EST）除盐的基本思想是通过施加外加电压形成静电场，强制离子向带有 相反电荷的电极处移动，对电极的充放电进行控制，改变电极处的离子浓度，并使之不同于本体浓度，从而实现对水溶液的脱盐[2]。由于碳材料，如活性炭和炭 气凝胶等制成的电极，不仅导电性能良好，而且具有很大的比表面积，置于静电场中时会在其与电解质溶液界面处产生很强的双电层[3]。双电层的厚度只有 1～10nm，却能吸引大量的电解质离子。一旦除去电场，吸引的离子被释放到本体溶液中，溶液浓度升高，通过这一过程实现电极材料的再生，其原理如图1所 示。

图1  电吸附原理图

电吸附除盐工艺的优点

（1）耐受性好，运行成本低

核心部件使用寿命长（实际工程连续运行已达5年以上），避免了因更换核心部件而带来的运行成本的提高。该技术属于常压操作，能耗比较低，其主要 的能量消耗在于使离子发生迁移，并通过控制电压使电极表面不发生极化现象。由于电吸附技术净化/淡化水的原理是有区别性地将水中作为溶质的离子提取分离出 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，因此与其它除盐技术相比可以大大地节约能源。

（2）水利用率高

EST技术可以大大提高水的利用率，一般情况下水的利用率可以达到75%以上。

（3）无二次污染

电吸附技术不需任何化学药剂来进行水的处理，从而避免了二次污染问题。电吸附系统所排放的浓水系来自于原水，系统本身不产生新的排放物。

（4）操作及维护简便

由于电吸附系统不采用膜类元件，因此对原水预处理的要求不高，而且即使在预处理上出一些问题也不会对系统造成不可修复的损坏。铁、锰、余氯、有 机物、钙、镁等对系统几乎没有什么影响。在停机期间也无需对核心部件作特别保养。系统采用计算机控制，自动化程度高，对操作者的技术要求较低。
 

3 工艺流程

工艺流程分为二个步骤：工作流程，反洗流程。

流程如图2所示：

图2  工艺流程

工作流程：原水池中的水通过提升泵被打入保安过滤器，固体悬浮物或沉淀物在此道工序被截流，水再被送入电吸附（EST）模块。水中溶解性的盐类被吸附，水质被净化。

反洗流程：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反洗、二级反洗、三级反洗或四级反洗。

4 数据与分析

一期工程调试时间（试运行及系统检修）：2010年1月19日至2010年1月24日；

现场验收时间（验收整个施工和安装项目）：2010年1月25日；

验收时间（连续运行并考核）：2010年1月26日至2010年1月29日；

检测电导、总硬度、氯化物等指标，并提出水质分析报告单，数据分析如下。

4.1 电导率

水的电导率与其所含的无机酸、碱、盐的量有一定关系。当它们的浓度较低时，电导率随浓度的增大而增大，因此常用于推测水中离子的总浓度或含盐量。电吸附技术对电导率的去除效果如下图所示。

图3  电吸附系统对电导率去除效果

从运行和检测结果看，原水和产水的电导率均比较稳定，原水平均电导率为389μS/cm，产水平均电导率为118μS/cm，平均去除率为69.4%。

4.2 硬度

图4 原水、产水的硬度的去除效果

从图4可以看出，原水的硬度平均值为1.19mmol/L，产水的硬度平均值为0.4 mmol/L ，去除率为66%。

4.3 氯化物

图5 氯化物浓度及去除率的变化情况

由图可知，电吸附原水和产水的氯化物浓度比较稳定，原水氯化物平均浓度为64.7mg/L，产水平均值13.6 mg/L，平均去除率达到 了79%。由于阴离子一般不会形成水和离子，其离子半径相对较小，有利于吸附行为的发生，所以氯离子的去除率要高于阳离子甚至是其它阴离子[4、5]。

4.4 耗电量及产水率

本工程处理水量200m3/h，运行费用0.3元/ m3，其中电费0.17元/ m3(电耗为0.55kW·h/m3，电费按0.3元/ kW·h计，电厂内部电价相对较低)，人工费0.1元/ m3，设备维护费0.03元/ m3；系统产水率≥75%。

5 结论

采用常州爱思特净化设备有限公司的电吸附除盐设备，在宁波某热电有限公司建成日处理量为10000t的项目（分二期实施：一期 5000 m3/d，二期5000 m3/d，其中一期已经投产，二期也已经开始调试），对其经过混凝沉淀并过滤之后的出水进行深度除盐处理，从运行结果 看，原水和产水的电导率均比较稳定，原水平均电导率为389μS/cm，产水平均电导为118μS/cm，平均去除率为69.4%；原水的硬度平均值为 1.19mmol/L，产水的硬度平均值为0.4 mmol/L ，去除率为66%；电吸附原水和产水的氯化物浓度比较稳定，原水氯化物平均浓度为 64.7mg/L，产水平均值13.6 mg/L，平均去除率达到了79%；运行费用0.3元/ m3；产水率≥75%。

综上，经过一段时间的连续运行，电吸附除盐设备的运行稳定、维护较简单、前期预处理要求较低、产水水质较稳定以及运行成本低等优势得到了充 分的体现，而且从检测的结果来看，电吸附技术能够充分满足电力行业对除盐技术的要求。以电导率去除率69%来计算，理论上每年就减少了69%的酸碱用量， 按此计算，3-4年节约的酸碱费用就相当于增加电吸附设备及其预处理系统的投资，只要运行维护得当，电吸附模块的使用寿命可以超过8年，而且大大减少对环 境的污染。同时增设电吸附设备后，混床运行时间增长，大大降低了工人的劳动强度，有利于提高企业劳动生产率，既带来了显著的经济效益，又具有广泛的社会效 益。