連續(xù)式電吸附海水淡化技術(shù)研究

甘定平

（科盛環(huán)保科技股份有限公司，江蘇南京 211500）

連續(xù)式電吸附海水淡化技術(shù)研究

甘定平

（科盛環(huán)保科技股份有限公司，江蘇南京 211500）

針對海水淡化膜價格昂貴、能耗高、壽命短、預(yù)處理要求高、產(chǎn)水率低等缺點，研究了一種基于連續(xù)式電吸附工藝的海水淡化工藝，包括預(yù)處理集成系統(tǒng)、電吸附系統(tǒng)、反滲透系統(tǒng)。該工藝具有成本低、壽命長、能耗低、占地面積小、回收率高等優(yōu)點。

海水淡化；連續(xù)式；電吸附

我國人均水資源占有量只有世界平均水平的1/4。目前水荒覆蓋面幾乎遍及全國。尤其是北方地區(qū)缺水問題相當(dāng)嚴(yán)重，水荒已成為困擾工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展的一個重要問題。解決城市水資源可持續(xù)利用的戰(zhàn)略原則是堅持“開源與節(jié)流并重，節(jié)流優(yōu)先、治污為本、科學(xué)開源、綜合利用”，海水淡化是解決沿海地區(qū)淡水緊缺的有效途徑。

向海洋要水已成為國際共識，海水淡化越來越受到重視。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，海水淡化，包括從苦咸的高鹽度海水以及含鹽量比海水低的苦咸水中通過脫鹽生產(chǎn)出清純可口的淡水不僅成為現(xiàn)實，而且呈迅猛發(fā)展之勢。現(xiàn)在實用的海水淡化技術(shù)有蒸餾法和膜法兩大類。其中蒸餾法分為多效蒸餾、多級閃蒸和壓力蒸餾；膜法分為反滲透和電滲析。膜法中的海水反滲透技術(shù)（SWRO）與其他淡化技術(shù)相比要年輕得多，且顯現(xiàn)出其經(jīng)濟(jì)和技術(shù)優(yōu)勢，但其不足之處也比較突出，阻礙了反滲透法（SWRO）海水淡化的進(jìn)一步發(fā)展：成本高，高脫鹽率的海水淡化反滲透膜（SWRO），價格昂貴；能耗大，高鹽度的海水需要使用高耗能的增壓泵；對膜的依賴程度也大，壽命較短（一般2a左右），需要定期更換膜組件，從經(jīng)濟(jì)合算的標(biāo)準(zhǔn)衡量，仍然不盡如人意；對預(yù)處理的要求高，預(yù)處理工藝冗長；產(chǎn)水率低，一級海水反滲透膜的產(chǎn)水率低于45%。對壓力容器和過水部件的材質(zhì)要求高，為避免腐蝕，需要使用雙相鋼材質(zhì)的壓力容器和過水部件。

1 工藝流程介紹

圖1 工藝流程圖

工藝流程（見圖1）：啟動取水泵1，將取水井中的海水泵入水力澄清池2，在水力澄清池2的進(jìn)水管中投加三氯化鐵混凝劑，進(jìn)行混凝預(yù)處理，去除其渾濁度、部分有機物和金屬等，同時投加殺菌劑，殺滅海水中的浮游生物、細(xì)菌和病毒等微生物，海水在水力澄清池2中進(jìn)行沉淀后，上清液經(jīng)串聯(lián)的石英砂過濾器3和活性炭過濾器4，去除微生物、懸浮物和膠體物質(zhì)，再經(jīng)保安過濾器5精濾，得凈化海水。試驗證明，采用三氯化鐵做混凝劑，同時后道過濾器采用石英砂過濾器3串聯(lián)活性炭過濾器4，對海水的除鹽率能達(dá)到40%～45%。

預(yù)處理出水送入電吸附系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)脫鹽處理，通過外加直流電源對陰陽電極導(dǎo)電，使電極產(chǎn)生正負(fù)電荷，通過的海水中的離子或帶電粒子分別被帶相反電荷的電極吸附，從而達(dá)到脫鹽的效果。電吸附系統(tǒng)能脫除50%以上的含鹽量，且對硬度的去除率為60%左右，對COD的去除率為40%左右。當(dāng)電極吸附達(dá)到飽和后，將直流電源去掉，并將正負(fù)電極短接，使吸附在電極表面的離子重新回到通道中，隨水流排出，濃水隨濃水出水管路15排放收集，電極由此得到再生。電吸附系統(tǒng)采用多個電吸附模塊8并聯(lián)的結(jié)構(gòu)，通過控制系統(tǒng)的控制對電吸附模塊8逐個進(jìn)行脫附再生，可實現(xiàn)電吸附再生和運行的同時進(jìn)行，提高了處理效率，達(dá)到連續(xù)運行的效果。

2 結(jié)論

1）預(yù)處理集成系統(tǒng)采用的是三氯化鐵混凝劑加串聯(lián)石英砂和活性炭過濾，對海水的除鹽率能達(dá)到40%～45%，使進(jìn)入電吸附裝置的水質(zhì)含鹽量大大降低，減輕了電吸附的負(fù)擔(dān)，降低電吸附的能耗；采用電吸附預(yù)脫鹽裝置，脫鹽率可達(dá)50%以上，尤其對Cl-脫除率高，對氟、鈣、鎂離子去除率效果亦佳。電吸附系統(tǒng)具有耐受性好，核心部件使用壽命長；無二次污染，運行成本低；屬常壓操作，能耗低等特點；采用并聯(lián)式的電吸附模塊，通過控制系統(tǒng)的控制使得電吸附模塊逐個進(jìn)行脫附再生，可實現(xiàn)電吸附再生和運行的同時進(jìn)行，提高了處理效率，使連續(xù)式電吸附系統(tǒng)的運用成為可能。

2）采用電吸附一級低壓RO的除鹽系統(tǒng)，電吸附系統(tǒng)的出水約含30%左右的海水鹽量，后續(xù)采用低壓普通RO裝置，降低了投資成本；低壓RO膜所需的進(jìn)水壓力比海水RO膜所需的進(jìn)水壓力降低了60%～70%，降低了能耗；水利用率提升50%，節(jié)水；材料要求低，可用不銹鋼材質(zhì)，投資成本大大降低。整體工藝簡單，出水水質(zhì)滿足生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

Research on Continuous Electro-adsorption Desalination Technology

Gan Ding-ping

Aiming at the shortcomings of high cost，high energy consumption，short life expectancy，high pretreatment requirement and low water production rate，the seawater desalination process based on continuous electro-adsorption process is studied，including pretreatment integrated system，Adsorption system，reverse osmosis system has the advantages of low cost，long life，low energy consumption，small footprint，high recovery rate.

desalination；continuous；electro-adsorption

X703

A

1003-6490（2016）07-0046-01

2016-07-11

甘定平（1986—），男，江蘇南京人，助理工程師，主要從事水污染控制技術(shù)研究工作。