CN102603040B - 电吸附除盐水处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种电吸附除盐水处理方法。属于用电化学分离方法对水的处理。包括通电工作工艺过程，放电静置工艺过程和短接再生工艺过程，其特征在于在放电静置工艺过程之前，在继续通水、通电的情况下，将工业盐酸注入电吸附模块(1)，控制注入盐酸后的水，刚刚充满电吸附模块系统，而不被排出系统为止；并将电吸附模块系统的pH值范围控制在2.0～6.0之间；与注入盐酸同时，产出水由正常进入产水箱(6)，切换到排入中间水箱B(12)；待盐酸注满电吸附模块系统后，停止通水、切断电源，进入放电静置再生工艺过程。提供了一种工艺步骤简单、电极再生效果优异、电吸附模块不会结垢，确保电吸附除盐装置长期连续稳定运行的电吸附除盐水处理方法。

Description

电吸附除盐水处理方法

技术领域

本发明是一种电吸附除盐水处理方法。属于用电化学分离方法对水的处理。

背景技术

废水、污水通过处理再利用，不但可以节约宝贵水资源，而且可以大幅度减少污水排放，保护人类赖以生存的自然环境，对于人类的生活和经济的可持续发展具有重要意义。工业废水一般采用二级生化处理-过滤-活性炭吸附-反渗透处理后，再回用的流程。现有技术中，对于低硬度、低腐蚀性、低含盐炼油污水，可以将二级生化处理达标后的外排水。经絮凝沉淀、过滤和杀菌处理后直接回用作循环冷却水补水。但对于盐含量较高的工业废水，在深度处理回用时，必须要脱除部分或几乎全部无机盐，才能满足回用水的要求。

电吸附除盐技术因其具有对进水要求宽、抗污染能力强、无二次污染等特点而被广泛应用。电吸附除盐作为一种水处理技术，其核心是电吸附模块，电吸附除盐工艺设有2组模块，交替工作、再生，实现连续产水。每一组模块的工艺流程可分为3个过程，分别是通电工作过程、放电静置过程和短接再生过程。通电工作过程是电吸附模块通电通水吸附的过程，也就是在模块内电极上施加直流电的同时通水，利用电极之间的电势差逐渐吸附流经电极之间水中的阴阳离子，从工作开始至结束，产水中的离子含量是一个由高迅速降低然后逐渐升高的过程，当产水中离子含量不能满足要求时，工作结束。此时电极内部储存了大量的电势能，为了充分利用该部分能量，设置放电静置过程，该过程是将电极正负极与另一组模块的正负极连接，回收部分能量，由于电势差的原因，电能会迅速转移到另一组模块上，吸附阴阳离子的电势迅速降低，吸附在电极上的阴阳离子会脱附到电极通道的水中。当电势差下降到一定程度后，进入短接再生过程，短接再生过程是将电极正负极短接并通水，此时电势差还会迅速下降直到0V，通水是为了将短接静置和短接再生过程中脱附到通道中的离子洗走、脱离电吸附电极，从而使电极得到再生。

但是，电吸附除盐系统在实际运行中，电吸附模块除盐效率会不断下降，使得电吸附除盐系统难以长期连续稳定运行。因此探索电吸附模块的再生方法一直是本领域技术人员的研究方向。

发明专利CN102010039A认为，电吸附模块除盐效率下降是由于模块的长期再生不彻底造成的。但要提高再生效果就必须增加反洗时所用的原水水量，这样就降低了系统的产水率，二者之间存在矛盾。其解决办法是：使用包括待再生的电吸附模块、中水箱、中水反洗单元、原水箱、原水反洗单元、回收中水单元组成的电吸附除盐反洗系统，采用中水反洗步骤、原水反洗步骤、回收中水步骤反洗的方法。工艺步骤繁琐，电极再生效果不佳。

发明专利CN102126772A认为，电吸附模块除盐效率下降是因为电极使用时间加长，表面产生了大量具有离子交换的酸性基团造成的。该种基团具有类似离子交换的功能，即：将电极片置于pH值较低的溶液中，溶液中氢离子能和电极表面基团吸附的阳离子发生交换反应，氢离子被电极片吸附，本体溶液的阳离子浓度升高；再将电极片置入pH值为中性的盐溶液中，电极表面基团吸附的氢离子又会和溶液中的阳离子发生交换反应，阳离子被电极片基团吸附，溶液的pH值降低。这种行为表现在模块工作过程中，即：工作时，由于电极片正极显酸性，pH值较低，电极片基团上吸附的阳离子会被氢离子交换到原溶液中，使原溶液的阳离子浓度升高，出水离子浓度升高，影响去除率。而在再生过程中，电极片附近溶液为中性，溶液中的阳离子会被电极片基团上的氢离子交换，使阳离子重新回到电极片上，影响再生效果。形成了和电吸附模块吸附-脱附-吸附相逆的过程，导致电吸附模块吸附效率下降。其解决办法是使用包括待再生的电吸附模块、酸水箱、酸洗短接再生单元、排酸单元、水箱、再生冲洗单元、排水单元组成的电吸附除盐反洗的系统，采用酸洗再生的步骤、排酸的步骤、再生冲洗的步骤、排水的步骤反洗的方法。但由于加酸再生的工艺存在不足，电极再生效果不够理想。

本发明的发明人认为，电吸附除盐水处理方法中，电极吸附效率不断降低的另一个原因是因电吸附模块结垢导致的电吸附模块内的通道堵塞。有关解决这一技术问题的文献报导还尚未见到。

发明内容

本发明的目的在于避免上述现有技术中的不足，而提供一种工艺步骤简单、加酸再生工艺合理，电极再生效果优异、电吸附模块不会结垢，确保电吸附除盐装置长期连续稳定运行的电吸附除盐水处理方法。

本发明的目的可以通过如下措施来达到：

本发明的电吸附除盐水处理方法，包括通电工作工艺过程，放电静置工艺过程和短接再生工艺过程，其特征在于在放电静置工艺过程之前，在继续通水、通电的情况下，将工业盐酸注入电吸附模块(1)，控制注入盐酸后的水，刚刚充满电吸附模块系统，而不被排出系统为止；并将电吸附模块系统的pH值范围控制在2.0～6.0之间；与注入盐酸同时，产出水由正常进入产水箱(6)，切换到排入中间水箱B(12)；待盐酸注满电吸附模块系统后，停止通水、切断电源，进入放电静置工艺过程和短接再生工艺过程。

本发明的发明人认为，电吸附除盐水处理方法中，电极吸附效率不断降低的原因，除了电极再生不完全和随着电极使用时间的加长，表面产生了大量具有离子交换的酸性基团以外，电吸附模块结垢导致的电吸附模块内的通道堵塞，是电极吸附效率不断降低的另一不容忽视的另一重要原因。

由于电吸附除盐工艺本身就是将水中的阴阳离子从水中去除的工艺，通电工作过程水中的阴阳离子被吸附到正负电极的双电层中，在放电静置过程，由于电势差迅速降低，吸附在正负电极双电层上的阴阳离子则会脱附到电极通道的水中，由于放电静置需要一定的时间，阴阳离子就会相遇，此时局部的离子浓度会非常高，当水中钙、镁阳离子和碳酸根、氢氧根阴离子达到一定浓度时，结垢的因素就会大大提高，结垢现象一旦发生，电吸附模块内的通道就会堵塞，系统压力升高，除盐效率就会迅速下降。

因此，在放电静置工艺过程之前，在继续通水、通电的情况下，将工业盐酸注入电吸附模块，在放电静置工艺过程和短接再生工艺过程中，被吸附在电极上的阴阳离子脱附到电极通道的水中，从电极上脱附的钙离子、镁离子与碳酸根、氢氧根离子相遇时就不会形成沉淀结垢，从而避免了电吸附模块在放电静置工艺过程和短接再生工艺过程中的结垢导致的不足之处。有效地避免了电吸附除盐水处理方法中，电极吸附效率不断降低的弊端，也避免了因电吸附模块结垢引发的系统压力升高的故障。确保电吸附除盐装置能够长期连续稳定运行。

本发明的目的还可以通过如下措施来达到：

本发明的电吸附除盐水处理方法，其特征在于包括如下步骤：

a通电工作过程

①预排步骤

工作泵(3)抽取来自进水箱2的待处理水经电吸附模块1吸附除盐后，尚未达到技术指标的初期产水，进入中间水箱B 12；

②吸附除盐步骤

工作泵(3)抽取来自进水箱2的待处理水经电吸附模块1吸附除盐后，达到技术指标的产出水，进入产水箱6；

③后排步骤

当吸附除盐步骤②产出水质不能满足技术指标时，在继续通水、通电的情况下，将工业盐酸注入电吸附模块1，控制注入盐酸后的水，刚刚充满电吸附模块系统，而不被排出系统为止；并将电吸附模块系统的pH值范围控制在2.0～6.0之间；与注入盐酸同时，产出水由正常进入产水箱6，切换到排入中间水箱B 12；待盐酸注满电吸附模块系统后，停止通水、切断电源，进入放电静置工艺过程。

b放电静置过程

步骤③完成后，停止通水、切断电吸附模块电源，将一组电极正负极与另一组模块的正负极连接，在步骤③环境中，静置放电，回收部分能量；

c短接再生过程

将电极正负极短接并通水，此时电势差还会迅速下降直到0V，通水是为了将放电静置和短接再生过程中脱附到水通道中的阴阳离子冲洗、移出电吸附模块系统，从而使电极得到再生；

①一次再生步骤

再生泵A 8抽取来自中间水箱A 11的水，用于反洗电吸附模块1后，排入浓水箱7；

②二次再生步骤

再生泵B 9抽取来自进水箱2的水，用于反洗电吸附模块1后，排入中间水箱A 11；

③三次再生步骤

再生泵C 10抽取来自中间水箱A 11的水，反洗电吸附模块1后，排入进水箱2。

本发明的电吸附除盐水处理方法，其特征在于在放电静置工艺过程之前，在继续通水、通电的情况下，将工业盐酸注入电吸附模块1，控制注入盐酸后的水，刚刚充满电吸附模块系统，而不被排出系统为止；并将电吸附模块系统的pH值范围控制在3.0～5.0之间；是优选的技术方案。

本发明的电吸附除盐水处理方法，其特征在于省去所述通电工作过程a中的预排步骤①，工作泵(3)抽取来自进水箱2的待处理水经电吸附模块1吸附除盐后，产出水达到技术指标，直接进入产水箱6。

本发明的电吸附除盐水处理方法，其特征在于在所述通电工作过程a中的后排步骤③，当吸附除盐步骤②产出水技术指标接近超标的某一设定值时，在继续通水、通电的情况下，将工业盐酸注入电吸附模块，控制注入盐酸后的水，刚刚充满电吸附模块系统，而不被排出系统为止；并将电吸附模块系统的pH值范围控制在2.0～6.0之间；与注入盐酸同时，产出水正常进入产水箱6；待盐酸注满电吸附模块系统后，停止通水、切断电源，进入放电静置工艺过程。

本发明的电吸附除盐水处理方法，其特征在于所述短接再生过程c中，采用一台再生泵13，替代再生泵A 8、再生泵B 9和再生泵C 10，通过程序控制实现为电吸附模块再生提供动力。

本发明的电吸附除盐水处理方法，其特征在于所述中间水箱A 11或中间水箱B 12，通过省去其中任意一个，或另外增加中间水箱，来减少和增加电吸附模块的再生次数。

本发明的电吸附除盐水处理方法的应用，其特征在于适用于海水淡化、苦咸水除盐处理以及盐含量较高的工业废水二级生化处理达标后，作为工业循环冷却水回用时，需要进行的脱盐水处理工艺过程。

本发明的电吸附除盐水处理方法要求保护的技术方案相比现有技术有如下积极效果。

1.提供了一种工艺步骤简单、加酸再生工艺合理，电极再生效果优异、电吸附模块不会结垢，确保电吸附除盐装置长期连续稳定运行的电吸附除盐水处理方法。

2.在放电静置工艺过程之前，在继续通水、通电的情况下，将工业盐酸注入电吸附模块，从电极上脱附的钙离子、镁离子与碳酸根、氢氧根离子相遇时就不会形成沉淀结垢，从而避免了电吸附模块在放电静置工艺过程和短接再生工艺过程中的结垢倾向。

3.有效地避免了电吸附除盐水处理方法中，电极吸附效率不断降低的弊端，也避免了因电吸附模块结垢引发的系统压力升高的故障。

4.通过控制加酸量来控制电吸附模块内的pH值，使得电极模块具有防垢、除垢性能，提高了电吸附除盐工艺对待处理污水总硬度和碱度的适用范围，拓宽了电吸附除盐工艺的应用领域。

5.采用本发明的电吸附除盐水处理方法，电吸附除盐系统的产水率达到75％以上，除盐率达80％以上，保证电吸附除盐装置长期连续稳定运行。

附图说明

图1本发明的实施例1和实施例2的工艺流程示意图

图2本发明的实施例3的工艺流程示意图

图3本发明的实施例4的工艺流程示意图

图中

1-电吸附模块，2-进水箱，3-工作泵，4-酸水箱，5-加酸泵，6-产水箱，7-浓水箱，8-再生泵A，9-再生泵B，10-再生泵C，11-中间水箱A，12-中间水箱B，13-再生泵。

具体实施方式

本发明下面将结合实施例作进一步详述：

实施例1

一种本发明的电吸附除盐水处理方法，参见图1。

包括如下步骤：

a通电工作过程

①预排步骤

工作泵(3)抽取来自进水箱2的待处理水经电吸附模块1吸附除盐后，尚未达到技术指标的初期产水，进入中间水箱B 12；

②吸附除盐步骤

工作泵(3)抽取来自进水箱2的待处理水经电吸附模块1吸附除盐后，达到技术指标的产出水，进入产水箱6；

③后排步骤

当吸附除盐步骤②产出水质不能满足技术指标时，在继续通水、通电的情况下，将工业盐酸注入电吸附模块1，控制注入盐酸后的水，刚刚充满电吸附模块系统，而不被排出系统为止；并将电吸附模块系统的pH值范围控制在2.0～6.0之间；与注入盐酸同时，产出水由正常进入产水箱6，切换到排入中间水箱B 12；待盐酸注满电吸附模块系统后，停止通水、切断电源，进入放电静置工艺过程。

b放电静置过程

步骤③完成后，停止通水、切断电吸附模块电源，将一组电极正负极与另一组模块的正负极连接，在步骤③环境中，静置放电，回收部分能量；

c短接再生过程

将电极正负极短接并通水，此时电势差还会迅速下降直到0V，通水是为了将放电静置和短接再生过程中脱附到水通道中的阴阳离子冲洗、移出电吸附模块系统，从而使电极得到再生；

①一次再生步骤

再生泵A 8抽取来自中间水箱A 11的水，用于反洗电吸附模块1后，排入浓水箱7；

②二次再生步骤

再生泵B 9抽取来自进水箱2的水，用于反洗电吸附模块1后，排入中间水箱A 11；

③三次再生步骤

再生泵C 10抽取来自中间水箱A 11的水，反洗电吸附模块1后，排入进水箱2。电吸附模块得到了再生。

电吸附除盐系统的产水率达到75％以上，除盐率达80％以上，保证电吸附除盐装置长期连续稳定运行。

实施例2

按照实施例1的方法和步骤，不同之处在于：

1.省去了所述通电工作过程a中的预排步骤①，工作泵(3)抽取来自进水箱(2)的待处理水经电吸附模块1吸附除盐后，产出水达到技术指标，直接进入产水箱6。

2.在通电工作过程a中的后排步骤③中，当吸附除盐步骤②产出水技术指标接近超标的某一设定值时，在继续通水、通电的情况下，将工业盐酸注入电吸附模块，控制注入盐酸后的水，刚刚充满电吸附模块系统，而不被排出系统为止；并将电吸附模块系统的pH值范围控制在3.0～5.0之间；与注入盐酸同时，产出水正常进入产水箱6；待盐酸注满电吸附模块系统后，停止通水、切断电源，进入放电静置工艺过程。

电吸附除盐系统的产水率达到75％以上，除盐率达80％以上，保证电吸附除盐装置长期连续稳定运行。

实施例3

按照实施例1的方法和步骤，参见图2。

不同之处在于：

1.在通电工作过程a中的后排步骤③中

当吸附除盐步骤②产出水质不能满足技术指标时，在继续通水、通电的情况下，将工业盐酸注入电吸附模块1，控制注入盐酸后的水，刚刚充满电吸附模块系统，而不被排出系统为止；并将电吸附模块系统的pH值范围控制在4.5～6.0之间；与注入盐酸同时，产出水由正常进入产水箱6，切换到排入中间水箱B 12；待盐酸注满电吸附模块系统后，停止通水、切断电源，进入放电静置工艺过程。

2.所述短接再生过程c中，采用一台再生泵13，替代再生泵A 8、再生泵B 9和再生泵C 10，通过程序控制实现为电吸附模块再生提供动力。

c短接再生过程

①一次再生步骤

通过程序控制，再生泵13抽取来自中间水箱A 11的水，用于反洗电吸附模块1后，排入浓水箱7；

②二次再生步骤

通过程序控制，再生泵13抽取来自进水箱2的水，用于反洗电吸附模块1后，排入中间水箱A 11；

③三次再生步骤

通过程序控制，再生泵13抽取来自中间水箱A11的水，反洗电吸附模块1后，排入进水箱2。电吸附模块1得到了再生。

电吸附除盐系统的产水率达到75％以上，除盐率达80％以上，保证电吸附除盐装置长期连续稳定运行。

实施例4

按照实施例1的方法和步骤，参见图3。

不同之处在于：

1.通电工作过程a中的后排步骤③，当吸附除盐步骤②产出水技术指标接近超标的某一设定值时，在继续通水、通电的情况下，将工业盐酸注入电吸附模块，控制注入盐酸后的水，刚刚充满电吸附模块系统，而不被排出系统为止；并将电吸附模块系统的pH值范围控制在4.0～5.0之间；与注入盐酸同时，产出水正常进入产水箱6；待盐酸注满电吸附模块系统后，停止通水、切断电源，进入放电静置工艺过程。

2.短接再生过程c中，省去中间水箱B 12

c短接再生过程

①一次再生步骤

通过程序控制，启动再生泵A 8抽取来自中间水箱A 11的水，用于反洗电吸附模块1后，排入浓水箱7；

②二次再生步骤

通过程序控制，启动再生泵B 9抽取来自进水箱2的水，用于反洗电吸附模块1后，排入中间水箱A1；电吸附模块1得到了再生。

电吸附除盐系统的产水率达到75％以上，除盐率达80％以上，保证电吸附除盐装置长期连续稳定运行。

Claims (7)

1.一种电吸附除盐水处理方法，包括通电工作工艺过程，放电静置工艺过程和短接再生工艺过程，其特征在于在放电静置工艺过程之前，在继续通水、通电的情况下，将工业盐酸注入电吸附模块⑴，控制注入盐酸后的水，刚刚充满电吸附模块系统，而不被排出系统为止；并将电吸附模块系统的pH值范围控制在2.0～6.0之间；与注入盐酸同时，产出水由正常进入产水箱⑹，切换到排入中间水箱B⑿；待盐酸注满电吸附模块系统后，停止通水、切断电源，进入放电静置工艺过程和短接再生工艺过程；包括如下步骤： 

a通电工作过程 

①预排步骤 

工作泵⑶抽取来自进水箱⑵的待处理水经电吸附模块⑴吸附除盐后，尚未达到技术指标的初期产水，进入中间水箱B⑿； 

②吸附除盐步骤 

工作泵⑶抽取来自进水箱⑵的待处理水经电吸附模块⑴吸附除盐后，达到技术指标的产出水，进入产水箱⑹； 

③后排步骤 

当吸附除盐步骤②产出水质不能满足技术指标时，在继续通水、通电的情况下，将工业盐酸注入电吸附模块⑴，控制注入盐酸后的水，刚刚充满电吸附模块系统，而不被排出系统为止；并将电吸附模块系统的pH值范围控制在2.0～6.0之间；与注入盐酸同时，产出水由正常进入产水箱⑹，切换到排入中间水箱B⑿；待盐酸注满电吸附模块系统后，停止通水、切断电源，进入放电静置工艺过程； 

b放电静置过程 

步骤③完成后，停止通水、切断电吸附模块电源，将一组电极正负极与另一组模块的正负极连接，在步骤③环境中，静置放电，回收部分能量； 

c短接再生过程 

将电极正负极短接并通水，此时电势差还会迅速下降直到0V，通水是为了将放电静置和短接再生过程中脱附到水通道中的阴阳离子冲洗、移出电吸附模块系统，从而使电极得到再生； 

①一次再生步骤 

再生泵A⑻抽取来自中间水箱A⑾的水，用于反洗电吸附模块⑴后，排入浓水箱⑺； 

②二次再生步骤 

再生泵B⑼抽取来自进水箱⑵的水，用于反洗电吸附模块⑴后，排入中间水箱A⑾； 

③三次再生步骤 

再生泵C⑽抽取来自中间水箱A⑾的水，反洗电吸附模块⑴后，排入进水箱⑵。 

2.根据权利要求1的电吸附除盐水处理方法，其特征在于所述在放电静置工艺过程之前，在继续通水、通电的情况下，将工业盐酸注入电吸附模块⑴，控制注入盐酸后的水，刚刚充满电吸附模块系统，而不被排出系统为止；并将电吸附模块系统的pH值范围控制在3.0～5.0之间。

3.根据权利要求1的电吸附除盐水处理方法，其特征在于省去所述通电工作过程a中的预排步骤①，工作泵⑶抽取来自进水箱⑵的待处理水经电吸附模块⑴吸附除盐后，产出水达到技术指标，直接进入产水箱⑹。 

4.根据权利要求2的电吸附除盐水处理方法，其特征在于在所述通电工作过程a中的后排步骤③，当吸附除盐步骤②产出水技术指标接近超标的某一设定值时，在继续通水、通电的情况下，将工业盐酸注入电吸附模块，控制注入盐酸后的水，刚刚充满电吸附模块系统，而不被排出系统为止；并将电吸附模块系统的pH值范围控制在2.0～6.0之间；与注入盐酸同时，产出水正常进入产水箱⑹；待盐酸注满电吸附模块系统后，停止通水、切断电源，进入放电静置工艺过程。 

5.根据权利要求2的电吸附除盐水处理方法，其特征在于所述短接再生过程c中,采用一台再生泵⒀，替代再生泵A⑻、再生泵B⑼和再生泵C⑽，通过程序控制实现为电吸附模块再生提供动力。 

6.根据权利要求2的电吸附除盐水处理方法，其特征在于所述中间水箱A⑾或中间水箱B⑿，通过省去其中任意一个，或另外增加中间水箱，来减少和增加电吸附模块的再生次数。 

7.权利要求1的电吸附除盐水处理方法的应用，其特征在于适用于海水淡化、苦咸水除盐处理以及盐含量较高的工业废水二级生化处理达标后，作为工业循环冷却水回用时，需要进行的脱盐水处理工艺过程。