电吸附工艺去除再生水中氯离子的研究及实践应用

氯离子去除目标要求：浓度降到 300 mg/L 以下。
2.2 静态实验步骤与实验分析 2.2.1 工艺路线 总工艺路线暂定如下： 来水→ 保安过滤（根据水质情况定） →原水箱 → 电吸附模块 → 净水箱
图 2 工艺流程
图 4 电吸附技术对氯离子去除效果变化 情况
排放水以实际化验结果作为衡量标准， 从中可以看出，试验期间，原水平均 TDS
在 1156mg/L， 产 水 平 均 TDS 为 439mg/ L， 浓 水 平 均 TDS 在 2004mg/L，TDS 平 均 去 除 率 为 62.0%， 而 且 去除效果非常稳定。
2.2.4 氯 化 物 去 除 效果
氯离子是本次试验 研究的主要指标，是总 盐中含量最高的组分， 氯离子浓度高会对再生
1.1 电吸附水处理原理简述 如图 1，原水从一端进入由两电极板形 成的空间中流过，在阴、阳极之间流动时受 到电场的作用，随着电极吸附带电粒子的增 多，从而使水中的溶解盐类、胶体颗粒及其 带电物质滞留在电极表面，最终实现溶解的 离子与水的分离，获得较为净化的出水。
⑤ 抗油类污染 由于电吸附除盐装置采用特殊的惰性 材料为电极，可抗油类污染。 ⑥ 操作及维护简便 由于电吸附系统不采用膜类元件，对 原水要求不高。自动化程度高，对运行管理 人员的要求低。 ⑦ 运行费用低 该技术属于常压操作，能耗比较低。 原因在于电吸附技术净化是将水中的不同类 型的离子分别提取分离出来，而不是把作为 溶剂的水分子从待处理的原水中分离出来。 2 电吸附技术在再生水处理中去除氯离 子的实验 在中小城市市政再生水的处理过程中， 很多情况是用户使用后的浓缩废水又排回城 市管网进入原污水处理厂，形成了盐类特别 是氯离子在整个城市排水处理系统内循环而 导致浓度不断升高，如果采用常规诸如石灰 软化法等处理工艺，无法去除氯离子，而难 以达到对氯离子要求较为严格用户的水质指 标，特别是对使用再生水作为冷却水的热电 厂等单位，采用除盐处理工艺对氯离子的去 除十分必要和有效。 由于电吸附技术具有上述优点，决定 采用电吸附技术对再生水中的氯离子进行去 除实验研究。 2.1 实验概况 本实验研究的是电吸附技术去除水中 氯离子的可行性及其去除率，实验用水采用 我公司再生水处理厂再生回用生物处理后的 出水，目的是研究电吸附工艺代替石灰软化 工艺对氯离子的去除效果。其主要水质指标 见表 1。
2.7 工程管理处防治区 （1）临时措施 本区回填土方为 0.50 万 m3，临时堆放 在施工现场，占地面积约 260m2，为防止水 土流失，对临时堆土采用装土编织袋临时防 护。经计算，需装土编织袋 825 个，围堰方 量 25m3。 （2）植物措施 为防止工程管理处区域水土流失，同 时给员工提供一个优美的工作环境，对工程 管理区可绿化区域采取绿化措施。绿化区域 主要为各建筑物周边、道路两侧及围墙内 侧。在办公楼等建筑物周边空地以铺设草坪 为主，在草坪中点缀灌木和花卉，草坪初步 选择早熟禾，灌木选择丁香、黄刺玫、连翘； 道路两侧植以绿篱、乔木，乔木选择龙爪槐， 绿篱选择水蜡；围墙内侧栽植乔木，乔木选 择桧柏。工程管理区绿化面积 0.25hm2。经 估算，需栽植乔木 240 株，栽植灌木 90 株， 栽植绿篱 300m，铺设草坪 0.23hm2。
表 1 实验用水水质指标
2.2.2 电吸附工艺流程 工艺流程分为二个步骤：工作流程， 再生流程。 如图 2 所示。 工作流程：原水池中的水通过提升泵 被进入过滤器，固体悬浮物在保安过滤器被 截流，之后水进入电吸附单元。水中溶解性 的盐类被吸附，达到除盐的目的。 再生流程：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 一级再生、二级再生、三级再生或四级再生。 2.2.3 TDS 去除率 TDS 值 代 表 了 水 中 溶 解 性 总 固 体 的 含量，TDS 值越大，说明水中的含盐量越 大，在回用水处理中 TDS 是一项很重要的 水质指标。中试试验期间电吸附除盐系统对 TDS 的去除效果见图 3 所示：
2.5 施工生产生活防治区 （1）临时措施 施工生产生活防治区包括施工营地和 施工工区，占地面积为 22.00hm2。 根据施工组织设计，施工工区建筑材 料存放于仓库内，因此堆料不需采取临时防 护措施。输水隧洞施工工区共堆放回填土方 0.01 万 m3，堆放时间较长，为防止水土流失， 将回填土方装入编织袋集中堆放于工区内， 需装土编织袋 3300 个。 本工程输水隧洞施工时间较长（从第 1 年 5 月至第 3 年 4 月），考虑到输水隧洞施 工工区的雨水排放，在施工工区四周修筑排 水沟，排水沟断面尺寸为底宽 0.4m，沟深 0.3m，边坡 1：1。修筑排水沟长 1600m， 开挖土方 336m3。 （2）植物措施 施工生产生活区均为临时占地，施工 结束后原为耕地的要进行复垦，其它地类 （除工矿及居民点用地）进行植被恢复。施 工营地、施工工区在使用过程中，由于仓 库、临时宿舍等建筑物占压及汽车、人员活 动频繁，造成土壤板结。因此，临时征地的 复耕工作必须严格按照要求进行，使之可达 到复垦状态，复垦面积 7.29 hm2，复垦措 施计列在主体工程中。采取植物措施面积 为 12.56hm2，原为滩地的采取撒播草籽措 施，原为林地、荒地的栽种适宜当地环境的 乔木进行绿化，在绿化之前对场地进行土 地整治，整地面积 12.56hm2。乔木株间距 为 2m×2m，草籽按 50kg/hm2 标准撒播。 乔木初步选择刺槐。经计算，栽植乔木 2.55 万株，撒播草籽 142.5kg。
1 电吸附技术概述 随着电化学理论和吸附分离技术的不
断发展，将二者交叉融合的电吸附理论和技 术日渐显示了它“年轻”的活力。电吸附水 处理技术是通过对水溶液施加静电场作用， 在电极上加上直流电压，在两电极表面形成 双电层，吸附再生水中的离子但不发生化学 反应。由于双电层具有电容的特性，因而能 够进行充放电。在充电过程中，双电层能将 溶液中的离子吸附并保存在其中，积蓄一定 的能量；在放电过程中，则能释放出能量和 离子，使得双电层又获得再生。
2m，垂直孔距为 1.92m，下排孔口距离地 面 1.0m。排水孔采用 PVC 管材，管材内径 10cm，内孔口用两层 400g 土工布反滤层包 裹，排水管向外呈 5% 坡度。
为防止两侧山坡坡面汇流对弃渣的冲 刷，提高挡渣墙的稳定性，在渣场靠近山坡 周边设置排水沟，其洪水频率采用 20 年一 遇洪水标准。根据弃渣场位置、地形、土壤、 植被及设计降雨强度等因素，确定排水沟形 式为开敞式梯形浆砌石结构，厚度为 0.3m， 底部碎石垫层。
下中国科技信息 2013 年第 15 期 CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Aug.2013
化措施恢复植被。绿化区域需进行全面的土 地整治，整地面积 2.17hm2，乔、灌木株间 距 2m×2m，草籽按 50kg/hm2 标准撒播。 撒播草籽面积 1.09hm2，乔木初步选择刺槐， 灌木选用紫穗槐，草种选择紫花苜蓿。经计 算，栽植乔木 2900 株，灌木 2900 株，撒播 草籽 55kg。
图 3 TDS 的去除情况
图 1 工作过程示意图
1.2 工艺特点 ① 耐受性好 核心部件使用寿命长（>5 年），避免 了因更换核心部件而带来的运行成本的提 高。 ② 特殊离子去除效果显著 电吸附技术对氯、氟、钙、镁离子去 除率效果尤佳，且除盐率连续可调。 ③ 无二次污染 电吸附系统不添加任何药剂，排放浓 水所含成份均系来自于原水，系统本身不产 生新的排放物。浓水 COD 不浓缩，可直接 达标排放，无需进一步处理。 ④ 对颗粒污染物低 由于电吸附除盐装置采用通道式结构 （通道宽度为毫米级），所以不易堵塞。对 前处理要求相对较低，因此可降低投资及运 行成本。同时，电吸附除盐设备具有很强的 耐冲击性。
DOI：10.3969/j.issn.1001-8972.2013.15.001
电吸附工艺去除再生水中氯离子的研究及实践应用
魏鸿礼 河北省张家口市金川中水开发利用有限公司 075000
摘要 氯离子浓度过高是影响再生水水质达标和使 用的常见原因之一，常规的石灰软化法工艺 不易去除。从原理上，电吸附技术对于氯离 子等盐类离子可以达到良好的去除效果，本 文简要介绍了电吸附除盐技术的原理，并通 过实验室重点实验研究了电吸附技术对氯离 子指标的去除效率，以及影响氯离子去除率 的各种因素，最后将实验结果应用到工程研 究中的处理效果。电吸附技术应用于污水回 用工程中体现出较好的经济、环境和社会效 益，有一定的推广应用价值。 关键词 电吸附；氯离子；去除率
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水用户特别是换热器产生不利影响。试验对 氯离子的去除效果见图 4。
由图 4 可以看出，原水氯离子平均含 量 为 307mg/L， 产 水 平 均 为 91mg/L， 浓 水 平 均 567mg/L， 氯 离 子 平 均 去 除 率 为 70.4%，去除率要高于其平均的除盐率 （62%）。 3 氯离子去除率的影响因素和实践应用
2.6 弃渣场防治区 本工程弃渣采用集中堆放的形式，共 设 3 个弃渣场，占地面积共 2.47hm2。为防 止弃渣场产生水土流失，对弃渣场采取表土 剥离、挡渣墙、排水沟、渣场表面绿化、临 时堆土防护等措施。 （1） 工程措施及临时措施 ①表土剥离、回覆及临时堆土防护 为满足弃渣场后期植被恢复需要，在 弃渣堆放前先进行表土剥离，剥离表土深度 平均为 0.3m，剥离表土面积为 2.47hm2， 剥离表土总量 7410m3。待弃渣结束后，将 剥离表土回覆至弃渣场表面，回覆表土总 量 7410 万 m3。剥离表土堆放期间，采用装 土编织袋临时防护，经计算，需装土编织袋 6600 个，围堰方量 200m3。 ②挡渣墙及排水沟 本工程弃渣场均为沟谷型。其容量按 设计弃渣量设计，适当留有余地；拦挡形式 根据地形、堆渣量的不同，选择浆砌石重力 式挡渣墙防护，并沿山体修筑排水沟，根据 《开发建设项目水土保持技术规范》及《水 利水电工程等级划分及洪水标准》规定，确 定挡渣墙均按 3 级建筑物设计，采用 20 年 一遇洪水标准。排水沟也采用 20 年一遇洪 水标准。 为排泄弃渣场本身积水，通过在浆砌 石挡渣墙上布设排水孔解决排水出路，排 水孔设置 2 排，呈梅花形布置，水平孔距
经计算，排水沟底宽 1.0m，边坡坡比 1： 1.0，高 1.0m。
（2）植物措施 随着工程施工进展，各弃渣场堆渣达 到设计高程后，需平整渣体表面，以利于堆 渣稳定及改造利用。弃渣堆放完后，将剥 离表土分别回覆至各弃渣场表面，并进行 土地整治，整地面积 2.47hm2。采取栽植灌 木、撒播草籽恢复弃渣场植被，灌木初步选 择紫穗槐，灌木株间距为 1m×1m，乔灌木 栽植后撒播草籽，撒播草籽面积 2.47hm2， 草籽按 50kg/hm2 标准撒播，草籽选择沙打 旺。经计算，栽植灌木 25940 株，撒播草籽 123.5kg。
2.8 料场防治区 本工程设置 3 处料场，占地类型为河 滩地。料场开采结束后，对料场采取全面整 地及撒播草籽措施，整地面积 3.10hm2。撒 播草籽面积 3.10hm2。草籽按 50kg/hm2 标 准撒播，撒播草籽共 155kg。
3 水土流失防治措施工程量
本工程各防治区水土保持措施主要工 程量为：剥离表土 7410m3，覆土 7410m3； 挡渣墙长 130m，浆砌石量 1483m3；浆砌石 排水沟长 1326m，浆砌石量 2002m3；整地 18.13hm2，栽植乔木 129281 株，栽植灌木 244287 株（丛），铺设草坪 1.43hm2，撒播 草籽 1859kg，栽植绿篱 1220m，栽植攀援 植物 510 株；装土编织袋 224305 个，围堰 方量 13197m3，密目网 24250m2；临时排水 沟长 1600m，开挖土方 336m3。