电吸附技术在火电厂循环冷却水处理中的应用可行性研究

沈叔云，冯向东，施国忠

（浙江浙能技术研究院有限公司，杭州 310003）

电吸附技术在火电厂循环冷却水处理中的应用可行性研究

沈叔云，冯向东，施国忠

（浙江浙能技术研究院有限公司，杭州 310003）

火电厂循环水排污水含盐量高、水量大、回用比较困难，对电吸附技术在发电厂循环水排污水回用方面进行可行性研究。试验结果表明电吸附技术有稳定的除盐效果，可有效降低和去除水中65%以上的硬度与氯离子，同时对COD亦有较好的去除效果，除盐效率高，合计1 t水处理成本约0.5元。试验设备运行稳定，处理效果好且连续可调，设备耐受性好，可以用于循环水初级脱盐处理。

循环水；电吸附除盐；电耗

火力发电厂循环水排污水含盐量高、水量大，如能实施回用，将大大减少取水量并降低发电单位耗水率。通过连续运行电吸附除盐试验装置，分析处理前后水中硬度、氯化物、COD（化学需氧量）的变化，比较不同进水条件下的电耗水平，综合考察电吸附技术在循环水回用领域应用的可行性，并为后续的零排放工作做准备。

1 试验流程与方法

表1 循环水排污水水质

1.1 电吸附技术原理

用水采用浙江浙能长兴发电有限公司1号机组循环水排污水，水质如表1所示。

电吸附技术基本原理是基于电化学中的双电层理论，利用带电电极表面的电化学特性来实现水中带电粒子的去除、有机物的分解等目的。在电场的作用下，水中带电粒子分别向带相反电荷的电极迁移，在电极表面富集浓缩后，实现与水的分离，获得净化/淡化的出水，工作原理如图1所示。

1.2 试验设备与流程

试验设备主要有EMK600电吸附模块1套，处理能力0.5 m3/h，整流电源柜1套，石英砂过滤器1套，扬程 14 m，流量 1 m3/h水泵 3台，500 L水箱4个。试验流程如图2所示。考虑到电吸附除盐的脱盐效率，试验分两段进行：原水通过砂滤后进入原水箱，经过电吸附一段模块分离出可回用产水，浓水进入一段浓水箱，一段浓水作为电吸附二段模块的进水进行进一步脱盐；电吸附二段产水回到原水箱，二段浓水作为最终浓水外排进行后续工艺处理。再生过程产水进入中水箱可作为下一次再生过程的冲洗水，再生出水浓度较高时外排。

图1 电吸附工作过程示意

图2 电吸附工艺流程

2 试验结果及分析

电吸附试验共分2个阶段进行，第一阶段主要考察电吸附设备对循环水中硬度、氯离子、COD的去除效果，试验期间定期取样化验水质，分析方法按《火力发电厂水汽分析方法》进行；第二阶段稳定运行电吸附设备，主要考察电吸附设备的脱盐效率及电耗情况。

2.1 电吸附除盐效果分析

在第一阶段运行中，系统累积运行约180个周期，每周期21 min，进水pH值在7.86～8.28，产水pH值在6.28～7.14范围内，产水pH值的降低可能是由于反洗过程中少量加酸造成。试验中，进水电导在924～1238 μs/cm（均值1 048 μs/ cm），产水电导基本稳定在197～442 μs/cm（均值331 μs/cm），平均去除率67.4%，除盐效果稳定，如图3所示。

2.2 总硬度降低效果

第一阶段中电吸附设备对降低硬度的效果如图4所示。取样分析结果表明，进水总硬度为3.85～3.35 mmol/L，均值3.58 mmol/L；产水硬度为1.00～0.55 mmol/L，均值0.77 mmol/L，进出水硬度均比较稳定，总硬度降低率在72%～85%之间。由此可以得出，在进水稳定的条件下，电吸附可以稳定地降低70%以上的硬度。总硬度的稳定降低，可减轻循环水的回用过程中后续处理的负担。

图3 电吸附除盐效果

图4 总硬度下降效果

2.3 氯离子去除效果

第一阶段试验中电吸附设备对氯离子的去除效果如图5所示。取样分析结果表明，进水氯离子为192 mg/L，150 mg/L（平均为167 mg/L）；产水氯离子在46～74 mg/L（均值56 mg/L），氯离子的去除率因进水氯离子的波动而产生波动，去除率53.2%～78.1%，平均约65.7%。在进水氯离子有一定波动性情况下，产水中氯离子浓度仍然能保持在一个相对比较稳定的水平。

2.4 COD去除效果

试验中电吸附设备对COD的去除效果如图6所示。进水COD约在14～25 mg/L，产水COD在2～11 mg/L，平均去除率62.3%，电吸附是通过电荷的吸引将水中带电离子吸走的过程。COD作为有机物本应属于电中性物质，设备对COD有一定去除效果可能是由于COD中含有部分带电有机小分子，或者部分带电离子吸附于有机分子上。

图5 氯离子去除效果

图6 COD去除效果

图7 电吸附一段脱盐率、得水率及吨水电耗

图8 电吸附二段脱盐率、得水率及吨水电耗

2.5 电吸附脱盐效率分析

电吸附一段共进行试验约150周期，累积处理水约14.3 t，产水11.7 t；进水电导在1 178～1 383 μs/cm（均值1 290 μs/cm），该进水条件下，电吸附除盐率约为66.4%，产水电导在398～495 μs/cm（均值434 μs/cm），通过计算每天进水量与产水量得出电吸附一段得水率，约在82.4%左右（79.8%～83.6%），得水率稳定，设备可稳定脱盐，期间未遇到强烈波动情况；通过模块电流电压积分求得电吸附一段吨水电耗情况，平均约为0.63 kWh/t（0.57～0.69 kWh/t，以进水计）。一段脱盐率、得水率及吨水电耗状况如图7所示。

电吸附二段共进行试验约50周期，累积进水约4.3 t，产水约3.1 t。电吸附二段进水为一段浓水，平均电导在4 100 μs/cm左右，产水电导约为1 770 μs/cm，浓水电导达到约8 000 μs/cm。平均除盐率56.4%，平均产水率66.2%。除盐率和产水率均低于一段，这主要和电吸附二段原水含盐量较高有关，在保持两端电压和水的流速都不变的情况下，电极两端无法吸附更多的带电离子，从而降低了除盐率与得水率。同样计算耗得到电吸附二段吨水电耗平均约为2.34 kWh/t（2.20～2.55 kWh/t，以进水计）。二段脱盐率、得水率及吨水电耗状况如图8所示。

2.6 运行经济性分析

电吸附一段试验中，进水电导约1 300 μs/cm，除盐率65%左右，得水率达到80%条件下，电耗约为0.63 kWh/t，与同等条件下的反渗透相比，能耗约能节省30%左右；在电吸附二段试验中，浓水电导浓缩至约8 000 μs/cm，除盐率在55%以上，得水率65%以上，电耗约为2.34 kWh/t，电耗高于反渗透。若采用两段组合工艺处理，计算可得综合电耗约为1.18 kWh/t，以含税上网电价计0.42元/kWh计算，处理成本约0.5元/t。同时电吸附设备耐受性较好，寿命长，几乎无需加药，相比反渗透也不会出现膜堵塞的情况，运行操作简单，且无多余污染物产生。所以在处理成本相当甚至更有优的条件下，电吸附工艺可以用于发电厂循环水的初级脱盐处理。

3 结论

试验结果表明，电吸附工艺有稳定的除盐效果，对硬度、氯离子有稳定的降低和去除效果，同时还能有效去除部分COD，脱盐率与得水率可根据需求灵活调整。试验中电渗析一段处理电耗约0.63 kWh/t，能耗比反渗透低约30%，二段电耗约2.34 kWh/t，能耗高于反渗透；一、二段综合处理电耗约为1.18 kWh/t，合计处理成本约0.5元/t，实际运行中发电厂可根据自身回用需求选择一段或多段方式进行电吸附脱盐处理。考虑到电吸附工艺设备耐受性好，加药少，运行操作简单，在发电厂循环水排污水的初级脱盐处理中具有明显的优势。

[1]陈兆林，宋存义，孙晓慰，等.电吸附除盐技术的研究与应用进展[J].工业水处理，2011，31（4）∶11-14.

[2]刘江，谢龙凤，张鹏.电吸附技术在电厂废水处理中的试验研究[J].工业水处理，2015，35（4）∶68-71.

[3]徐永清，周北海，张鸿涛，等.电吸附工艺用于焦化废水深度处理的中试[J].环境科学研究，2014，27（6）∶663-669.

[4]张旭，提芸，赵波.电吸附技术处理电厂反渗透浓水试验研究[J].给水排水，2013（39）∶366-368.

（本文编辑：陆 莹）

Feasibility Study on Application of Electroadsorption Technique in Circulating Cooling Water Treatment in Thermal Power Plant

SHEN Shuyun，FENG Xiangdong，SHI Guozhong
（Zhejiang Zheneng Technology Research Institute Co.，Ltd.，Hangzhou 310003，China）

The waste water of circulating water system is hard to reuse because of its high salinity and large quantity.This paper conducts feasibility study on the application of electroadsorption technique in circulating cooling water treatment in power plants.The test result shows that this technique is stable in desalination and can reduce salinity and chloride ion in water by 65%or more；besides，the technique can better remove COD.The technique is characterized by its high desalination rate，meaning treatment of 1 ton of water costs 0.5Yuan.The test equipment operates in stability and its treatment efficiency is favorable，constant and adjustable；it is tolerant and can be used for preliminary desalination of circulating water in power plant.

circulating water；electroadsorption desalination；electricity consumption

TM621.8

B

1007-1881（2015）11-0089-03

2015-09-17

沈叔云（1989），男，硕士，从事发电厂化学专业工作。