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电吸附技术在冶金行业的应用.pdf

电吸附技术在冶金行业的应用

pan380742326
2011-09-12 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《电吸附技术在冶金行业的应用pdf》,可适用于工程科技领域

电吸附技术在冶金行业的应用朱广东郭洪飞孙晓慰(爱思特净化设备有限公司北京)摘要电吸附技术作为一项新兴的水处理技术目前已经在石油、化工、冶金、电力、造纸、印染等行业得到了广泛的应用。尤其是在冶金行业经过大量的中试试验和实际的工程应用也都说明了电吸附技术的适应性和独特的技术优势。某钢铁厂在电吸附除盐设备运行一年之后再一次对出水水质进行了标定:在电吸附系统平均进水电导率/S/cm、进水氯离子平均含量为mg/L的情况下电吸附产水电导率平均值为弘S/cm、平均氯离子含量为.mg/L去除率为.%和.%平均产水率为.%吨水耗电量为.kWh电吸附技术还对CODc有明显的降解作用且系统浓水可以实现达标排放。结果表明电吸附技术用于冶金行业污水除盐。关键词电吸附技术水处理除盐冶金行业ApplicationofelectroSorbtechnologyinmetallurgicalindustryZhuGuangdongGuoHongfeiSunXiaowei(ESTPurificationEquipmentCo.LtdBeijingChina)AbstractAsanewtechnologyofwatertreatmentElectroSorbTechnologyhasbeenapplicatedextensivelyinPetroleumchemicalmetallurgicalelectricpowerpapermakingprintinganddyingindustry.Especiallyinmetallurgicalindustry。theresultsindicatethattheElectroSorbTechnologyhashighadaptabilityanduniquetechniquesuperioritybymanypilotscaletestsandengineeringapplicationinfact.AElectroSorbequipmenthasbeenoperatedoveroneyearinasteelfactorytheaverageconductivityofinfluentispS/emconcentrationofchlorideismg/L.TheresultsshowthattheaverageconductivityofeffluentispS/cmtheconcentrationofchlorideis.mg/Ltheremovalrateis.%and.%respectivelyandtherecoveryrateis.%.Thepowerconsumptionis.kWh/t.TheresultsindicatethattheElectroSorbTechnologymeetstherequirementofmetallurgicalindustryfordesalinationtechnology.KeywordsElectroSorbTechnologyWastewaterTreatmentDesalinationmetallurgicalindustry背景随着地球上水资源的日趋匮乏水资源的合理利用已经成为当下一大趋势是国家经济可持续发展战略的重要一环随着国家相关政策的陆续出台对企业的生产成本及可持续发展的影响也越来越大。所以寻找一种合适的水处理除盐技术并广泛应用于各行业的污水回用领域显得尤为重要。目前除盐的方法主要有电吸附、反渗透、电渗析、离子交换等u。但这些方法对前道预处理要求普遍较高而冶金等行业所的污水成分复杂沿用这些传统的方法势必对设备的前期预处理提出很高的要求且增加投资和运行成本。电吸附水处理技术作为一项新兴水处理技术并且由于其独特的技术和成本优势近年来得到了广泛的关注。通过对冶金行业(云南某钢铁厂和某冶炼厂)废水进行深度除盐中试试验结果表明电吸附除盐设备运行稳定、维护方便、且运行中基本不消耗化学药剂其产品水可以替代新鲜水源能够实现废水的重新利用。而且这也在某钢铁厂的实际工程应用中得到了验证。技术原理及工艺流程昌罄器篓委要翼昌图电吸附原理图.工艺流程工艺流程分为二个步骤:工作流程反洗(再生)流程如图所示:工作流程一⋯一争再生流程原水箱f图工艺流程工作阶段: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。再生阶段:就是模块的反冲洗过程(此过程也称为再生)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。电吸附技术在冶金行业的中试情况经过数年的发展与不断完善电吸附技术已El趋成熟并在业内得到了广泛的认可目前电吸附技术已在石油、化工、冶金、电力、造纸、印染等行业均有所应用其中包括大量的中试试验和实际的工程应用。由于近年来进行的中试比较多其中参与的国内大型钢铁企业就有个而且中试的效果都基本上达到了设计的出水指标下面就简要介绍一下最新进行的在冶金行业的中试情况。.云南某钢铁厂的焦化废水处理()试验自年月日起正式运行采用二级反洗工艺试验总共进行天并分为两个阶段。每天取样次每次分别取原水、产水及反洗水水样各一个。检测指标为电导、pH、COD、总碱度、总硬度、氯离子、硫酸根等指标。()主要试验设备与规模本试验采用的主要设备如下:*电吸附模块:型号EMK套规模.~m/h常州爱思特公司生产*电吸附控制柜一套*精密过滤器:①X×芯精度且m套(套备用)*水泵:流量m/h扬程m功率.kW台*水箱:.m个注:为方便运输和设备维护以上设备均安装在一个标准集装箱内。()试验结果名之∞\褥酌掣*亿赵芒登O................试验日期/大图一进出水电导率的变化情况特簿爱h葶图一是进出水的电导率变化情况从图上可以看出电吸附技术对电导率的去除效果比较好在原水平均电导率分别为pS/cm、pS/cm的情况下产水平均电导分别为pS/cm、肛S/cm平均去除率分别为.%和.%。另外原水的氯离子平均浓度分别为.mg/、.mg/L产水平均值分别是.mg/L、.mg/L平均去除率达到了.%和.%在进水硫酸根浓度平均为.mgl/L和.mgl/L的情况下产水的平均浓度为.mg/L和.mg/L去除率为.%和.%吨水电耗分别为.kWh/t和.lkwh/t产水率均为%。.云南某冶炼厂(铅锌矿)的浓水及二次水处理()某冶炼厂隶属云南冶金集团股份有限公司控股的某上市公司是国内第一个采用烟化法富集技术处理低品位共生难选矿能同时处理铅锌氧化矿和硫化矿的企业公司积极响应国家“节能减排”号召并与爱思特(北京)净化设备有限公司共同合作利用“电吸附除盐设备”对其化学浓水和二次水进行深度除盐处理验证其除盐效果从而证明该技术用于该类水质除盐的可行性。中试自年月日起正式运行至月日为第一阶段试验原水为化学浓水月日至月日为第二阶段试验原水为二次水。而且两个阶段的工艺有所不同第一阶段为正常的试验流程而第二阶段由于进水的电导率超过了系统设定的限额所以采用两级处理的方式即把经过电吸附处理之后的水再处理一遍以达到所要求的出水指标。试验每天取样~次每次分别取原水、产水及反洗水水样各一个。检测指标为电导、pH、总碱度、总硬度、氯离子、硫酸根以及锌、镉、铅等指标()主要试验设备同上()试验结果考察的主要指标的变化情况如下:()原水平均电导率分别为pS/cm、/tS/cm产水平均电导分别为S/cm、pS/c平均去除率分别为.%和.%()两个阶段原水的硬度平均值分别为.mg/L和.mg/L产水的硬度平均值分别为.mg/L和.mg/L去除率分别达到了.%和.%()原水氯离子平均浓度分别为.mg/、.mg/L产水平均值分别是.mg/L、.mg/L平均去除率达到了.%和.%()两个阶段原水的Pb平均浓度含量分别为.mg/L和.mg/L出水分别是.mg/L和.mg/L()在原水Zn平均浓度为.mg/L时产水分别为.mg/L去除率为.,()两个阶段原水的Cd平均浓度分别为.mg/L和.mg/L出水分别是.mg/L和.mg/L()吨水电耗分别为.kWh/t和.kWh/t产水率为%和%。在试验过程中设备运行稳定、维护较简单前期预处理要求较低产水水质较稳定而且运行成本也比较低。由此可见电吸附除盐技术能够满足该冶炼厂废水深度处理后用于循环冷却系统补水的水质要求。某钢铁厂冷轧废水处理工程运行考核情况.项目概况某钢铁集团冷轧废水站改造项目对冷轧碱性含油废水进行处理前处理采用催化氧化生化MBR工艺MBR工艺出水需进行除盐使电导率小于%S/cm后达到二类串接水标准满足生产回用。该工程于年月顺利完成进入运行阶段。该工程的成功实施是我国在冷轧废水回用处理领域的一大突破。设计水源:冷轧碱性含油废水处理规模:m/h产水要求:电导率≤us/cm得水率%脱盐率.%产水用途:生产回用(二类串接水).系统工艺流程系统总工艺流程如图:.设计参数()电吸附除盐设备进水水质电吸附除盐设备处理的废水为MBR工艺出水其进水水质指标:电导率≤弘S/cmCODc。≤rag/悬浮物≤rag/浊度≤NTU油≤mg/L氯离子≤mg/pH:~温度~℃。()电吸附除盐模块X"数量:组个*清洗周期:正常工作条件下不大于次/年"X运行方式:常温常压连续运行*电极寿命:≥年外排回用图一系统工艺流程*电极材料:高比表面积(比表面积>m/g)复合材料*耐受性:抗强酸(%硫酸%盐酸)、强碱(%NaOH)*极对电压:.~.V.考核结果系统考核自月日上午时开始日下午时结束考核期间每小时记录一次系统的运行数据并于、日分四次对产水取样检测油及氯离子含量。为验证模块对COD。。的去除效果对原水产水分两次取样检测COD。的含量以及浓排水中COD。的含量。()在平均进水电导率在弘S/cm的情况下平均出水电导率为pS/cm电导去除率(即除盐率)为.%系统产水m的情况下反洗水量为.m产水率为.%。由于进水电导较低因此模块所加的电压只有V此时模块吨水耗电量.KWh。()由于前一处理单元系统来水量较小不能保证系统在m/h下连续运行性能考核期间选取小时阶段将系统的处理量调整至满负荷即m/h在平均进水电导pS/cm的情况下平均出水电导为ffS/cm电导去除率为.%产水m的情况下反洗水量为m产水率为.%。模块吨水耗电量为.KWh与流量调节前运行指标基本一致。从图进水电导与外供水电导曲线上可以看出系统考核期间外供水电导稳定满足该车间生产用水的要求。()考核期间取电吸附进水及出水测氯离子及油的含量结果如表进水氯离子含量平均为mg/l出水为.mg/l去除率为。%高于.%的电导去除率说明模块对氯离子具有较高的选择吸附性进水中油的含量为.mg/出水为.mg/l降低.%说明油类不会在系统内累积。表取样检测指标统计()为验证模块对CODe的去除效果分两次取样检测模块进水CODe分别为mg/、mg/模块图一进水电导与外供水电导曲线出水COD。为mg/、mg/CoD。的去除率分别为.%、.%检测电吸附浓水池排污水的CODD含量为rag/以上数据表明在该项目中模块对CODe有明显的去除效果去除不是单纯的吸附与脱附过程而是实现了降解所以浓水CODc没有明显的提高可以直接达标排放。.成本分析由于系统在运行过程中不使用任何药剂所以成本仅为电耗及过滤材料消耗:()电耗:考核期间共耗电kWh产水量m吨水耗电量为.kWh。电费以.元/kWh计吨水处理费用为.元。()过滤材料消耗:保安过滤器滤袋使用时间按天计算滤袋所需费用为:元/只*只*小时/(天*小时)共计元吨水处理费用为.元。运行时模块的吨水处理费用合计为:..一O.元。.考核结果()性能考核期间电吸附系统平均进水电导率弘S/cm电吸附产水电导率平均值为JuS/cm去除率为.%进水氯离子平均含量为mg/出水平均氯离子含量为.mg/l去除率为.%平均产水率为.%吨水耗电量为.kWh完全满足生产回用要求。()通过对模块进出水及浓水COD。的测定表明模块对COD☆有明显的降解作用且系统浓水CODc。不超标可以实现达标排放。()通过对模块进出水油含量的测定表明模块对进水油含量指标要求很低且连续运行时油不会在模块内实现累积不影响系统正常运行即电吸附系统可抗油类污染。()电吸附系统性能考核期间电吸附模块、配电系统、控制系统、分析测量仪表和阀门性能良好。()经计算在现有来水情况下系统的吨水处理成本为.元。总结通过一系列的中试和实际的工程运行考核结果表明电吸附技术具有如下特点:()电吸附产水水质比较稳定能够满足冶金行业用于生产回用的要求()由于电吸附技术在工作过程中只对水里面的阴阳离子做功只消耗一部分电能所以其运行成本较低但随着原水含盐量的增加其能耗也会相对上升()电吸附技术对COD有一定的降解作用由于每个行业或企业不同所以其COD的种类也不同电吸附技术去除COD的效果也不尽相同一般在%左右而且排放的尾水不浓缩可以直接达标排放()电吸附技术可以抗击油类污染()电吸附除盐系统自动化程度高、运行稳定、操作维护方便。综上电吸附除盐技术具有广泛的适应性特别是在冶金行业由于其需要处理的水质恶劣、成分比较复杂水质波动较大尤其是能够发挥其抗冲击性的技术优势。因此电吸附技术作为一项新兴的水处理技术能够满足冶金行业对除盐技术的要求。参考文献刘海静张鸿涛孙晓慰.电吸附法去除地下水中离子的试验研究J.中国给排水.():B.E.康维(陈艾等译).电化学超级电容器一科学原理及技术应用M.北京:化学工业出版社孙晓慰朱国富.电吸附水处理技术(EST)的原理及构成J.工业用水与废水.():LiLXZouLDSongHHeta.Orderedmesoporouscarbonssynthesizedbyasolgelprocessforelectrosorptiveremovalofsodiumchloride.Carbon:.电吸附技术在冶金行业的应用作者:朱广东郭洪飞孙晓慰作者单位:爱思特净化设备有限公司,北京本文链接:http:dgwanfangdatacomcnConferenceaspx

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