电吸附法在污水回用工程中的应用研究

论文摘要

淡水资源短缺已成为制约我国经济发展的一个重要因素,污水再生利用是解决水资源短缺问题的重要途径,污水回用于工业循环冷却水时,氨氮及含盐量指标常常成为限制因素。电吸附技术是通过在电极两端施加低于水分解电压的电压,使得原水中的离子在静电力作用下发生迁移,并被存储在电极表面的双电层中,从而实现离子去除的一种新兴的水处理技术。从原理上,电吸附技术对于氨氮和盐类可以达到良好的去除效果,但目前国内在该领域的研究和报道还比较少,更缺乏工程实践。本文采用人工配水在实验室内研究了影响电吸附设备除氨氮、除盐性能的工作参数和不同离子组合吸附的特性,通过现场中试,考察了电吸附技术用于污水深度处理的净化效果,并对示范工程试运行进行了数据分析。实验结果表明:pH保持在6~9左右时,不会对氨氮的去除造成影响,而当pH >9时,氨氮去除率会显著下降,但pH对氯离子影响不大;工作电压的升高可以提高电吸附设备对氨氮及氯离子的去除率,但同时会导致能耗的上升和pH的降低,比较经济的工作电压约为1.5V左右;流量的上升会导致氯离子和单位制水能耗的线性下降,而氨氮去除率的下降较之更为显著;若进水中阴离子组成单一,电吸附设备对阴离子的吸附量与其进水浓度成正比,且比例与阳离子组成无关;对氨氮和其它主要阳离子的吸附量均与其进水浓度成正比,比例与操作条件如电压、流量等有关。中试及示范工程表明:电吸附技术用于城市污水深度处理效果良好,技术经济可行,平均除盐率为69%,平均产水率为79%,单位制水电耗为1.1kWh/m3,单位制水经营成本为1.68元/m3,具有重大的推广应用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 研究背景和意义
• 1.1.1 水资源概况
• 1.1.2 污水再生利用的现状与意义
• 1.2 常用的污水深度处理技术
• 1.3 电吸附技术及其发展
• 1.3.1 电吸附技术原理
• 1.3.2 双电层理论
• 1.3.3 电吸附技术与其它脱盐技术的比较
• 1.3.4 国内外电吸附技术发展历程和研究现状
• 1.4 课题的研究目的和内容
• 1.4.1 实验研究的工程背景
• 1.4.2 研究的目的和意义
• 1.4.3 研究内容
• 第2章 实验原理、方法和实验装置
• 2.1 影响电吸附的因素分析和实验路线
• 2.1.1 影响电吸附的因素
• 2.1.2 实验路线
• 2.2 电吸附工作特性分析
• 2.2.1 电吸附的吸附再生过程
• 2.2.2 电吸附过程中电压和电流变化
• 2.3 电吸附设备与工作流程
• 2.3.1 电吸附设备的构造
• 2.3.2 电吸附工作流程
• 2.4 水样分析测试方法
• 第3章 不同工作条件下电吸附设备除氨氮和除盐性能研究
• 3.1 进水pH 对氨氮和盐类去除的影响
• 3.1.1 不同进水pH 条件下出水pH 值的变化
• 3.1.2 不同进水pH 对氨氮去除的影响
• 3.1.3 不同进水pH 对氯离子去除的影响
• 3.2 进水氨氮浓度对氨氮去除的影响
• 3.3 工作电压对氨氮和盐类去除效果的影响
• 3.3.1 不同工作电压对pH 值的影响
• 3.3.2 不同工作电压对氨氮去除的影响
• 3.3.3 不同工作电压对氯离子去除的影响
• 3.3.4 不同工作电压对能耗的影响
• 3.4 流量对氨氮和盐类去除的影响
• 3.4.1 不同流量对pH 值的影响
• 3.4.2 不同流量对氨氮去除效果的影响
• 3.4.3 不同流量对氯离子去除效果的影响
• 3.4.4 不同流量对能耗的影响
• 3.5 对实验结果的简单理论分析
• 3.6 小结
• 第4章 离子竞争吸附研究
• +与 NH₄⁺竞争吸附实验'>4.1 Na⁺与 NH₄⁺竞争吸附实验
• +与 NH₄⁺竞争吸附实验中氨氮去除效果'>4.1.1 Na⁺与 NH₄⁺竞争吸附实验中氨氮去除效果
• +与 NH₄⁺竞争吸附实验中钠离子去除效果'>4.1.2 Na⁺与 NH₄⁺竞争吸附实验中钠离子去除效果
• +与NH₄⁺竞争吸附实验中氯离子去除效果'>4.1.3 Na⁺与NH₄⁺竞争吸附实验中氯离子去除效果
• +与NH₄⁺竞争吸附实验分析'>4.1.4 Na⁺与NH₄⁺竞争吸附实验分析
• +与NH₄⁺竞争吸附实验'>4.2 K⁺与NH₄⁺竞争吸附实验
• +与NH₄⁺竞争吸附实验中氨氮去除效果'>4.2.1 K⁺与NH₄⁺竞争吸附实验中氨氮去除效果
• +与NH₄⁺竞争吸附实验中钾离子去除效果'>4.2.2 K⁺与NH₄⁺竞争吸附实验中钾离子去除效果
• +与NH₄⁺竞争吸附实验中氯离子去除效果'>4.2.3 K⁺与NH₄⁺竞争吸附实验中氯离子去除效果
• +与NH₄⁺竞争吸附实验分析'>4.2.4 K⁺与NH₄⁺竞争吸附实验分析
• 2+与NH₄⁺竞争吸附实验'>4.3 Ca²⁺与NH₄⁺竞争吸附实验
• 2+与NH₄⁺竞争吸附实验中氨氮去除效果'>4.3.1 Ca²⁺与NH₄⁺竞争吸附实验中氨氮去除效果
• 2+与NH₄⁺竞争吸附实验中钾离子去除效果'>4.3.2 Ca²⁺与NH₄⁺竞争吸附实验中钾离子去除效果
• 2+与NH₄⁺竞争吸附实验分析'>4.3.3 Ca²⁺与NH₄⁺竞争吸附实验分析
• 2+与NH₄⁺竞争吸附实验'>4.4 Mg²⁺与NH₄⁺竞争吸附实验
• 2+与NH₄⁺竞争吸附实验中氨氮去除效果'>4.4.1 Mg²⁺与NH₄⁺竞争吸附实验中氨氮去除效果
• 2+与NH₄⁺竞争吸附实验中钾离子去除效果'>4.4.2 Mg²⁺与NH₄⁺竞争吸附实验中钾离子去除效果
• 2+与NH₄⁺竞争吸附实验分析'>4.4.3 Mg²⁺与NH₄⁺竞争吸附实验分析
• 4.5 对实验结果的简单理论分析
• 4.6 小结
• 第5章 电吸附工艺生活污水深度处理中试实验研究
• 5.1 中试实验条件
• 5.1.1 实验地点与水源
• 5.1.2 主要实验设备与规模
• 5.1.3 实验操作参数与流程
• 5.1.4 实验分析化验条件
• 5.2 中试实验对感官性状指标的去除效果
• 5.2.1 对色度的去除效果
• 5.2.2 对浊度的去除效果
• 5.3 中试实验对有机物指标的去除效果
• 5.4 中试实验对离子指标的去除效果
• 5.4.1 电导率的变化
• 5.4.2 对溶解性总固体（TDS）的去除效果
• 5.4.3 对氨氮的去除效果
• 5.4.4 对钙、镁离子的去除效果
• 5.4.5 对总铁的去除效果
• 5.4.6 对氯离子的去除效果
• 5.4.7 对硫酸盐的去除效果
• 5.4.8 对总硬度的去除效果
• 5.4.9 对总碱度的去除效果
• 5.5 中试实验效果分析
• 5.5.1 出水水质对比分析
• 5.5.2 产水率分析计算
• 5.6 小结
• 第6章 示范性工程试运行效果分析
• 6.1 工程概况
• 6.1.1 工程概况及进出水水质要求
• 6.1.2 工艺流程
• 6.1.3 分析化验条件
• 6.2 示范性工程对感官性状指标的去除效果
• 6.3 示范性工程对有机物指标的去除效果
• 6.4 示范性工程对离子指标的去除效果
• 6.4.1 电导率的变化
• 6.4.2 对氨氮的去除效果
• 6.4.3 对钙、镁离子的去除效果
• 6.4.4 对总铁的去除效果
• 6.4.5 对氯离子的去除效果
• 6.4.6 对硫酸盐的去除效果
• 6.4.7 对总硬度的去除效果
• 6.4.8 对总碱度的去除效果
• 6.5 示范性工程综合评价
• 6.5.1 出水水质评价
• 6.5.2 综合技术指标
• 6.5.3 工程效益及应用前景分析
• 第7章 结论与建议
• 7.1 结论
• 7.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果