經(jīng)過(guò)小批量工程應用的統計數據,在同等條件下,EX系列產(chǎn)品的生產(chǎn)成本可降低45%左右、運行能耗可降低50%左右、占地面積也可節省55%以上。
電吸附技術(shù)國際工作組委員、清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院梁鵬副教授表示,我國是水資源最匱乏的國家之一。工業(yè)用水總量占據我國用水總量的35%,大量的工業(yè)用水加劇了我國水資源短缺。近年來(lái),我國先后出臺了一系列工業(yè)節水減排政策,很多高耗水企業(yè)開(kāi)始著(zhù)手對自身的外排污水進(jìn)行深度處理后進(jìn)行回用,以降低新鮮水用量與廢水排放量,取得了一定的節水減排成效。2019年國家發(fā)改委、水利部聯(lián)合發(fā)布《國家節水行動(dòng)方案》,對我國工業(yè)節水減排提出了總體目標和“大力推廣節水工藝與再生水回用改造,促進(jìn)高耗水企業(yè)加強廢水深度處理和達標再利用,積極推行水循環(huán)梯級利用”等具體措施。
20世紀90年代,加利福尼亞州的勞倫斯·利佛莫爾國家實(shí)驗室、MarkAndelman等進(jìn)行了除鹽試驗的中試工作,取得了較好的試驗效果。突破了電極材料的選擇及電極結構設計的核心技術(shù);本世紀初,SangHoon等建立了電吸附模型,研究了電吸附模塊的吸附潛能,并對模塊的設計參數和運行中的操作條件進(jìn)行了研究。Wegemoned等建立了一套實(shí)驗室模型,用該模型處理TDS為1000mg/L的工業(yè)循環(huán)冷卻水,出水TDS達到10mg/L。該領(lǐng)域研究論文已由2000年的2篇/年上升至2018年的300余篇/年,受到多方關(guān)注。
與高壓膜分離、熱蒸發(fā)等脫鹽技術(shù)相比,電吸附技術(shù)具有適用范圍廣、耐受性強、產(chǎn)水率高、運行簡(jiǎn)單、無(wú)二次污染等優(yōu)勢,在特定條件下具有較好的脫鹽性能。非常適用于高鹽、高硬、高COD廢水的深度除鹽回用。
同時(shí),電吸附技術(shù)在儲能、海水淡化、苦咸水凈化等領(lǐng)域的優(yōu)勢也比較突出,推進(jìn)該技術(shù)的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)應用,對我國能源產(chǎn)業(yè)、水環(huán)境優(yōu)化、工業(yè)廢水處理、居民用水健康等具有重要意義。
此外,電吸附技術(shù)在工業(yè)、市政和民用廢水,以及工業(yè)冷卻塔用水的回收再利用方面,有著(zhù)良好的應用前景。可處理生成民用高質(zhì)量飲用水,具有廢水率低、軟水功能好的特點(diǎn),尤其是在選擇性去除有毒、有害物質(zhì)方面,有著(zhù)其他水處理技術(shù)無(wú)法比擬的優(yōu)勢。
但目前,國外對該技術(shù)的研究應用尚處于實(shí)驗室研究與小規模工業(yè)化應用階段,我國電吸附技術(shù)的研究與工業(yè)化應用發(fā)展較快。
孫曉慰博士介紹,工業(yè)廢水深度處理的關(guān)鍵環(huán)節和難點(diǎn)是除鹽技術(shù)產(chǎn)品,當前除鹽技術(shù)以膜技術(shù)為主。工業(yè)廢水具有水質(zhì)成分復雜多變、水量波動(dòng)幅度大、污染性強等特點(diǎn),而膜技術(shù)對進(jìn)水指標要求極為嚴格,而且在處理回用過(guò)程中需要添加大量藥劑,成本高昂而且容易造成二次污染,在很大程度上制約了廢水深度處理回用規模的擴大。長(cháng)期以來(lái),國外知名企業(yè)在我國的反滲透市場(chǎng)占據壟斷地位。傳統的除鹽技術(shù)并不適用于高鹽高硬高COD等復雜水質(zhì)廢水的深度除鹽回用,高硬、高鹽工業(yè)廢水的除鹽是工業(yè)廢水資源化利用的難點(diǎn),也是制約我國工業(yè)廢水高價(jià)值資源化回用的瓶頸。
據介紹,從本世紀初開(kāi)始,愛(ài)思特水務(wù)科技有限公司、江蘇源遠水業(yè)科技有限公司、上海宏濟水業(yè)科技有限公司等企業(yè)以電極材料、電吸附系統控制和集成應用為基礎,在水深度處理、工業(yè)廢水回用領(lǐng)域建有工程項目。近年來(lái),以清華大學(xué)、南京大學(xué)、華東理工大學(xué)、大連理工大學(xué)、北京科技大學(xué)、北京化工大學(xué)等為代表的科研院所在電吸附技術(shù)研發(fā)方面也取得了顯著(zhù)成果。
在電吸附技術(shù)研發(fā)與工業(yè)化應用方面,上海宏濟水業(yè)公司一直處于國內外的領(lǐng)先水平。近20年來(lái),從第一代電吸附裝置到第八代EX電吸附模塊的研發(fā)成功,上海宏濟水業(yè)公司已擁有電吸附“材料技術(shù)、設備制造和工程應用集成”三位一體的完全自主知識產(chǎn)權,可為用戶(hù)提供系統化、專(zhuān)業(yè)化、一體化的節水減排綜合解決方案。目前,公司已經(jīng)在廢水處理難度較高的鋼鐵、電力、石化、化工、煤礦、市政等眾多領(lǐng)域建立了一系列示范工程,節水減排效益顯著(zhù)。2018年建成的某石化公司日處理規模10000 噸的煉油廢水深度處理回用項目,每天回用廢水為 9000 噸,每年可減少污水排放 300 萬(wàn)噸,減少調取新鮮水280萬(wàn)噸。2017年建成投產(chǎn)的某鋼鐵集團冷軋廢水深度處理回用項目為日處理廢水規模5000噸、日回用水量為4500噸,每年可減少污水排放200 萬(wàn)噸,減少調取新鮮水180萬(wàn)噸。2018年升級改造的內蒙古某電力有限責任公司綜合污水近零排放處理工程為日處理能力 15000噸、日回用水量為 135000 噸、每年可減少污水排放 500 萬(wàn)噸、減少調取新鮮水為 450 萬(wàn)噸。
孫曉慰博士表示,目前,上海宏濟水業(yè)科技有限公司的EX系列電吸附膜快已開(kāi)始量產(chǎn)。對工業(yè)企業(yè)來(lái)說(shuō),將外排污水使用EX系列電吸附系統進(jìn)行廢水除鹽回用,一次性投資費用加上運行成本支出,遠低于企業(yè)自身取用新鮮水水費和排污費用。既能實(shí)現節水減排的目標,又能降低企業(yè)用水成本,產(chǎn)生顯著(zhù)的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。