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EDI電去離子技術(shù)原理及其在純水清潔生產(chǎn)中應用
2017-10-29
1.EDI的基本工作原理
EDI(Electro-de-ionization)是一種將離子交換技術(shù)、離子交換膜技術(shù)和離子電遷移技術(shù)(電滲析技術(shù))相結合的純水制造技術(shù)。該技術(shù)利用離子交換能深度脫鹽來(lái)克服電滲析極化而脫鹽不徹底,又利用電滲析極化而發(fā)生水電離產(chǎn)生Ｈ和ＯＨ離子實(shí)現樹(shù)脂自再生來(lái)克服樹(shù)脂失效后通過(guò)化學(xué)藥劑再生的缺陷,是20世紀80年代以來(lái)逐漸興起的新技術(shù)。經(jīng)過(guò)十幾年的發(fā)展,EDI技術(shù)已經(jīng)在北美及歐洲占據了相當部分的超純水市場(chǎng)。EDI裝置包括陰/陽(yáng)離子交換膜、離子交換樹(shù)脂、直流電源等設備。其中陰離子交換膜只允許陰離子透過(guò),不允許陽(yáng)離子通過(guò),而陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子透過(guò),不允許陰離子通過(guò)。離子交換樹(shù)脂充夾在陰陽(yáng)離子交換膜之間形成單個(gè)處理單元,并構成淡水室。單元與單元之間用網(wǎng)狀物隔開(kāi),形成濃水室。在單元組兩端的直流電源陰陽(yáng)電極形成電場(chǎng)。來(lái)水水流流經(jīng)淡水室,水中的陰陽(yáng)離子在電場(chǎng)作用下通過(guò)陰陽(yáng)離子交換膜被清除,進(jìn)入濃水室。在離子交換膜之間充填的離子交換樹(shù)脂大大地提高了離子被清除的速度。同時(shí),水分子在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生氫離子和氫氧根離子,這些離子對離子交換樹(shù)脂進(jìn)行連續再生,以使離子交換樹(shù)脂保持最佳狀態(tài)。EDI裝置將給水分成三股獨立的水流:純水、濃水、和極水。純水(90%-95%)為最終得到水,濃水(5%-10%)可以再循環(huán)處理,極水(1%)排放掉。
EDI裝置屬于精處理水系統,一般多與反滲透(ＲＯ)配合使用,組成預處理、反滲透、EDI裝置的超純水處理系統,取代了傳統水處理工藝的混合離子交換設備。EDI裝置進(jìn)水要求為電阻率為0.025-0.5ＭΩ·ｃｍ,反滲透裝置完全可以滿(mǎn)足要求。EDI裝置可生產(chǎn)電阻率高達15ＭΩ·ｃｍ以上的超純水。
2.EDI裝置的特點(diǎn)
EDI裝置不需要化學(xué)再生,可連續運行,進(jìn)而不需要傳統水處理工藝的混合離子交換設備再生所需的酸堿液,以及再生所排放的廢水。其主要特點(diǎn)如下:EDI的凈水基本過(guò)程
·連續運行,產(chǎn)品水水質(zhì)穩定
·容易實(shí)現全自動(dòng)控制
·無(wú)須用酸堿再生
·不會(huì )因再生而停機
·節省了再生用水及再生污水處理設施
·產(chǎn)水率高(可達95%)
·無(wú)須酸堿儲備和酸堿稀釋運送設施
·占地面積小
·使用安全可靠,避免工人接觸酸堿
·降低運行及維護成本
·設備單元模塊化,可靈活的組合各種流量的凈水設施
·安裝簡(jiǎn)單、費用低廉
·設備初投資大
3.EDI裝置與混床離子交換設備比較
EDI裝置與混床離子交換設備屬于水處理系統中的精處理設備,下面將兩種設備在產(chǎn)水水質(zhì)、投資量及運行成本方面進(jìn)行比較,來(lái)說(shuō)明EDI裝置在水處理中應用的優(yōu)越性。(1)產(chǎn)品水水質(zhì)比較
EDI裝置是一個(gè)連續凈水過(guò)程,因此其產(chǎn)品水水質(zhì)穩定,電阻率一般為15ＭΩ·ｃｍ,最高可達18ＭΩ·ｃｍ,達到超純水的指標?；齑搽x子交換設施的凈水過(guò)程是間斷式的,在剛剛被再生后,其產(chǎn)品水水質(zhì)較高,而在下次再生之前,其產(chǎn)品水水質(zhì)較差。
(2)投資量比較
與混床離子交換設施相比EDI裝置投資量要高約20%左右,但從混床需要酸堿儲存、酸堿添加和廢水處理設施及后期維護、樹(shù)脂更換來(lái)看,兩者費用相差在10%左右。隨著(zhù)技術(shù)的提高與批量生產(chǎn),EDI裝置所需的投資量會(huì )大大的降低。另外,EDI裝置設備小巧,所需廠(chǎng)房遠遠小于混床。
(3)運行成本比較
EDI裝置運行費用包括電耗、水耗、藥劑費及設備折舊等費用,省去了酸堿消耗、再生用水、廢水處理和污水排放等費用。
在電耗方面,EDI裝置約0.5ｋＷｈ/ｔ水,混床工藝約0.35ｋＷｈ/ｔ水,電耗的成本在電廠(chǎng)來(lái)說(shuō)是比較經(jīng)濟的,可以用廠(chǎng)用電的價(jià)格核算。
在水耗方面,EDI裝置產(chǎn)水率高,不用再生用水,因此在此方面運行費用低于混床。
至于藥劑費和設備折舊費兩者相差不大。
總的來(lái)說(shuō),在運行費用中,EDI裝置噸水運行成本在2.4元左右,常規混床噸水運行成本在2.7元左右,高于EDI裝置。因此,EDI裝置多投資的費用在幾年內完全可以回收。
4.EDI技術(shù)的應用
EDI技術(shù)在國外廣泛的應用有十幾年的時(shí)間,大多用于制藥行業(yè)、微電子行業(yè)、發(fā)電工業(yè)和實(shí)驗室。在表面清洗、表面涂裝、電解工業(yè)和化工工業(yè)的應用也日趨廣泛。在我國應用時(shí)間只有2-3年,主要用于醫藥和微電子工業(yè)的超純水的處理,而在發(fā)電行業(yè)化學(xué)水處理系統中的應用剛剛興起。目前部分熱電廠(chǎng)已采用了EDI技術(shù)處理鍋爐補水。此系統主要包括加藥系統、多介質(zhì)過(guò)濾器、活性炭過(guò)濾器、反滲透、EDI設備，運行良好。EDI裝置屬于水精處理設備,具有連續產(chǎn)水、水質(zhì)高、易控制、占地少、不需酸堿、利于環(huán)保等優(yōu)點(diǎn),具有廣泛的應用前景。隨著(zhù)設備改進(jìn)與技術(shù)完善以及針對不同行業(yè)進(jìn)行優(yōu)化,初投資費用會(huì )大大降低?？梢韵嘈旁诓痪玫膶?lái)會(huì )完全取代傳統的水處理工藝中的混合離子交換設備。
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