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EDI設備設計參數及運行

2012-01-13

  什么是EDI

  電除鹽法(Electrode ionization)又被稱作填充床電滲析,簡稱EDI。它利用電滲析過程中的極化現象對離子交換填充床進行電化學再生,集中了電滲析和離子交換法的優點,克服了兩者的弊端。EDI技術是離子交換和電滲析技術相結合的產物,因此EDI的除鹽機理具有很強的離子交換和電滲析的工作特征。

  離子交換除鹽過程

  所謂離子交換就是水中的離子和離子交換樹脂上的功能基團所進行的等電荷反應。它利用陰、陽離子交換樹脂上的活性基團對水中陰、陽離子的不同選擇性吸附特性,在水與離子交換樹脂接觸的過程中,陰離子交換樹脂中的氫氧根離子(OH-)同溶解在水中的陰離子(例如CI-等)交換,陽離子交換樹脂中的氫離子(H+)同溶解在水中的陽離子(例如Na+等)交換。從而使溶解在水中的陰、陽離子被去除,達到純化的目的。

  電滲析脫鹽過程

  電滲析技術利用多組交替排列的陰、陽離子交換膜,這種膜具有很高的離子選擇透過性,陽膜排斥水中陰離子而吸附陽離子,陰膜排斥水中的陽離子,而吸附陰離子。在外直流電場的作用下,淡水室中的離子做定向遷移,陽離子穿過陽膜向負極方向運行,并被陰膜阻攔于濃水室中。陰離子穿過陰膜而向正極方向運動,并被陽膜阻攔于濃水室中。從而達到脫鹽的目的。

  

EDI設備運行.jpg

 

  EDI的脫鹽過程

  EDI的核心實際上就是在電滲析的淡水室填裝了陰、陽離子交換樹脂,見示意圖。

  

EDI裝置連接.jpg

 

  EDI的脫鹽過程

  EDI的這種結構上的變化,使淡水室的脫鹽過程發生了質的變化,EDI的這種結構特點確保了它在運行過程中能同時進行著三個主要過程:

  1、在直流電場作用下,水中電解質通過離子交換膜發生選擇性遷移。

  2、陰陽離子交換樹脂對水中電解質進行著離子交換,并構成“離子通道”。

  3、離子交換樹脂界面水發生極化所產生的H+和OH-對交換樹脂進行著電化學再生。

  EDI對離子的脫除順序與離子交換樹脂對離子的吸附順序相同,如上圖所示。同時我們可以這樣認為,在EDI組件中的離子交換樹脂,沿淡水流向按其工作狀態可以分為三個層面,第一層為飽和樹脂層,第二層為混合樹脂層,第三層為保護樹脂層。飽和樹脂層主要起吸附和遷移大部電解質的作用,混合樹脂層則承擔著去除弱電解質等較難清除的離子的任務,而保護樹脂層樹脂則處于較高的活化狀態,它起著最終純化水的作用。

  EDI組件的形式

  板框式(IONPURE、E-Cell)

  螺旋卷式 (OMEXELL

  EDI技術相對離子交換技術的優點

  無需酸堿再生,環保安全。

  膜堆式設計,占地面積小。

  無酸堿儲存和運輸費用。

  不間斷連續運行,不需要因再生而停機。

  操作簡單,安全。

  運行費用和維護成本低廉。

  產水水質高且穩定。

  EDI技術的運用領域

  電廠化學水處理

  電子、半導體、精密機械行業超純水

  制藥工業工藝用水

  精細化工、精尖學科用水

  其他行業所需的高純水制備

  EDI組件的特點:專利的螺旋卷式結構

  EDI組件的優點

  高硬度耐受能力:螺旋卷式結構EDI的專利濃水流態設計不同于傳統板框式EDI的同向流動設計。這種獨特的流態設計使得其元件可以更好地消除引起結垢的因素,使其對進水硬度的要求放寬到2ppm(CaCO3計)。因而在有些應用場合可以省去其他EDI所必需的軟化器或者二級反滲透,降低用戶的投資。

  可更換性:EDI是唯一可以方便更換樹脂和膜的EDI產品。該特點大大延長了EDI的使用壽命,可以顯著降低用戶的運行成本。

  完全無滲漏:螺旋卷式結構EDI與傳統板框式所采取的多層機械密封方式不同,EDI簡單通過頂蓋和底蓋就能可靠地實現密封,消除板框式EDI常見的滲漏問題。

  EDI組件的優點

  低能耗:EDI的結構設計減少了陰極和陽極之間的距離,因而降低了去除離子所需的能耗,同時配備專利的整流器,使其比傳統EDI節能達64%。

  樹脂配比定制:EDI針對水質特點,可以為用戶量身定制不同的樹脂配比,以滿足各種不同的需求。

  低維護費用:螺旋卷式結構EDI由于結垢傾向小,清洗頻率大大降低,而且不需要象傳統板框式那樣經常緊固螺母。

  經濟:EDI與傳統混床相比,EDI運行費用相對較低,是傳統混床真正的經濟替代產品。

  EDI設備的選型

  1、EDI給水泵選型

  流量:EDI產水流量/EDI回收率

  揚程:0.3~0.7MPa

  2、EDI組件數量

  根據裝置產水量確定。EDI210型建議每只組件設計產水量不超過2m3/h,EDI316型建議每只組件設計產水量不超過2.5m3/h。

  每套裝置組件數量超過4只,建議選用雙數只組件。

  3、EDI濃水泵選型

  流量:EDI210型按0.7m3/h×組件數量計,EDI316型按1.0×組件數量計。

  揚程:0.2~0.25MPa。

  4、EDI加鹽裝置選型

  加鹽計量泵:按在濃水中加入150ppmNaCl計算,NaCl濃度按20%計。

  加鹽計量箱:在濃水中連續加入100ppmNaCl時,24小時的儲量。

  5、整流器選型

  電流:按每個回路8A計,電壓:單組件回路按250VDC計,雙組件回路按350VDC計。

EDI裝置.jpg

  EDI設備前級系統設計

  1、單級反滲透

  當原水TDS小于300ppm時,EDI前處理可采用一級反滲透系統。

  反滲透進水pH宜控制在8.0~8.5之間,可通過在反滲透進水中加NaOH實現。

  采用加堿調節反滲透進水pH時,同時要注意反滲透濃水的LSI值,防止反滲透濃水側結垢。

  2、二級反滲透

  當原水TDS大于300ppm時,EDI前處理應該采用二級反滲透系統。

  第二級反滲透進水pH宜控制在8.5~9.0之間,可通過在二級反滲透進水中加NaOH實現。

  采用加堿調節反滲透進水pH時,同時要注意反滲透濃水的LSI值,防止反滲透濃水側結垢。

  3、脫氧膜

  在電子級純水系統中往往需要采用脫氧膜除去水中的溶解氧。

  脫氧膜在除氧的同時,大約能脫除水中45%的溶解CO2,因此將脫氧膜系統設置在RO系統和EDI系統之間,能有效提高EDI裝置的產水品質。

  EDI設備啟動前的檢查內容

  1、EDI前處理系統運行正常,EDI進水符合設計要求。

  2、排水系統已經準備完畢。

  3、PLC程序已經輸入。

  4、電路系統檢查已完成,機泵運行正常。

  5、管路系統連接完成并清洗干凈。

  EDI設備啟動的基本步驟

  1、啟動EDI給水泵,裝置灌滿純水。

  2、設置淡水流量。

  3、啟動濃水循環泵。

  4、設置濃水排放流量以及極水流量,調節淡水補充水閥門。

  5、設置淡水、濃水進口壓力。

  6、設置淡水、濃水出口壓力。

  7、啟動加鹽計量泵。

  8、等濃水電導率達到150us/cm以上,啟動整流器。

  9、調節加鹽計量泵的加入量,使濃水電導率穩定在150~600 us/cm之間。

  EDI設備需設置和調整的參數

  1、產水流量。(設計通量)

  2、濃水循環流量。(每只組件0.3~1.0 m3/h )

  3、極水排放量。(每只組件50~70L/h )

  4、濃水排放量。(產水量/回收率-產水量-極水排放量)

  5、進水壓力。(≤7bar)

  6、進水側淡濃水壓差。( 0.4~0.7bar)

  7、出水側淡濃水壓差。(0.4~0.7bar)

  8、加鹽計量泵注入量。(保持濃水電導率穩定)

  9、操作電流。(2~6A)

  EDI設備的運行程序

  1、EDI裝置置于手動控制模式。

  2、設置和調整好所有的流量、壓力、電流和連鎖值。

  3、將EDI裝置置于自動控制模式。

  為了使EDI裝置持續生產高純水,必須滿足四個條件。它們包括:合格的進水水質,足夠運行的電流,合適的流量以及濃淡水壓力差。上面的任一條件不滿足,裝置將難以穩定的生產高純水。

  運行數據的紀錄

  1、下面參數至少每二小時紀錄一次

  Ø 淡水進口壓力(MPa) 濃水進口壓力(MPa) 淡水出口壓力(MPa)

  Ø 濃水出口壓力(MPa) 濃水排放流量(m3/h) 濃水循環流量(m3/h)

  Ø 濃水電導率(μs/cm) 極水排放流量(m3/h) 淡水流量(m3/h)

  Ø 裝置電流(A) 整流器電壓(V) 產水電阻(MΩ.cm)

  Ø 進水電導率(μs/cm) 產水溫度(ºC)

  2、下面參數建議每周測定一次

  進水硬度(mg/l) 進水CO2(mg/l) 進水硅含量(mg/l)

  EDI設備的日常維護

  每天巡檢離心泵,檢查電機溫度;同時檢查水泵的密封。

  定期校準壓力表和流量表。

  定期檢查自動閥門,是否有漏水、漏氣現象。

  每天檢查EDI裝置管道和組件是否有泄漏現象。

  定期檢查EDI的接線情況,防止接線松動。

  按要求紀錄運行參數,根據產水水量、壓力和產水水質判斷故障并進行處理。

  MEDI裝置工作時采用了高壓整流器,因此裝置必須嚴格接地,同時嚴禁非專業人員檢修電氣故障。

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