連續(xù)電除鹽設(shè)備技術(shù)介紹

1、連續(xù)電除鹽設(shè)備 (EDI技術(shù)說明隨著環(huán)保法規(guī)的日益嚴(yán)格、用水品質(zhì)要求提高和水源匱乏加劇,世界各地的電廠、半導(dǎo)體微電子廠、化工、冶金企業(yè)正重新評估他們的超純水處理設(shè)備,EDI作為無需化學(xué)品的一種經(jīng)濟實用的環(huán)保型先進超純水處理技術(shù),正在逐步取代混床,這正在為全球超純水處理帶來一場革命。 EDI技術(shù)能夠?qū)⒍趸韬偷V物質(zhì)含量降至1ppb以下,能夠?qū)㈦娮杪侍岣叩?6Mohmcm以上,滿足了高壓及超高壓鍋爐、精細(xì)化工和電子行業(yè)對于超純水的需要。同時EDI大大減少了水處理系統(tǒng)的維護成本,提高了生產(chǎn)效率,延長了設(shè)備的生命周期,并將生產(chǎn)現(xiàn)場的危險降至最低。2.EDI介紹EDI是英文Electrodeioniz

2、ation的縮寫,中文全稱為連續(xù)電去離子技術(shù),其主要用于替代傳統(tǒng)混床技術(shù)。超純水的生產(chǎn)在過去的二十年間,在成本、環(huán)境及品質(zhì)等因素的驅(qū)動下,其供水系統(tǒng)發(fā)生了許多變化,特別值得一提的事,目前存在一個明確的方向,就是減少對離子交換工藝的依賴性,以便盡可能減少化學(xué)藥品的使用,并提高產(chǎn)水量。有一項重要的事實可以說明該趨勢反滲透作為陰陽床的替代技術(shù)正在普及。反滲透作為有效的脫鹽技術(shù),其脫鹽率可以達(dá)到9599%。但是,RO對離子的去處效果有一定的限度,一般來說,產(chǎn)水電導(dǎo)率0.5us/cm(2 MOhm-cm是其脫鹽的極限。當(dāng)產(chǎn)水水質(zhì)有更高的要求的時候,就需要采用混床或等同技術(shù)。EDI能高效去除殘余離子和離子

3、態(tài)雜質(zhì),尤其當(dāng)用戶產(chǎn)水水質(zhì)要求高,比如對電阻率(>10 或者16MOhm-cm, 二氧化硅(<10ppb或者<1ppb,鈉離子,硼等有嚴(yán)格的要求的時候, EDI技術(shù)更體現(xiàn)了其品質(zhì)的優(yōu)越性,且EDI系統(tǒng)的運行成本明顯低于與混床,與混床裝置及其輔助設(shè)備相比,其設(shè)備的生命周期總成本占有優(yōu)勢。EDI技術(shù)在大約50年前就出現(xiàn)了,但是大型的商業(yè)化直到1986年才真正開始,時至如今EDI制造商已經(jīng)為全球制造了1000套以上的EDI系統(tǒng)。圖1描述了RO,EDI取代傳統(tǒng)離子交換工藝的過程。 圖1 EDI技術(shù)的發(fā)展2.EDI工作原理 圖2 混床與EDI模塊運行狀態(tài)的比較圖2中所示,混床在運行過程

4、中,其內(nèi)部的樹脂分為飽和區(qū),交換區(qū),新生區(qū)。飽和區(qū)的樹脂已經(jīng)被離子飽和,不再具有從進水中交換離子的能力;交換區(qū)的樹脂處于部分飽和狀態(tài),離子交換主要在交換區(qū)完成;新生區(qū)的指樹脂尚未發(fā)生離子交換。隨著混床的運行,飽和區(qū)和交換區(qū)將逐步向上移動,新生區(qū)的空間將減少,直到被穿透。新生區(qū)的存在是產(chǎn)水水質(zhì)的保證,而新生區(qū)被穿透的時候,也就意味著混床產(chǎn)水水質(zhì)將下降,混床需要用化學(xué)藥品再生。EDI在運行過程中,樹脂分為交換區(qū)和新生區(qū),在運行過程中,雖然樹脂不斷進行離子交換,但電流連續(xù)不斷的使樹脂再生,從而形成了一種動態(tài)平衡;EDI模塊內(nèi)將能始終保持一定空間的新生區(qū);這樣EDI內(nèi)的樹脂也就不再需要化學(xué)藥品的再生,

5、且其產(chǎn)水品質(zhì)也得到了高品質(zhì)的保證。如圖3所示EDI由陰/陽離子交換膜,混床樹脂,淡/濃水室和陰/陽電極構(gòu)成。 圖3 EDI工作原理圖EDI技術(shù)將電滲析和離子交換技術(shù)完美的結(jié)合在一起。EDI工作主要有三個過程:1,淡水進水淡水室后,淡水中的離子與混床樹脂發(fā)生離子交換,從而從水中脫離;2,被交換的離子受電性吸引作用,陽離子穿過陽離子交換膜向陰極遷移,陰離子穿過陰離子交換膜向陽極遷移,并進入濃水室從而從淡水中去除。離子進入濃水室后,由于陽離子無法穿過因離子交換膜,因此其將被截留在濃水室,同樣,陰離子無法穿過陽離子交換膜,被截留在濃水室,這樣陰陽離子將隨濃水流被排出模塊;與此同時,由于進水中的離子被不

6、斷的去除,那么淡水的純度將不斷的提高,待由模塊出來的時候,其純度可以達(dá)到接近理論純水的水平。3,水分子在電的作用下被不斷的離解為H+和OH-,H+和OH-將分別使得被消耗的陽/陰樹脂連續(xù)的再生。過程1和過程3是樹脂的消耗和再生的兩個相反過程,這兩者會在模塊內(nèi)部形成一個動態(tài)平衡。圖4,5為EDI系統(tǒng)典型的流程圖 圖4 帶濃水循環(huán)的EDI系統(tǒng)圖4中,進水從模塊底部進入淡水室,并從頂部出來;濃水從模塊底部進入模塊,從模塊頂部出來,濃水經(jīng)過濃水循環(huán)泵后,大部分濃水將回流到模塊的濃水室中循環(huán),小部分濃水將排放;極水的進水與濃水進水為同一水流,只是分別進入不同的室(極水室和濃水室,并從模塊頂部排出。 圖5

7、 不帶濃水循環(huán)的EDI系統(tǒng)圖5中,淡水從模塊底部進入淡水室,從頂部出來;濃水從模塊頂部進入模塊,從模塊底部出來;極水的進水與淡水進水為同一水流,只是分別進入不同的室(極水室和濃水室,并從模塊頂部排出。3.EDI與混床的比較EDI相對與混床具有如下的優(yōu)勢:無需再生化學(xué)品的再生;不需要中和池及中和的酸堿;地面和高空作業(yè)能夠極大地減少;所有的水處理系統(tǒng)操作都能夠在控制室內(nèi)完成無需前往現(xiàn)場;減小了EHS風(fēng)險;連續(xù)工作,不是間歇操作,長時間穩(wěn)定的出水水質(zhì);沒有廢棄樹脂污染排放的風(fēng)險。3.1無需再生化學(xué)品的再生無需化學(xué)品再生,意味著不需要相關(guān)化學(xué)品的運輸,儲存和使用(如圖6,也避免了相關(guān)的ESH風(fēng)險,并且

8、大大降低了系統(tǒng)的運行費用。 圖6 化學(xué)品的運輸,儲存和使用過程3.2 沒有中和藥劑的需要混床再生會生成酸/堿廢液,需要用堿/酸對之進行中和處理。相比之下,EDI無酸堿廢液產(chǎn)生,因此也就不需要酸堿中和池。此外,一般情況下,EDI的濃水可以完全回用;而且極水也可以在氣液分離后回用。EDI系統(tǒng)能很好的滿足ISO14000的要求。 圖7 EDI沒有中和藥劑的需要3.3 運行成本低EDI的運行的費用幾乎全部為電耗,成本大幅往往低于混床。以E-Cell MK-3為例,平均產(chǎn)水1噸,其運行所需的電耗僅為0.1320.396KWhr;而且其運行過程中,幾乎不需要人工操作,降低了人工費用。3.4 水利用率高以E

9、-Cell MK-3為例,相比于混床,由于沒有化學(xué)再生的需要,其系統(tǒng)的水利用率為9599%,這對于中大型系統(tǒng)、水資源緊缺地區(qū)的節(jié)水效益尤為明顯。3.5 極大地減少了地面和高空作業(yè)E-cell是EDI模塊化設(shè)計技術(shù)的倡導(dǎo)者和領(lǐng)導(dǎo)者,現(xiàn)在E-cell模塊化技術(shù)已經(jīng)成為一種行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。這種設(shè)計既使得EDI模塊及其系統(tǒng)的安裝十分簡便,不同水量的系統(tǒng)就像搭積木一樣方便。圖8為EDI系統(tǒng)示意圖,對于一般的EDI系統(tǒng)而言,其高度在2.25米左右,因此,高空作業(yè)也就很少。 圖8 EDI系統(tǒng)示意圖3.4. 所有的水處理系統(tǒng)操作都能夠在控制室內(nèi)完成無需前往現(xiàn)場 圖9 EDI系統(tǒng)控制示意圖EDI 系統(tǒng)的自動化程度很高

10、,以E-cell 為例,GE 在歐美具有二十幾年的EDI 系統(tǒng)工程自動化經(jīng)驗,EDI系統(tǒng)所有的操作均可以在中空室完成。這樣平時操作,用戶不再需要到現(xiàn)場,從而降低了勞動強度。3.5. 連續(xù)工作,不是間歇操作,長時間穩(wěn)定的出水水質(zhì) 如圖10所示,混床運行過程為間歇運行過程,混床在運行一段時間后,樹脂會被穿透,此時產(chǎn)水電阻率會下降,這時就需要對混床進行停機再生,再生后的混床將能繼續(xù)提供高品質(zhì)的產(chǎn)水,直到下一次再生。如圖11所示,EDI運行過程為連續(xù)過程,EDI 在運行過程中將能持續(xù)不斷地提供1018Mohmcm的產(chǎn)水,在運行過程中,幾乎不需要人工干預(yù),沒有復(fù)雜的操作,并不需要化學(xué)藥品的再生。 圖12

11、 實際運行的E-Cell系統(tǒng)產(chǎn)水電阻率圖圖12為某實際運行的EDI系統(tǒng)產(chǎn)水電阻率,當(dāng)進水水質(zhì)發(fā)生波動的時候,產(chǎn)水水質(zhì)能很好的穩(wěn)定在18Mohmcm左右。當(dāng)用戶要求對二氧化硅,硼,鈉等進行控制的時候,EDI相對混床的優(yōu)勢就進一步體現(xiàn)出來。比如,混床運行過程中,常會出現(xiàn)硅先于電阻率穿透的現(xiàn)象,即使產(chǎn)水電阻率合格,但硅已經(jīng)超過控制標(biāo)準(zhǔn),這就意味著混床需要更為頻繁的再生。而EDI率先對二氧化硅出水水質(zhì)提供了擔(dān)保,按照其進水中二氧化硅的含量可以提供<5ppb,<10ppb,<20ppb的擔(dān)保(具體數(shù)據(jù)清參照表2表2 E-Cell TM對于硅的保證值 EDI對于二氧化硅的去除率相當(dāng)高,一

12、般在94.699.4%之間,圖13為實際運行的E-Cell 系統(tǒng)對于硅的去處效果。 圖13 E-Cell系統(tǒng)對于二氧化硅的去除率3.6設(shè)備占地空間更小相對與混床及其附屬設(shè)備而言,EDI系統(tǒng)的占地空間更小,下圖為的單套17120t/hr產(chǎn)水量的EDIl系統(tǒng)占地空間,而對于更大的系統(tǒng),僅需將系統(tǒng)做相應(yīng)的延伸或者增加套數(shù)即可。表 1 標(biāo)準(zhǔn) EDI 系統(tǒng)的尺寸 產(chǎn)水 t/hr 90-120 45-110 35-80 20-55 17-41 EDI 系統(tǒng)體積（長×寬×高） 6.2m×2.2m×2.1m 5.3m×2.2m×2.1m 4.7m&#

13、215;2.0m×2.1m 3.3m×1.3m×2.1m 2.2m×1.3m×2.1m 由表 1 可見，EDI 系統(tǒng)所需要的空間很小，而且對廠房的要求不高。 此外，其運輸和安裝重量也較輕。 4E-Cell 案例 E-Cell 作為超純水 EDI 設(shè)備的領(lǐng)導(dǎo)者，不僅在全球的業(yè)績領(lǐng)先，而且在中 國的電力、電子、化工、冶金等行業(yè)具有廣泛的應(yīng)用： GE E-cell 部分中國業(yè)績 客戶名稱 重慶長安汽車廠 遼寧鞍鋼 福建莆田電廠 山西兆光電廠 深圳比亞特 云南滇東電廠 內(nèi)蒙赤峰熱電廠 華能巢湖電廠 華能九臺電廠 華能銅川電廠 華能金陵燃機電廠 華能石洞

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