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1、 EDI與混床離子交換法的經(jīng)濟(jì)性比較 　電去離子法〔EDI〕作為一種水處理技術(shù)在各種領(lǐng)域已有10余年的商業(yè)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，它是一種利用電能對(duì)水質(zhì)進(jìn)行凈化處理的技術(shù) 　　EDI膜堆中各膜對(duì)為板框式組裝，每個(gè)膜對(duì)由精選的離子交換膜〔一張陽膜、一張陰膜〕及允許水流通過和促進(jìn)水流在流道中湍流的隔柵組成。另外，交錯(cuò)的膜對(duì)間填充滿象混合離子交換樹脂之類的離子化導(dǎo)電物質(zhì)。膜對(duì)中對(duì)進(jìn)水起純化作用的單元稱為淡水室，起聚集離子作用的單元稱為濃水室。多個(gè)膜對(duì)構(gòu)成一個(gè)膜堆，膜堆設(shè)計(jì)為水平放置，在膜堆的兩側(cè)安裝有一副電極〔陽極及陰極〕，整個(gè)的組件通常稱為一個(gè)EDI膜堆。 　　在直流電場(chǎng)的作用下，離子從淡水室中選擇

2、性地透過離子膜進(jìn)入到濃水室中，最后在淡水室中制出除鹽的產(chǎn)品水。濃水室中的廢水可以回收至水處理系統(tǒng)的前端或回收至其它設(shè)備中使用，小流量的極水可以同設(shè)備的廢水一樣進(jìn)行排放處理。 　　EDI最適合于應(yīng)用在經(jīng)RO脫鹽后的水質(zhì)精處理階段。EDI設(shè)備無需化學(xué)藥劑的再生，可以連續(xù)運(yùn)行。在具體的應(yīng)用中，僅調(diào)節(jié)EDI的運(yùn)行電流就可以改變其出水水質(zhì)。在進(jìn)水電導(dǎo)率為60ms/cm或更低的條件下，EDI可制出1－18MW 的產(chǎn)品水。 　　一些供給商現(xiàn)在已經(jīng)為各個(gè)行業(yè)包括實(shí)驗(yàn)室、蒸汽站、制藥及半導(dǎo)體在內(nèi)的廠家生產(chǎn)和銷售EDI系統(tǒng)以制取高純水，EDI產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的焦點(diǎn)集中在中到大型出力純水制備的使用上〔50gpm及以上

3、〕，在這些應(yīng)用中，EDI可帶來環(huán)境、平安及運(yùn)行方面的顯著效益，它作為RO出水的純化裝置技術(shù)上合理、經(jīng)濟(jì)上可完全替代混合床離子交換技術(shù)，本報(bào)告對(duì)新投產(chǎn)的EDI及混床技術(shù)將作經(jīng)濟(jì)上的比較。由于EDI為膜堆式設(shè)計(jì)，屬于非化學(xué)式的水處理系統(tǒng)，它無需酸、堿的貯存、處理及無廢水的排放，因而它對(duì)新用戶具有特別的吸引力。采用EDI對(duì)舊系統(tǒng)進(jìn)行改造也是非常經(jīng)濟(jì)的，因?yàn)镋DI可完全地利用現(xiàn)有的廠房及輔助設(shè)施。 主要的研究點(diǎn) 總那么 　　研究的目標(biāo)是將作為經(jīng)RO預(yù)脫鹽的后續(xù)處理的EDI與混床離子交換精化方式作經(jīng)濟(jì)性比較。假定水的預(yù)處理過程及RO單元與精處理的選擇無關(guān)，因此這局部水處理系統(tǒng)的費(fèi)用不作核算。如果R

4、O出水中含有較高濃度的CO2，可以在EDI或混床前進(jìn)行處理以減小CO2的含量，這可以通過在RO的出水后應(yīng)用除碳風(fēng)機(jī)或通過加堿的方式提高RO進(jìn)水PH的方法完成。 　　本研究以要求除鹽水出力在50－600gpm范圍內(nèi)的新廠為例，此流量范圍與一般的廠站要求相當(dāng)。由于大多數(shù)EDI系統(tǒng)以一種模塊式的方式構(gòu)造，因而系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最大出力實(shí)際上是無限的。 　　本研究考察了三種不同的產(chǎn)品水出力及三種不同含量TDS〔全溶解固形物〕組合的水處理系統(tǒng)。出力選擇50、200及600gpm，對(duì)于每一種出力考察了進(jìn)水TDS含量為低、中、高三種情況，這些進(jìn)水的組成成分見表A，進(jìn)水水質(zhì)為的RO系統(tǒng)的出水。一般情況下，離子的種

5、類及混合狀況對(duì)EDI及混床的運(yùn)行沒有什么影響。通常SiO2的含量在0.5PPm以下、游離CO2的含量不超過陰離子總量50％的RO出水可完全為EDI所處理。 　　除鹽水水質(zhì)的一般定義為電阻大于或等于17MW，SiO2小于20PPb，實(shí)際上要求的除鹽水水質(zhì)允許按此標(biāo)準(zhǔn)有一定的變化。 設(shè)備 　　所有的設(shè)備要求是標(biāo)準(zhǔn)化的，適合重工業(yè)產(chǎn)業(yè)的連續(xù)運(yùn)行，使用壽命至少在20年以上。假定每套系統(tǒng)都占有適當(dāng)?shù)目臻g，由于EDI系統(tǒng)占用的空間較后者小，因而在經(jīng)濟(jì)上更合算。 　　EDI系統(tǒng)由裝在同一個(gè)擱架上的多個(gè)EDI膜堆〔50gpm為4個(gè)膜堆, 200gpm為16個(gè)膜堆，600gpm為48個(gè)膜堆〕、電

6、源、濃水泵、控制盤、必要的閥門等組成，多個(gè)膜堆組裝在同一膜架內(nèi)。EDI系統(tǒng)采用通用的膜堆設(shè)計(jì)，可提供不同流量大小的出力。EDI的電耗根據(jù)進(jìn)入TDS的含量大小一般為每小時(shí)1.1－2.8KWh/kgal。一個(gè)EDI膜堆一般按其正常出力運(yùn)行，但在短時(shí)間內(nèi)可以在保證出水水質(zhì)的條件下以更高的流量運(yùn)行。 　　當(dāng)EDI膜堆要求進(jìn)行維護(hù)及更換時(shí)〔當(dāng)然這種情況是比較少見的〕，系統(tǒng)中剩余的膜堆可以在保證出水水質(zhì)的前提下比正常出力略大的負(fù)荷運(yùn)行，直至有故障的膜堆被修復(fù)或更換為止。這種能力可使其根據(jù)產(chǎn)水量和水質(zhì)提供一定程度的充裕量，并允許系統(tǒng)連續(xù)地運(yùn)行，當(dāng)然這種膜堆式系統(tǒng)出力的提高是有限度的〔最大可提高20％的出力

7、〕。同時(shí)需要指出的是，更大的出力將增加EDI膜堆的運(yùn)行壓差。此外某些EDI組件可提供100％的充裕量，例如濃水循環(huán)泵等。 在混床系統(tǒng)中，為保持連續(xù)的運(yùn)行，一般設(shè)置有兩臺(tái)床。對(duì)于50gpm出力的混床，其直徑為30英寸；200gpm出力的混床直徑為54英寸；600gpm出力的混床直徑可達(dá)90英寸，混床的運(yùn)行周期分別為24小時(shí)〔高TDS含量〕、36小時(shí)〔中TDS含量〕及60小時(shí)〔低TDS含量〕，混床系統(tǒng)還包括酸堿再生裝置、酸堿貯存罐〔30天的貯存量〕、堿稀釋水加熱器、風(fēng)機(jī)、相關(guān)的儀表、控制盤及廢水中和系統(tǒng)〔罐、泵、混合器等〕。需要指出的是在EDI及混床系統(tǒng)中都含有控制盤，但混床系統(tǒng)的控制盤比EDI

8、系統(tǒng)的控制盤更大更復(fù)雜。 過程考察 　　這里選擇了下述主要過程進(jìn)行研究討論。廠站容量設(shè)為100％，運(yùn)行溫度為20℃，陽樹脂量為10kgr/ft3〔1kgr=64.8g〕，陰樹脂的量為9kgr/ft3，酸堿劑量為6lb/ft3，離子交換樹脂每四年更換一次，EDI膜堆每5年更換一次。研究說明，EDI的維護(hù)量為每天0.5個(gè)工作時(shí)，而混床每再生一次需2個(gè)工作時(shí)。EDI系統(tǒng)的回收率為97.2％，混床回收率根據(jù)運(yùn)行時(shí)間一般為95.4%至98.5％。 費(fèi)用分析 　　這里討論了各種條件下的投資、安裝及運(yùn)行費(fèi)用，費(fèi)用數(shù)據(jù)主要考察了年度花費(fèi)?？疾炱谶x擇為10年，即投資系數(shù)為10％〔資產(chǎn)回收系數(shù)為0.

9、16275〕，總的年度費(fèi)用表示目前10年期內(nèi)的年度支出數(shù)據(jù)。縮短考察時(shí)間不利于對(duì)初期投資的分?jǐn)傆?jì)算〔對(duì)年度運(yùn)行費(fèi)用有利〕，降低投資系數(shù)對(duì)年度運(yùn)行費(fèi)用不利〔有利于分?jǐn)偝跗谕顿Y〕。 EDI的混床設(shè)備的資金花費(fèi)比較見表B 　　安裝費(fèi)用可按總投資的百分比進(jìn)行估算，對(duì)于EDI系統(tǒng)費(fèi)用系數(shù)取0.2％，混床系統(tǒng)取0.4％，一些工程公司過去常使用這些系數(shù)對(duì)新設(shè)備的安裝費(fèi)用進(jìn)行預(yù)算。EDI的安裝與新RO系統(tǒng)的安裝具有可比性，系數(shù)可取0.2％?；齑舶惭b的部件要多得多，而且系統(tǒng)連接也較為復(fù)雜〔線路、管線及墊料等的互相連接〕，對(duì)混床安裝費(fèi)用系數(shù)的分析比較靈活，當(dāng)混床的安裝費(fèi)用系數(shù)降至0.3％時(shí)，年度費(fèi)用按具體

10、情況僅降低3％至5％。 運(yùn)行費(fèi)用 　　兩套系統(tǒng)中每一過程主要運(yùn)行費(fèi)用的考查有以下幾方面的內(nèi)容：人力、水耗、廢水的處置等。對(duì)于EDI而言，電耗及EDI膜堆的更換是額外的運(yùn)行花費(fèi)，混床的花費(fèi)也包括化學(xué)藥劑及樹脂的更換費(fèi)等，其它的如堿稀釋水加熱〔每年通常為幾百至二千美元〕及間歇性運(yùn)行的水泵〔每年最多在200－500美元〕等這類較少的花費(fèi)不包括在內(nèi)?？扇∠率龅馁M(fèi)用數(shù)據(jù)：人力40美元／h，電耗0.07美元／KWh，水1美元／Kgal，廢水2美元／Kgal，100％硫酸0.05美元／lb，100％氫氧化鈉0.15美元／lb，陽樹脂55美元／ft3，陰樹脂150美元／ft3，膜堆更換費(fèi)用6300美元／1

11、2.5gpm出力。 費(fèi)用分析的討論 　　各種條件下年度費(fèi)用的統(tǒng)計(jì)見表C。表B給出了各系統(tǒng)年度總的投資費(fèi)用，運(yùn)行及安裝費(fèi)用前已敘及，費(fèi)用比較也已作了較精確的討論。EDI與混床年度費(fèi)用的比較見圖1，結(jié)果說明，除第一種情況外，EDI系統(tǒng)在對(duì)RO出水的純化上比混床系統(tǒng)更經(jīng)濟(jì)。隨著RO出水TDS的增大，EDI在費(fèi)用上有增大的趨勢(shì)。在出力較大、TDS較低時(shí)〔600gpm，4.16ppm〕，EDI的費(fèi)用比混床略高10％，這主要是由于EDI膜堆的經(jīng)常更換所引起的。因?yàn)镋DI技術(shù)剛剛開發(fā)，故研究中取5年為一個(gè)更換周期。可以預(yù)料，EDI膜堆的使用壽命將至少可到達(dá)6－8年，這已在一些早期的商業(yè)應(yīng)用中得到了證實(shí)。

12、圖2給出了各條件下的年度運(yùn)行費(fèi)用，這里膜堆的更換周期選用5年。圖3給出膜堆更換周期為7.5年的情況下對(duì)運(yùn)行費(fèi)用的影響。將膜堆更換周期延長(zhǎng)后，對(duì)高出力、低TDS情況的年度運(yùn)行費(fèi)用進(jìn)行調(diào)整的結(jié)果說明，EDI的年度總費(fèi)用由混床費(fèi)用的110％下降到95％。 〔圖1、2、3略〕 　　　　　　　　　　　　　　　　表C 系統(tǒng)年度費(fèi)用〔,000〕$ 　　對(duì)于新建廠站的情況，在50－200gpm的出力范圍內(nèi)，EDI較混床精處理有較明顯的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。混床精處理系統(tǒng)要求配有相應(yīng)的輔助設(shè)施〔化學(xué)藥劑貯存及輸送系統(tǒng)、廢水中和系統(tǒng)〕，這對(duì)低到中型出力的設(shè)備來說在經(jīng)濟(jì)上不合算。對(duì)于出力為100gpm的情況，EDI和

13、混床系統(tǒng)的投資費(fèi)用大致相當(dāng)。 建筑空間要求 　　這項(xiàng)研究未包括與基建或別的對(duì)空間有要求的相關(guān)費(fèi)用。EDI系統(tǒng)可比混床系統(tǒng)及其所有的輔助設(shè)施占用更少的空間。對(duì)于新設(shè)備費(fèi)用的估算而言，降低與EDI相關(guān)的基建費(fèi)用是相當(dāng)重要的，即使使EDI所用的空間不及混床系統(tǒng)的一半，這也是可行的。假定基建費(fèi)用估計(jì)為75美元／ft3，EDI可降至500ft2，這樣就可以節(jié)省37,500美元的投資費(fèi)用。 環(huán)保問題 　　目前隨著企業(yè)數(shù)量的不斷擴(kuò)大，有害化學(xué)物質(zhì)的使用及其相關(guān)的負(fù)效應(yīng)問題變得更加鋒利。對(duì)化學(xué)藥品所引起的爭(zhēng)端包括運(yùn)行人員的操作及平安問題、防止泄漏的措施、廢棄物的排放及定期控制等問題。隨著水處理技術(shù)

14、的開展，現(xiàn)在可以采用膜處理及其它非化學(xué)方法的凈水技術(shù)，EDI技術(shù)對(duì)此是一個(gè)較大的奉獻(xiàn)。 　　本研究沒有考察化學(xué)藥劑從工場(chǎng)到膜處理系統(tǒng)基地〔包括EDI〕所引發(fā)的問題，但可以降低再生藥劑的使用或消除下述的需要及任務(wù)： 必要的廢水處理及其相關(guān)的監(jiān)控、排放物的測(cè)試、再生廢水的調(diào)整等相關(guān)活動(dòng)。 污染區(qū)域、設(shè)施及根據(jù)相應(yīng)化學(xué)排放物所采取預(yù)防措施的試驗(yàn)。 工作人員處理有害化學(xué)藥品的培訓(xùn)。 使用單臺(tái)混床增加除鹽水貯存罐 　　本研究未詳細(xì)考察采取減少混床系統(tǒng)的投資而應(yīng)用單臺(tái)混床〔不是雙臺(tái)混床〕制水并增加除鹽水貯存罐的運(yùn)行方式。對(duì)這一方式的簡(jiǎn)要分析說明，如果安裝充足的貯水罐〔8小時(shí)的供水量〕，允

15、許單臺(tái)的混床再生二次而不影響系統(tǒng)的供水量，那么對(duì)系統(tǒng)的初期投資沒有什么大的影響。 　　考慮到系統(tǒng)的出力，貯存量相應(yīng)的可達(dá)24,000gal〔50gpm系統(tǒng)〕、96,000gal〔200gpm系統(tǒng)〕及288,000gal〔600gpm系統(tǒng)〕。對(duì)投資工程的研究說明，從預(yù)算中去掉一臺(tái)混床將節(jié)省約20％的初期投資費(fèi)用。無論如何，增加除鹽水的貯存罐將降低費(fèi)用，如果能夠到達(dá)節(jié)省20％的投資費(fèi)用，就可以使混床系統(tǒng)的年度費(fèi)用相應(yīng)地降低6％到12％?？傊绻聫S不考慮水處理系統(tǒng)的組成而方案安裝有較大的除鹽水貯存罐，采用單臺(tái)的混床是有保證的。 進(jìn)水TDS增大 　　當(dāng)進(jìn)水TDS增大時(shí)，EDI系統(tǒng)可以通過增大

16、運(yùn)行電流的方式在保證出水水質(zhì)及水量的條件下適應(yīng)這一情況。因此當(dāng)RO系統(tǒng)的除鹽能力有所下降時(shí)，EDI系統(tǒng)可以相對(duì)不受影響〔僅增加電耗〕，而混床系統(tǒng)將縮短運(yùn)行周期，從而增大了化學(xué)藥劑的使用，增加了人力。這對(duì)混床的運(yùn)行費(fèi)用有較大的影響。 總結(jié) 　　本研究將新廠中應(yīng)用的EDI及混床精處理系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了比較，研究并考察了三種產(chǎn)水量及三種進(jìn)水TDS組合運(yùn)行的情況，系統(tǒng)的產(chǎn)水量選擇為50、200、600gpm，在每一種產(chǎn)水量條件下，考察了進(jìn)行成分中低、中、高TDS含量三種運(yùn)行情況。研究說明EDI在低至中型產(chǎn)水量系統(tǒng)中的應(yīng)用比混床的年度費(fèi)用更經(jīng)濟(jì)。對(duì)于高產(chǎn)水量系統(tǒng)，EDI的費(fèi)用也與混床相當(dāng)。另外，

17、研究還說明EDI可以帶來混床系統(tǒng)無可比較的其它方面的好處，這些包括有廢水的監(jiān)測(cè)、排放、較小的安裝空間、較低的防腐要求、運(yùn)行人員更少地對(duì)化學(xué)藥劑進(jìn)行操作處理、在保證水量及水質(zhì)的前提下僅略微提高運(yùn)行費(fèi)用就可以適應(yīng)進(jìn)水TDS的變化。 　　EDI對(duì)純水制備技術(shù)是一個(gè)較大的奉獻(xiàn)，它允許水處理系統(tǒng)在一些應(yīng)用條件下不使用有害的化學(xué)藥劑。研究說明，EDI除了技術(shù)的的優(yōu)勢(shì)外，它還與混床離子交換技術(shù)具有經(jīng)濟(jì)上的可比性，在許多情況下，它較混床系統(tǒng)占有更大的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。 〔武漢藝達(dá)水處理工程 鄒向群供稿〕 EDI技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用 Glegg水處理公司 　　對(duì)于生產(chǎn)高純水的工業(yè)公司來說有一個(gè)重要的消息，那就

18、是不使用化學(xué)再生藥劑而制得高純度的水現(xiàn)在已成為了現(xiàn)實(shí)。最近開發(fā)的EDI技術(shù)所制取水質(zhì)的純度可以到達(dá)極限要求，而且還會(huì)帶來其它一系列的益處。 無需化學(xué)再生藥劑的EDI技術(shù) 　　被水處理行業(yè)稱為EDI的電去離子法并不是什么新名詞，事實(shí)上，商品化的EDI在十多年前就已經(jīng)出現(xiàn)了。盡管早期的EDI系統(tǒng)出力較低，而且運(yùn)行的可靠性很差，但今天的EDI已經(jīng)能夠滿足工業(yè)領(lǐng)域?qū)λ幚淼膹V泛要求了。 　　目前的RO〔反滲透〕－EDI系統(tǒng)使水的凈化方式正經(jīng)歷著變革，然而使工業(yè)部門廣泛地接受EDI還有很長(zhǎng)的一段路要走。 　　從四十多年以前的制藥、造紙、石化及電力到今天的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，水一貫是工業(yè)部門的命脈，而正是

19、這些部門導(dǎo)致了超純水處理技術(shù)的革命。盡管工業(yè)用戶所要求的根本特點(diǎn)如較少的化學(xué)藥劑、較少的廢水排放量、簡(jiǎn)單的操作及較低的運(yùn)行費(fèi)用等根本上是相同的，但原有的水處理技術(shù)已經(jīng)發(fā)生了許多變化。 水處理技術(shù)的主要開展 　　為滿足工業(yè)部門對(duì)高純水的需要，近年來在工業(yè)水處理方面對(duì)兩項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行了重點(diǎn)開發(fā)，這些新技術(shù)中的每一項(xiàng)都使水處理系統(tǒng)產(chǎn)生了突破性的變化。 　　在二十世紀(jì)60至70年代，工業(yè)部門所要求的水質(zhì)通過化學(xué)方式再生的離子交換技術(shù)即可得到滿足。由于當(dāng)時(shí)的應(yīng)用面不大，因而對(duì)使用化學(xué)藥劑所帶來的長(zhǎng)期影響較少有人關(guān)注。 　　在早期的水處理系統(tǒng)中，混床離子交換階段作為后續(xù)處理過程以一個(gè)獨(dú)立的單元置于陽、

20、陰離子交換之后。隨著對(duì)應(yīng)用要求的提高，以化學(xué)方式再生的離子交換系統(tǒng)顯然受到了限制，問題的焦點(diǎn)在于它們漏過的TOC含量較高。與新近的技術(shù)相比，在這些系統(tǒng)中使用了大量的化學(xué)再生藥劑，并要求對(duì)化學(xué)廢水進(jìn)行連續(xù)地處理，而且其操作復(fù)雜、運(yùn)行費(fèi)用較高。 　　在二十世紀(jì)70年代至80年代，隨著人們對(duì)減少化學(xué)藥劑使用意識(shí)的增加，人們開始在工業(yè)水處理中尋求新的工藝方法，其結(jié)果導(dǎo)致了對(duì)反滲透技術(shù)的新的應(yīng)用。反滲透在預(yù)脫鹽系統(tǒng)中使用膜技術(shù)替代了陽／陰離子交換單元，但是這種新技術(shù)在初期的應(yīng)用中并不順利，RO對(duì)預(yù)處理的要求較高，而作為一個(gè)整體的水處理系統(tǒng)那么趨向于簡(jiǎn)化。 　　由于電子工業(yè)對(duì)純水水質(zhì)〔包括降低TOC的

21、含量〕的要求越來越高，促使水處理技術(shù)不斷地向前開展，RO被視為解決的方案。隨著預(yù)處理過程的提高、更高級(jí)的RO膜被開發(fā)出來，使RO在應(yīng)用初期所遇到的問題逐漸地被克服了。 　　隨著時(shí)間的推移，RO逐步為世人所接受，同時(shí)諸如逆流再生設(shè)計(jì)、滿室床離子交換及專用樹脂的開發(fā)等后續(xù)的離子交換技術(shù)也得到了相應(yīng)的開展。由于這些新工藝的廣泛應(yīng)用，費(fèi)用得到了降低，但RO/混床系統(tǒng)與目前的化學(xué)方式再生的離子交換系統(tǒng)相比，仍具有一定的經(jīng)濟(jì)性，對(duì)于前述的這些技術(shù)目前還有一定的需求。 　　RO／混床系統(tǒng)滿足了工業(yè)部門對(duì)高純水水質(zhì)的多方面要求，它們可將不溶性雜質(zhì)處理至十億分之幾，同時(shí)也降低了TOC的含量。無論如何，工業(yè)上

22、仍需繼續(xù)依賴混床技術(shù)作為除鹽的最后階段，對(duì)混床階段化學(xué)藥劑的使用及相關(guān)設(shè)施的要求意味著RO所帶來的益處未能充分地表達(dá)出來，進(jìn)一步降低化學(xué)藥劑的使用促成了第二次技術(shù)革命。 　　通常稱為EDI的電去離子法40多年前作為非化學(xué)工藝首先被開發(fā)應(yīng)用于試驗(yàn)室工作，最近的開發(fā)EDI技術(shù)使徹底消除對(duì)化學(xué)再生藥劑的依賴成為現(xiàn)實(shí)，而且它還可以帶來一系列別的益處。 EDI的工作原理 　　典型的EDI系統(tǒng)涉及到這樣一個(gè)處理工序：預(yù)處理－RO－EDI。EDI使用普通的離子交換樹脂連續(xù)地從水中除去離子，但由于它是運(yùn)用電流對(duì)樹脂進(jìn)行連續(xù)的再生，因而它完全不用進(jìn)行定期的化學(xué)再生。 　　典型的EDI膜堆是由夾在兩個(gè)電極

23、之間的一定對(duì)數(shù)的單元組成〔見圖1 EDI的工作原理圖〕。在每個(gè)單元內(nèi)有兩類不同的室：待除鹽的淡水室即D室，收集所除去雜質(zhì)離子的濃水室即C室。D室中用混勻的陽、陰離子交換樹脂填滿，這些樹脂位于兩個(gè)膜之間：只允許陽離子透過的陽離子交換膜及只允許陰離子透過的陰離子交換膜。 　　樹脂床利用加在室兩端的直流電進(jìn)行連續(xù)地再生，電壓使進(jìn)水中的水分子分解成H＋及OH－，水中的這些離子受相應(yīng)電極的吸引，穿過陽、陰離子交換樹脂向所對(duì)應(yīng)膜的方向遷移，當(dāng)這些離子透過交換膜進(jìn)入濃室后，H＋和OH－結(jié)合成水。這種H＋和OH－的產(chǎn)生及遷移正是樹脂得以實(shí)現(xiàn)連續(xù)再生的機(jī)理。 　　當(dāng)進(jìn)水中的Na＋及CI－等雜質(zhì)離子吸咐到相應(yīng)

24、的離子交換樹脂上時(shí)，這些雜質(zhì)離子就會(huì)發(fā)生象普通混床內(nèi)一樣的離子交換反響，并相應(yīng)地置換出H＋及OH－。一旦在離子交換樹脂內(nèi)的雜質(zhì)離子也參加到H＋及OH－向交換膜方向的遷移，這些離子將連續(xù)地穿過樹脂直至透過交換膜而進(jìn)入濃水室。這些雜質(zhì)離子由于相鄰隔室交換膜的阻擋作用而不能向?qū)?yīng)電極的方向進(jìn)一步地遷移，因此雜質(zhì)離子得以集中到濃水室中，然后可將這種含有雜質(zhì)離子的濃水排出膜堆。 　　在典型的EDI系統(tǒng)中，進(jìn)水的90－95％直接通過D室，5－10％的進(jìn)水被分配進(jìn)C室。濃水用泵打循環(huán)并使其在膜堆中到達(dá)較高的流速，這樣可以起到提高除鹽效率、促進(jìn)水流的混合、降低可能的結(jié)垢等作用。濃縮離子可以通過從濃水循環(huán)

25、回路中排除一定比例的水后而從膜堆中除去，這種PH在5－8的水可以回收或直接打回到預(yù)處理系統(tǒng)的入口。 　　在電去離子的過程中，將進(jìn)水中的雜質(zhì)離子去除后即制得高品質(zhì)的除鹽水。 EDI的優(yōu)點(diǎn) 　　EDI在傳統(tǒng)的水處理系統(tǒng)中可替代現(xiàn)有的混床，它能夠連續(xù)穩(wěn)定地制出高純度的水。EDI的最大優(yōu)點(diǎn)在于不用化學(xué)藥劑進(jìn)行再生，因而不需要化學(xué)再生藥劑貯存罐及相應(yīng)的中和池，而且無須對(duì)有害的化學(xué)廢水進(jìn)行收集、貯存及處理，結(jié)果使EDI大大的簡(jiǎn)化了系統(tǒng)。 　　RO的應(yīng)用降低了對(duì)大型設(shè)備間的要求，而最近的EDI技術(shù)那么完全地排除了這一點(diǎn)。由于EDI系統(tǒng)僅要求天花板的高度不超過18英尺〔5.49米〕，即在通常的設(shè)備

26、間內(nèi)無高罐存在，在要求成套設(shè)備迅速地安裝起來以投入運(yùn)行時(shí)，對(duì)高度規(guī)格無特別的要求是極為重要的。 　　還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，EDI排出的濃水中僅含有進(jìn)水中的雜質(zhì)成分，通常這種水的水質(zhì)比預(yù)處理系統(tǒng)的進(jìn)水水質(zhì)要好，故濃水可以直接地排至RO的入口，這樣就有效地消除了對(duì)廢水的排放。相反，混床的再生是一個(gè)一次性的過程，由于使用化學(xué)藥劑再生樹脂床，其廢液中含有比一般EDI濃水高3－4倍的廢棄離子，這類廢液通常不回收到預(yù)處理系統(tǒng)中，而是排放于廢水中和池內(nèi)。 　　RO－EDI的運(yùn)行過程是連續(xù)的，其生產(chǎn)的水質(zhì)穩(wěn)定，它不象混床在每一個(gè)再生周期的開始及結(jié)束階段因離子的泄漏而影響出水水質(zhì)。這種連續(xù)運(yùn)行的方式也簡(jiǎn)化了操作，

27、無需設(shè)置與循環(huán)的再生工作相關(guān)的操作人員及操作程序。 最新的EDI技術(shù) 　　EDI在十余年前才有了工業(yè)方面的應(yīng)用，但這項(xiàng)技術(shù)存在著較多的問題。昂貴的費(fèi)用限制了它只能應(yīng)用于較低出力的場(chǎng)合，更嚴(yán)重的是早期的EDI技術(shù)還存在著穩(wěn)定性等問題，而且系統(tǒng)設(shè)計(jì)也較復(fù)雜。 　　現(xiàn)在的EDI已能滿足高出力的要求了，最近的模塊式技術(shù)使其流量在到達(dá)2000gpm〔454.2m3/h〕及以上時(shí)仍具有較好的經(jīng)濟(jì)性，它的出力可以通過增減膜堆的方式簡(jiǎn)單地進(jìn)行調(diào)整。 　　最近的EDI裝置在經(jīng)濟(jì)性上可以與混床相媲美，簡(jiǎn)化膜的合成及減少膜的數(shù)量等新工藝使其比早期的EDI技術(shù)有明顯的經(jīng)濟(jì)性，EDI的運(yùn)行費(fèi)用也與混床相當(dāng)，其

28、電耗與混床再生的藥劑費(fèi)用大致相當(dāng)。 　　目前的EDI技術(shù)所帶來的好處已經(jīng)大大地超越了我們過去在制藥及電子工業(yè)中應(yīng)用的其它技術(shù)。EDI系統(tǒng)首次實(shí)現(xiàn)了真正的工業(yè)化設(shè)計(jì)，它可以在壓力達(dá)100Psi〔7kgf/cm2〕的情況下連續(xù)運(yùn)行而不會(huì)出現(xiàn)泄漏。 　　最新的EDI技術(shù)采用模架式設(shè)計(jì)，模堆式的EDI系統(tǒng)可以進(jìn)行擴(kuò)展，容易安裝及維護(hù)。與RO系統(tǒng)類似，組成EDI的標(biāo)準(zhǔn)模塊很容易更換，可以成批量地生產(chǎn)，從而進(jìn)一步地降低了它的費(fèi)用。如果系統(tǒng)設(shè)計(jì)的容量有充裕的話，首先應(yīng)考慮購置適合現(xiàn)有流量要求的膜堆數(shù)。 　　當(dāng)混床設(shè)備需要進(jìn)行維修時(shí)，它必須要解列才能進(jìn)行，而EDI〔與RO相似〕系統(tǒng)中的任一膜堆需要維修時(shí)

29、，整個(gè)的系統(tǒng)運(yùn)行不受影響，其負(fù)荷只需要在剩余膜堆中進(jìn)行分配即可。正如前面所指出的那樣，EDI膜塊式的結(jié)構(gòu)也允許水處理系統(tǒng)按給定建筑物的具體空間要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。 　　目前應(yīng)用的EDI膜堆可以生產(chǎn)出電阻率超過16MW(0.063ms/cm)的純水，事實(shí)上以RO－EDI組合而成的后端處理系統(tǒng)可產(chǎn)出目前工業(yè)上所要求到達(dá)的最高水質(zhì)。正是由于最近的進(jìn)展，使目前的EDI技術(shù)可以滿足今天大多數(shù)用戶的要求，而且獲得了工業(yè)界的廣泛贊譽(yù)。 EDI市場(chǎng) 　　EDI技術(shù)的市場(chǎng)占有率目前正迅速地?cái)U(kuò)大，它如同RO的早期市場(chǎng)開發(fā)一樣，其廣泛的銷售策略已經(jīng)贏得了大量的供給商，并獲得了一批可為用戶提供效勞的地方專家。 　　

30、目前世界上有許多水處理公司可以銷售RO－EDI系統(tǒng)，任何一個(gè)有名的化學(xué)水處理設(shè)備供給商〔或作為水處理系統(tǒng)的咨詢參謀〕，都會(huì)一致地將EDI視為那些要求降低酸堿使用的客戶的一個(gè)解決方案。 　　今天，EDI已經(jīng)到達(dá)了高流量的工業(yè)化要求－不僅在電子工業(yè)，而且在制藥、造紙、電力及化工生產(chǎn)等領(lǐng)域，這些系統(tǒng)提供的流量可達(dá)2000gpm及以上。事實(shí)上，由于最新技術(shù)的開發(fā)，EDI系統(tǒng)在出力上的限制取決于其它的因素，而不是EDI系統(tǒng)的自身。 工業(yè)水處理的未來 　　目前的RO－EDI技術(shù)大大地降低了化學(xué)藥劑的使用，簡(jiǎn)化了運(yùn)行操作，降低了總的固定投資費(fèi)用。盡管在工業(yè)水處理中還面臨著進(jìn)一步降低化學(xué)藥劑使用的要求，

31、但我們可以預(yù)期，隨著過濾及RO膜技術(shù)的提高，RO－EDI系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性將會(huì)得到進(jìn)一步的提高。 　　將來會(huì)如何變化？我們會(huì)看到在所有的工業(yè)單元中降低對(duì)化學(xué)藥劑的使用將是肯定的。可以預(yù)計(jì)，在3到5年的時(shí)間內(nèi)，85％的工業(yè)水處理系統(tǒng)將會(huì)采用RO／EDI系統(tǒng)，剩余15％的局部那么是應(yīng)用在預(yù)處理的費(fèi)用較高或者不能抵消非化學(xué)方法的RO－EDI系統(tǒng)所帶來的固有益處的場(chǎng)合。 　　EDI現(xiàn)在已完全確立了其市場(chǎng)地位，而且獲得了工業(yè)界的廣泛接受，此項(xiàng)技術(shù)的開展將取決于工業(yè)界對(duì)采用非化學(xué)方法制取純水的不斷需求。 〔武漢藝達(dá)水處理工程 鄒向群供稿〕 〔武漢水利電力大學(xué) 陳志和校核〕 最新 精品 Word 歡送下載 可修改