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EDI设备设计参数及运行

2012-01-13

  什么是EDI

  电除盐法(Electrode ionization)又被称作填充床电渗析,简称EDI。它利用电渗析过程中的极化现象对离子交换填充床进行电化学再生,集中了电渗析和离子交换法的优点,克服了两者的弊端。EDI技术是离子交换和电渗析技术相结合的产物,因此EDI的除盐机理具有很强的离子交换和电渗析的工作特征。

  离子交换除盐过程

  所谓离子交换就是水中的离子和离子交换树脂上的功能基团所进行的等电荷反应。它利用阴、阳离子交换树脂上的活性基团对水中阴、阳离子的不同选择性吸附特性,在水与离子交换树脂接触的过程中,阴离子交换树脂中的氢氧根离子(OH-)同溶解在水中的阴离子(例如CI-等)交换,阳离子交换树脂中的氢离子(H+)同溶解在水中的阳离子(例如Na+等)交换。从而使溶解在水中的阴、阳离子被去除,达到纯化的目的。

  电渗析脱盐过程

  电渗析技术利用多组交替排列的阴、阳离子交换膜,这种膜具有很高的离子选择透过性,阳膜排斥水中阴离子而吸附阳离子,阴膜排斥水中的阳离子,而吸附阴离子。在外直流电场的作用下,淡水室中的离子做定向迁移,阳离子穿过阳膜向负极方向运行,并被阴膜阻拦于浓水室中。阴离子穿过阴膜而向正极方向运动,并被阳膜阻拦于浓水室中。从而达到脱盐的目的。

  

EDI设备运行.jpg

 

  EDI的脱盐过程

  EDI的核心实际上就是在电渗析的淡水室填装了阴、阳离子交换树脂,见示意图。

  

EDI装置连接.jpg

 

  EDI的脱盐过程

  EDI的这种结构上的变化,使淡水室的脱盐过程发生了质的变化,EDI的这种结构特点确保了它在运行过程中能同时进行着三个主要过程:

  1、在直流电场作用下,水中电解质通过离子交换膜发生选择性迁移。

  2、阴阳离子交换树脂对水中电解质进行着离子交换,并构成“离子通道”。

  3、离子交换树脂界面水发生极化所产生的H+和OH-对交换树脂进行着电化学再生。

  EDI对离子的脱除顺序与离子交换树脂对离子的吸附顺序相同,如上图所示。同时我们可以这样认为,在EDI组件中的离子交换树脂,沿淡水流向按其工作状态可以分为三个层面,第一层为饱和树脂层,第二层为混合树脂层,第三层为保护树脂层。饱和树脂层主要起吸附和迁移大部电解质的作用,混合树脂层则承担着去除弱电解质等较难清除的离子的任务,而保护树脂层树脂则处于较高的活化状态,它起着最终纯化水的作用。

  EDI组件的形式

  板框式(IONPURE、E-Cell)

  螺旋卷式 (OMEXELL

  EDI技术相对离子交换技术的优点

  无需酸碱再生,环保安全。

  膜堆式设计,占地面积小。

  无酸碱储存和运输费用。

  不间断连续运行,不需要因再生而停机。

  操作简单,安全。

  运行费用和维护成本低廉。

  产水水质高且稳定。

  EDI技术的运用领域

  电厂化学水处理

  电子、半导体、精密机械行业超纯水

  制药工业工艺用水

  精细化工、精尖学科用水

  其他行业所需的高纯水制备

  EDI组件的特点:技术的螺旋卷式结构

  EDI组件的优点

  高硬度耐受能力:螺旋卷式结构EDI的技术浓水流态设计不同于传统板框式EDI的同向流动设计。这种独特的流态设计使得其元件可以更好地消除引起结垢的因素,使其对进水硬度的要求放宽到2ppm(CaCO3计)。因而在有些应用场合可以省去其他EDI所必需的软化器或者二级反渗透,降低用户的投资。

  可更换性:EDI是唯一可以方便更换树脂和膜的EDI产品。该特点大大延长了EDI的使用寿命,可以显著降低用户的运行成本。

  完全无渗漏:螺旋卷式结构EDI与传统板框式所采取的多层机械密封方式不同,EDI简单通过顶盖和底盖就能可靠地实现密封,消除板框式EDI常见的渗漏问题。

  EDI组件的优点

  低能耗:EDI的结构设计减少了阴极和阳极之间的距离,因而降低了去除离子所需的能耗,同时配备技术的整流器,使其比传统EDI节能达64%。

  树脂配比定制:EDI针对水质特点,可以为用户量身定制不同的树脂配比,以满足各种不同的需求。

  低维护费用:螺旋卷式结构EDI由于结垢倾向小,清洗频率大大降低,而且不需要象传统板框式那样经常紧固螺母。

  经济:EDI与传统混床相比,EDI运行费用相对较低,是传统混床真正的经济替代产品。

  EDI设备的选型

  1、EDI给水泵选型

  流量:EDI产水流量/EDI回收率

  扬程:0.3~0.7MPa

  2、EDI组件数量

  根据装置产水量确定。EDI210型建议每只组件设计产水量不超过2m3/h,EDI316型建议每只组件设计产水量不超过2.5m3/h。

  每套装置组件数量超过4只,建议选用双数只组件。

  3、EDI浓水泵选型

  流量:EDI210型按0.7m3/h×组件数量计,EDI316型按1.0×组件数量计。

  扬程:0.2~0.25MPa。

  4、EDI加盐装置选型

  加盐计量泵:按在浓水中加入150ppmNaCl计算,NaCl浓度按20%计。

  加盐计量箱:在浓水中连续加入100ppmNaCl时,24小时的储量。

  5、整流器选型

  电流:按每个回路8A计,电压:单组件回路按250VDC计,双组件回路按350VDC计。

EDI装置.jpg

  EDI设备前级系统设计

  1、单级反渗透

  当原水TDS小于300ppm时,EDI前处理可采用一级反渗透系统。

  反渗透进水pH宜控制在8.0~8.5之间,可通过在反渗透进水中加NaOH实现。

  采用加碱调节反渗透进水pH时,同时要注意反渗透浓水的LSI值,防止反渗透浓水侧结垢。

  2、二级反渗透

  当原水TDS大于300ppm时,EDI前处理应该采用二级反渗透系统。

  第二级反渗透进水pH宜控制在8.5~9.0之间,可通过在二级反渗透进水中加NaOH实现。

  采用加碱调节反渗透进水pH时,同时要注意反渗透浓水的LSI值,防止反渗透浓水侧结垢。

  3、脱氧膜

  在电子级纯水系统中往往需要采用脱氧膜除去水中的溶解氧。

  脱氧膜在除氧的同时,大约能脱除水中45%的溶解CO2,因此将脱氧膜系统设置在RO系统和EDI系统之间,能有效提高EDI装置的产水品质。

  EDI设备启动前的检查内容

  1、EDI前处理系统运行正常,EDI进水符合设计要求。

  2、排水系统已经准备完毕。

  3、PLC程序已经输入。

  4、电路系统检查已完成,机泵运行正常。

  5、管路系统连接完成并清洗干净。

  EDI设备启动的基本步骤

  1、启动EDI给水泵,装置灌满纯水。

  2、设置淡水流量。

  3、启动浓水循环泵。

  4、设置浓水排放流量以及极水流量,调节淡水补充水阀门。

  5、设置淡水、浓水进口压力。

  6、设置淡水、浓水出口压力。

  7、启动加盐计量泵。

  8、等浓水电导率达到150us/cm以上,启动整流器。

  9、调节加盐计量泵的加入量,使浓水电导率稳定在150~600 us/cm之间。

  EDI设备需设置和调整的参数

  1、产水流量。(设计通量)

  2、浓水循环流量。(每只组件0.3~1.0 m3/h )

  3、极水排放量。(每只组件50~70L/h )

  4、浓水排放量。(产水量/回收率-产水量-极水排放量)

  5、进水压力。(≤7bar)

  6、进水侧淡浓水压差。( 0.4~0.7bar)

  7、出水侧淡浓水压差。(0.4~0.7bar)

  8、加盐计量泵注入量。(保持浓水电导率稳定)

  9、操作电流。(2~6A)

  EDI设备的运行程序

  1、EDI装置置于手动控制模式。

  2、设置和调整好所有的流量、压力、电流和连锁值。

  3、将EDI装置置于自动控制模式。

  为了使EDI装置持续生产高纯水,必须满足四个条件。它们包括:合格的进水水质,足够运行的电流,合适的流量以及浓淡水压力差。上面的任一条件不满足,装置将难以稳定的生产高纯水。

  运行数据的纪录

  1、下面参数至少每二小时纪录一次

  Ø 淡水进口压力(MPa) 浓水进口压力(MPa) 淡水出口压力(MPa)

  Ø 浓水出口压力(MPa) 浓水排放流量(m3/h) 浓水循环流量(m3/h)

  Ø 浓水电导率(μs/cm) 极水排放流量(m3/h) 淡水流量(m3/h)

  Ø 装置电流(A) 整流器电压(V) 产水电阻(MΩ.cm)

  Ø 进水电导率(μs/cm) 产水温度(ºC)

  2、下面参数建议每周测定一次

  进水硬度(mg/l) 进水CO2(mg/l) 进水硅含量(mg/l)

  EDI设备的日常维护

  每天巡检离心泵,检查电机温度;同时检查水泵的密封。

  定期校准压力表和流量表。

  定期检查自动阀门,是否有漏水、漏气现象。

  每天检查EDI装置管道和组件是否有泄漏现象。

  定期检查EDI的接线情况,防止接线松动。

  按要求纪录运行参数,根据产水水量、压力和产水水质判断故障并进行处理。

  MEDI装置工作时采用了高压整流器,因此装置必须严格接地,同时严禁非专业人员检修电气故障。

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