1、前言
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第一種方式為傳統(tǒng)的除鹽方式,水中的鹽全部依靠離子交換的方式除去,需要大量酸堿溶液對(duì)離子交換樹(shù)脂再生,因此運(yùn)行費(fèi)用增加,并且再生后的排水對(duì)環(huán)境也有一定的污染。
第二種方式為改良的除鹽方式,水中的大部分鹽類(lèi)用反滲透方式除去,但混床中交換樹(shù)脂的再生仍需要酸堿。因此此種方式只是改良后的除鹽方式,運(yùn)行費(fèi)用稍有降低,對(duì)環(huán)境也有污染。
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第三種方式為綠色的除鹽方式,徹底去除了在超純水設(shè)備中酸堿的使用,實(shí)現(xiàn)了全過(guò)程的綠色化。
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以下將介紹綠色除鹽方式中的EDI裝置的基本原理、優(yōu)缺點(diǎn)及與混床的比較。
2、EDI的基本工作原理
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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(jié)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(xiàn)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(jì)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(jù)了相當(dāng)部分的超純水市場(chǎng)。
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EDI技術(shù)在水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用
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(shè)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(gòu)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(duì)離子交換樹(shù)脂進(jìn)行連續(xù)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(dú)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。圖2表示了EDI的凈水基本過(guò)程。
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EDI裝置屬于精處理水系統(tǒng),一般多與反滲透(RO)配合使用,組成預(yù)處理、反滲透、EDI裝置的超純水處理系統(tǒng),取代了傳統(tǒng)水處理工藝的混合離子交換設(shè)備。EDI裝置進(jìn)水要求為電阻率為0.025～0.5 MΩ·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(dá)15 MΩ·cm以上的超純水。
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3、EDI裝置的特點(diǎn)
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EDI裝置不需要化學(xué)再生,可連續(xù)運(yùn)行,進(jìn)而不需要傳統(tǒng)水處理工藝的混合離子交換設(shè)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：
連續(xù)運(yùn)行,產(chǎn)品水水質(zhì)穩(wěn)定。
容易實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制。
無(wú)須用酸堿再生。
不會(huì)因再生而停機(jī)。
節(jié)省了再生用水及再生污水處理設(shè)施。
產(chǎn)水率高(可達(dá)95%)。
無(wú)須酸堿儲(chǔ)備和酸堿稀釋運(yùn)送設(shè)施。
占地面積小。
使用安全可靠,避免工人接觸酸堿。
降低運(yùn)行及維護(hù)成本。
設(shè)備單元模塊化,可靈活的組合各種流量的凈水設(shè)施。
安裝簡(jiǎn)單、費(fèi)用低廉
4、EDI裝置與離子交換設(shè)備比較
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EDI裝置與離子交換設(shè)備屬于水處理系統(tǒng)中的精處理設(shè)備,下面將兩種設(shè)備在產(chǎn)水水質(zhì)、投資量及運(yùn)行成本方面進(jìn)行比較,來(lái)說(shuō)明EDI裝置在水處理中應(yīng)用的優(yōu)越性。
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(1)產(chǎn)品水水質(zhì)比較
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EDI裝置是一個(gè)連續(xù)凈水過(guò)程,因此其產(chǎn)品水水質(zhì)穩(wěn)定,電阻率一般為15 MΩ·cm,最高可達(dá)18 MΩ·cm,達(dá)到超純水的指標(biāo)。離子交換設(shè)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。
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(2)投資量比較
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與離子交換設(shè)施相比EDI裝置投資量要高約20%左右,但從混床需要酸堿儲(chǔ)存、酸堿添加和廢水處理設(shè)施及后期維護(hù)、樹(shù)脂更換來(lái)看,兩者費(fèi)用相差在10%左右。隨著技術(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(shè)備小巧,所需廠(chǎng)房遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于混床。
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(3)運(yùn)行成本比較
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EDI裝置運(yùn)行費(fèi)用包括電耗、水耗、藥劑費(fèi)及設(shè)備折舊等費(fèi)用,省去了酸堿消耗、再生用水、廢水處理和污水排放等費(fèi)用。
在電耗方面,EDI裝置約0.5 kWh/t水,混床工藝約0.35 kWh/t水,電耗的成本在電廠(chǎng)來(lái)說(shuō)是比較經(jīng)濟(jì)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(yùn)行費(fèi)用低于混床。
至于藥劑費(fèi)和設(shè)備折舊費(fèi)兩者相差不大。
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總的來(lái)說(shuō),在運(yùn)行費(fèi)用中,EDI裝置噸水運(yùn)行成本在2.4元左右,常規(guī)混床噸水運(yùn)行成本在2.7元左右,高于EDI裝置。因此,EDI裝置多投資的費(fèi)用在幾年內(nèi)完全可以回收。
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EDI技術(shù)在水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用
5、EDI技術(shù)的應(yīng)用
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EDI技術(shù)在國(guó)外廣泛的應(yīng)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(yàn)室。在表面清洗、表面涂裝、電解工業(yè)和化工工業(yè)的應(yīng)用也日趨廣泛。在我國(guó)應(yīng)用時(shí)間只有2～3年,主要用于醫(yī)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(tǒng)中的應(yīng)用剛剛興起。
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目前在部分熱電廠(chǎng)已采用了EDI技術(shù)處理鍋爐補(bǔ)水。此系統(tǒng)主要包括加藥系統(tǒng)、多介質(zhì)過(guò)濾器、活性炭過(guò)濾器、反滲透、EDI設(shè)備。處理水量160 t/h。2000年冬季采暖期投運(yùn),運(yùn)行良好。目前二期(150 t/h)工程正在安裝,在今年的冬季采暖期兩期工程將全部投運(yùn)。
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6、結(jié)論
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EDI裝置屬于水精處理設(shè)備,具有連續(xù)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(yīng)用前景。隨著設(shè)備改進(jìn)與技術(shù)完善以及針對(duì)不同行業(yè)進(jìn)行優(yōu)化,初投資費(fèi)用會(huì)大大降低?？梢韵嘈旁诓痪玫膶?lái)會(huì)完全取代傳統(tǒng)的水處理工藝中的混合離子交換設(shè)備。
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