影响EDI膜堆运行的因素.doc

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影响EDI膜堆运行的因素

EDI系统消除了酸和腐蚀物，它们的运输、存储、处理都很危险的。

EDI比复杂的混床操作要简单、连续。

需要更少的劳动力。

EDI系统还减少了附属设备，比如酸碱计量装置、酸碱储存罐、PH中和装置和相关连的设备等。

它的工艺过程产生很少的排放物，产生的排放物都是许可的，实际上EDI系统中大多数排放水可以回收到水处理系统的入口。

很多情况下，应用EDI将会操作更少，资本更少。

混床消耗树脂、劳力、化学物、废水。

而EDI的消耗是电能，膜堆有时候需要清洗和替换。

在相同产水量的情况下，EDI消耗的劳动力和废水的排放量比混床要显著的少。

根据进水水质和出水的品质，每产生1000加仑的水每小时EDI消耗的电量为05-3.0KW，INMANYCASES，比起用混和离子交换，操作消耗更少。

EDI系统操作的软件设计花费也要比混床系统少。

RO通常做为EDI系统的进水。

　　EDI怎么样工作？

　　EDI模块（膜堆）是EDI工作的核心。

一个简单的EDI膜堆主要由两个电性相反的电极和多个模块单元对组成，一个膜单元对由一个填满阳离子和阴离子交换树脂的淡水室（D-室）、一个阳膜、一个阴膜、一个浓水室（C-室）组成。

EDI膜堆包含多个膜单元对。

在每个膜堆的内部有两个带有600V电压的电极，这是通过每个膜堆必需的电压。

正极带正电压，负极带负电压，电流在正极和负极之间通过30个膜单元。

任一个淡水室都包含着阳树脂和阴树脂，它相当于一个8千米厚的混床。

一个阳膜朝着阴极的方向把淡水室和浓水室分开，在另外一边，阴膜也把淡水市和浓水室分开。

EDI用的膜和RO用的膜很不相同，RO用的膜允许小颗粒的分子污染物和离子以及水通过，而EDI膜象离子交换树脂一样是用聚苯乙烯材料制作的，只允许带适当电荷的离子通过，水基本上不能通过。

树脂通过水的分离持续的再生。

在电场中，给水中的水分子被分离成H+和OH-，被异性电荷相吸，H+通过阳阳树脂移向阴极的方向，OH-通过阴树脂移向阳极的方向。

这种H+和OH-的迁移再生了树脂，阳膜允许H+通过进入浓水室，阴膜允许OH-通过也进入浓水室，H+和OH-结合生成生产的水。

浓水室中自己水的流动将带走水中的阴阳离子。

膜阻止带相反电荷的离子的进入淡水室在水流通过淡水室的过程中，离子被树脂去处，所以膜的有效侧（淡水室）就会产生纯水。

　　再循环---一个重要的工序

　　在EDI中，90%到95%的水流过淡水室，水流并行的通过多个膜堆，每个膜堆都并联很多个淡水室，水流一次性的通过淡水室，流出来的就是高纯水。

另外的5%-10%被送到浓水室，其中3%-8%流出EDI后作为补充水，2%用来冲洗电极。

浓水的再循环增加了水的电导率而要增加EDI系统通过的电流。

EDI废水的PH主要由给水的品质决定。

通常都是品质很好的水，PH接近中性。

排放的浓水可以通过返回到进水口进行回收，极水包含低浓度的氢气、氧气和氯气要送到一个通风的地方进行排放。

在过去的三年内，EDI系统已经被许多的水处理的领域所接受，今天几乎一半的新建的电厂和半导体水处理系统和75%制药水系统包括EDI。

最近的研究已经铺平了DEI膜的发展道路，在将来的岁月里，将要为电能的节约和水品质的提高，特别是硅和硼的减少而努力。

在将来的几年内，可以预测更高质量的水质可以被制出，而且将对进水的水质要求要降低，特别是硅和硬度的要求。

　　附1：

EDI的维护需求

　　EDI在一个设计良好的系统中需要很少的维护。

使用的仪表每1-2年需要一次校准。

强烈推荐每周要把压力、流量、电流数据做几次（4-7？

）记录在案，以便以后用来研究污物和浓缩比例的问题。

当预处理工作不正常或者预系统设计的不好时候，浓缩比例和污染会存在。

当发现污染的时候，在很多情况下清洗可以恢复膜的性能。

制药系统将根据预处理系统的清洗来决定EDI系统的清洗，其清洗的过程和所用的化学物和RO系统很相似。

　　EDI的膜堆的寿命为5-10年甚至更长，膜堆确切的寿命主要取决于水源、预处理系统和维护水平、根本上还是取决于其所使用的阴离子的强度的稳定性，在一个标准的设计中，简单的膜的问题可以通过隔离而解决，这只需要几分钟，甚至不需要停运系统。

　　附2：

怎样设计一个EDI系统？

　　连同EDI膜堆在一起，一个完整的EDI系统应包括整流器、控制系统、装置、管道、阀门和再循环泵。

所有这些安装在一个底座上。

这些部件和我们在RO系统中的那些部件很相似，但整流器除外，它通过把一个三相的交流电转变成直流电来为EDI系统提供能量。

EDI的生产厂家为每个膜提供了一个标准流速。

就象RO的设计和建造一样，原始设备制造商根据特定的应用设计了柔性的膜组。

在通常的系统中包括RO和EDI。

可以根据增加和减少膜的数量来改变产水量。

很多单一膜组的系统设计每分钟5-10加仑的流量。

通过增加多个膜组可以增加更多的流量。

EDI是一个精处理技术。

应用纯净的RO产品水或者渗透水作为给水而进一步纯化。

预处理设计要求出水水质严格达到EDI进水水质的要求。

下面的表是EDI系统典型的进水水质要求。

根据原水水质的不同，可以采用不同的流程来达到进水水质的要求。

城市水处理的典型流程是多介质过滤器→活性炭处理→单级RO→EDI。

在高硬度的水处理中，软化被加入到处理的流程中：

多介质过滤器→活性炭处理→软化设备→单级RO→EDI。

[1][2]

　　在系统的设计中，CO2也是一个关键因素。

分子的CO2可以通过RO膜给传统后续设计混床或者EDI中的阴离子交换树脂加重阴离子的交换负担。

当进入EDI系统的时候，根据在系统中PH分布情况，CO2将以CO32-和HCO3-形式被去除。

如果要达到相同质量的水质，应该增加额外电流来克服这些额外的CO2。

低PH将增加进水中的CO2，（insomecases）在一些情况下，我们通过加苛性碱来增加PH，把CO2转化成碳酸盐和重碳酸盐有效的增加RO膜的去除率。

多介质过滤器→活性炭处理→加苛性碱→单级RO→EDI。

在一些情况下，加酸用来防止RO膜结垢，这种情况就需要脱碳器和脱气装置来去除CO2或者用阻垢剂来代替加酸。

多介质过滤器→活性炭处理→加酸→单级RO→脱气装置→EDI。

多介质过滤器→活性炭处理→加阻垢剂→（加苛性碱）→单级RO→EDI。

如果EDI系统来水水质电阻可以达到16M欧姆或者可以提供更好水质的保证，那么为了制取相当纯的水（电阻大于18兆欧姆），精制系统可以采用不可更新的混床。

用于精制的混床系统的负载非常小，通常可以运行1-2年，然后重新更换新的再生好的树脂，这样也可以避免化学处理。

预处理系统→RO→EDI→一次性混床。

混床系统一般需要两列，而EDI系统不需要容余，它可以连续再生，模块化设计、内建容余。

然而在半导体和其他重要的电厂，即使在设备不运行的时候，它可能每分钟也要花费最终用户成千上万美圆。

（在这种情况下）既然这样，最终用户更愿意接受有RO的EDI的容余。

为了保证EDI装置的正常工作，EDI装置的进水水质必须控制在规定的范围之内，淡水、浓水、极水的流量及压力也应满足一定的要求，同时操作电流也不宜过大或过小，如果其中一个条件达不到要求，则系统无法制取出高品质的纯水。

一、EDI对进水的要求

由于EDI装置是在离子迁移、离子交换和树脂的电再生三种状态下工作的，离子迁移所消耗的电流通常不到总电流的30%，其他大部分的电流则消耗于水的电离，因而它的电能和除盐的效率较低。

正是由于EDI装置迁移杂质离子的能力有限，所以EDI技术只能用于处理低含盐量的水，如总含盐量在50mg/L以下的水源。

目前，EDI装置的进水一般为反渗透装置的产水。

进水水质对EDI模块的成功运行是至关重要的，进水杂质的含是影响模块的寿命、运行性能、清洗频率及维护费用等最主要的因素之一。

1、电导率

EDI模块的产水水质取决于模块将离子从淡水室迁移至浓水室的能力，如果进水中的确离子含量过高，则产水水质变差。

维持合适的进水电导率，可以使EDI装置的产水水质达到理想值，而且还可以提高二氧化硅及二氧化碳等弱酸性物质去除率。

2、TEA（总可交换阴离子）及TEC（总可交换的阳离子）

对于EDI模块，电导率还不能准确反映进水中杂质的含量，因为有些杂质并不是以离子状态存在的，例如硅酸化合物和碳酸，主要经分子状态存在。

所以，通常用总可交换阴离子TEA或总可交换阳离子TEC等指标表示进水杂质含量。

TEA中除包括水中离子态杂质外，还应包括二氧公碳等分子态杂质。

严格来说，含盐时是水中各种离子总和的时化指标，不应包括分子。

但是，二氧公碳、硅酸与OH型树脂接触时，转化成碳酸氢根离子或碳酸根离子而发生交换反应，消耗阴树脂的交换容量，故习惯上将其列入含盐时中。

而一些有机物不是发生离子交换反应而是发生吸附，故不记入含盐时。

如果进水中的TEA及TEC过高，就无法制备出合格的纯水。

3、pH值

进水PH值本身对EDI产水的影响不大，它主要体现在对弱电解质电离平衡的影响上。

与离子交换器和电渗析器类似，弱电解质的电离度越高，与树脂发生交换反应的能力越强，在电场中迁移的份额越多，故EDI模块脱盐率越高。

另外，在以反渗透的淡水作为EDI模块进水水源时，EDI模块进水的PH值取决于二氧化碳的含量，PH值低，说明二氧化碳含量高。

EDI模块运行时，若进水PH值较低，意味着二氧化碳较多，也表明水中二氧化碳等弱酸性物质的电离度不高，结果是有较多二氧化碳留在淡水室，产品水电导率较高；若进水PH值过高，则又会产生另一人问题，即EDI模块易结垢。

4、硬度

硬度是EDI模块进水中的主要结垢物质。

如上所述，EDI模块约70%的电能消耗在水的电离上。

所以，在EDI模块的运行过程中，会不断地产生大量的氢离子和氢氧根离子。

EDI膜块浓水室的阴膜表面最易结垢，因为该处PH值高，结垢物质的浓度也大。

为了保证脱盐率，必须维持足够大的工作电流，故不能用降低电流的方法降低水的电离，，降低PH值。

因此，防止EDI模块结垢主要方法就是严格控制进水结垢物质含量。

5、氧化剂

　　如果进水中氯气和臭氧等氧化剂的含量过高，则可导致离子交换树脂和离子交换的快速降解，离子交换能力和选择性透过能力衰退，除盐效果恶化模块使用寿命缩短。

树脂和膜的氧化产物为水分子有机物，溶入水中后，一方面使产品水TOC增加，另一方面污染阴树脂和阴膜。

　　被氧化降解的树脂机械强度下降，容易破碎，产生碎片堵塞树脂间隙，增加了水流的阻力。

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6、铁、锰

主要危害有：

中毒；催化

7、颗粒杂质

包括胶体和悬浮物。

它们会污堵隔室水流通道、树脂空隙、树脂和膜的孔道，导致模块的压降升高、离子迁移速度下降。

一般，以SDI表示进水中颗粒杂质含量。

8、有机物

可以被吸附到树脂及膜表面，降低其活性。

被污染的树脂和膜传递离子的效率降低，膜堆电阻增加。

9、二氧化碳

随着PH值变化呈不同形态分布，它们影响可分为两个方面：

一是碳酸根与钙离子、镁离子发生反应形成碳酸盐垢，其生成量与离子浓度、温度和PH值有关。

二是呈分子态的二氧化碳容易透过反渗透膜，也不易被EDI模块除去。

另外，二氧化碳的存在还会显著影响EDI对另一弱电解质——二氧化硅的脱除。