连续电除盐设备技术介绍

1、连续电除盐设备 (EDI技术说明随着环保法规的日益严格、用水品质要求提高和水源匮乏加剧,世界各地的电厂、半导体微电子厂、化工、冶金企业正重新评估他们的超纯水处理设备,EDI作为无需化学品的一种经济实用的环保型先进超纯水处理技术,正在逐步取代混床,这正在为全球超纯水处理带来一场革命。 EDI技术能够将二氧化硅和矿物质含量降至1ppb以下,能够将电阻率提高到16Mohmcm以上,满足了高压及超高压锅炉、精细化工和电子行业对于超纯水的需要。同时EDI大大减少了水处理系统的维护成本,提高了生产效率,延长了设备的生命周期,并将生产现场的危险降至最低。2.EDI介绍EDI是英文Electrodeioniz

2、ation的缩写,中文全称为连续电去离子技术,其主要用于替代传统混床技术。超纯水的生产在过去的二十年间,在成本、环境及品质等因素的驱动下,其供水系统发生了许多变化,特别值得一提的事,目前存在一个明确的方向,就是减少对离子交换工艺的依赖性,以便尽可能减少化学药品的使用,并提高产水量。有一项重要的事实可以说明该趋势反渗透作为阴阳床的替代技术正在普及。反渗透作为有效的脱盐技术,其脱盐率可以达到9599%。但是,RO对离子的去处效果有一定的限度,一般来说,产水电导率0.5us/cm(2 MOhm-cm是其脱盐的极限。当产水水质有更高的要求的时候,就需要采用混床或等同技术。EDI能高效去除残余离子和离子

3、态杂质,尤其当用户产水水质要求高,比如对电阻率(>10 或者16MOhm-cm, 二氧化硅(<10ppb或者<1ppb,钠离子,硼等有严格的要求的时候, EDI技术更体现了其品质的优越性,且EDI系统的运行成本明显低于与混床,与混床装置及其辅助设备相比,其设备的生命周期总成本占有优势。EDI技术在大约50年前就出现了,但是大型的商业化直到1986年才真正开始,时至如今EDI制造商已经为全球制造了1000套以上的EDI系统。图1描述了RO,EDI取代传统离子交换工艺的过程。 图1 EDI技术的发展2.EDI工作原理 图2 混床与EDI模块运行状态的比较图2中所示,混床在运行过程

4、中,其内部的树脂分为饱和区,交换区,新生区。饱和区的树脂已经被离子饱和,不再具有从进水中交换离子的能力;交换区的树脂处于部分饱和状态,离子交换主要在交换区完成;新生区的指树脂尚未发生离子交换。随着混床的运行,饱和区和交换区将逐步向上移动,新生区的空间将减少,直到被穿透。新生区的存在是产水水质的保证,而新生区被穿透的时候,也就意味着混床产水水质将下降,混床需要用化学药品再生。EDI在运行过程中,树脂分为交换区和新生区,在运行过程中,虽然树脂不断进行离子交换,但电流连续不断的使树脂再生,从而形成了一种动态平衡;EDI模块内将能始终保持一定空间的新生区;这样EDI内的树脂也就不再需要化学药品的再生,

5、且其产水品质也得到了高品质的保证。如图3所示EDI由阴/阳离子交换膜,混床树脂,淡/浓水室和阴/阳电极构成。 图3 EDI工作原理图EDI技术将电渗析和离子交换技术完美的结合在一起。EDI工作主要有三个过程:1,淡水进水淡水室后,淡水中的离子与混床树脂发生离子交换,从而从水中脱离;2,被交换的离子受电性吸引作用,阳离子穿过阳离子交换膜向阴极迁移,阴离子穿过阴离子交换膜向阳极迁移,并进入浓水室从而从淡水中去除。离子进入浓水室后,由于阳离子无法穿过因离子交换膜,因此其将被截留在浓水室,同样,阴离子无法穿过阳离子交换膜,被截留在浓水室,这样阴阳离子将随浓水流被排出模块;与此同时,由于进水中的离子被不

6、断的去除,那么淡水的纯度将不断的提高,待由模块出来的时候,其纯度可以达到接近理论纯水的水平。3,水分子在电的作用下被不断的离解为H+和OH-,H+和OH-将分别使得被消耗的阳/阴树脂连续的再生。过程1和过程3是树脂的消耗和再生的两个相反过程,这两者会在模块内部形成一个动态平衡。图4,5为EDI系统典型的流程图 图4 带浓水循环的EDI系统图4中,进水从模块底部进入淡水室,并从顶部出来;浓水从模块底部进入模块,从模块顶部出来,浓水经过浓水循环泵后,大部分浓水将回流到模块的浓水室中循环,小部分浓水将排放;极水的进水与浓水进水为同一水流,只是分别进入不同的室(极水室和浓水室,并从模块顶部排出。 图5

7、 不带浓水循环的EDI系统图5中,淡水从模块底部进入淡水室,从顶部出来;浓水从模块顶部进入模块,从模块底部出来;极水的进水与淡水进水为同一水流,只是分别进入不同的室(极水室和浓水室,并从模块顶部排出。3.EDI与混床的比较EDI相对与混床具有如下的优势:无需再生化学品的再生;不需要中和池及中和的酸碱;地面和高空作业能够极大地减少;所有的水处理系统操作都能够在控制室内完成无需前往现场;减小了EHS风险;连续工作,不是间歇操作,长时间稳定的出水水质;没有废弃树脂污染排放的风险。3.1无需再生化学品的再生无需化学品再生,意味着不需要相关化学品的运输,储存和使用(如图6,也避免了相关的ESH风险,并且

8、大大降低了系统的运行费用。 图6 化学品的运输,储存和使用过程3.2 没有中和药剂的需要混床再生会生成酸/碱废液,需要用碱/酸对之进行中和处理。相比之下,EDI无酸碱废液产生,因此也就不需要酸碱中和池。此外,一般情况下,EDI的浓水可以完全回用;而且极水也可以在气液分离后回用。EDI系统能很好的满足ISO14000的要求。 图7 EDI没有中和药剂的需要3.3 运行成本低EDI的运行的费用几乎全部为电耗,成本大幅往往低于混床。以E-Cell MK-3为例,平均产水1吨,其运行所需的电耗仅为0.1320.396KWhr;而且其运行过程中,几乎不需要人工操作,降低了人工费用。3.4 水利用率高以E

9、-Cell MK-3为例,相比于混床,由于没有化学再生的需要,其系统的水利用率为9599%,这对于中大型系统、水资源紧缺地区的节水效益尤为明显。3.5 极大地减少了地面和高空作业E-cell是EDI模块化设计技术的倡导者和领导者,现在E-cell模块化技术已经成为一种行业标准。这种设计既使得EDI模块及其系统的安装十分简便,不同水量的系统就像搭积木一样方便。图8为EDI系统示意图,对于一般的EDI系统而言,其高度在2.25米左右,因此,高空作业也就很少。 图8 EDI系统示意图3.4. 所有的水处理系统操作都能够在控制室内完成无需前往现场 图9 EDI系统控制示意图EDI 系统的自动化程度很高

10、,以E-cell 为例,GE 在欧美具有二十几年的EDI 系统工程自动化经验,EDI系统所有的操作均可以在中空室完成。这样平时操作,用户不再需要到现场,从而降低了劳动强度。3.5. 连续工作,不是间歇操作,长时间稳定的出水水质 如图10所示,混床运行过程为间歇运行过程,混床在运行一段时间后,树脂会被穿透,此时产水电阻率会下降,这时就需要对混床进行停机再生,再生后的混床将能继续提供高品质的产水,直到下一次再生。如图11所示,EDI运行过程为连续过程,EDI 在运行过程中将能持续不断地提供1018Mohmcm的产水,在运行过程中,几乎不需要人工干预,没有复杂的操作,并不需要化学药品的再生。 图12

11、 实际运行的E-Cell系统产水电阻率图图12为某实际运行的EDI系统产水电阻率,当进水水质发生波动的时候,产水水质能很好的稳定在18Mohmcm左右。当用户要求对二氧化硅,硼,钠等进行控制的时候,EDI相对混床的优势就进一步体现出来。比如,混床运行过程中,常会出现硅先于电阻率穿透的现象,即使产水电阻率合格,但硅已经超过控制标准,这就意味着混床需要更为频繁的再生。而EDI率先对二氧化硅出水水质提供了担保,按照其进水中二氧化硅的含量可以提供<5ppb,<10ppb,<20ppb的担保(具体数据清参照表2表2 E-Cell TM对于硅的保证值 EDI对于二氧化硅的去除率相当高,一

12、般在94.699.4%之间,图13为实际运行的E-Cell 系统对于硅的去处效果。 图13 E-Cell系统对于二氧化硅的去除率3.6设备占地空间更小相对与混床及其附属设备而言,EDI系统的占地空间更小,下图为的单套17120t/hr产水量的EDIl系统占地空间,而对于更大的系统,仅需将系统做相应的延伸或者增加套数即可。表 1 标准 EDI 系统的尺寸 产水 t/hr 90-120 45-110 35-80 20-55 17-41 EDI 系统体积（长×宽×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 可见，EDI 系统所需要的空间很小，而且对厂房的要求不高。 此外，其运输和安装重量也较轻。 4E-Cell 案例 E-Cell 作为超纯水 EDI 设备的领导者，不仅在全球的业绩领先，而且在中 国的电力、电子、化工、冶金等行业具有广泛的应用： GE E-cell 部分中国业绩 客户名称 重庆长安汽车厂 辽宁鞍钢 福建莆田电厂 山西兆光电厂 深圳比亚特 云南滇东电厂 内蒙赤峰热电厂 华能巢湖电厂 华能九台电厂 华能铜川电厂 华能金陵燃机电厂 华能石洞

14、口燃机电厂 中石油长庆石化有限公司 江苏江阴利港发电厂 上海奉贤燃气电厂 山东日照三木热电厂 广东深圳浮法德电厂 山东德州北郊热电厂 山东广饶政和热电厂 四川沱牌曲酒自备电厂 广东深圳先进半导体厂 行业 汽车 冶金 电力 电力 电子 电力 电力 电力 电力 电力 电力 电力 石化 电力 电力 电力 电力 电力 电力 电力 半导体 型号 MK-3 MK-3 MK-3 MK-3 MK-3 MK-2ST MK-2ST MK-2ST MK-2ST MK-2ST MK-2ST MK-2ST MK-2ST MK-2ST MK-2ST MK-2ST MK-2ST MK-2ST MK-2ST MK-2ST MK-2E 产水量 30 m3/h 200 m3/h 104m3/h 176 m3/h 50m3/k 300 m3/h 168 m3/h 120m3/h 122m3/h 120 m3/h 80m3/h 80m3/h 200 m3/h 240 m3/h 120 m3/h 150 m3/h 100 m3/h 120 m3/h 120 m3/h 180 m3/h 160 m3/h 上海宝钢一分厂 奇美电子二期 台湾奇美电子一期 陕西咸阳彩虹玻壳厂 冶金 电子 电子 电子 MK-2ST MK-2 MK-1 MK-1 220 m3/h 590 m3/h