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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(yáng)膜、一張陰膜〕及允許水流通過(guò)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(mǎn)象混合離子交換樹(shù)脂之類(lèi)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(chēng)為淡水室，起聚集離子作用的單元稱(chēng)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(yáng)極及陰極〕，整個(gè)的組件通常稱(chēng)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(guò)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(wú)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(xiāo)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(lái)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(wú)需酸、堿的貯存、處理及無(wú)廢水的排放，因而它對(duì)新用戶(hù)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(guò)程及RO單元與精處理的選擇無(wú)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(guò)在RO的出水后應(yīng)用除碳風(fēng)機(jī)或通過(guò)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(wú)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(jiàn)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(lèi)及混合狀況對(duì)EDI及混床的運(yùn)行沒(méi)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(guò)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(pán)、必要的閥門(mén)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(jiàn)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(pán)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(pán)，但混床系統(tǒng)的控制盤(pán)比EDI

8、系統(tǒng)的控制盤(pán)更大更復(fù)雜。 過(guò)程考察 　　這里選擇了下述主要過(guò)程進(jìn)行研究討論。廠站容量設(shè)為100％，運(yùn)行溫度為20℃，陽(yáng)樹(shù)脂量為10kgr/ft3〔1kgr=64.8g〕，陰樹(shù)脂的量為9kgr/ft3，酸堿劑量為6lb/ft3，離子交換樹(shù)脂每四年更換一次，EDI膜堆每5年更換一次。研究說(shuō)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)?？s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(jiàn)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(guò)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(xiàn)路、管線(xiàn)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(guò)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(shù)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(lèi)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(yáng)樹(shù)脂55美元／ft3，陰樹(shù)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(jiàn)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(jiàn)圖1，結(jié)果說(shuō)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(kāi)發(fā)，故研究中取5年為一個(gè)更換周期?？梢灶A(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(shuō)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(lái)說(shuō)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(wèn)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(wèn)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(wèn)題、防止泄漏的措施、廢棄物的排放及定期控制等問(wèn)題。隨著水處理技術(shù)

14、的開(kāi)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(méi)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(wèn)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(shuō)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(méi)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(shuō)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(wú)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?，如果新廠不考慮水處理系統(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(guò)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(shuō)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(shuō)明EDI可以帶來(lái)混床系統(tǒng)無(wú)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(shuō)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(kāi)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(lái)說(shuō)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(kāi)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(lái)其它一系列的益處。 無(wú)需化學(xué)再生藥劑的EDI技術(shù) 　　被水處理行業(yè)稱(chēng)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(mǎn)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(mén)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(mén)的命脈，而正是

19、這些部門(mén)導(dǎo)致了超純水處理技術(shù)的革命。盡管工業(yè)用戶(hù)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(kāi)展 　　為滿(mǎn)足工業(yè)部門(mén)對(duì)高純水的需要，近年來(lái)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(kāi)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(mén)所要求的水質(zhì)通過(guò)化學(xué)方式再生的離子交換技術(shù)即可得到滿(mǎn)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(lái)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(guò)程以一個(gè)獨(dú)立的單元置于陽(yáng)、

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(wèn)題的焦點(diǎn)在于它們漏過(guò)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(kāi)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(yáng)／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(lái)越高，促使水處理技術(shù)不斷地向前開(kāi)展，RO被視為解決的方案。隨著預(yù)處理過(guò)程的提高、更高級(jí)的RO膜被開(kāi)發(fā)出來(lái)，使RO在應(yīng)用初期所遇到的問(wèn)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(mǎn)室床離子交換及專(zhuān)用樹(shù)脂的開(kāi)發(fā)等后續(xù)的離子交換技術(shù)也得到了相應(yīng)的開(kāi)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(mǎn)足了工業(yè)部門(mén)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(wú)論如何，工業(yè)上

22、仍需繼續(xù)依賴(lài)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(lái)的益處未能充分地表達(dá)出來(lái)，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(chēng)為EDI的電去離子法40多年前作為非化學(xué)工藝首先被開(kāi)發(fā)應(yīng)用于試驗(yàn)室工作，最近的開(kāi)發(fā)EDI技術(shù)使徹底消除對(duì)化學(xué)再生藥劑的依賴(lài)成為現(xiàn)實(shí)，而且它還可以帶來(lái)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(shù)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(shù)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(jiàn)圖1 EDI的工作原理圖〕。在每個(gè)單元內(nèi)有兩類(lèi)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(yáng)、陰離子交換樹(shù)脂填滿(mǎn)，這些樹(shù)脂位于兩個(gè)膜之間：只允許陽(yáng)離子透過(guò)的陽(yáng)離子交換膜及只允許陰離子透過(guò)的陰離子交換膜。 　　樹(shù)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(guò)陽(yáng)、陰離子交換樹(shù)脂向所對(duì)應(yīng)膜的方向遷移，當(dāng)這些離子透過(guò)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(shù)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(shù)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(shù)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(guò)樹(shù)脂直至透過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(wú)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(guò)18英尺〔5.49米〕，即在通常的設(shè)備

26、間內(nèi)無(wú)高罐存在，在要求成套設(shè)備迅速地安裝起來(lái)以投入運(yùn)行時(shí)，對(duì)高度規(guī)格無(wú)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(guò)程，由于使用化學(xué)藥劑再生樹(shù)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(lèi)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(guò)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(kāi)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(wú)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(wèn)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(wèn)題，而且系統(tǒng)設(shè)計(jì)也較復(fù)雜。 　　現(xiàn)在的EDI已能滿(mǎn)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(guò)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(lái)的好處已經(jīng)大大地超越了我們過(guò)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(lèi)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(huà)，首先應(yīng)考慮購(gòu)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(guò)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(mǎn)足今天大多數(shù)用戶(hù)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(kāi)發(fā)一樣，其廣泛的銷(xiāo)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(hù)提供效勞的地方專(zhuān)家。 　　

30、目前世界上有許多水處理公司可以銷(xiāo)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(xún)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(hù)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(kāi)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(lái) 　　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(guò)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(lái)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?？梢灶A(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(lái)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(kāi)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