16 фев 2023
Что лучше, обратный осмос + EDI или традиционный ионный обмен?
Полное английское название EDI — ионизация электродов, также известная как технология электродеионизации или электродиализ с насадочным слоем
Технология электродеионизации сочетает в себе две технологии ионного обмена и электродиализа. Это технология опреснения, разработанная на основе электродиализа, и это технология очистки воды, которая получила широкое распространение и достигла лучших результатов после использования ионообменных смол.
Он не только использует преимущества непрерывного опреснения с помощью технологии электродиализа, но и использует технологию ионного обмена для достижения эффекта глубокого обессоления;
Это не только устраняет дефект, при котором эффективность тока снижается при использовании электродиализа для обработки растворов с низкой концентрацией, улучшает перенос ионов, но и позволяет регенерировать ионит, избегая использования регенерантов и уменьшая вторичность, образующуюся при использовании кислотно-щелочных регенерантов. Вторичное загрязнение, реализация непрерывной работы деионизации.
TОсновной принцип деионизации ЭОД включает в себя следующие три процесса:
1. Процесс электродиализа
Под действием внешнего электрического поля электролит в воде будет избирательно мигрировать через ионообменную смолу в воде и разряжаться вместе с концентрированной водой, тем самым удаляя ионы из воды.
2. Процесс ионного обмена
Ионы примесей в воде заменяются ионообменной смолой, а ионы примесей в воде объединяются для достижения эффекта эффективного удаления ионов из воды.
3. Процесс электрохимической регенерации
Смола электрохимически регенерируется с использованием H+ и OH-, образующихся в результате поляризации межфазной воды ионообменной смолы для реализации саморегенерации смолы.
02 Влияющие факторы и средства управления ЭОД?
1. Влияние входящей проводимости
При том же рабочем токе, по мере увеличения проводимости исходной воды, скорость удаления слабых электролитов с помощью EDI уменьшается, а проводимость сточных вод также увеличивается.
Если проводимость исходной воды низкая, содержание ионов также низкое, а низкая концентрация ионов делает градиент электродвижущей силы, образующийся на поверхности смолы и мембраны в камере пресной воды, также большим, что приводит к усиленной диссоциации воды, увеличению предельного тока, а образующийся H+ И количество OH- больше, Таким образом, регенерационный эффект анионной и катионообменной смолы, заполненной в камере пресной воды, хорош.
Таким образом, необходимо контролировать проводимость входящей воды таким образом, чтобы проводимость входящей воды EDI составляла менее 40 мкс/см, что может обеспечить квалифицированную проводимость исходящей воды и удаление слабых электролитов.
2. Влияние рабочего напряжения и тока
По мере увеличения рабочего тока качество добываемой воды продолжает улучшаться.
Однако, если ток увеличивается после достижения наивысшей точки, из-за чрезмерного количества ионов H+ и OH-, образующихся при ионизации воды, помимо использования для регенерации смолы, большое количество избыточных ионов действует как ионы-носители для проводимости, и в то же время из-за большого количества ионов-носителей происходит накопление и засорение в среде. И даже происходит обратная диффузия, что приводит к снижению качества добываемой воды.
Поэтому необходимо подобрать соответствующее рабочее напряжение и ток.
3. Влияние мутности и индекса загрязнения (SDI)
Канал производства воды модуля EDI заполнен ионообменной смолой. Чрезмерная мутность и индекс загрязнения будут перекрывать канал, что приведет к увеличению перепада давления в системе и снижению выработки воды.
Поэтому требуется надлежащая предварительная очистка, и стоки обратного осмоса в целом соответствуют требованиям входящего EDI.
4. Влияние твердости
Если остаточная жесткость исходной воды в EDI слишком высока, это вызовет загрязнение поверхности мембраны канала концентрированной воды, скорость потока концентрированной воды уменьшится, удельное сопротивление добываемой воды уменьшится, а качество воды пострадает. В тяжелых случаях концентрированная вода и полярные водные каналы модуля будут заблокированы. В результате происходит разрушение компонентов из-за внутреннего нагрева.
Его можно сочетать с удалением CO2 для смягчения и добавления щелочи в воду, поступающую в обратный осмос; когда содержание солей в входящей воде высокое, его можно сочетать с опреснением для повышения уровня обратного осмоса или нанофильтрацией для регулировки воздействия жесткости.
5. Влияние ООУ (общего органического углерода)
Если содержание органических веществ в входящей воде будет слишком высоким, это вызовет органическое загрязнение смолы и селективно проницаемой мембраны, что приведет к повышению рабочего напряжения системы и снижению качества добываемой воды. В то же время в канале концентрированной воды также легко образуется органический коллоид и перекрывается канал.
Поэтому при работе с ним можно добавить один уровень R0 в сочетании с другими требованиями к индексу для удовлетворения требований.
6. Влияние ионов металлов, таких как Fe и Mn
Ионы металлов, такие как Fe и Mn, вызывают «отравление» смолы, а «отравление» смолы металлами приводит к быстрому ухудшению качества сточных вод EDI, особенно к быстрому снижению скорости удаления кремния.
Кроме того, окислительное каталитическое действие металлов переменной валентности на ионообменные смолы приведет к необратимому повреждению смол.
Вообще говоря, содержание Fe на входе в EDI контролируется на уровне ниже 0,01 мг/л во время работы.
7. Влияние С02 на приток
HCO3-, образующийся при CO2 в поступающей воде, представляет собой слабый электролит, который может легко проникать через слой ионообменной смолы и вызывать ухудшение качества производимой воды.
Он может быть удален с помощью дегазационной башни перед входом в воду.
8. Влияние общего содержания анионов (TEA)
Высокий уровень TEA снижает удельное сопротивление добываемой воды EDI или увеличивает рабочий ток EDI, в то время как чрезмерно высокий рабочий ток увеличивает системный ток, увеличивает концентрацию остаточного хлора в электродной воде и наносит ущерб сроку службы электродной мембраны.
В дополнение к вышеупомянутым восьми влияющим факторам, на работу системы EDI также влияют температура входной воды, значение pH, SiO2 и оксиды.
03 Особенности EDI
В последние годы технология EDI широко используется в отраслях с высокими требованиями к качеству воды, таких как электроэнергетика, химическая промышленность и медицина.
Многолетние прикладные исследования в области очистки воды показывают, что технология очистки ЭДО имеет следующие шесть характеристик:
1. Качество воды высокое, а производительность стабильна
Технология EDI сочетает в себе преимущества непрерывного опреснения с помощью электродиализа и глубокого опреснения с помощью ионного обмена. Непрерывные научные исследования и практика показали, что использование технологии EDI для опреснения снова позволяет эффективно удалять ионы в воде, а чистота сточных вод высока.
2. Низкие условия установки оборудования и малая занимаемая площадь
По сравнению с ионообменным слоем, устройство EDI имеет небольшие размеры и легкий вес, а также не нуждается в оснащении резервуарами для хранения кислоты и щелочи, что позволяет эффективно экономить место.
Мало того, устройство EDI является автономной конструкцией, срок строительства короткий, а рабочая нагрузка по установке на месте невелика.
3. Простая конструкция, удобная эксплуатация и обслуживание
Устройство для обработки EDI может быть изготовлено модульным способом и может быть автоматически и непрерывно регенерировано без использования большого и сложного оборудования для регенерации. После ввода в эксплуатацию он прост в эксплуатации и обслуживании.
4. Автоматическое управление процессом очистки воды простое и удобное
Устройство EDI может быть подключено к системе параллельно с несколькими модулями. Модули безопасны и стабильны в работе и надежны по качеству, что делает эксплуатацию и управление системой простым в реализации программного контроля и простотой в эксплуатации.
5. Отсутствие сброса отработанной кислоты и отработанного щелока, что способствует защите окружающей среды
Устройство EDI не нуждается в кислотной и щелочной химической регенерации, и в основном не происходит сброса химических отходов.
6. Скорость рекуперации воды высокая, а коэффициент использования воды в технологии очистки EDI обычно достигает 90% и более
Подводя итог, можно сказать, что технология EDI имеет большие преимущества с точки зрения качества воды, стабильности работы, простоты эксплуатации и обслуживания, безопасности и защиты окружающей среды.
Но у него есть и определенные недостатки. Устройство ЭОД предъявляет более высокие требования к качеству поступающей воды, а его единовременные вложения (затраты на инфраструктуру и оборудование) относительно высоки.
Следует отметить, что хотя стоимость инфраструктуры и оборудования для ЭДО несколько выше, чем при смешанном процессе, технология ЭДО все же имеет определенные преимущества после рассмотрения стоимости эксплуатации устройства.
Например, станция чистой воды сравнивает инвестиционные и эксплуатационные затраты двух процессов, а устройство EDI может компенсировать разницу в инвестициях с помощью процесса со смешанным слоем после одного года нормальной эксплуатации.
04 Обратный осмос + EDI VS традиционный ионный обмен
1. Сравнение первоначальных инвестиций в проект
С точки зрения первоначальных инвестиций проекта, в систему очистки воды с небольшим расходом воды, потому что процесс обратного осмоса + EDI отменяет огромную систему регенерации, необходимую для традиционного процесса ионного обмена, особенно отменяет два резервуара для хранения кислоты и два резервуара для хранения щелочи. Тайвань, не только значительно снижает затраты на закупку оборудования, но и экономит от 10% до 20% земельной площади, тем самым снижая затраты на гражданское строительство и приобретение земли для строительства заводов.
Поскольку высота традиционного ионообменного оборудования обычно превышает 5 м, в то время как высота оборудования обратного осмоса и ЭОД находится в пределах 2,5 м, высота цеха очистки воды может быть уменьшена на 2-3 м, тем самым сэкономив еще 10-20% инвестиций в гражданское строительство завода.
Учитывая скорость восстановления обратного осмоса и ЭОД, концентрированная вода вторичного обратного осмоса и ЭОД полностью восстанавливается, но концентрированная вода первичного обратного осмоса (около 25%) должна быть сброшена, и производительность системы предварительной очистки должна быть соответственно увеличена. Когда в системе используется традиционный процесс коагуляции, осветления и фильтрации, первоначальные инвестиции должны быть увеличены примерно на 20% по сравнению с системой предварительной обработки процесса ионного обмена.
При всестороннем рассмотрении процесс обратного осмоса + EDI примерно эквивалентен традиционному процессу ионного обмена с точки зрения первоначальных инвестиций в небольшие системы очистки воды.
2. Сравнение эксплуатационных расходов
Как известно, с точки зрения расхода реагентов эксплуатационные затраты на процесс обратного осмоса (включая дозирование обратного осмоса, химическую очистку, очистку сточных вод и т.д.) ниже, чем у традиционного процесса ионного обмена (включая регенерацию ионообменной смолы, очистку сточных вод и т.д.).
Однако с точки зрения энергопотребления, замены запасных частей и т.д. процесс обратного осмоса плюс EDI будет намного выше, чем традиционный процесс ионного обмена.
По статистике, эксплуатационные расходы при обратном осмосе плюс ЭДО несколько выше, чем при традиционном процессе ионного обмена.
Учитывая всесторонность, общие затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание процесса обратного осмоса плюс EDI на 50-70% выше, чем при традиционном процессе ионного обмена.
3. Обратный осмос + EDI обладает высокой адаптивностью, высокой степенью автоматизации и небольшим загрязнением окружающей среды.
Процесс обратного осмоса + EDI хорошо адаптируется к солености сырой воды. Процесс обратного осмоса может быть использован из морской воды, солоноватой воды, шахтных дренажных вод, грунтовых вод в речную воду, в то время как процесс ионного обмена имеет содержание растворенного твердого вещества более 500 мг в поступающей воде и является экономически нецелесообразным.
Обратный осмос и ЭОД не требуют кислотно-щелочной регенерации, потребляют большое количество кислотно-щелочных вод и не производят большого количества кислотно-щелочных сточных вод. В них нужно только добавить небольшое количество кислоты, щелочи, антискаланта и восстановителя.
С точки зрения эксплуатации и технического обслуживания, обратный осмос и EDI также имеют преимущества высокой автоматизации и простого программного управления.
4. Оборудование обратного осмоса + ЭДО дорого и сложно ремонтировать, а также сложно обрабатывать концентрированный рассол
Несмотря на то, что процесс обратного осмоса плюс ЭОД имеет много преимуществ, при выходе оборудования из строя, особенно при повреждении обратноосмотической мембраны и стека мембран ЭОД, его можно заменить только путем отключения. В большинстве случаев для его замены требуется профессиональный и технический персонал, а время простоя может увеличиться.
Несмотря на то, что обратный осмос не приводит к образованию большого количества кислотно-щелочных сточных вод, коэффициент восстановления первичного обратного осмоса обычно составляет всего 75%, и при этом образуется большое количество концентрированной воды. Содержание соли в концентрированной воде будет намного выше, чем в сырой воде. Меры по очистке, после сброса, будут загрязнять окружающую среду.
В настоящее время на отечественных электростанциях большая часть концентрированного рассола от обратного осмоса перерабатывается и используется для обогащения угля и увлажнения золы; Некоторые университеты проводят исследования по выпариванию и кристаллизации концентрированного рассола, но стоимость высока и сложна, и серьезной проблемы пока нет. Спектр промышленного применения.
Стоимость оборудования обратного осмоса и ЭОД относительно высока, но в некоторых случаях она даже ниже, чем первоначальные инвестиции в традиционный процесс ионного обмена.
В крупномасштабных системах очистки воды (когда система производит большое количество воды) первоначальные инвестиции в системы обратного осмоса и EDI намного выше, чем в традиционных процессах ионного обмена.
В небольших системах очистки воды процесс обратного осмоса плюс EDI примерно эквивалентен традиционному процессу ионного обмена с точки зрения первоначальных инвестиций в небольшие системы очистки воды.
Подводя итог, можно сказать, что при небольшой производительности системы водоподготовки приоритет может быть отдан процессу обратного осмоса плюс очистка EDI. Этот процесс имеет низкие первоначальные инвестиции, высокую степень автоматизации и низкое загрязнение окружающей среды.
НАЖМИТЕ ПРОСМОТР