EDI技术介绍、设计参数及运行

EDI技术介绍、设计参数及运行

• 什么是EDI？

电除盐法（Electrode ionization）又被称作填充床电渗析，简称EDI。它利用电渗析过程中的极化现象对离子交换填充床进行电化学再生，集中了电渗析和离子交换法的优点，克服了两者的弊端。

EDI技术是离子交换和电渗析技术相结合的产物，因此EDI的除盐机理具有很强的离子交换和电渗析的工作特征。

• 离子交换除盐过程：

所谓离子交换就是水中的离子和离子交换树脂上的功能基团所进行的等电荷反应。它利用阴、阳离子交换树脂上的活性基团对水中阴、阳离子的不同选择性吸附特性，在水与离子交换树脂接触的过程中，阴离子交换树脂中的氢氧根离子（OH－）同溶解在水中的阴离子（例如CI－等）交换，阳离子交换树脂中的氢离子（H＋）同溶解在水中的阳离子（例如Na＋等）交换。从而使溶解在水中的阴、阳离子被去除，达到纯化的目的。

• 电渗析脱盐过程：

电渗析技术利用多组交替排列的阴、阳离子交换膜，这种膜具有很高的离子选择透过性，阳膜排斥水中阴离子而吸附阳离子，阴膜排斥水中的阳离子，而吸附阴离子。在外直流电场的作用下，淡水室中的离子做定向迁移，阳离子穿过阳膜向负极方向运行，并被阴膜阻拦于浓水室中。阴离子穿过阴膜而向正极方向运动，并被阳膜阻拦于浓水室中。从而达到脱盐的目的。

• EDI的脱盐过程：

EDI的核心实际上就是在电渗析的淡水室填装了阴、阳离子交换树脂，见示意图。

• EDI的脱盐过程：

EDI的这种结构上的变化，使淡水室的脱盐过程发生了质的变化，EDI的这种结构特点确保了它在运行过程中能同时进行着三个主要过程：

1、在直流电场作用下，水中电解质通过离子交换膜发生选择性迁移；

2、阴阳离子交换树脂对水中电解质进行着离子交换，并构成“离子通道”；

3、离子交换树脂界面水发生极化所产生的H＋和OH－对交换树脂进行着电化学再生。

EDI对离子的脱除顺序与离子交换树脂对离子的吸附顺序相同，如上图所示。同时我们可以这样认为，在EDI组件中的离子交换树脂，沿淡水流向按其工作状态可以分为三个层面，第一层为饱和树脂层，第二层为混合树脂层，第三层为保护树脂层。饱和树脂层主要起吸附和迁移大部电解质的作用，混合树脂层则承担着去除弱电解质等较难清除的离子的任务，而保护树脂层树脂则处于较高的活化状态，它起着最终纯化水的作用。

• EDI组件的形式：

 板框式（IONPURE、E-Cell）

 螺旋卷式 （OMEXELL

• EDI技术相对离子交换技术的优点：

 无需酸碱再生，环保安全

 膜堆式设计，占地面积小

 无酸碱储存和运输费用

 不间断连续运行，不需要因再生而停机

 操作简单，安全

 运行费用和维护成本低廉

 产水水质高且稳定

• EDI技术的运用领域：

 电厂化学水处理

 电子、半导体、精密机械行业超纯水

 制药工业工艺用水

 精细化工、精尖学科用水

 其他行业所需的高纯水制备

 EDI组件的特点：

专利的螺旋卷式结构

EDI组件的优点：

 高硬度耐受能力：螺旋卷式结构EDI的专利浓水流态设计不同于传统板框式EDI的同向流动设计。这种独特的流态设计使得其元件可以更好地消除引起结垢的因素，使其对进水硬度的要求放宽到2ppm(CaCO3计)。因而在有些应用场合可以省去其他EDI所必需的软化器或者二级反渗透，降低用户的投资。

 可更换性：EDI是唯一可以方便更换树脂和膜的EDI产品。该特点大大延长了EDI的使用寿命，可以显著降低用户的运行成本。

 完全无渗漏：螺旋卷式结构EDI与传统板框式所采取的多层机械密封方式不同，EDI简单通过顶盖和底盖就能可靠地实现密封，消除板框式EDI常见的渗漏问题。

• EDI组件的优点：

• 低能耗：EDI的结构设计减少了阴极和阳极之间的距离，因而降低了去除离子所需的能耗，同时配备专利的整流器，使其比传统EDI节能达64%。

• 树脂配比定制：EDI针对水质特点，可以为用户量身定制不同的树脂配比，以满足各种不同的需求。

• 低维护费用：螺旋卷式结构EDI由于结垢倾向小，清洗频率大大降低，而且不需要象传统板框式那样经常紧固螺母。

• 经济：EDI与传统混床相比，EDI运行费用相对较低，是传统混床真正的经济替代产品。

EDI组件进水水质要求

EDI组件操作参数

EDI装置回收率和进水硬度的关系

EDI装置运行流程示意图

EDI装置运行程控步序表

• EDI装置设备的选型

1、EDI给水泵选型

• 流量：EDI产水流量/EDI回收率

• 扬程：0.3~0.7MPa

2、EDI组件数量

• 根据装置产水量确定。EDI210型建议每只组件设计产水量不超过2m3/h，EDI316型建议每只组件设计产水量不超过2.5m3/h

• 每套装置组件数量超过4只，建议选用双数只组件

3、EDI浓水泵选型

• 流量：EDI210型按0.7m3/h×组件数量计，EDI316型按1.0×组件数量计

• 扬程：0.2~0.25MPa

4、EDI加盐装置选型

• 加盐计量泵：按在浓水中加入150ppmNaCl计算，NaCl浓度按20%计

• 加盐计量箱：在浓水中连续加入100ppmNaCl时，24小时的储量

5、整流器选型

• 电流：按每个回路8A计；电压：单组件回路按250VDC计，双组件回路按350VDC计

• EDI前级系统设计

1、单级反渗透

• 当原水TDS小于300ppm时，EDI前处理可采用一级反渗透系统

• 反渗透进水pH宜控制在8.0~8.5之间，可通过在反渗透进水中加NaOH实现

• 采用加碱调节反渗透进水pH时，同时要注意反渗透浓水的LSI值，防止反渗透浓水侧结垢

2、二级反渗透

• 当原水TDS大于300ppm时，EDI前处理应该采用二级反渗透系统

• 第二级反渗透进水pH宜控制在8.5~9.0之间，可通过在二级反渗透进水中加NaOH实现

• 采用加碱调节反渗透进水pH时，同时要注意反渗透浓水的LSI值，防止反渗透浓水侧结垢

3、脱氧膜

• 在电子级纯水系统中往往需要采用脱氧膜除去水中的溶解氧

• 脱氧膜在除氧的同时，大约能脱除水中45%的溶解CO2，因此将脱氧膜系统设置在RO系统和EDI系统之间，能有效提高EDI装置的产水品质

• EDI装置启动前的检查内容

1、EDI前处理系统运行正常，EDI进水符合设计要求；

2、排水系统已经准备完毕；

3、PLC程序已经输入；

4、电路系统检查已完成，机泵运行正常；

5、管路系统连接完成并清洗干净。

• EDI装置启动的基本步骤

1、启动EDI给水泵，装置灌满纯水

2、设置淡水流量

3、启动浓水循环泵

4、设置浓水排放流量以及极水流量,调节淡水补充水阀门

5、设置淡水、浓水进口压力

6、设置淡水、浓水出口压力

7、启动加盐计量泵

8、等浓水电导率达到150us/cm以上，启动整流器

9、调节加盐计量泵的加入量，使浓水电导率稳定在150~600 us/cm之间

EDI装置需设置和调整的参数

1、产水流量；（设计通量）

2、浓水循环流量；（每只组件0.3~1.0 m3/h ）

3、极水排放量；（每只组件50~70L/h ）

4、浓水排放量；（产水量/回收率-产水量-极水排放量）

5、进水压力；（≤7bar）

6、进水侧淡浓水压差；（ 0.4~0.7bar）

7、出水侧淡浓水压差；（0.4~0.7bar）

8、加盐计量泵注入量；（保持浓水电导率稳定）

9、操作电流；（2~6A）

EDI装置需设置的连锁和报警点

EDI装置的运行程序

1、EDI装置置于手动控制模式；

2、设置和调整好所有的流量、压力、电流和连锁值；

3、将EDI装置置于自动控制模式。

为了使EDI装置持续生产高纯水，必须满足四个条件。它们包括：合格的进水水质，足够运行的电流，合适的流量以及浓淡水压力差。上面的任一条件不满足，装置将难以稳定的生产高纯水。

运行数据的纪录

1、下面参数至少每二小时纪录一次

 淡水进口压力（MPa） 浓水进口压力（MPa） 淡水出口压力（MPa）

 浓水出口压力（MPa） 浓水排放流量（m3/h） 浓水循环流量（m3/h）

 浓水电导率（μs/cm） 极水排放流量（m3/h） 淡水流量（m3/h）

 装置电流（A） 整流器电压（V） 产水电阻（MΩ.cm）

 进水电导率（μs/cm） 产水温度（ºC）

2、下面参数建议每周测定一次

 进水硬度（mg/l） 进水CO2（mg/l） 进水硅含量（mg/l）

系统的日常维护

 每天巡检离心泵，检查电机温度；同时检查水泵的密封

 定期校准压力表和流量表

 定期检查自动阀门，是否有漏水、漏气现象

 每天检查EDI装置管道和组件是否有泄漏现象

 定期检查EDI的接线情况，防止接线松动

 按要求纪录运行参数，根据产水水量、压力和产水水质判断故障并进行处理

MEDI装置工作时采用了高压整流器，因此装置必须严格接地，同时严禁非专业人员检修电气故障。

系统的故障分析

EDI组件的再生

• 在组件长时间停运、运行电流设置不当、进水水质不合格等情况下，EDI组件内的树脂可能失效，造成出水水质变差。这时候需要采用大电流再生来恢复树脂的除盐性能，保证EDI产水合格。

• 再生时应将再生运行电流提高到比正常运行电流大2A左右；

• 调节极水排放量至每只组件100~150L/h；

• 其他参数和正常运行时一致；

• 在以上条件下运行8~12小时即完成EDI组件的再生。

EDI装置长时间停机的维护

 将EDI膜组件中的水排放干净，使膜组件中不存在死水。

 关闭所有的EDI装置的进出口阀门，以保证膜组件内部的潮湿度。

 长时间关闭后重新投入运行，EDI膜组件可能需要再生，再生时间约为8~12小时。

在准备装置长时间停机过程中，整流器输出电源必须关闭。并且整流器输入电源也应处于关闭状态 。

一般情况下，每半年应对EDI膜组件进行一次清洗，这因为，一些程度较小、时间较短的偏离操作条件的操作会引起轻微的结垢，但随着时间的增加而会连续积累。一旦达到较严重的程度再进行清洗，通常很难被去除。

需要进行清洗的原因：

 由于硬度引起EDI膜组件浓室的结垢。

 EDI膜组件内离子交换树脂或者膜受到无机物的污染。

 EDI膜组件内离子交换树脂或者膜受到有机物的污染。

 生物对EDI膜组件以及系统管道的污染。

 以上各种污染的综合情况。

清洗药剂的选择

1）酸性配方

2%盐酸溶液

 适用范围：清除浓水室和淡水室中的无机物结垢。

2）碱性配方

5%氯化钠+1%氢氧化钠溶液

 适用范围：清除组件内的有机物污染。

3）氧化性配方

0.04%过氧乙酸+0.2%双氧水溶液

 适用范围：清除组件内的严重生物污染

清洗药剂应采用分析纯试剂。

化学清洗的注意事项

1）在进行化学清洗时，必须保证整流器输入输出电源处于关闭状态；

2）清洗药剂均具有强腐蚀性，操作时应穿戴全套防护用品，避免和药剂直接接触；

3）EDI装置的整个化学清洗过程需要数 个小时；

4）EDI组件清洗后必须经过再生才能投入正常使用。

5）必要时可采用多种清洗剂清洗，且每次清洗后，应排尽清洗剂，用EDI进水将系统冲洗干净， 才可再用另一种清洗剂清洗。

化学清洗的操作过程

1）按停机程序关闭EDI装置，关闭装置上的所有阀门；

2）将清洗装置进出口和EDI装置清洗进出口连接，打开EDI清洗进出口阀门；

3）在清洗溶液箱中按配方配制好清洗溶液，并充分搅拌使其混合均匀；

4）启动清洗水泵，缓慢打开清洗水泵出口阀，控制每个膜组件200~500L/h 的流量让清洗溶液进入膜组件，并返回清洗溶液箱中。循环清洗时间为30~60min；

5）将清洗溶液箱和清洗过滤器放空,并用清水冲洗干净；

6）在清洗溶液箱内注入RO产水，用RO产水循环冲洗EDI装置15min；

7）关闭EDI装置清洗进出口阀门，断开和清洗装置的连接，排空清洗溶液箱和清洗过滤器，并用清水冲洗干净；

8）打开EDI装置的进水阀、浓水排放阀和产水排放阀，冲洗至进水和出水的电导率差值(高出之值)在50μS/cm 之内；

9）返回生产运行状态，进行再生。

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/193e1187910ef12d2bf9e733.html