多元环球水务提供EDI膜堆设计手册6.pdf

多元多元 mhw-ii 系列 工业型 系列 工业型 edi 膜堆膜堆 设计手册设计手册 i 目 录目 录 第 1 章多元 edi 膜堆特点与性能 1 1.1 多元 edi 膜堆介绍. 1 1.2 多元 edi 连续去除离子特性. 2 1.3 edi 相比混床的优势. 3 1.4 多元 edi 膜堆构造特点. 3 1.5 多元 mhw-ii-edi 膜堆优势. 4 1.6 多元 edi 膜堆进水水质条件. 5 第 2 章多元 edi 系统设计方案 6 2. 1 edi 系统整体工艺流程 6 2.1.1 预处理系统. 6 2.1.2 edi 系统 7 2.1.3 关键设备说明 8 2.1.4 工艺设计要求. 11 2.2 多元 edi 膜堆的系统安装与使用. 12 2.2.1 安装尺寸和管线连接. 12 2.2.2供电及供水管线. 13 2.2.3 edi 直流电源的选择 13 2.2.4 edi 膜堆回收率的设定 14 2.2.5 多膜堆设计. 14 2.2.6 注意事项. 15 第 3 章工艺变量的影响及其优化. 16 3.1 工作电压 16 3.2 运行电流 16 3.3 流量与压力降 17 3.4 进水电导率 17 3.5 稳定工作状态 18 3.6 温度 18 ii 3.6.1 温度对压力降的影响. 18 3.6.2 温度对膜堆电阻的影响. 19 3.6.3 温度对产水品质的影响. 19 3.6.4 电阻率仪的温度校验. 19 3.7 离子平衡和 ph 值. 20 3.8 “工作前沿”区域的影响及优化. 20 第 4 章膜堆的维护与清洗. 22 4.1 一般性维护指南 22 4.1.1 运行数据记录表. 22 4.1.2 定期维护. 22 4.2 特殊性维护指南 22 4.2.1 内部清洗. 22 4.2.2 外部清洗. 23 4.2.3 常用的清洗剂. 23 4.2.4 清洗模式. 24 4.2.5 清洗操作注意事项. 24 4.3 膜堆的再生 25 第 5 章膜堆的故障处理. 26 第 6 章多元膜堆的质量保证. 27 第 7 章附录. 29 附 1 浓水室及管线的清洗 29 附 2 淡水室及管线的清洗 31 附 3 膜堆的除菌清洁及消毒 32 附 4 edi 膜堆预防冰冻程序. 33 附 5 膜堆装配图 34 附 6 edi 系统流程图. 35 附 7 edi 系统测试/运行记录表 36 1 第第 1 章多元章多元 edi 膜堆特点与性能膜堆特点与性能 1.1 多元多元 edi 膜堆介绍膜堆介绍 多元 edi 膜堆将电渗析技术与离子交换技术相结合，利用阴、阳离子交换膜、离子交 换树脂、淡、浓水分离室等部件组成工作单元，依据产水量组装成各种型号的膜堆，在外加 直流电场驱动下实现水的纯化，其有效脱盐率可达 99.9%，经实际运行，安全可靠，产水水 质稳定，可以连续生产高达 1618 mcm 以上的超纯水。 edi 膜堆去除水中离子是通过内置的离子交换树脂进行的。其应用如下： （以 na+代表 阳离子，以 cl-代表阴离子） r-oh + cl- r-cl + oh-r-h + na+ r-na + h+ 由于受 edi 膜堆内离子交换树脂填充容量的限制，离子交换树脂在使用一段时间后会 逐渐饱和，因此离子交换树脂须再生后方可继续使用。 edi 膜堆是由数个浓水室、淡水室组合单元叠加构成的。 浓水室两个淡水室相连之间由阴、 阳离子交换膜片组成的， 用以收集浓水的区域称 为浓水室。 淡水室由在阴、 阳离子交换膜片之间填充混合树脂， 用以制造淡水的区域称为淡水 室。 电极板用于在膜堆运行中产生电场作用的通电导板， 称为电极板。 通常分为正极和 负极，位于膜堆的两端。 图图 1mhw-ii 系列系列 edi 膜堆工作原理示意图膜堆工作原理示意图 edi 工作原理如图 1 所示。 edi 膜堆中将一定数量的 edi 单元用隔板隔开， 形成浓水室 和淡水室，又在单元两端设置阴/阳电极。在直流电的推动下，通过淡水室水流中的阴阳离 2 子分别透过阴阳离子交换膜迁移到浓水室而在淡水室中去除。 电场使进水中的水分子在离子交换树脂界面离解成 oh-和 h+，并不断地再生淡水室中 阴、 阳离子交换树脂。 离子交换树脂中的阴、 阳离子在再生过程中受到相应正负电极的吸引， 透过阳、 阴离子交换树脂向所对应的离子膜的方向迁移。 当这些离子透过交换膜进入浓室后， oh-和 h+重新结合成水。这种 oh-和 h+的产生、湮灭及阴、阳离子迁移正是离子交换树脂 得以实现连续再生的机理。 1.2 多元多元 edi 连续去除离子特性连续去除离子特性 反渗透（ro）处理可去除城市水源 98%以上的溶解盐，其产水作为 edi 进水的电导率 理想范围一般在 16s/cm。通常情况下，进水离子含量越少越有利于达到 edi 的最高质量 产水。edi 进水中不同的离子种类，以及它们的浓度，直接影响着 edi 的工作性能和效率。 因此，ro 系统的品质和它的预处理效果是需要审定的。 在 edi 除盐过程中并不能同等效率的去除所有的离子，形成离子交换层谱，这直接影 响到产品水的品质和纯度。 各离子层谱和先后置换的选择性顺序根据离子与树脂的亲和力的 大小而定。对强酸性阳树脂的选择性顺序为：fe3+ca2+mg2+k+na+h+；对强碱性阴树 脂的选择性顺序为：so42-no3-cl-oh-hco3-hsio3-。进水水质越差，淡水室内水的流 速越大，离子的扩散速度愈小，层谱的扩展深度也就愈深，离子容易提前穿漏，产水水质变 差。因此，恰当的处理 edi 进水对于 edi 理想的性能表现和 edi 系统无故障工作是一个基 本要求。 ? ?首先去除首先去除“简单简单”离子离子 电荷最大、质量最小和树脂对其吸附能力最大的离子最优先被去除，去除效率最高。 典 型离子包括：h+、oh-、na+、cl-、ca2+和 so42-。这些离子的数量直接影响到其它离子的去 除。该区域因饱和而失去交换能力的树脂层被称为“失效层”，与水中阴阳离子发生交换的树 脂层被称为“工作层”。 ?其次去除中等强度离子和极化离子其次去除中等强度离子和极化离子 co2是最常见的 edi 进水组成，适度离子化生成 hco3-、co32-。以所有的形式存在的 co2相较于强度更加微弱的离子优先被去除， 其数量强烈影响二氧化硅和硼的去除效率以及 产品水最终的电阻率。多元公司建议 co2(其所有形式)少于 5mg/l，以便得到高品质的超纯 水。 ? ?最后去除强度微弱的离子最后去除强度微弱的离子 由于 sio2分子的离子化能力相当微弱，并且难以吸附在离子交换树脂上，edi 很难将 之去除。当所有的“简单”离子、中等强度离子和极化离子被去除，edi 膜堆最后一部分区域 集中去除电离强度微弱的离子，离子在该区域的停留时间越长，去除效率就越高。该区域树 3 脂保持再生状态，水解离程度剧烈，sio2与 oh-作用而离子化去除。 1.3 edi 相比混床的优势相比混床的优势 ?edi 不需要酸碱化学试剂用于再生，操作更安全 ?edi 不需要运输和储存危险的化学品，不再需要废酸/废碱中和池，更符合环保要求 ?消除了间歇营运的弊端，保证产品水水质的稳定一致 ?占地面积小，不需要很高的厂房，系统所需预留空间最小 ?资金的使用经济节约了运行费用 1.4 多元多元 edi 膜堆构造特点膜堆构造特点 多元 edi 膜堆为板框式，由若干个浓水室、淡水室组成，并通过螺栓紧固（如图 2 所 示） 。通过外接的接线盒，使直流电源与阴阳极连通，在膜堆内部形成直流电场，进水流经 淡水室时， 水中的离子被树脂所吸附， 在电场力的作用下定向迁移到浓水室， 然后排出膜堆， 从而使水得到净化。多元 edi 膜堆的规格与性能如表 1 所示。 图图 2mhw-ii 系列系列 edi 膜堆结构模型膜堆结构模型 1)电极 通过导线与外部直流电源连通而形成电场， 由两块金属板分别充当阳极和阴极， 在电场 作用下，电化学反应发生及离子迁移去除得以顺利进行。 2)离子交换膜 分为阴膜和阳膜， 分别含有阴阳离子交换基团， 对阴离子或阳离子具有选择透过作用的 薄膜，且不允许水通过。 3)离子交换树脂 含有离子交换基团，对阴离子或阳离子具有吸附作用的树脂颗粒。 4)离子交换树脂填充方式 4 阴、阳离子交换树脂以一定混合比例填充于淡水室中，而浓水室为 100%阳离子交换树 脂填充。 5)淡水室 在阴、阳离子交换膜片之间填充混合树脂，用以制造纯水的厚隔板层。 6)浓水室 两个淡水室之间，用以收集和引导浓水的薄隔板层。 7)极水室 电极板与相邻离子交换膜之间，形成极水室，一个膜堆中有正、负两个极水室。 8)原水 供给淡水室、浓水室和极水室的水流。 9)产（淡）水 流经淡水室的水流，这股水流就是去离子后的高纯水。 10)浓水流 流经浓室的水流，其中含有从淡室迁移的离子。 表表 1mhw-ii 系列系列 edi 膜堆外型尺寸相关参数 型号 膜堆外型尺寸相关参数 型号 mhw-ii-edi- d05(s) mhw-ii-edi- d01 mhw-ii-edi- d02 mhw-ii-edi- d03 mhw-ii-edi- d05 标称产水流量 （m3/h） 0.81.32.23.05.0 膜对数量（对）1012202846 重量（湿（/kg）506585105150 长*宽*高（mm）310*379*635310*404*635310*516*635310*630*635310*880*635 淡水进/出口尺寸 11 4 ”内螺纹11 4 ”内螺纹11 4 ”内螺纹11 4 ”内螺纹11 4 ”内螺纹 浓水进/出口尺寸1”内螺纹1”内螺纹1”内螺纹1”内螺纹1”内螺纹 1.5 多元多元 mhw-ii-edi 膜堆优势膜堆优势 多元 edi 膜堆的设计比其他品牌的 edi 有以下优势： ?全填充设计确保酸性环境可防止浓室结垢 ?不需要浓水循环 ?独特的无结垢极水系统 ?能够建立一个简单的 edi 系统 ?在膜堆的两侧有配套防水的电气附件 ? ?膜堆由多元公司自行研制，内部设计已经发展了许多年 5 1.6 多元多元 edi 膜堆进水水质条件膜堆进水水质条件 表表 2 多元多元 mhw-ii 系列系列 edi 膜堆进水要求膜堆进水要求 水源参数说明工作范围最优化性能 水质 水源参数说明工作范围最优化性能 水质 电导率 离子负荷决定着 edi 工作床和抛光 床的大小 1-25 s/cm6 s/cm 当量电导率fce=电导率+2.79co2+1.94sio250 s/cm10 s/cm 温度5-45 25 总 co2co2和 hco3-3 ppm 2 ppm ph 值 典型的低ph值进水时由于co2存在 导致产水质量下降 4-116.0-8.5 总硬度ca2+和 mg2+，以 caco3计1.0 ppm（回收率90%） 硅，活性硅 sio2典型溶解性的，活性的0.5 ppm0.2 ppm 总有机碳toc0.5 ppm未检出 余氯0.05 ppm未检出 金属fe, mn，变价金属0.01 ppm未检出 氧化剂cl2，o3代表性物质未检出未检出 色度5apha 浊度1 ntu 油/油脂未检出未检出 进水颗粒度 sdi 建议将无颗粒的反渗透（ro）产水 直接进入，或者将中间水箱的水采 用 1m 滤芯预先过滤 1.0 m0.5 m 总可交换阴离子tea（以 caco3计）25 ppm5 ppm 压力压力 淡水进水压力（din）取决于流量和温度1-5 bar 浓水进水压力（cin）取决于流量和温度比 din端压力低 0.6-1.0 bar 淡水出水压力（dout）0.5-2.0 bar 浓水出水压力（cout）cout端压力必须低于 dout端压力比dout端压力低0.6-1.0 bar 注：多元膜堆进水必须是注：多元膜堆进水必须是ro产水或同等水质的水产水或同等水质的水。 6 第第 2 章多元章多元 edi 系统设计方案系统设计方案 2. 1 edi 系统整体工艺流程系统整体工艺流程 2.1.1 预处理系统预处理系统 目前围绕应用edi系统的预处理解决方案非常多， 下面是目前常规的一些系统处理方 案。 1)二级ro工艺（主要组成） 城市自来水水箱原水泵多介质过滤器活性炭过滤器水箱原水泵微过滤 器一级ro高压泵一级ro二级ro高压泵二级ro水箱供水泵edi ?工艺特点 二级ro：通过二级ro方案技术处理，可以完全达到edi设备进水条件的各项要求。edi 系统可以稳定且长期运行。 ?关键点 可以在一级ro出水至二级ro高压泵进水之间加注naoh，调节ph值（7-9）将一级ro 产水中的co2转变成hco3-离子，通过二级ro去除。 ?适用范围 原水浊度、硬度、碱度、余氯、电导率等参数指标偏高。 ?可替换单元 系统中多介质过滤器可采用uf设备替换 2)一级ro工艺（主要组成） 城市自来水水箱原水泵多介质过滤器活性炭过滤器软化器水箱水泵 微过滤器一级 ro 高压泵一级 ro水箱供水泵脱气膜edi ?工艺特点 软化：通过软化工艺，解决了 edi 对进水硬度的要求，不足之处是软化器需要定期的 再生。 一级 ro：通过一级 ro 方案技术处理，除了 co2以外基本达到 edi 设备进水条件的要 求。edi 系统可以运行。 7 ?关键点 由于一级ro不能完全将水中的co2去除，导致edi设备进水的co2超标，所以应采用脱 气膜装置将水中co2去除，保证edi进水符合条件。 ?适用范围 原水浊度、硬度、碱度、余氯、电导率等参数指标不高，且水质比较稳定。 ?可替换单元 系统中多介质过滤器可采用uf设备替换 一个良好的 edi 系统的构成，最主要就是其前处理部分在设计中就要考虑到尽最大可 能满足上面所提到的 edi 进水条件，推荐的两个方案中所配置的主要设备其功能如下： 多介质过滤器 去除水中的颗粒、悬浮物、胶体等杂质，使出水的浊度小于 1，sdi4。 保证 ro 不被 这些杂质污堵。 活性炭过滤器 去除水中的活性余氯和一些氧化物、有机物等，保护 ro 反渗透膜、离子交换树脂和离 子膜不被氧化降解。 软化器 去除水中部分的 ca2+、mg2+离子，降低水中的硬度，防止 ro、edi 设备里的膜元件结 垢而造成污堵，导致元件失效。 2.1.2 edi 系统系统 1)方案一（传统二级反渗透产水） 2)方案二 8 3)方案三 方案二、三经过长期的运行，证明是一种比较理想的工艺，方案二、三经过长期的运行，证明是一种比较理想的工艺，edi设备运行稳定且设备再 生周期延长。 设备运行稳定且设备再 生周期延长。 图中符号说明： d1淡水进水口 c1浓水进水口 d2产水出水口 c2浓水排放口 2.1.3 关键设备说明关键设备说明 附录#6 给出了一个edi系统流程图，典型的理想ro-edi系统构成设备及作用为： ?悬浮物过滤器 从进水流中除去不溶解物质，防止反渗透膜阻塞。 ?活性炭 去除进水流中氯气和氯胺， 保护反渗透膜、 离子交换树脂和离子交换膜不被化学氧化降 9 解；除去溶解有机物和杀虫剂，防止它们通过反渗透膜而进入 edi 膜堆。 ?保安过滤器 利用熔喷滤芯的孔隙进行机械过滤，除去水中残存的微量悬浮颗粒、胶体、微生物等， 保证后续设备的正常运行。保安过滤器效率高、阻力小、便于更换。 ?软化器 除去进水流中硬度离子（ca2+、mg2+）防止ro或edi结垢。软化后允许ro系统有较高 的回收率、进水流较高的ph值，co2和sio2可以得到更有效的去除。 ?脱气装置 可以是一个气体传送膜单元，最主要的是除去co2，低含量的co2可以使edi膜堆更有 效地去除sio2。脱气装置最好置于ro之后，也可以置于前面。 ?反渗透系统 ro系统可去除9899%以上的溶解盐和有机物质。 反渗透的成品水作为edi膜堆的进水， 其浓缩水有太高的硬度和其它杂质离子。 ?流量计 测量各种水流的流量，可以给控制器发送信号。 ?流量开关 控制膜堆水流的开断，确保仅仅当有水流量时edi才能供电，如果流过edi膜堆的流量 太小或没有水，它将引起系统关闭。这个可以由电源单元直接互锁或是通过控制器互锁。 ?压力调节器 用于调节供给反渗透膜以及edi膜堆上的压力。 ?压力表 测量ro和edi水流的工作压力。 ?取样阀 小的“测试阀”允许一个人在系统常规运行和故障状态时采集水的样品。建议从产水和 浓水流中取样，在多膜堆系统中从每一个膜堆采样是最理想的。 ?电导率表 10 测量并显示从ro和edi的各个部件出来的成品水的质量。ro的成品一般测量电导率或 总溶解固体tds，edi产水一般测量电阻率（mcm） 。 ?传感器#1 用于测量进入edi组件的水的质量（电导率） 。 ?传感器#2 用于测量edi成品的质量（电阻率） 。 ?控制器 提供包括启动和自动操作在内的系统控制。可以直接控制电源。可以包括edi数字化控 制以优化edi性能。应该包括edi流量过低时关断电源的保护程序。应该在ro电导率高于设 定值或edi电阻率低于设定值时报警。在自动冲水模式中，应该能够将ro的成品水转换到 下水道直到获得初始电导率的品质这可以防止edi的离子过载，减少edi的维修频率。 可以按照用户的要求增加其它的保护措施。可以跟工厂的主控制器进行通讯。 ?电源 给edi膜堆提供直流（dc）电压的电力源，应该有电流限制，并且能被系统控制器关 断。为保护edi膜堆，电源应在edi膜堆的任何水流的流量低于设定值时自动关断。 ?压力调节阀 防止产生过大的预处理压力的波动。 ?多元mhw-ii-edi膜堆 膜堆进水分为edi淡水和edi浓水，浓水分流作为极水。浓水与极水出水一同排出膜堆， 可以重新送回到ro的进水中，或者加以回收用作其它用途，或者经下水道排出。edi产水 压力应高于浓水压力以防止反向泄露和产水品质降低。 在系统设计中， 任何背压都会对已淡 化的产品水品质产生影响。 ?气体排放 极水废液中含有气体，包括cl2(大部分溶解)、h2和o2，必须被安全排出，可在管路上增 设排气阀或增加脱气装置。h2的爆炸极限水平（lel）为4%。 11 2.1.4 工艺设计要求工艺设计要求 1)系统的智能保护和控制 除了合理的edi整体组合设计外，良好的电气控制也是不可忽略的，由于edi膜堆的主 要工作是靠电场的作用来实现离子交换和树脂再生，因而设计中要考虑对输入膜堆的电流、 电压有一个限制，并且能被系统控制器关断。为了保护edi膜堆，输入电源应在edi膜堆的 任何水流低于设定值时自动关断（可参照基本流程图流量计的设置位置） ，同时也要考虑在 产水电阻率低于工艺要求时，产水阀能自动切换至再生状态，并有警示灯显示。系统设计中 要有电导率/电阻率表配套。 2)系统设计中应使设备容易操作和仪表的读判 为了系统的操作方便、读表容易，在设计中要考虑各种操作阀门、仪表配置在便于操作 的一面，管路配置连接应避免不必要的冗余转角，各个流量计、压力表要有明确标示其功能 及设定数据。导电度表、plc、配电柜等控制元件，应组合在一个控制柜内，且控制柜的面 板上的操作旋扭/按扭的位置也应设置在容易操作和观察的地方。 3)系统膜堆构成元件最少 在系统设计中，依据用户的具体产水量要求和设备成本因素，结合膜堆的参数性能， 选 择最佳的膜堆数量组合。 4)系统安全性设计 edi 膜堆外部配有电源端子接线盒，因此在系统设计中要考虑系统的绝缘，保证操作人 员的人身安全。所有的膜堆应固定在金属机架上，且与机架有良好的接触，机架必须设计有 安全接地装置。 由于水具有导电性能，电流能通过水导通到机架，因此，设计中还必须在各个进水口及 出水口设计有“t”形接地连接点，通过接地线固定连接到机架。膜堆的泄漏是不允许的，因 此，一旦发生这种情形，必须随时停机检查泄漏原因。通常膜堆泄漏主要是因膜堆两端的紧 固螺栓有松动而引起的， 可以通过检查和重新紧固螺栓得以解决泄漏。 一般螺栓的紧固可以 依下列图示编号依序进行。 12 螺栓的扭矩对于维持高产品水电阻率和防止泄漏是非常重要的， 如果膜堆松动除了造成 泄漏，还会在浓水室引起盐份结晶形成堵塞。防止泄漏是使用者的责任。 下面的情况之一应该重新检查和调整螺栓的扭矩： ?当膜堆运输到达目的地后； ?当膜堆已经组合安装在单元设备机架上后； ?当单元设备货运到达现场后； ?用户在现场调试操作前；当供水压力被确认和应用后。 2.2 多元多元 edi 膜堆的系统安装与使用膜堆的系统安装与使用 2.2.1 安装尺寸和管线连接安装尺寸和管线连接 1)edi 膜堆的基本安装尺寸和管路连接参照附录 5； 2)本膜堆常规接管是下端进水（淡水及浓水） ，上端出水（产水及浓水排放） ； 3)位于 edi 膜堆两端的接线盒是用于连接 edi 电源的，在使用中可选择其中任一端 作为接线引入端。接线中必须按照图 3 所示的方法接线，不可接反。 13 红色 黑色 黄绿色 内部接线 + 接地 外部接线 红色 黑色 黄绿色 图图 3多元多元 mhw-ii 系列系列 edi 膜堆电线连接方式膜堆电线连接方式 2.2.2供电及供水管线供电及供水管线 供电管线的数量、尺寸和型号因场地不同而各异。请预先检查，以确认安装现场对上述 物品的要求。 1)导线管、 电线及合适的导线连接器， 将直流电源和地线由直流电源控制器连接到膜 堆； 2)连接膜堆的端口（淡水进出口 dn25 外丝接头和 dn25 活接头，浓水进出口 dn20 外丝接头和 dn20 活接头）与外来 pvc 管道的连接（淡水进出口 dn25pvc 管， 浓水进出口 dn20pvc 管） ； 3)pvc 塑料件及管口可更换。请小心轻放。在初次使用操作前务必紧固所有零件。 2.2.3 edi 直流电源的选择直流电源的选择 电源必须为可以调节的直流电源， 须有足够的电源供给以保证在通常的操作条件和最高 的极限工作条件下的使用。 电压输出应该是可调的， 且电压范围应该包括再生条件。 电源也应该有限定电流容量以 保护电源自己和 edi 模块，每个膜堆可以单独安装保险丝。电流大小取决于 edi 进水的电 导率和其水回收率。应该有电流设计富余量以满足膜堆再生时的高电流需要。 典型的电源供给效率为 8590%，因此，交流（ac）输入电源需要比额定的电源供给高 出 1015%。 14 表表 3mhw-ii 系列系列 edi 膜堆直流电源的选择膜堆直流电源的选择 2.2.4 edi 膜堆回收率的设定膜堆回收率的设定 回收率的设定依进水硬度的值而定。 表表 4 回收率的设定 进水硬度（ 回收率的设定 进水硬度（ppm 以以 caco3计）推荐回收率计）推荐回收率 0.00.1090-95% 0.100.5075-85% 回收率=产水流量/（产水流量+浓水流量）*100%(流量单位 m3/h) 提示：降低回收率可以减少浓水侧的硬度值，从而减少结垢的可能性。 浓水排放量： 浓水排放量=产水流量/（回收率*100%）-产水流量（流量单位 m3/h） 淡水进水流量=产水流量（流量单位 m3/h） 浓水进水流量=浓水排放量（流量单位 m3/h） 2.2.5 多膜堆设计多膜堆设计 多个膜堆并联安装到一个系统可以获得更高的产水流量。 膜堆供水管道各支管的尺寸要 稍微大一些，以使各个支管中的压力降达到最低，并且，多个支管要尽量保持对称；多支管 的设计应该使所有膜堆的进水口压力相同，从而得到相同的进水速率。 每个膜堆均安装流量开关， 在达到报警条件时能够报警。 也可以只在流入膜堆的两个主 要的进水处安装一个流量开关。 膜堆数量很多时， 应该在每一类水流中安装独立的流量开关。 型号型号 mhw-ii-edi- d05（s） mhw-ii-edi- d01 mhw-ii-edi- d02 mhw-ii-edi- d03 mhw-ii-edi- d05 运行电压（vdc）15-6015-6020-10030-15050-250 电源电压（vdc）300300300300500 运行电流（a）1-21-21-2.51-31.5-3 电源电流（a）6.06.06.06.06.0 15 一个直流（dc）电源或一个电压可控硅整流器可以同时驱动多个膜堆，电压可以并列 加到每个膜堆上。建议每个膜堆的电流应该可以测量。对于单个膜堆来说，限流特性可以对 膜堆起到保护作用； 对于共用一个电源的多膜堆系统， 每个膜堆应该安装保险丝并能单独报 警。每个膜堆浓水、产水出口安装取样阀有助于判断系统内每个膜堆的性能。 2.2.6 注意事项注意事项 1)考虑预留清洗系统的接口； 2)考虑预留膜堆再生时能够构建循环管路； 3)考虑系统的旁路装置； 4)浓水排放管须独立设置且不能有背压情况存在，要求避免与其它管路共管； 5)edi系统在连续运行状态下能发挥最好的效力，如果终端用户的使用工况不能满足 此要求，应该考虑增设自循环装置，减少系统设备间歇性停机次数。 16 第第 3 章章工艺变量的影响及其优化工艺变量的影响及其优化 3.1 工作电压工作电压 电压为淡水流中的离子向浓水流迁移提供驱动力。edi膜堆中特定区域的高电势梯度导 致水解离生成h+和oh-离子，一部分的h+和oh-参与负载电流，更多的使树脂得到再生， 确 保了抛光层树脂的存在，可充分去除co2和硅等弱解离物质，也防止了细菌在edi膜堆中的 生长。每一种操作条件下，要获得最高质量的产水，就要设定一个理想的电压值。 膜堆运行电压太低，离子迁移的驱动力不足以将足够多的离子从淡水室迁移到浓水室 中，膜堆中的离子交换树脂很快饱和失效，浓水流中的离子比正常水平低；不足以发生高效 的水解离再生离子交换树脂， 抛光层不足以充分捕捉和迁移二氧化硅等弱解离物质， 离子穿 漏，产品电阻率上不去。 膜堆运行电压太高，过多的水发生裂解，电压驱动力的效率下降；过高的电压产生过强 的电流，而且还将导致离子的极化作用，发生反扩散现象，离子将被迫从浓水扩散到邻近的 淡水室以保持电中性，产水电阻率得不到保证。 膜堆最佳的运行电压范围取决于膜堆内部单元的数目，正常的工作电压范围约为1-5伏/ 单元。最佳电压也取决于温度、进水离子负荷、回收率。多元多元mhw-ii-edi-d03在稳定工况 下，运行电压约为 在稳定工况 下，运行电压约为30-150v。 3.2 运行电流运行电流 在进水电导率为110s/cm条件下，多元mhw-ii-edi膜堆的运行电流约为13a，进水 电导率较高（如1520s/cm）将会导致更高的电流。电流与迁移离子的总数成比例，这些 离子包括ro产水中的杂质离子（如na+、cl-等），还包括由水解离产生的h+和oh-。水解离 与特定区域的高电势梯度有关。一部分电流与进水的离子含量（tds，或s/cm）成比例， 一部分电流与水解离程度成比例，电流随电压非线性增大。 “电流效率”是脱除edi进水中杂质离子所需电流占总电流的百分数。过高的膜堆电压 会导致太过剧烈的水解离， 进而导致运行电流高于预期。 电流也取决于浓水流量即膜堆的水 回收率，回收率过高（浓水流量过低），浓水有更大的电导特性，膜堆电阻降低，膜堆运行 电流上升。通常浓水流量设置为进水流量的5%-10%。 只有膜堆处于平衡状态，且存在一定的抛光床，没有过高的电流强度时，产品水的质量 17 才能得以优化。多元多元mhw-ii-edi-d03工作电流在工作电流在1.0-3.0a，便可得到较好的产水品质。，便可得到较好的产水品质。 3.3 流量与压力降流量与压力降 当edi膜堆处理水量增加时，进出水的压力降也会增加。压力降是通过安装在非常接近 膜堆进、出口接头处的测量仪表测量得到的。多元产品有两种膜堆压力降需要考虑： ?进水与成品水压力降进水与成品水压力降 进水与成品水的压降随着流量的增大而增大， 压降近似地与流量成线性关系。 对于一个 新的膜堆来说，在流量范围的下限和上限时，进水与成品水压力降相差较大。 ?浓水压力降浓水压力降 多元建议浓水流量调整为edi产水的5%-10%。如果在工作过程当中，浓水的压降上升， 可能是因为膜堆结垢需要清洗；或者浓水的进口处被残渣堵塞，进水口的水需要精密过滤。 系统应避免使用小型的管道、计量阀、计量表、电磁阀、弯头和三通。 板框式edi膜堆依靠密封垫片密封， 不可避免会发生内部泄露， 如果浓水泄漏到淡水室， 产水电阻率将大大降低。 为杜绝内部泄露影响产品水质量， 产水出口压力必须大于浓水出口 压力 产水出口压力必须大于浓水出口 压力。对于简易的系统，浓水流出口处不能有背压施加。 3.4 进水电导率进水电导率 进水离子含量（tds，或s/cm）直接影响产水品质，过多的离子含量将增加系统的脱 盐负荷，膜堆运行电流增加，电耗更多；导致工作床深度增加，抛光床变小，膜堆去除弱电 解质的能力减弱，产水品质变差。为得到高质量的产品水应降低进水电导率，进水电导率的 理想值为6s/cm。 edi系统去除离子的能力一部分取决于离子种类和离子特性如离子的大小、离子电荷大 小和离子选择性系数等。离子有效尺寸越大，树脂的吸附效果越差，扩散速率越慢，去除效 果较差；离子电荷越大，促使其沿树脂表面到达离子交换膜并且穿过膜的驱动力就越大， 相 同操作条件下该类离子的去除效果较差； 离子选择性系数越大， 就意味着更多的被树脂床吸 附，更易被edi膜堆脱除。 na+、cl-、ca2+、h+和oh-容易被edi去除，这些离子能很好的被树脂吸附，并且离子电 荷小不容易被极化，这些离子在edi的“工作床”区域相当容易去除。大直径、带弱电的离 18 子如二氧化硅（sio2）、硼酸（h3bo3）、二氧化碳(co2)带有微弱的负电荷，被微弱地吸附 到树脂当中，所加电压对它们的驱动力较小，不易被去除。 为得到高质量的产品水， 在进水预处理中应尽量多的去除弱解离的离子， 进水电导率的 工作范围在 进水电导率的 工作范围在1-25s/cm，理想值为，理想值为 6s/cm。 3.5 稳定工作状态稳定工作状态 一定的抛光树脂床的存在是保证edi膜堆产生高品质纯水的关键点。工作条件发生改变 时， 膜堆需要8-24h来达到新的稳定状态。 膜堆中离子平衡是判断edi系统是否处在稳定工况 的有效依据。稳定工况下，离子的迁移动力和进入的离子速率相匹配，进出膜堆的离子达到 平衡。当电压降低或者离子负荷增加时，树脂开始吸附多余的离子，离开膜堆的离子比进入 膜堆的离子少，“工作前沿”上移，最后达到一个新的平衡。当电压增加或者离子负荷降低 时，树脂将释放多余的离子到浓水流中，水解离亦产水大量的h+和oh-，离开膜堆的离子大 于进入膜堆的离子数量，“工作前沿”下移。 3.6 温度温度 温度的变化将直接影响到进出水压力降、膜堆电阻和产水品质，是考察edi膜堆运行性 能的重要影响因素之一。 3.6.1 温度对压力降的影响温度对压力降的影响 表表5 一定温度下水的绝对粘性和相对粘性一定温度下水的绝对粘性和相对粘性 温度绝对粘度（cp）相对粘度 5（41）1.51+70% 15（59）1.14+28% 20（68）1+12% 25（77）0.891 30（86）0.8-10% 35（95）0.72-19% 水的粘性受温度变化影响较大， 进而影响到膜堆进出水的压力降， 压力降随水粘性的增 加或降低成比例的变化。 表 5 列出了基于 25c 时， 在一定温度下水的绝对粘性和相对粘性。 19 说明：水在 5时的粘度比在 25时高出 70%。 3.6.2 温度对膜堆电阻的影响温度对膜堆电阻的影响 当温度增加时，离子活性增强，离子扩散、迁移速率加快，膜堆电阻降低，在给定电压 值下，运行电流增加。其它条件相同的前提下，温度每改变1c，膜堆电阻将改变2%。由此 可见，电压的优化设定也需要考虑温度的变化。 3.6.3 温度对产水品质的影响温度对产水品质的影响 系统运行有一个理想的温度范围。 当温度非常低时， 膜堆运行需要高的工作电压实现高 效的水解离，并且快速迁移离子。通常，低于25c时，每10c升高电压10%。当温度逐渐下 降到15c时，水中离子的扩散和迁移速率降低，产水品质下降。当温度继续下降时，穿过离 子选择性膜的扩散作用将会增大，这时产水品质下降。而当温度较高时，较低的工作电压便 可实现离子的迁移。通常，高于25c时，每10c降低电压10%。当温度超过35c时，由于水 中离子的扩散和迁移速率加快，因而产水品质通常会提高。但随着温度的过度升高，吸附到 离子交换树脂的离子减少，产水品质将会由于离子的泄漏而变差。此时，在没有温度补偿的 情况下，实际离子的电阻特性将会升高，从而使读数失去精确性。 3.6.4 电阻率仪的温度校验电阻率仪的温度校验 由于离子活性、 含杂质离子的水的电阻特性均随温度的变化而改变， 电阻率仪的计量也 会发生强烈的改变，通常被校正到标准温度25。仪表温度的修正是较大范围的，通常会出 错，因而需要一个高质量的电阻率表。在一定温度下对超纯水的电阻率进行校验，其相对关 系为57%/c。（对于自来水和反渗透ro产水的电导率与温度的对应校正关系大约为 2%/c）。 表表6 电阻率仪的温度校验电阻率仪的温度校验 温度，c未补偿电阻率，mcm 1531.8 2518.2 3511.1 20 由此可见，进水温度不宜太高或太低，多元建议膜堆进水温度的工作范围在5-45， 最 优化性能为25。 3.7 离子平衡和离子平衡和 ph 值值 由于阴阳离子在电场下淌度不一样，阳离子交换树脂的交换容量比阴离子交换树脂的 大，阳离子迁移比阴离子迁移快，离子脱除率不平衡。如果进水中的离子流形成了高迁移率 的阳离子和低迁移率的阴离子，这时edi的驱动力会自动调节迁移率最低的离子。如果离子 残存，则得不到较高的电阻率的产水。应控制装填树脂的混合比例适宜，以保证离子迁移的 平衡。 h+、oh-在调节离子平衡的过程当中扮演重要的角色，在产品水流和浓水流之间将发生 较大的ph值的变换。较低的ph值时，多余的h+将作为反离子扩散到浓水流中去，进水流中 的阳离子得不到有效的去除；ph值较高时，弱解离物质离子化，以碳酸氢盐形式存在的二 氧化碳和以硅酸盐形式存在二氧化硅会增加， 其迁移率也将增加。 建议理想的操作条件是ph 为6.0-8.5，预处理应尽量去除co2和sio2等弱解离物质。 3.8 “工作前沿工作前沿”区域的影响及优化区域的影响及优化 edi膜堆“工作床”和“抛光床”的位置分界点称为“工作前沿”，它对产水品质至关 重要。若要得到高电阻率、低二氧化硅含量的产品水，必须保证最大限度的扩大抛光床的深 度。可以从以下几个方面努力： ?降低进水离子含量； ?产品水流量控制在给定范围最高限以下； ?浓水流量适当（多元建议90%左右的回收率，以便能有效的去除膜表面的离子， 带 走电极室产生的热量和气体）； ?工作电压为最佳值； ?二氧化碳负荷应该最小； ?ph值应该在7.0左右。 为节约能源， 如果较低品质的水足以满足应用要求， 则可以扩大工作床的深度并且限制 21 抛光床的深度。这可以通过以下途径获得： ?降低工作电压； ?降低浓水流量（较高的回收率），降低膜堆的电阻，相伴而来的是浓室结垢的风 险。 22 第第 4 章章膜堆的维护与清洗膜堆的维护与清洗 本章详细说明了 mhw-ii 系列 edi 膜堆的维护方法，其中既包括一般性的维护信息， 也包括具体的膜堆清洗和消毒流程。 4.1 一般性维护指南一般性维护指南 4.1.1 运行数据记录表运行数据记录表 mhw-ii 系列 edi 膜堆应每天填写运行记录表， 以便及早发现是否有可能会使保修失效 或对膜堆造成破坏的问题。运行记录表见附 7。 4.1.2 定期维护定期维护 至少每六个月对膜堆进行一次下述检测： 1)检查膜堆是否有任何漏水的迹象。 如有漏水， 请查看检修部分以寻求可能的解决方 案，或咨询多元公司技术支持； 2)仔细检查膜堆是否在隔板、电极板、端板上留下盐类沉积物。如有明显的盐类沉积 物，请关闭电源，洗去膜堆上的盐类沉积物； 3)定期检查所有电力连接头； 4)按照2.1.4 章节的规定，检查膜堆螺栓的扭矩。 4.2 特殊性维护指南特殊性维护指南 mhw-ii 系列 edi 膜堆有可能需要定期的清洗或消毒。 膜堆的清洗可分为内部清洗和外 部清洗。 4.2.1 内部清洗内部清洗 膜堆的内部清洗主要是在其受给水中污染物如有机物、硬度、颗粒和铁等污染时进行。 多元 edi 膜堆进水条件在设计上最大限度地减少任何正常和持续的操作过程中膜堆所需的 维护。但是运行过程中，当不符合进水规范和/或者所加电压不够时，一定的维护还是必要 的。 23 1)盐/硬度结垢 如果 edi 的进水中含有较多的溶质，就可能在浓水室中形成盐的沉淀（如结垢） ，引起 离子交换膜浓水侧结垢，纯水水质下降。硬度离子（ca2+、mg2+） 、溶解的 co2和较高的 ph 值均会加速膜堆结垢。可以用适当的酸溶液清洗污垢。清洗过程及方案请参考附录。 2)toc有机物污染 含有机污染物的进水会污染阻塞离子交换树脂和离子选择性膜， 形成的薄膜层严重影响 离子迁移速率，从而影响产水的品质。这种情况下，淡水室就必须用经认可的非离子表面活 性剂或是经认可的碱清洗液进行清洗。清洗过程及方案参见附录。 3)颗粒污染 edi 进水中大的杂质颗粒会造成进水流部分的阻塞，引起膜堆之间水流分配不均匀， 从 而导致膜堆性能变差。在 edi 进水中细小的颗粒还会污染树脂和浓水室。如果 edi 进水不 是直接来自 ro 产水，而是来自 ro 的产水箱， edi 膜堆需要前置一个过滤器对其进行过 滤。在 edi 膜堆安装之前，需确保管道系统无颗粒杂质残留。 4.2.2 外部清洗外部清洗 如果膜堆外部需要清洗，操作时应注意以下几点： 1)禁止使用丙酮或其他有溶解能力的溶剂； 2)为了防止触电，在清洗之前，要确定电源已断开； 3)擦洗时使用潮湿的布，可浸少量清洁剂； 4)保护安全标签。 4.2.3 常用的清洗剂常用的清洗剂 根据要去除物质的种类，可以使用五种不同的清洗液对系统进行清洗和消毒： 1)盐酸（2）(hydrochloricacid) 用于清除结垢和金属氧化物； 2)氯化钠/氢氧化钠(sodium chloride / sodium hydroxide) （5氯化钠/1氢氧化钠） 用于清除有机污染物及生物膜； 3)过碳酸钠 (sodium percarbonate) 用于清除有机污染，降低压降及消毒； 4)过乙酸 (peraceticacid) 用于定期的消毒，阻止细菌膜的生长； 5)强力多介质清洗建议仅将这种由盐酸、 氢氧化钠和过碳酸钠组成的强力清洗方案 24 用于被生物严重污染的系统。 4.2.4 清洗模式清洗模式 一般而言，可针对淡水，浓/极水管线的污染情况，分别进行清洗及消毒程序。同时， 浓水循环清洗和淡水循环清洗也可同时进行。 针对不同情况下的详细清洗方案详见附 13， 或咨询多元公司技术支持。 多元 edi 一般的管线连接为顺流方式，即淡水和浓水从膜堆底部进水，上部流出。在 特殊情况下，膜堆也可采用逆流的连接方式。同时，清洗液可以循环使用，也可将清洗液直 接排放，具体情况视客户需求而定。 1)顺流模式 ?浓水管线： 将清洗系统出口与浓水进口清洗口连接； 再将浓水排放清洗口与清洗系统回水口连接。 ?淡水管线： 将清洗系统出口与淡水进口清洗口连接； 再将淡水出口清洗口与清洗系统回水口连接。 2)逆流模式 ?浓水管线： 将清洗系统出口与浓水出口清洗口连接； 再将浓水进口清洗口与清洗系统回水口连接。 ?淡水管线： 将清洗系统出口与淡水进口清洗口连接。 再将浓水排放清洗口与清洗系统回水口连接。 4.2.5 清洗操作注意事项清洗操作注意事项 1)清洗过程应在尽可能的低压情况下工作。在大多数情况中，由于流速过低，清洗过 程中通过所有循环后的压损低于1 bar (15 psi)； 2)低ph值和高ph值溶液应根据程序所提供的清洗溶液容量以及流速，运行30到60分 钟。低浓度氧化剂消毒程序需运行120分钟。氯化钠消毒运行10到20分钟； 25 3)清洗所使用的化学试剂应具有较高的纯度，例如分析纯； 4)对于大型系统应按比例增加清洗剂量， 保持化学药品的浓度， 化学药品的用量用膜 堆数量乘以单个膜堆系统所需的药量得到； 5)清洗程序过程每次需要8小时。在清洗淡水室之后，膜堆应立刻进行再生。再生过 程详见附4。 4.3 膜堆的再生膜堆的再生 edi膜堆在清洗完成后，需要对其进行再生。 膜堆的再生结果很大程度上决定于再生膜堆的水质，要求再生膜堆的水质必须是edi的 产水或者是电导率 6s/cm ro产水。 再生的步骤： 1)确认edi膜堆内没有任何的化学药品残留存在； 2)使系统构建成一个闭路自循环管路； 3)按照正常运行的流量的1/2调节好所有的流量和压力； 4)给edi送电，调节电流从1a开始分步缓慢向edi加载电流（最大不能超过4a） 。 ； 5)直至产水电阻率达工艺要求到或者12m.cm 提示： 膜堆的再生是一个比较长的时间，有时可能会长达 提示： 膜堆的再生是一个比较长的时间，有时可能会长达10-24小时甚至更长的时间。 再生用水必须是电导率 小时甚至更长的时间。 再生用水必须是电导率6s/cm的水源。的水源。 表表 7mhw-ii 系列系列 edi 膜堆再生操作条件要求 膜堆型号再生电流运行电流 膜堆再生操作条件要求 膜堆型号再生电流运行电流 mhw-edi-d05(s)12a1.0 mhw-edi-d0112a1.0a mhw-edi-d0212a1.5a mhw-edi-d031.52a1.5a mhw-edi-d051.53a2.0a 26 第第 5 章章膜堆的故障处理膜堆的故障处理 下述故障检修表仅是一个诊断指南。发生故障时，请联络多元公司技术支持部门，联络 前应先做好以下准备工作： 完全熟悉膜堆以及所有的故障检修步骤； 准备好发生故障膜堆的 运行监控记录表（含膜堆的型号和编号） ；列出所有操作运行设备时遇到的问题。 表表 8mhw-ii 系列系列 edi 膜堆常见故障分析膜堆常见故障分析 故障与问题原因分析解决方法故障与问题原因分析解决方法 产水流量降低 膜堆堵塞参考附录清洗膜堆 阀门关闭确认所有需要开启的阀门都正常开启 流量开关检查流量开关是否设定正确、运作正常 进水压力低判断原因，加以解决 产水品质差 电源极性接反立即切断供电，核实接线 电压太低或太高把直流电压调到规定范围 一或多个膜堆无电流或电流低检查电路连接是否正确 温度补偿不准确校验电导率或电阻率表及其温度补偿 离子交换膜结垢或污染参考附录清洗膜堆 进水水质超出允许值检查进水水质，co2等常见影响因素 给水流量不正常把流量调到规定范围 膜堆压差高 膜堆堵塞判别污