EDI技术介绍ppt课件

Electrodeionization Electro de ionization EDI Electrodeionization意为 电去离子 是一种不耗酸 碱而制取纯水的新技术 俗称 电混床 填充床电渗析 什么是EDI EDI的工作原理 点击观看动画弱电解质的脱除 连续运行 无需酸碱 OMEXELLTMEDI纯水制备流程 um A 过滤对象 分子量 0 001 10 0 01 100 0 1 1000 1 0 10 4 10 10 5 100 1000 10 6 10 7 100 200 5 000 20 000 100 000 500 000 金属离子 蔗糖 去除方法 乳化油 病毒 胶体硅 细菌灰尘 碳黑 颜料色素 酵母 沙粒 花粉 反渗透 超滤 微滤 一般过滤 过滤谱图 腐殖酸 醇 酚 芳烃 EDI MBR 阳 阴床 混床 纯水 传统工艺 消耗大量酸 碱污染环境 反渗透 纯水 现代工艺 仍需酸 碱消耗污染环境 原水预处理 反渗透 EDI 纯水 最新工艺 无需酸 碱污染环境 原水预处理 原水预处理 混床 纯水制备工艺的演变 EDI的工作原理 纯水中盐离子在树脂中的迁移速率比水中高2 3个数量级树脂的存在加速了离子迁移 改善了膜面的极化现象离子迁移 水电解 树脂再生同时发生 通过EDI能够获得高达18M cm的纯水 纯水制备中的能量转换 EDI的发展历史 60年代开始EDI理论研究 设计和开发 1987年第一台产品化的EDI问世 1998年 全球有1300套EDI工业装置在运行 1995 2000年 伴随电子行业的发展而迅速发展 成熟 1998 2005年 在制取锅炉给水中的应用中高速增长 EDI高速发展的原因 首先是日益增长的环保压力采用反渗透作为预脱盐技术专营树脂再生的公司产生 避免在工厂储存酸碱和排放废液使用EDI技术 彻底解决废液排放的问题其次是EDI自身具有的性能优势可连续 稳定地生产高品质纯水 无需因树脂再生而停机无污染物排放 既节能 环保 又省去了废液处理的投资设备结构紧凑 占地面积小 节省空间出厂完成装置调试 现场工作量小 上岗培训容易日常保养 运行操作简单 劳动强度低 EDI的优点 与混床的比较以100t hr产水量计 系统流程及流量平衡 RO DI流程 RO OMEXELLTMEDI流程 Q 142m3 h Q 106m3 h Q 6m3 h Q 135m3 h Q 105m3 h Q 5m3 h 预处理 Q 100m3 h 预处理 RO 混床 RO EDI Q 100m3 h 节约除盐水自耗 混床工艺系统 设备简单 EDI工艺系统 投资相当 运行费用低 占地面积小 施工周期短 EDI占地仅仅36m2 高2 5m 混床系统占地 环保 无污染 运行管理简便 全球主要EDI供应商OMEXELLE cellIonpure Omexell 卷式EDI 摹仿反渗透的卷式结构 膜块化设计 带有浓水循环和加盐系统 可以更换树脂和膜芯 卷式 全球主要EDI供应商E cell 隶属于GE 摹仿电渗析结构 板框式 膜块化设计 带有浓水循环和加盐系统 Ionpure 隶属于USFilter Siemens 摹仿电渗析结构 板框式 膜块化设计 浓水室加树脂来替代加盐 板框式结构 其它EDI Electropure 美国 板框式 Septron 卷式EDI 隶属于Christ 瑞士 Canpure 中国东大 中国 20002003 清华大学微电子所电子超纯水系统中率先使用EDI技术 E cell进水中国 EDI技术首次在锅炉给水系统中应用 济南金鸡岭热电厂产水150t h系统 EDI首次在中国30万千万以上机组的亚临界锅炉给水系统中应用 山西古交电厂 1999 近5年来EDI在中国的发展 EDI在各个行业的应用 产水水质满足用户要求 医药用水 蒸馏水机进水 电阻率 2M cm中压锅炉补给水 电阻率 0 2M cm SiO2b 100ppb高压及临界锅炉补给水 电阻率 5M cm SiO2b 20ppb化工 钢铁工艺用水 电阻率 0 1 3M cm SiO2b 20ppb良好的进水适应性 设备投资经济 元件易于维护 更换成本低 适合市场需求的EDI产品特征 EDI的发展趋势 电子超纯水 电力 化工医药高纯水 高的产水电阻率 较高进水水质 两级RO 对成本关注程度较低 产水电阻率要求相对较低 较低进水水质 一级RO 非常关注投资及运行成本 行业要求 成本的关注促进了市场对EDI技术的认可 EDI的工艺设计 OMEXELLTMEDI与叠片式EDI比较 项 目 单 位 TEA 包括 CO 2 ppm CaCO PH 硬度 CO 2 ppm SiO 2 ppm TOC ppm 余氯 ppm Fe Mn H 2 S ppm 油或油脂 ppm EDI 进水水质指标硬度弱电介质 碳酸 有机污染物其它 注 TEA 总阴离子浓度 CaCO3计 OMEXELLTMEDI与叠片式EDI比较 EDI 进水水质指标 硬度硬度主要影响结垢 在产水端 浓水侧的阴膜界面 发生结垢 和碳酸的含量密不可分 结垢后元件电阻增加 及时酸洗可恢复 工艺选择 RO进水软化 费用高 RO产水软化 存在二次污染 二级RO 投资较高 阳膜 阴膜 弱电解质 碳酸碳酸的去除难度比强电解质高 碳酸含量对EDI产水电阻率影响很大 碳酸竞争性地影响EDI对硅的脱除不会造成不可逆的污染 碳酸的影响 总无机碳含量增加 产水电阻率下降 pH 8 5 碳酸的影响 总无机碳含量一定 pH增加 产水电阻率提高 或者说 HCO3 形态比H2CO3形态容易去除 进水电导率24 S cm 进水TIC 3 6ppm 有机物 微生物繁殖 RO产水中的有机物 软化 脱碳过程中产生的二次污染 表现为产水水质持续下降 性能难以恢复 经检查 树脂受到严重污染 交换容量大幅下降 更换树脂后恢复 其它 EDI在RO后面使用 经过阳 阴床处理后的原水 尽管电导率很低 但仍不建议使用EDI 离子以外的杂质污染 尽管EDI进水为RO产水 甚至二级RO的产水 但是仍不能避免3种因素对于EDI的负面影响 1 RO产水中存在微量有机物 通常为50 500ppb 逐渐被阴树脂吸附 积累 造成阴树脂性能下降 且不能通过清洗恢复 2 RO和EDI之间引入的二次污染 通常包括 软化器 盐及树脂 脱碳塔 不洁空气 水箱 溶出物 微生物 3 树脂本身活性官能团逐渐降解 当氧化剂存在时将加速该降解过程 以上3个因素会造成不可恢复性的衰减 不同于EDI进水中硬度 CO2等指标的影响 有机物造成树脂性能衰减 1 EDI性能衰减几乎全部是由于阴树脂性能下降引起 很多系统的EDI在1 2年内就难以为继 尽管供应商声称可以保障3年或者5年 但实际情况并非如此 该现象在单级反渗透后比较普遍 而在二级RO后也有发生 2 EDI最初在电子超纯水系统中应用时 水量较小 水箱 管道均采用洁净材料 且流程中多处使用紫外杀菌 因此这种情况不突出 但在电厂使用中 行业特点使得这些控制有机物和微生物的措施均难以实施 这给系统带来隐患 3 一旦EDI性能发生不可逆的衰减 简单更换树脂就能恢复 而化学清洗等努力被证明是无效的 如果整个膜块更换 对于产品供应商和工程公司来说都是无法承受的 有机物造成树脂性能衰减 从EDI中卸出的被污染阴树脂 新的阴树脂 被污染阴树脂在体视显微镜下的相貌 交换容量经测定只有新树脂的1 3 要想保持树脂性能3 5年 在工艺设计和运行维护中要格外细致 被污染后颜色加深的阴树脂 新的阴树脂 阴树脂污染后 颜色明显加深 阴树脂在运行后存在污染问题 颜色加深 被污染后颜色加深的阴树脂 可更换树脂的特点十分重要 打开元件端盖和膜芯端头的多孔板 树脂就可以用水流冲出 一旦发生树脂的不可逆污染 更换树脂就可以解决问题 且花费极少 外壳 膜芯 树脂 RO EDI NaOH 软化 RO NaOH EDI 高投资 小系统 低含盐 常见的工艺流程 RO EDI RO EDI 其它的工艺流程 软化 脱碳 软化器二次污染 空气二次污染 CO2去除不充分 RO 脱气膜 EDI 采用效率更高 更清洁的脱气膜 工艺冷凝液 EDI 阳床 EDI 其它用途 胶体 颗粒 阴床 总结 1 EDI对于弱电解质脱除作用有限 因此应合理设计前处理工艺 2 原水含盐量在300mg L以下时 可以考虑单级反渗透作为前处理 但需要特别留意硅的指标要求 有时电阻率能够满足要求 但硅的指标不能可靠达到 3 大型机组往往需要采用双级RO加EDI的流程 以增强可靠性 1 EDI中的阴树脂很容易被污染 氧化 从而导致性能不可恢复地衰减 2 中间水箱的防腐 微生物繁殖 EDI前软化器的使用 鼓风脱碳带入的空气污染 3 RO进水氧化剂超标 导致RO膜和EDI树脂均遭破坏 4 可以方便更换树脂可以增强抗击风险的能力 EDI的运行 EDI对进水硬度等要求高 需要软化或者双级反渗透 EDI对弱电解质脱除能力不足 往往需要利用双级反渗透来脱除碱度 以提高对硅等更弱电解质的脱除 树脂容易受到污染或者性能降解 元件寿命较短 一旦树脂性能下降 整个更换元件代价很高 EDI技术的局限性 针对市场更大的工业高纯水 锅炉补给水 制药等 系统 特点 水量大 水质要求相对较低 5MOhm cm SiO2 20ppb 投资低 短流程 单级反渗透 EDI 最好能够满足 EDI进水水质放宽 硬度 碱度 有机污染物 EDI脱除弱电解质性能提高 新一代EDI的市场定位 1 树脂 膜芯可以方便更换 规避树脂被破坏的经济风险 2 通过内部调整pH和电流密度 增强弱电解质的脱除能力 新一代EDI的技术方向 OMEXELL316的原理 OMEXELL316的原理 沿着流程方向电流密度变化 OMEXELL316的原理 沿着流程方向可调控pH pH升高 OMEXELL316的性能 B4为OMEXELl316型EDI E为其它品牌EDI OMEXELL316的性能 卷式结构 利与弊 卷式结构 离子膜装填面积大 两个电极之间距离近 元件电压很低 比板框式结构低50 80 不均匀的电场一定程度上削弱了这个优点 但仍然表现低电耗 卷式结构 吨水电耗低40 以上 通常情况下 每只元件每年少耗电1000 2000kW 在元件寿命期可节约2500 5000元人民币电费 EDI的废物排放与安全 1 水回收率90 95 2 阴极有氢气释放 3 阳极有氯气释放 阳极水中余氯含量通常1 3ppm 氢气还原电极电势越高的物质 其氧化态在阴极上越易被还原 阴极主要发生H 的还原反应 氢气氢气的物质的量可根据法拉第定律进行计算 I 电流强度 A t 时间 S n 以摩尔表示的物质的量 Z 计量系数 对氢气和氧气而言均为2 F 法拉第常数 96484 6C mol 氢气当EDI运行电流为3A时 根据上式 阴极每小时产生的气体的物质的量为5 6 10 2mol Hour 组件阴极产生的都是氢气 每摩尔气体在标准状态下的体积为22 4L mol 因此每支组件产生的氢气体积为1 2544L Hour 氢气的爆炸极限为4 0 75 6 若按200t hr的EDI系统计算 需要3134L Hour以上的新风即可安全 厂房的换风系数为0 5 安全系数极高 EDI工程应用实例 1 大唐高井电厂 循环水排污水回用于锅炉补给水工程 系统产水规模150m3 h MMF 高压锅炉用水 循环排污水 浓水外排 1级RO UF EDI 2级RO 脱碳器 浓水 浓水 电力系统第一个投运的循环水排污水回用工程 高井电厂超滤系统 火电厂循环水排污水回用第一套全膜工艺 超滤 RO RO EDI 用户名称 大唐北京高井电厂规模 45m3 h 一期 150m3 h 二期 投运时间 2003年8月 2004年10月 电厂循环水补充水为永定河河水 循环水排污水浊度10 20NTU COD Mn约10ppm 电导率1600 S cm 全硅2 6 8 6ppm 经 预过滤 超滤 反渗透 后作为循环水补水 部分经EDI处理后作为锅炉补给水 高井电厂RO EDI系统 产水二氧化硅含量高井 现场1 2 5 g L 电阻率14 16M cm 产水满足高压锅炉补给水要求 山西古交电厂2x300MW机组亚临界锅炉MMF UF RO RO EDI2005年10月投运 产水量120t hr 该项目是我国第一个30万千瓦以上机组的全膜法工程 自此EDI开始进入我国电力系统 山西古交电厂 原水为黄河水 含盐量约700ppm 胶体硅含量49 6ppm 溶解硅7 17ppm超滤 两级反渗透 EDI工艺 在第二级反渗透进水加碱 亚临界锅炉补给水 EDI产水电阻率大于17M cmEDI产水全硅1 0 2 0ppb 山西兆光电厂2x300MW机组亚临界锅炉2005年6月投运 产水量100t hr EDI产水电阻率大于17M cm进水pH7 5EDI产水全硅5 0 6 0ppb 原水为地下水 电导率1400 S cm 可溶硅3 2ppm 两级反渗透 EDI工艺 在第二级反渗透进水加碱 亚临界锅炉补给水 徐州华美电厂 膜处理对硅的去除 原水 地表水原水电导 1300 S cm工艺 河水 混凝澄清 自清洗 超滤 双级RO EDI规模 2x50t hrEDI产水电阻率 16 5M cmEDI产水全硅6 0 7 0ppb 某热电有限公司180m3 h锅炉补给水系统 原水水源 地表水 水库水 掺混地下水系统水量 最终产水180t h 超滤280t h