EDI技术介绍PPT课件.ppt

1、Electrodeionization,Electro-de-ionization,EDIElectrodeionization 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,OMEXELLTM EDI 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

2、 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23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

3、EDI能够获得高达18Mcm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。 19952000年，伴随电子行业的发展而迅速发展、成熟。 19982005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，

4、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 OMEXELLTM EDI 流程,Q=142 m3/h,Q=106 m3/h,Q= 6 m3/h,Q=135 m3/h,Q=105 m3/h,Q= 5 m3/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

5、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 OMEXELL E-cell Ionpure ,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US Filter,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

6、，板框式,Septron，卷式EDI,隶属于Christ，瑞士,Canpure，中国 东大，中国 ,2000 2003,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 2Mcm 中压锅炉补给水： 电阻率 0.2Mcm ，SiO2b100ppb 高压及临界锅炉补给水： 电阻率 5Mcm，Si

7、O2b20ppb 化工、钢铁工艺用水： 电阻率0.13Mcm ，SiO2b20ppb 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,OMEXELLTM EDI 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,pp

8、m,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）。,OMEXELLTM EDI 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

9、 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。,pH8.5,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24S/cm，进水TIC3.6ppm,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

10、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50500ppb），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12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

11、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35年，在工艺设计和运行维护中要格外

12、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

13、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

14、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，SiO220ppb） 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p

15、H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,OMEXELL 316的原理,OMEXELL 316的原理,沿着流程方向电流密度变化,OMEXELL 316的原理,沿着流程方向可调控pH,pH升高,OMEXELL 316的性能,B4为OMEXELl 316型EDI；E为其它品牌EDI,OMEXELL 316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5080； 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10002000kW，在元件寿命期可节约2

16、5005000元人民币电费。,EDI的废物排放与安全,1）水回收率9095； 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，96484.6Cmol-。,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5.610-2mol/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.

17、4L/mol，因此每支组件产生的氢气体积为1.2544 L/Hour。 氢气的爆炸极限为4.075.6。 若按200t/hr的EDI系统计算，需要3134 L/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ROROEDI） 用户名称：大唐北京高井电厂 规模： 45m3/h（一

18、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1020NTU，COD-Mn约10ppm，电导率1600S/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1416M-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+EDI 2005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ED

19、I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17 M-cm EDI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17 M-cm 进水pH 7.5 EDI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：1300S/cm 工艺：河水混凝澄清自清洗超滤双级ROEDI 规模：2x50 t/hr EDI产水电阻率：16.5 M-cm EDI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(4用1备)