1 前言

目前(qian)在(zai)發電廠(chang)水處(chu)理工藝(yi)中有如下(xia)三種(zhong)方(fang)式: 

第一(yi)種方式(shi)為傳(chuan)統的(de)(de)除鹽方式(shi),水中(zhong)的(de)(de)鹽全(quan)部依靠離子交換的(de)(de)方式(shi)除去,需要大量酸堿溶(rong)液對離子交換樹脂(zhi)再(zai)生,因(yin)此運行費(fei)用(yong)增加,并(bing)且再(zai)生后的(de)(de)排水對環境(jing)也(ye)有一(yi)定(ding)的(de)(de)污染。

第二(er)種方(fang)式(shi)為(wei)改良(liang)的(de)(de)除鹽方(fang)式(shi),水中的(de)(de)大部分鹽類用反滲透方(fang)式(shi)除去,但混床中交(jiao)換(huan)樹(shu)脂的(de)(de)再生仍需(xu)要酸堿(jian)。因此(ci)此(ci)種方(fang)式(shi)只(zhi)是改良(liang)后的(de)(de)除鹽方(fang)式(shi),運行費用稍有(you)(you)降低(di),對環境也有(you)(you)污染。

第三種方(fang)式為綠色(se)的(de)除鹽方(fang)式,徹底去除了在超純水制備中酸堿(jian)的(de)使用(yong),實現了全過程(cheng)的(de)綠色(se)化。

以下將(jiang)介紹綠色除鹽方式中的EDI裝置的基本原理、優缺點(dian)及(ji)與混床的比(bi)較。

2 EDI的基本工作原理

EDI(Ｅｌｅｃｔｒｏ-ｄｅ-ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ)是一種將離(li)子交換技(ji)術(shu)、離(li)子交換膜技(ji)術(shu)和離(li)子電遷(qian)移技(ji)術(shu)(電滲析(xi)技(ji)術(shu))相結合的(de)純水制造技(ji)術(shu)。該技(ji)術(shu)利(li)(li)用(yong)離(li)子交換能深度脫(tuo)鹽來(lai)克服(fu)電滲析(xi)極(ji)化而脫(tuo)鹽不徹底,又(you)利(li)(li)用(yong)電滲析(xi)極(ji)化而發生(sheng)水電離(li)產生(sheng)Ｈ和ＯＨ離(li)子實(shi)現樹脂(zhi)自再生(sheng)來(lai)克服(fu)樹脂(zhi)失效后通(tong)過(guo)化學(xue)藥(yao)劑再生(sheng)的(de)缺陷,是20世紀80年(nian)代以來(lai)逐漸興起的(de)新技(ji)術(shu)。經過(guo)十(shi)幾年(nian)的(de)發展,EDI技(ji)術(shu)已經在(zai)北美及歐洲(zhou)占據了相當部分的(de)超純水市場。

EDI裝(zhuang)置包括陰(yin)(yin)/陽離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)交換(huan)膜(mo)、離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)交換(huan)樹(shu)(shu)脂、直(zhi)流(liu)電源(yuan)等設備。其中(zhong)陰(yin)(yin)離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)交換(huan)膜(mo)只允(yun)許(xu)(xu)陰(yin)(yin)離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)透過(guo)(guo),不允(yun)許(xu)(xu)陽離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)通過(guo)(guo),而陽離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)交換(huan)膜(mo)只允(yun)許(xu)(xu)陽離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)透過(guo)(guo),不允(yun)許(xu)(xu)陰(yin)(yin)離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)通過(guo)(guo)。離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)交換(huan)樹(shu)(shu)脂充夾(jia)在(zai)陰(yin)(yin)陽離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)交換(huan)膜(mo)之(zhi)間形成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)單(dan)(dan)個處(chu)理(li)單(dan)(dan)元(yuan),并(bing)構(gou)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)淡(dan)水(shui)室。單(dan)(dan)元(yuan)與單(dan)(dan)元(yuan)之(zhi)間用網(wang)狀物隔開,形成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)濃水(shui)室。在(zai)單(dan)(dan)元(yuan)組兩端的(de)(de)直(zhi)流(liu)電源(yuan)陰(yin)(yin)陽電極形成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)電場。來水(shui)水(shui)流(liu)流(liu)經淡(dan)水(shui)室,水(shui)中(zhong)的(de)(de)陰(yin)(yin)陽離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)在(zai)電場作用下通過(guo)(guo)陰(yin)(yin)陽離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)交換(huan)膜(mo)被清除,進(jin)入(ru)濃水(shui)室。在(zai)離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)交換(huan)膜(mo)之(zhi)間充填的(de)(de)離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)交換(huan)樹(shu)(shu)脂大(da)大(da)地(di)提高了離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)被清除的(de)(de)速度。同時,水(shui)分子(zi)(zi)(zi)在(zai)電場作用下產生氫離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)和氫氧(yang)根(gen)離(li)(li)子(zi)(zi)(zi),這些離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)對離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)交換(huan)樹(shu)(shu)脂進(jin)行連(lian)續(xu)再(zai)(zai)生,以使離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)交換(huan)樹(shu)(shu)脂保(bao)持最(zui)佳(jia)狀態。EDI裝(zhuang)置將給水(shui)分成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)三(san)股獨立的(de)(de)水(shui)流(liu):純水(shui)、濃水(shui)、和極水(shui)。純水(shui)(90%-95%)為最(zui)終(zhong)得到水(shui),濃水(shui)(5%-10%)可以再(zai)(zai)循環處(chu)理(li),極水(shui)(1%)排(pai)放掉。圖2表示了EDI的(de)(de)凈水(shui)基本過(guo)(guo)程。

EDI裝置屬于精處理水系統,一般多與反滲透(ＲＯ)配合使用,組成預處理、反滲透、EDI裝置的超純水處理系統,取代了傳統水處理工藝的混合離子交換設備。EDI裝置進水要求為電阻率為0.025-0.5ＭΩ·ｃｍ,反滲透裝置完全可以滿足要求。EDI裝置可生產電阻率高達15ＭΩ·ｃｍ以上的超純水。
 
 3 EDI裝置的特點

EDI裝置不需要化學再生,可連續運行,進而不需要傳統水處理工藝的混合離子交換設備再生所需的酸堿液,以及再生所排放的廢水。其主要特點如下:
·連續運行,產品水水質穩定
·容易實現全自動控制
·無須用酸堿再生
·不會因再生而停機
·節省了再生用水及再生污水處理設施
·產水率高(可達95%)
·無須酸堿儲備和酸堿稀釋運送設施
·占地面積小
·使用安全可靠,避免工人接觸酸堿
·降低運行及維護成本
·設備單元模塊化,可靈活的組合各種流量的凈水設施
·安裝簡單、費用低廉
·設備(bei)初投資大(da)

4EDI裝置與混床離子交換設備比較

EDI裝置與(yu)混(hun)床離子(zi)交換設備屬于(yu)水處理系(xi)統中的精處理設備,下(xia)面將兩(liang)種(zhong)設備在(zai)產(chan)水水質、投資量及運行成本(ben)方(fang)面進行比較(jiao),來說(shuo)明(ming)EDI裝置在(zai)水處理中應用(yong)的優越(yue)性。

(1)產品水(shui)水(shui)質比較

EDI裝置是一(yi)(yi)個連續凈水(shui)(shui)(shui)過(guo)程,因(yin)此其(qi)產品水(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)質(zhi)穩定,電阻(zu)率一(yi)(yi)般為15ＭΩ·ｃｍ,最(zui)高可達(da)(da)18ＭΩ·ｃｍ,達(da)(da)到超純水(shui)(shui)(shui)的(de)指標。混床離子交換設(she)施的(de)凈水(shui)(shui)(shui)過(guo)程是間斷式的(de),在剛剛被再生后(hou),其(qi)產品水(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)質(zhi)較高,而在下(xia)次再生之前,其(qi)產品水(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)質(zhi)較差。

(2)投資量比較

與(yu)混(hun)床離子交換設施(shi)相(xiang)比EDI裝置(zhi)投資量要高約20%左(zuo)(zuo)右,但從混(hun)床需要酸堿(jian)儲存、酸堿(jian)添加和廢水處理設施(shi)及后(hou)期維護、樹脂更(geng)換來看,兩者費用相(xiang)差在10%左(zuo)(zuo)右。隨(sui)著(zhu)技(ji)術(shu)的(de)提高與(yu)批量生產,EDI裝置(zhi)所(suo)需的(de)投資量會(hui)大大的(de)降(jiang)低(di)。另外,EDI裝置(zhi)設備小巧,所(suo)需廠房遠遠小于混(hun)床。

(3)運行成本比較

EDI裝(zhuang)置運(yun)行費用(yong)包(bao)括電耗、水(shui)耗、藥劑費及設備(bei)折舊等(deng)費用(yong),省去了酸堿消耗、再生用(yong)水(shui)、廢水(shui)處理(li)和(he)污水(shui)排放等(deng)費用(yong)。

在(zai)電(dian)耗(hao)方面,EDI裝置約0.5ｋＷｈ/ｔ水,混(hun)床工藝約0.35ｋＷｈ/ｔ水,電(dian)耗(hao)的成本在(zai)電(dian)廠來說是比較經濟的,可以用廠用電(dian)的價格核算。

在(zai)水耗方面,EDI裝(zhuang)置產(chan)水率高,不用(yong)再生用(yong)水,因(yin)此在(zai)此方面運行費用(yong)低于混(hun)床。

至于藥劑費(fei)和(he)設備(bei)折舊費(fei)兩(liang)者相差不(bu)大。

總(zong)的來說,在(zai)(zai)運(yun)行費(fei)用(yong)中(zhong),EDI裝置(zhi)噸(dun)水運(yun)行成本(ben)在(zai)(zai)2.4元(yuan)左右,常(chang)規混床噸(dun)水運(yun)行成本(ben)在(zai)(zai)2.7元(yuan)左右,高(gao)于EDI裝置(zhi)。因(yin)此,EDI裝置(zhi)多投資的費(fei)用(yong)在(zai)(zai)幾年內(nei)完全可以回收。

5EDI技術的應用

EDI技術在國外廣(guang)泛的(de)(de)應(ying)用有十幾(ji)年的(de)(de)時(shi)間,大多用于(yu)(yu)制(zhi)藥行(xing)(xing)業(ye)(ye)、微電子行(xing)(xing)業(ye)(ye)、發電工(gong)業(ye)(ye)和實驗(yan)室。在表(biao)面(mian)清洗、表(biao)面(mian)涂裝、電解工(gong)業(ye)(ye)和化(hua)(hua)工(gong)工(gong)業(ye)(ye)的(de)(de)應(ying)用也日(ri)趨廣(guang)泛。在我國應(ying)用時(shi)間只有2-3年,主要(yao)用于(yu)(yu)醫藥和微電子工(gong)業(ye)(ye)的(de)(de)超純水的(de)(de)處(chu)理,而在發電行(xing)(xing)業(ye)(ye)化(hua)(hua)學水處(chu)理系統中的(de)(de)應(ying)用剛(gang)剛(gang)興起。

目前(qian)在山東部分熱(re)電廠(chang)已采(cai)用了EDI技術處理鍋爐補水。此系(xi)統(tong)(tong)主要包括加藥(yao)系(xi)統(tong)(tong)、多介質過(guo)濾器、活性炭過(guo)濾器、反滲(shen)透、EDI設備。處理水量160ｔｈ。2000年(nian)(nian)冬季(ji)采(cai)暖期投運(yun),運(yun)行良好。目前(qian)二(er)期(150ｔｈ)工(gong)程正在安裝,在今(jin)年(nian)(nian)的(de)冬季(ji)采(cai)暖期兩(liang)期工(gong)程將(jiang)全部投運(yun)。

6 結論

EDI裝置屬于水精處理設備,具有連續產水、水質高、易控制、占地少、不需酸堿、利于環保等優點,具有廣泛的應用前景。隨著設備改進與技術完善以及針對不同行業進行優化,初投資費用會大大降低。可以相信在不久的將來會完全取代傳統的水處理工藝中的混合離子交換設備。
 

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