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1、连续电除盐设备（EDI技术说明随着环保法规的日益严格、用水品质要求提高和水源匮乏加剧，世界各地的电厂、半导体微电子厂、化工、冶金企业正重新评估他们的超纯水处理设备，EDI作为无需化学品的一种经济实用的环保型先进超纯水处理技术，正在逐步取代混床，这正在为全球超纯水处理带来一场革命。EDI技术能够将二氧化硅和矿物质含量降至1ppb以下,能够将电阻率提高到16Mohm?cm以上，满足了高压及超高压锅炉、精细化工和电子行业对于超纯水 的需要。同时EDI大大减少了水处理系统的维护成本，提高了生产效率，延长了设备 的生命周期，并将生产现场的危险降至最低。2.EDI介绍EDI是英文 曰ectrodeioni
2、zation的缩写，中文全称为一连续电去离子技术I浜主要 用于替代传统混床技术。超纯水的生产在过去的二十年间，在成本、环境及品质等因素的驱动下，其供水 系统发生了许多变化，特别值得一提的事，目前存在一个明确的方向，就是减少对离子 交换工艺的依赖性，以便尽可能减少化学药品的使用，并提高产水量。有一项重要的 事实可以说明该趋势一反渗透作为阴阳床的替代技术正在普及。反渗透作为有效的脱盐技术，其脱盐率可以达到9599%。但是,RO对离子的去 处效果有一定的限度，一般来说，产水电导率0.5us/cm（2 MOhm-cm是其脱盐的极 限。当产水水质有更高的要求的时候，就需要采用混床或等同技术。EDI能高效
3、去除残余离子和离子态杂质，尤其当用户产水水质要求高，比如对电 阻率（10或者16MOhm-cm,二氧化硅（10ppb或者1ppb,钠离子，硼等有严格的要 求的时候，EDI技术更体现了其品质的优越性，且EDI系统的运行成本明显低于与混 床，与混床装置及其辅助设备相比，其设备的生命周期总成本占有优势。EDI技术在大约50年前就出现了，但是大型的商业化直到1986年才真正开始, 时至如今EDI制造商已经为全球制造了 1000套以上的EDI系统。图1描述了 RO,EDI取代传统离子交换工艺的过程。图1 EDI技术的发展2.EDI工作原理图2混床与EDI模块运行状态的比较图2中所示，混床在运行过程中，其
4、内部的树脂分为饱和区，交换区，新生区。饱和 区的树脂已经被离子饱和，不再具有从进水中交换离子的能力；交换区的树脂处于部 分饱和状态，离子交换主要在交换区完成；新生区的指树脂尚未发生离子交换。随着 混床的运行，饱和区和交换区将逐步向上移动，新生区的空间将减少，直到被穿透。新 生区的存在是产水水质的保证，而新生区被穿透的时候，也就意味着混床产水水质将 下降，混床需要用化学药品再生。EDI在运行过程中，树脂分为交换区和新生区，在运行过程中，虽然树脂不断进行 离子交换，但电流连续不断的使树脂再生，从而形成了一种动态平衡；EDI模块内将能 始终保持一定空间的新生区；这样EDI内的树脂也就不再需要化学药品
5、的再生，且其 产水品质也得到了高品质的保证。如图3所示EDI由阴/阳离子交换膜，混床树脂，淡/浓水室和阴/阳电极构成。f阴出发*图3 EDI工作原理图EDI技术将电渗析和离子交换技术完美的结合在一起。EDI工作主要有三个过程：1,淡水进水淡水室后，淡水中的离子与混床树脂发生离子交换，从而从水中脱离；2,被交换的离子受电性吸引作用，阳离子穿过阳离子交换膜向阴极迁移，阴离子 穿过阴离子交换膜向阳极迁移，并进入浓水室从而从淡水中去除。离子进入浓水室后，由于阳离子无法穿过因离子交换膜，因此其将被截留在浓水 室，同样，阴离子无法穿过阳离子交换膜，被截留在浓水室，这样阴阳离子将随浓水流被 排出模块；与此同
6、时，由于进水中的离子被不断的去除，那么淡水的纯度将不断的提高 待由模块出来的时候，其纯度可以达到接近理论纯水的水平。3,水分子在电的作用下被不断的离解为 H+和OH-,H+和OH-将分别使得被消耗 的阳/阴树脂连续的再生。过程1和过程3是树脂的消耗和再生的两个相反过程，这两者会在模块内部形 成一个动态平衡。图4,5为EDI系统典型的流程图Product Out 产卡Feed from RO图4带浓水循环的EDI系统图4中,进水从模块底部进入淡水室，并从顶部出来；浓水从模块底部进入模块，从 模块顶部出来，浓水经过浓水循环泵后，大部分浓水将回流到模块的浓水室中循环，小 部分浓水将排放；极水的进水与
7、浓水进水为同一水流，只是分别进入不同的室（极水室 和浓水室，并从模块顶部排出。PrduGtC-oncantMak* UpFeet1 加oe RO图5不带浓水循环的EDI系统图5中,淡水从模块底部进入淡水室，从顶部出来；浓水从模块顶部进入模块，从模 块底部出来；极水的进水与淡水进水为同一水流，只是分别进入不同的室（极水室和浓 水室，并从模块顶部排出。3.EDI与混床的比较EDI相对与混床具有如下的优势：无需再生化学品的再生；不需要中和池及中和的酸碱；地面和高空作业能够极 大地减少；所有的水处理系统操作都能够在控制室内完成无需前往现场；减小了 EHS风险;连续工作，不是 质；没有废弃树脂污染排放的
8、风险。3.1无需再生化学品的再生无需化学品再生，意味着不需要相关化学品的运输 相关的ESH风险,并且大大降低了系统的运行费用。mt* o 率V一人awasu 广、Mi Be,Aod & CAUSTICFfce（WK of可歇操作，长时间稳定的出水水，储存和使用（如图6,也避免了图6化学品的运输，储存和使用过程3.2 没有中和药剂的需要混床再生会生成酸/碱废液，需要用碱/酸对之进行中和处理。相比之下，EDI无酸碱废液产生，因此也就不需要酸碱中和池。此外，一般情况 下,EDI的浓水可以完全回用；而且极水也可以在气液分离后回用。EDI系统能很好的满足ISO14000的要求。图7 EDI没有中和药剂的
9、需要3.3 运行成本低EDI的运行的费用几乎全部为电耗，成本大幅往往低于混床。以E-Cell MK-3为 例，平均产水1吨，其运行所需的电耗仅为0.1320.396KWhr;而且其运行过程中，几乎 不需要人工操作，降低了人工费用。3.4 水利用率高以E-Cell MK-3为例，相比于混床，由于没有化学再生的需要，其系统的水利用率 为9599%,这对于中大型系统、水资源紧缺地区的节水效益尤为明显。3.5 极大地减少了地面和高空作业E-cell是EDI模块化设计技术的倡导者和领导者，现在E-cell模块化技术已经成 为一种行业标准。这种设计既使得 EDI模块及其系统的安装十分简便，不同水量的 系统
10、就像搭积木一样方便。图8为EDI系统示意图，对于一般的EDI系统而言，其高度在2.25米左右，因此, 高空作业也就很少。图8 EDI系统示意图3.4. 所有的水处理系统操作都能够在控制室内完成无需前往现场图9 EDI系统控制示意图EDI系统的自动化程度很高，以E-cell为例,GE在欧美具有二十几年的EDI系 统工程自动化经验，EDI系统所有的操作均可以在中空室完成。这样平时操作 ，用户 不再需要到现场，从而降低了劳动强度。3.5. 连续工作,不是间歇操作，长时间稳定的出水水质眶如图10所示，混床运行过程为间歇运行过程，混床在运行一段时间后，树脂会被 穿透，此时产水电阻率会下降，这时就需要对混
11、床进行停机再生，再生后的混床将能继 续提供高品质的产水，直到下一次再生。如图11所示,EDI运行过程为连续过程,EDI在运行过程中将能持续不断地提供1018Mohm?cm的产水，在运行过程中，几乎不需要人工干预，没有复杂的操作，并 不需要化学药品的再生。时间月10泥原运行产水水线陋窟圈图H EDI1行产水水川二1VV jpm k “II1我统产长氽质爆图12实际运行的E-Cell系统产水电阻率图图12为某实际运行的EDI系统产水电阻率，当进水水质发生波动的时候，产水 水质能很好的稳定在18Mohm?cm左右。当用户要求对二氧化硅，硼,钠等进行控制的时候，EDI相对混床的优势就进一步 体现出来。
12、比如，混床运行过程中，常会出现硅先于电阻率穿透的现象，即使产水电阻率合格 但硅已经超过控制标准，这就意味着混床需要更为频繁的再生。而EDI率先对二氧化硅出水水质提供了担保，按照其进水中二氧化硅的含量可 以提供5ppb,10ppb,20ppb的担保（具体数据清参照表2表2 E-Cell TM对于硅的保证值产水SiO2Ppb进水StO2 旭水TEAPpbppm CaCO3进水CO2PpmDeg. C20 ppb=500207.51010 ppb=250207.5105 ppbW) 6.2m)2.2mX2.1m 5.3m)2.2mX2.1m 4.7m2.0mX2.1m3.3mX.3m2.1m 2.2
13、m X3m2.1m由表1可见，EDI系统所需要的空间很小，而且对厂房的要求不高。止匕外，其运输和安装重量也较轻。4. E-Cell案例E-Cell作为超纯水EDI设备的领导者，不仅在全球的业绩领先，而且在中国的电力、电子、化工、冶金等行业具有广泛的应用：GE E-cell部分中国业绩 客户名称 重庆长安汽车厂辽宁鞍钢 福建莆田电厂 山西兆光电厂 深圳比亚特 云南滇东电厂 内蒙赤峰热 电厂华能巢湖电厂 华能九台电厂 华能铜川电厂 华能金陵燃机电厂 华能石洞口燃 机电厂中石油长庆石化有限公司 江苏江阴利港发电厂 上海奉贤燃气电厂 山东日照 三木热电厂 广东深圳浮法德电厂 山东德州北郊热电厂 山东广
14、饶政和热电厂 四川沱 牌曲酒自备电厂 广东深圳先进半导体厂 行业汽车冶金电力电力电子电力电力 电力 电力 电力 电力 电力石化 电力 电力 电力 电力 电力 电力 电力半导体型号 MK-3 MK-3 MK-3 MK-3 MK-3 MK-2ST MK-2ST MK-2ST MK-2ST MK-2ST MK-2ST MK-2ST MK-2ST MK-2ST MK-2ST MK-2ST MK-2ST MK-2ST MK-2ST MK- 2ST MK-2E 产水量 30 m3/h 200 m3/h 104m3/h 176 m3/h 50m3/k 300 m3/h 168 m3/h 120m3/h 12
15、2m3/h 120 m3/h 80m3/h 80m3/h 200 m3/h 240 m3/h 120 m3/h 150 m3/h 100 m3/h 120 m3/h 120 m3/h 180 m3/h 160 m3/h上海宝钢一分厂 奇美电子二期 台湾奇美电子一期 陕西咸阳彩虹玻壳厂 冶金 电子 电子 电子 MK-2ST MK-2 MK-1 MK-1 220 m3/h 590 m3/h 590 m3/h 160 m3/h 5.结论EDI作为一种经济实用型的环保超纯水处理解决方案，相对与混床具有如 下优点：无需再生化学品的再生，运行成本低；没有中和药剂的需要；水利用率 高；地面和高空作业能够极大 地减少；全自动操作；减小了 EHS风险；连续工 作，出水水质稳定等优势。EDI技术是超纯水降低生产成本，提高生产效率，减 少废水排放，将生产地的危险降至最低的有效手段。EDI技术在超纯水生产将由于其突出的优势，将越来越多成为超纯水水处理的首选技术。