1、E-Cell EDI技术(MK-3),沈殷伟 2008.5.30,EDI是什么?,EDI(Electrodeionization)中文全称“连续电去离子技术”,其主要用于替代传统的混床技术.EDI工艺原理是: 在电场的作用下,通过导电物质将离子化物质从产水中迁移出去,以达到生产高纯水的过程.,水处理技术的发展过程,预 处 理,预 处 理,预 处 理,阴/阳床,混床,反 渗 透,混床,反 渗 透,第一代 二十世纪六七十年代,第二代 二十世纪八九十年代,第三代 二十世纪九十年代末,E-Cell EDI是一场技术革命,阴/阳电极板 阴/阳离子交换膜 阴/阳离子交换树脂 浓水室流道 淡水室流道 极水室
2、流道,E-Cell EDI 模块结构组成:,EDI(MK-3)结构组成,淡水进水,HSiO3-,CO3=,OH-,H+,Cl-,SO4=,NO3-,HCO3-,-,阴离子交换膜,阳离子交换膜,Na+,Ca+,Mg+,Na+,阴离子交换膜,阳离子交换膜,高纯水,Ca+,Mg+,Na+,H+,阳极 废水,浓水,Anode阳极 (+),Cathode阴极(-),阴极 废水,高纯水,浓水进水,HSiO3-,CO3=,OH-,Cl-,NO3-,HCO3-,HSiO3-,SO4=,H+,MK-3流程图,产水出,极水排放,浓水排放,浓水进口,进水,淡水进口,浓水进口,淡水出口,淡水冲洗口,E-CELL模块,
3、浓水排放,极水出口,MK-3示意图,MK-3压力示意图,淡水和浓水的压降,进水,产水,浓水排放,浓水入口,极水出口,压力,进水,产水,浓水进口,浓水排放,阴极板,阴离子交换膜,浓水室,阳离子交换膜,淡水室,E-Cell 模块分解图:,Mobile Counter Anions,Water-Filled Passage,Fixed Cation Sites,Polymer Support Structure,阴离子交换膜,阴离子交换膜,Mobile Counter Cations,Water-Filled Passage,Fixed Anion Sites,Polymer Support Str
4、ucture,S O,-,O,O,S O,-,O,O,S O,-,O,O,Na,+,Na,+,Na,+,阳离子交换膜,阳离子交换膜,HCO3-,- - - -,阴极 (-),+ + + +,阳极 (+),SiO2,CO2,Na+,SO4=,Cl-,Ca+,EDI工作原理,EDI去水中盐分可分为两个阶段: 第一阶段:强电离性离子迁移时段(高盐分区域) 第二阶段:弱电离性物质电离时段(低盐分区域),EDI工作原理,第一阶段:强电离性离子迁移阶段,树脂呈饱和状态. 强电离性离子在树脂表面可控制的扩散. 离子通过扩散从水中扩散进树脂中. 离子在电场作用下,沿树脂表面运动. 离子到达并穿过离子交换膜进入
5、浓水室.,第二阶段:弱电离性物质电离阶段,树脂呈H+ 或OH-状态(再生状态) 通过电离反应,去除水中弱电离性物质(弱酸,弱碱)CO2 + OH- - HCO3-HCO3- + OH- - CO3=SiO2 + OH- - HSiO3-H3BO3 + OH- - B(OH)4-NH3 + H+ - NH4+,HCO3-,- - - -,阴极 (-),+ + + +,阳极 (+),SiO2,CO2,Na+,SO4=,Cl-,Ca+,EDI工作原理,离子交换过程,阳离子 树脂,阴离子 树脂,Na+,Cl-,H+,OH-,H2O,+,淡水室,阳树脂,阴树脂,阳离子交换膜,阴离子交换膜,OH-,OH-
6、,Cl-,Na+,H+,H+,OH-,H+,淡水室 离子迁移,阳树脂,阴树脂,OH-,H2O,H+,Na+,Cl-,OH-,H+,淡水室-水分子的裂解和树脂再生,E-Cell EDI脱盐过程,浓水室,阴离子交换膜,阳离子交换膜,淡水室,淡水室,Cl-,OH-,Na+,H+,Cl-,Na+,+ + +,- - -,高pH,低pH,阳离子不能透 过阴离子交换膜阴离子不能透 过阳离子交换膜,阴极室化学反应,_,阴极,2H2O + 2e- = 2OH-(aq) + H2(g),氢气(H2)产生7.0 mL(STP)/安培/分钟高pH有结垢的可能性.,阳极室化学反应,+,阳极,产生氧气3.5 mL (S
7、TP)/安培/分钟微量氯气产生1-2 ppm in Eout (400 uS/cm NaCl)低pH,2H2O = 4H+(aq) + O2(g) + 4e- (2Cl-(aq) = Cl2 (g) + 2e-),E-Cell 系列模块,模块正面图,浓水出口,淡水进口,淡水出口,极水出口,浓水进口,模块背面图,MK-3进出水管接口:淡水进口: 1” (25 mm) 产水出口: 1” (25 mm) 浓水进口: 5/8” (15.8 mm) 浓水出口: 5/8” (15.8 mm) 极水出口: 3/8” (9.5 mm),进水要求,参数 MK-3 总可交换阴离子 25mg/l (TEA as C
8、aCO3) CO2 8mg/l 电导率 43 S/cm (NaCl) 硬度(as CaCO3) 1.0mg/l 二氧化硅 1.0mg/l TOC(总有机碳) 0.50mg/l 总氯 0.05mg/l 温度 5 38 deg C pH 4 11 Fe, Mn, H2S 0.01mg/l 浊度 1 NTU 最大电压 400 最大电流 5.2,MK-3模块,MK-3 MK-3Pharm MK-3Mini 标准产水量 15 gpm 18 gpm 5 gpm3.4m3/hr 4.1 m3/hr 1.14 m3/hr 产水流量范围 7.5 20gpm 7.0 20gpm 2.5 6.5gpm1.7 4.5
9、m3/hr 1.6-4.5m3/hr 0.57-1.47m3/hr 回收率 87 95% 87 95% 85 95%标准极水流量 0.35gpm (80L/hr)典型能耗 0.5 1.5 kWhr/1000gal (0.132-0.4kWhr/m3)浓水流方向 逆流或顺流进水压力 70 100psi(4.8-6.9bar),参数 范围 进水温度 40 - 100F (5 - 38C) 进水压力 70 - 100 psi (4.8 - 6.8 bar) 淡水进出口压 35 psi (2.4bar) 浓水进出口压 25 - 30 psi (1.8 - 2.0 bar) 淡水出口与浓水进口差 5-1
10、0psi(0.35-0.7bar) 回收率 90 - 95% 电压 0-400VDC 电流 1.0-5.2ADC,E-Cell 操作参数,回收率 = 产水流量 进水流量进水流量 = 产水流量 + 极水排放量 +浓水排放量,EDI系统回收率:,E-Cell 操作参数,E-Cell 系统的基本设计,1. 软化器 + 1级RO + EDI系统,活性炭 过滤器,软化器,RO,浓水排放,EDI,多介质 过滤器,EDI浓水回流,使用点,极水排放,原水,2. 1级RO +软化器+ EDI系统,活性炭 过滤器,软化器,RO,浓水排放,EDI,多介质 过滤器,EDI浓水回流,使用点,极水排放,原水,3. 2级R
11、O + EDI系统,第一级 RO,加碱,第二级RO,浓水排放,使用点,EDI,EDI浓水回流,活性炭 过滤器,多介质 过滤器,二级RO浓水回流,极水排放,原水,加阻垢剂,为什么 E-Cell 优于传统混床?,为什么 E-Cell 优于传统混床?,现有的混合离子交换技术需要 :大量再生用酸碱消耗 间歇运行，定期再生 含有害物质的废水排放,E-Cell 提供了环保型的选择方案:无需用化学药剂再生 连续运行，操作简便 减少设备占用空间 无有害废水排放,为什么 E-Cell 优于传统混床?,不需要运输和储藏危险的化学品操作更安全,1. E-Cell 无需用化学药剂再生,为什么 E-Cell 优于传统混
12、床?,混床再生用酸碱的运输,储存,处理,为什么 E-Cell 优于传统混床?,混床,间歇运行过程,电阻率,时间,18.2 M,消除了间歇运行弊端，保证水质的连续稳定 不需要操作人员的人工干预 无需复杂的操作步骤,2. E-Cell 连续运行,操作简便,E-Cell,连续运行过程,E-Cell 可连续生产 16 - 18 Mohm.cm 高纯水,时间,电阻率,18.2 M,为什么 E-Cell 优于传统混床?,不需要很高的厂房 占地面积小 系统所需预留空间最小 运输和安装重量轻,阴/阳床+混床,RO + 混床,RO + EDI,3. 减少设备占用空间,不再需要废酸/废碱中和池 浓水排放可以循环利
13、用 更符合环保要求 支持 ISO 14000 的要求,为什么 E-Cell 优于传统混床?,4. 无有害废水排放,EDI进水的要点,所有EDI的进水限制-硬度,进水的硬度超标会导致结垢高硬度导致的结垢可以导致热损伤.系统需要及时的清洗为了降低结垢,MK-3应该在逆流状态下运行,所有EDI的进水限制-CO2,在大多情况下,进水中的CO2 是进水离子负荷的重要组成模块中的树脂可能超负荷仅监测EDI进水中的电导率是不够的,CO2同样需要检测请确保建立在进水水质的基础之上的设计定期监测CO2,进水必须达到RO出水水质标准必须避免物理,微生物和化学污染物理污染:PVC屑;进水屑;污垢;灰尘;花粉;焊屑;
14、树脂粒/碎屑化学污染:氧化物如氯;高价阳离子如铁,锰等污染源:敞开的水箱,脱气塔或者在E-Cell之前未设保安过滤器的软化床,所有EDI的进水限制-进水通用标准,故障及检查,注意下列变化性能:1. 产水电阻率 2. 电压,电流 3. 淡水室与浓水室压差 4. 回收率,可能引起污染的因素:1.进水水质不符合要求.例如: 硬度1.0 ppm 2.系统回收率太高 3.E-Cell 系统的储藏或停机超过3天而没有经过正常的长期停机程序,污染的种类:1.硬度 2.金属氧化物 3.有机物 4.生物污染,污染的征兆:1.模块压差增大 2.产水,浓水或极化水流量减小 3.电压增大 4.产水水质降低,产水电阻率
15、低原因分析: 可以分析如下运行情况: 1.各模块的平均电流 2.各模块的实际电流 3.淡水室和浓水室的压力 4.产水、浓水与极水的流量 5.运行情况随时间变化的趋势,产水电阻率低原因分析: 可以分析检测仪表: 1.电极常数 2.校验 3.温度补偿 4.探头接线 5.仪表接地 6.取样 流经探头的流量太小而导致取样很差,产水电阻率低原因分析:可以分析进水以下参数: 1.电导率 2.pH 3.CO2 4.硅含量 5.硬度 6.检查反渗透设备情况 7.对水质作实验室分析,产水电导率大于进水电导率原因:1.一个或多个模块电极反向浓水室反向进入淡水室立即停止EDI系统运行,并检测原因 2. 浓水室压力大于淡水室压力电流增加,产水水质反而下降原因:1.离子交换膜损坏, 例如:热损坏; 机械损坏.,请注意如下现象:1.极水中有气泡 (好现象) 2.浓水中有气泡 (坏现象) 3.电流升高而产水水质下降 (坏现象) 4.淡水室进出口压差太高,大于40 psi, 2.7 bar (坏现象) 5.极水流量过低,小于60 l/h /模块(坏现象) 6.运行参数随时间改变(坏现象),技术支持: 沈殷伟联系方式: 13012848019,
