全膜法化学水处理系统操作维护手册_电厂化学_青果园电厂化学资料网（燃料智能化、电厂化学、QC资料、汽轮机、锅炉、电气、电力能源、脱硫燃料、电力题库、电力应用文、电力标准大全）

全膜法化学水处理系统操作维护手册

发布时间：2011/4/5 阅读次数：9330 字体大小: 【小】【中】【大】

本广告位全面优惠招商！欢迎大家投放广告！广告投放联系方式

离子交换膜和离子交换树脂的工作原理相近,可以选择性地透过离子,其中阴离子交换膜只允许阴离子透过，不允许阳离子透过；而阳离子交换膜只允许阳离子透过，不允许阴离子透过。在一对阴阳离子交换膜之间充填混合离子交换树脂就形成了一个EDI单元。阴阳离子交换膜之间由混合离子交换树脂占据的空间被称为淡水室。将一定数量的EDI单元罗列在一起，使阴离子交换膜和阳离子交换膜交替排列，并使用网状物将每个EDI单元隔开，两个EDI单元间的空间被称为浓水室。在给定的直流电压的推动下，在淡水室中，离子交换树脂中的阴阳离子分别向正负极迁移，并透过阴阳离子交换膜进入浓水室，同时给水中的离子被离子交换树脂吸附而占据由于离子电迁移而留下的空位。事实上离子的迁移和吸附是同时并连续发生的。通过这样的过程，给水中的离子穿过离子交换膜进入到浓水室被去除而成为除盐水。

带负电荷的阴离子（例如OH^-、Cl^-）被正极（+）吸引而通过阴离子交换膜，进入到邻近的浓水室。此后这些离子在继续向正极迁移中遇到邻近的阳离子交换膜，而阳离子交换膜不允许阴离子通过，这些离子即被阻隔在浓水中。淡水流中的阳离子（例如Na⁺ 、H⁺）以类似的方式被阻隔在浓水室。在浓水室，透过阴阳膜的离子维持电中性。

EDI组件电流量和离子迁移量成正比。电流量由两部分组成，一部分源于被除去离子的迁移，另一部分源于水本身电离产生的H⁺和OH^-离子的迁移。

在EDI组件中存在较高的电压梯度，在其作用下，水会电解产生大量的H⁺和OH^-。这些就地产生的H⁺和OH^-对离子交换树脂有连续再生的作用。

EDI阻件中的离子交换树脂可以分为两部分，一部分称作工作树脂，另一部分称作抛光树脂，二者的界限称为工作前沿。工作树脂承担着除去大部分离子的任务，而抛光树脂则承担着去除像弱电解质等较难清除离子的任务。

EDI给水的预处理是EDI实现其最优性能和减少设备故障的首要的条件。给水里的污染物会对除盐组件有负面影响，增加维护量并降低膜组件的寿命。

2.4.1.4 EDI的应用领域

超纯水经常用于微电子工业、半导体工业、发电工业、制药行业和实验室。EDI纯水也可以作为制药蒸馏水、食物和饮料生产用水、化工厂工艺用水，以及其它超纯水应用领域。

Canpure^™ EDI组件单件流量范围从0.5m3/hr到3.6m3/hr。每个组件都有一个推荐的流量范围。组件并行排列可以产生一个几乎无限规模的系统。根据给水和运行的条件，组件可生产出电阻率达10-18.2 MΩ·cm的纯水。

2.4.2 组件简介

2.4.2.1 EDI的组件结构

EDI主要由以下几个部分组成:

（1）淡水室将离子交换树脂填充在阴、阳离子交换膜之间形成淡水单元。

（2）浓水室用网状物将每个EDI单元隔开，形成浓水室。

（3）极水室

（4）绝缘板和压紧板

（5）电源及水路连接

2.4.2.2 EDI组件优势

Canpure^™ EDI组件和其它的EDI组件相比，有下列优势：

Ø 均相离子交换膜,交换容量高,选择性强

Ø 独特的淡水室、浓水室和极水室设计

Ø 电流效率高、低电压、低能耗

Ø 并排排列管线，连接更简单

Ø 结实的机械设计

Ø 安装、维护、运行简单

Ø 所有水路和电源均在一侧

Ø 防水电源接头

Ø 不断追求技术创新

2.4.3 运行条件

2.4.3.1 运行参数

EDI组件运行结果取决于各种各样的运行条件，其中包括系统设计参数、给水质量、给水压力等。下表列出的是较为典型的运行条件：

型号	Canpure™-500	Canpure™-1000	Canpure™-2000	Canpure™-3600
电压（V,DC）	35-50	60-90	115-180	180-300
电流（A,DC）	2-6	2-6	2-6	2-6
产品水流量（m³/h）	0.4-0.7	0.9-1.2	1.0-2.0	2.0-3.6
浓水流量（m³/h）	0.04-0.21	0.09-0.36	0.18-0.66	0.30-1.08
极水流量（m³/h）	0.04-0.06	0.04-0.06	0.04-0.06	0.04-0.06

2.4.3.2 运行电流及运行电压

严重警告:当电流通过EDI模块时会产生热量。在EDI运行过程中必须用水流将热量全部带出。因此,当EDI淡水,浓水,极水水流不畅或停止时必须停止供电,否则将使EDI模块彻底烧坏。

1 供电

直流电源是使离子从淡水室进入浓水室的推动力。另外，局部的电压梯度使得水离解为H+和OH-并使这些离子迁移，由此实现组件中的树脂再生。

膜块运行的电压由模块内阻和最佳工作电流决定。

EDI直流电源的纹波系数应小于等于5%

2 纯水质量与电流的关系

获得高质量的纯水对应着一个最佳电流量。若实际运行电流低于此电流，产品水中离子不能被完全清除，部分离子被树脂吸附,短时间内产水水质较好,当树脂失效后,产水水质大幅下降；若实际运行电流过多的高于此电流，多余的电流引起离子极化现象使产品水的电阻率降低。

3 电流与给水水质的关系

可以把给水中所有离子(如Na+、Cl-、 HCO3-等)和在EDI组件中可转化成离子的物质（如CO2 、SiO2等）的总和称为总可交换物TES (Total Exchangeable Substance)。TES以碳酸钙计，单位是ppm或mg/L。TES 是TEA（Total Exchangeable Anion）和TEC (Total Exchangeable Cation) 的总和。

EDI工作电流与EDI组件中离子迁移数量成正比。这些离子包括TES，也包括由水离解产生的H+、OH-。水离解产生的H+、OH- 担负着再生EDI抛光层树脂的作用，因此是必要的。水的电离速率取决于电压梯度，因此当施加于淡水室的电压较高时， H+、OH-迁移量也大。值得注意的是过大的电压梯度将使离子交换膜表面产生极化，影响产品水水质。

在每个组件最佳工作电流与给水的TES和纯水水质要求有关。如果给水水质较好，运行电流量可能接近或低于2A，如果给水水质较差，运行电流量可能接近6A，当水质太差时，EDI无法正常工作。

由于二氧化碳和二氧化硅对TEA有贡献，因此TEA经常会大于TEC。因而用TEA计算最佳工作电流更准确。可以根据以下经验公式估算最佳工作电流量：

C(A) = 0.22 x TEA(ppm)。

事实上，工作电流还与总可交换物质的组成有关，因此以上经验公式只能提供一个粗略的估算值，实际调试时的电流应根据现场实际情况仔细调试才能确定。

4 稳定运行状态

运行条件改变后，组件将需要运行8－24个小时才能达到稳定状态。稳定状态是指进出组件的离子达到物料平衡。

如果电流降低或给水离子总量增加，抛光层树脂将会吸收多余的离子。在这种状态下，离开组件的离子数将小于进入组件的离子数。最后达到新的稳定状态时离子迁移速率和给水离子相协调。此时，离子交换树脂的工作前沿将向出水端移动，抛光层树脂总量减少。

如果电压升高或给水离子浓度减小，树脂将会释放一些离子进入浓水，离开组件的离子数将大于进入组件的离子数。最后达到新的稳定状态时离子迁移速率和给水离子相协调。此时，离子交换树脂的工作前沿将向给水端移动，抛光层树脂总量增加。

进出组件的离子达到物料平衡是判断EDI组件是否处于稳定运行状态的有效手段。

2.4.3.3 给水要求

以下每项指标均是保证EDI正常运行的必要最低条件，为了使系统运行结果更佳，系统设计时应适当提高。

l 给水：通常为单级反渗透+软化或二级反渗透产水。

l TEA（总可交换阴离子，以CaCO₃ 计）：<25ppm。

TEA包括所有阴离子及以阴离子形式被EDI除去的物质。由于水中所含的 CO₂ 、SiO₂和H₃BO₃以HCO₃^- / CO₃^2-、HSiO₃^- / SiO₃^2-和B(OH)₄^-，的形式被EDI清除，根据经验计算TEA时分别以电荷为-1.7、-1.5和-1.0计。给水中HCO₃^- 也有一部分是以CO₃^2-形式被清除，在计算TEA时电荷也以-1.7计。TEA计算公式如下：

TEA=50[CCl^-/35.5+2CSO4^2-/96+1.7CCO2/44+1.7CHCO3^1-/61+1.5CSiO2/60+ …]

其中所有物质浓度均以ppm或mg/L计

l pH ：6.0～9.0

当总硬度低于0.1ppm时，EDI最佳工作的pH范围为 8.0～9.0。

注：PH是入水的参考指标，其是影响入水CO₂含量的指标之一。

l 温度： 5-35°C。

l 进水压力：<4bar（60psi）。

浓水和极水的入口压力一般低于产品水的入口压力0.3-0.5kg/cm2。

l 出水压力：浓水和极水的出口压力一般低于产品水的出口压力0.5-0.7kg/cm2。

l 硬度（以CaCO₃计）：<1.0 ppm。

注意：EDI工艺需要限定进水硬度以免结垢。在进水硬度 <0.1 ppm时，Canpure^™EDI系统最高的回收率是 95%；而当进水硬度为0.1-0.5ppm时，浓水中需要加盐，系统最高的回收率是90%,而且需要定期清洗；在进水硬度为0.5-0.75 ppm时浓水中需要加盐，系统最高的回收率是80-85%,而且需要定期清洗。在进水硬度为0.75-1 ppm时必须事先得到Canpure公司的书面确认，否则Canpure^™EDI的质量保证无效。

在进水硬度超过1ppm时运行Canpure^™EDI模块，会造成结垢和不可修复的损坏。

l 有机物（TOC）：<0.5 ppm。

l 氧化剂：Cl₂<0.05 ppm，O₃<0.02 ppm。

l 变价金属：Fe<0.01 ppm，Mn<0.01 ppm。

铁锰离子对离子交换树脂有中毒作用。而对于EDI，铁锰离子对树脂的中毒现象要比混床严重很多倍。造成这种现象的原因是多方面的：（1）由于在EDI阴膜附近pH 值很高，致使铁锰在该区域中毒现象较明显；（2）混床在运行时阳离子交换树脂不断释放氢离子，这些氢离子在局部对中毒的离子交换树脂有洗脱作用；（3）在用酸对混床中的阳离子交换树脂再生时对中毒铁锰有洗脱作用；（4）由于EDI中树脂总量较少，使全部树脂中毒的时间也比混床短很多倍。由于这些原因，当给水铁或锰含量超标时，EDI膜件可能在几个至几十个小时内中毒。

另外变价金属对离子交换树脂的氧化催化作用，会造成树脂的永久性损伤。

l H₂S ：<0.01 ppm。

l 二氧化硅 ：<0.5 ppm。

l SDI 15min：<1.0。

l 色度: <5 APHA 。

l 二氧化碳的总量：二氧化碳含量和pH值将明显影响产品水电阻率。如果CO₂ 大于10 ppm，Canpure^™EDI系统不能制备高纯度的产品水。可以通过调节反渗透进水 pH 值或使用脱气装置来降低CO₂ 量。

l 电导率: <40μS/cm。

电导率只能作为EDI运行的一个参考性指标,参见3.4。

2.4.3.4 给水TEA与电导率

纯水水质取决于组件从淡水室中除去离子的能力，单位时间内给水TES过高通常会导致较低的产品水水质。无论对强电解质（NaCl）还是弱电解质（二氧化碳、二氧化硅）均如此。

过高的给水TES导致EDI组件内部树脂工作界限向出水端迁移，这导致抛光树脂量减小，因此引起弱电解质清除率的降低，纯水电阻率随之降低。

电导率是水中离子总量的综合指标。但是该指标不能直接代表纯水水质。其中最主要原因是电导率不能真实反映水中弱电解质含量，特别是二氧化碳的含量。比如同样是电导率为10uS/cm的反渗透纯水，其中二氧化碳含量可能是5ppm,也可能是35ppm。而当二氧化碳含量过高时EDI就不能正常工作了。另一方面，不同离子在水中大小和极性存在差异，因此EDI清除这些离子的能力也存在明显差异。由于这些原因，给水电导率只能作为一个参考指标，而TEA是更为准确衡量给水质量的指标。

2.4.3.5 污染物对除盐效果的影响

对EDI影响较大的污染物包括硬度（钙、镁）、有机物、固体悬浮物、变价金属离子（铁、锰）、氧化剂（氯，臭氧）。

设计RO/EDI系统时应在EDI的预处理过程除去这些污染物。给水中这些污染物的浓度限制见3.2节。在预处理中降低这些污染物的浓度可以提高EDI性能。其它有关EDI设计策略将在本手册其它部分详述。

氯和臭氧会氧化离子交换树脂和离子交换膜，引起EDI组件功能减低。氧化还会使TOC含量明显增加，污染离子交换树脂和膜，降低离子迁移速度。另外，氧化作用使得树脂破裂,通过组件的压力损失将增加。

铁和其它的变价金属离子可对树脂氧化起催化作用和使树脂中毒，永久地降低树脂和膜的性能。

硬度能在EDI单元中引起结垢。结垢一般在浓水室阴膜的表面发生，该处pH值较高。浓水区形成一定的垢斑后，垢斑处的水流量降低,由电流形成的热量无法转移,最终会将膜烧坏。Canpure^™组件设计采取了避免结垢的措施。不过，使入水硬度降到最小将会延长清洗周期并且提高EDI系统水的利用率。

悬浮物和胶体会引起膜和树脂的污染和堵塞，树脂间隙的堵塞导致EDI组件的压力损失增加,会引起膜热烧毁。

有机物被吸引到树脂和膜的表面导致其被污染，使得被污染的膜和树脂迁移离子的效率降低，膜堆电阻将增加。

上一页 1 2 3 456 7 8 下一页

上一篇：凝结水精处理及化验站运行日志下一篇：中水深度处理（中水岛）运行规程

我要评论