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浅谈反渗透、EDI的优越性

发布时间：2011/4/13 阅读次数：1125 字体大小: 【小】【中】【大】

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反渗透优越性

1 反渗透技术

反渗透（简称RO，是英文Reverse Osmosis的缩写）是一种膜分离技术，现在已经广泛应用于电子、电力和苦咸水的淡化等领域的水处理技术中。

1.1 反渗透技术的基本原理

许多天然或人造的薄膜对于物质的透过具有选择性，当两种浓度不同的溶液（这里指浓水与淡水）被一层半透膜隔开时，只有水可以通过而溶质（水中盐分）却不能通过。自然状态下，水从淡水侧向浓水侧渗入，当渗入达到动态平衡时在两种不同浓度的溶液面产生高度差（或称压差），这个压差称为渗透压，而这个过程称为渗透。如果在浓水侧施加压力以至于超过渗透压，则浓水中的水会通过半透膜渗入淡水侧，这个过程与自然状态下发生的渗透过程正好相反，所以称为反渗透。

反渗透装置净化水的过程属物理过程，在一定压力下，溶于水中的各种物质包括分子和离子被截留在反渗透膜的一侧，水分子渗透到反渗透膜的另一侧，从而实现了对水的过滤净化。通常一级反渗透的回收率控制在75％，除盐率可以达到98％左右。在除盐水处理系统中，通常以反渗透设备作为预除盐装置，以离子交换设备作为精除盐装置，这种组合方式较为经济合理。

1.2 使用情况

目前，我国大多数电厂没有采用反渗透这一技术的主要原因是受价格的制约，但是实际上以反渗透加离子交换除盐制取除盐水与离子交换除盐制取除盐水所需的费用相比，2～3 a节约的酸碱费用就相当于反渗透及其预处理系统的投资，只要运行维护得当，反渗透膜元件的使用寿命可以超过6 a，而且大大减少对环境的污染。

2 反渗透优点

1.反渗透可以从苦咸水中提取淡水；
2. 反渗透容易去除有机物、细菌和胶体及溶于水中的其它杂质，获得高纯度的水；
3. 反渗透在常温不发生相变的条件下，可以对溶质和水进行分离，适用于对热敏感物质的分离、浓缩，并且与有相变化的分离方法相比，能耗较低；
4.反渗透作为一种浓缩方法，能回收溶解在溶液中有价值的成份；
5.反渗透利用低压作为膜分离动力，因此分离装置简单，操作、维护和自控简便，现场安全卫生；
6.反渗透自动化程度高，工作量低，结构紧凑，占地小，从而降低费用；采用离子交换除盐设备结构庞大，数量多，占地面积大，投资费用大。

7.反渗透膜分离技术杂质去除范围广。

8.含盐量高，水量大的情况下反渗透膜处理方式较为经济，操作简单、酸碱耗小、运行周期长、环境污染小。需要除盐水的工艺，一般采用单级反渗透加两级混床或双极反渗透加单级混床，出水满足二级除盐水或一级除盐水的标准。采用离子交换除盐设备酸碱用量大，再生次数频繁，用工业水量大，自用除盐水用量也很高。采用反渗透设备的一级反渗透回收率为75％，可大幅度降低酸碱用量，节约生水和除盐水。采用离子交换除盐设备系统一年酸碱费用为416．195万元，而采用反渗透设备进行生产锅炉补给水一年酸碱费用为100．941万元。

3 结束语

目前，国内已有不少行业采用反渗透设备，相信随着经济的发展及对环境保护要求的日益严格，将会被越来越多国内用户所接受，是取代一级除盐的必然结果。

EDI优越性

EDI(Electro-deionization)是一种将离子交换技术、离子交换膜技术和电迁移技术相结合的纯水制造技术，利用电渗析极化而发生水电离,产生H＋和OH－离子实现树脂再生。经过十几年的发展，EDI技术已经在世界水处理行业占据了相当部分的市场。
　　EDI膜堆中各膜对为板框式组装，每个膜对由精选的离子交换膜（一张阳膜、一张阴膜）及允许水流通过和促进水流在流道中湍流的隔栅组成。另外，交错的膜对间填充满象混合离子交换树脂之类的离子化导电物质。膜对中对进水起纯化作用的单元称为淡水室，起聚集离子作用的单元称为浓水室。多个膜对构成一个膜堆，膜堆设计为水平放置，在膜堆的两侧安装有一副电极（阳极及阴极），整个的组件通常称为一个EDI膜堆。
　　在直流电场的作用下，离子从淡水室中选择性地透过离子膜进入到浓水室中，最后在淡水室中制出除盐的产品水。浓水室中的废水可以回收至水处理系统的前端或回收至其它设备中使用，小流量的极水可以同设备的废水一样进行排放处理。

EDI装置属于精处理水系统，一般都与反渗透(RO)配合使用，组成预处理、反渗透、EDI装置的超纯水处理系统，取代了传统水处理工艺的混合离子交换设备。反渗透产品水完全可以满足要求EDI装置的进水要求。通过EDI装置可生产电阻率高达15MΩ.CM以上的超纯水。

EDI装置不需要化学再生，可连续运行，且不需要传统水处理工艺的混合离子交换设备再生所需的酸碱液，以及再生所排放的废水。其主要特点如下：连续运行，产品水水质稳定；容易实现全自动控制；无需再用酸碱再生；不会因再生而停机；节省了再生用水以及再生污水处理设施；产水率高(可达95%以上)；无需酸碱储备和酸碱稀释运送设施；占地面积小；使用安全可靠，避免工人接触酸碱；降低运行及维护成本；设备单元模块化，可灵活的组合各种流量的净水设施；安装简单，费用低廉。EDI装置设备小巧，所需厂房远远小于混床，因而在土建方面的投资比较低。

EDI所有的设备要求是标准化的，适合重工业产业的连续运行，使用寿命至少在20年以上。假定每套系统都占有适当的空间，由于EDI系统占用的空间较后者小，因而在经济上更合算。
　　EDI系统由装在同一个搁架上的多个EDI膜堆（50gpm为4个膜堆, 200gpm为16个膜堆，600gpm为48个膜堆）、电源、浓水泵、控制盘、必要的阀门等组成，多个膜堆组装在同一膜架内。EDI系统采用通用的膜堆设计，可提供不同流量大小的出力。EDI的电耗根据进入TDS的含量大小一般为每小时1.1－2.8KWh/kgal。一个EDI膜堆一般按其正常出力运行，但在短时间内可以在保证出水水质的条件下以更高的流量运行。
　　当EDI膜堆要求进行维护及更换时（当然这种情况是比较少见的），系统中剩余的膜堆可以在保证出水水质的前提下比正常出力略大的负荷运行，直至有故障的膜堆被修复或更换为止。这种能力可使其根据产水量和水质提供一定程度的富余量，并允许系统连续地运行，当然这种膜堆式系统出力的提高是有限度的（最大可提高20％的出力）。同时需要指出的是，更大的出力将增加EDI膜堆的运行压差。此外某些EDI组件可提供100％的富余量，例如浓水循环泵等。
　　在混床系统中，为保持连续的运行，一般设置有两台床。对于50gpm出力的混床，其直径为30英寸；200gpm出力的混床直径为54英寸；600gpm出力的混床直径可达90英寸，混床的运行周期分别为24小时（高TDS含量）、36小时（中TDS含量）及60小时（低TDS含量），混床系统还包括酸碱再生装置、酸碱贮存罐（30天的贮存量）、碱稀释水加热器、风机、相关的仪表、控制盘及废水中和系统（罐、泵、混合器等）。需要指出的是在EDI及混床系统中都含有控制盘，但混床系统的控制盘比EDI系统的控制盘更大更复杂。

总结
　　EDI在低至中型产水量系统中的应用比混床的年度费用更经济。对于高产水量系统，EDI的费用也与混床相当。另外，研究还表明EDI可以带来混床系统无可比拟的其它方面的好处，这些包括有废水的监测、排放、较小的安装空间、较低的防腐要求、运行人员更少地对化学药剂进行操作处理、在保证水量及水质的前提下仅略微提高运行费用就可以适应进水TDS的变化。
　　EDI对纯水制备技术是一个较大的贡献，它允许水处理系统在一些应用条件下不使用有害的化学药剂。研究表明，EDI除了技术的的优势外，它还与混床离子交换技术具有经济上的可比性，在许多情况下，它较混床系统占有更大的经济优势。

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