01
EDI là gì?
Tên tiếng Anh đầy đủ của EDI là điện phân, có nghĩa là khử muối điện, còn được gọi là công nghệ electro deionization hoặc điện phân giường đóng gói.
Công nghệ electrodeionization kết hợp các kỹ thuật trao đổi ion và phân điện.và là một công nghệ xử lý nước ngày càng được sử dụng rộng rãi và hiệu quả sau nhựa trao đổi ion.
Nó không chỉ sử dụng những lợi thế của việc khử muối liên tục thông qua công nghệ lọc điện, mà còn đạt được khử muối sâu thông qua công nghệ trao đổi ion;
Điều này không chỉ cải thiện các khuyết tật của giảm hiệu quả hiện tại trong quá trình điện phân để xử lý dung dịch nồng độ thấp, tăng cường chuyển ion,nhưng cũng cho phép tái tạo các bộ trao đổi ion, tránh việc sử dụng tái tạo và giảm ô nhiễm thứ cấp được tạo ra trong quá trình sử dụng tái tạo axit-base, đạt được hoạt động không ngừng của khử ion hóa.
hình ảnh
Sơ đồ sơ đồ EDI
Các nguyên tắc cơ bản của việc khử ion hóa EDI bao gồm ba quy trình sau:
1Quá trình lọc điện
Dưới tác động của một trường điện bên ngoài, các chất điện giải trong nước di cư chọn lọc qua nhựa trao đổi ion và được xả với nước tập trung, do đó loại bỏ ion khỏi nước.
2. Quá trình trao đổi ion
Bằng cách sử dụng nhựa trao đổi ion để trao đổi các ion tạp chất trong nước, kết hợp với các ion tạp chất trong nước, có thể đạt được hiệu quả loại bỏ các ion khỏi nước.
3Quá trình tái tạo điện hóa học
Sử dụng H + và OH - được tạo ra bởi sự phân cực của nước ở giao diện nhựa trao đổi ion để tái tạo điện hóa của nhựa, đạt được tự tái tạo của nhựa.
02
Những yếu tố ảnh hưởng và biện pháp kiểm soát của EDI là gì?
1. Ảnh hưởng của độ dẫn vào
Dưới cùng dòng điện hoạt động, khi độ dẫn của nước thô tăng lên, tốc độ loại bỏ chất điện giải yếu bằng EDI giảm xuống và độ dẫn của nước thải cũng tăng lên.
Nếu độ dẫn của nước thô thấp, hàm lượng ion cũng thấp,và nồng độ thấp của ion gây ra một gradient lực điện động lớn để hình thành trên bề mặt nhựa và màng trong buồng nước ngọt, dẫn đến sự gia tăng mức độ phân ly nước, tăng dòng chảy tối đa và một lượng lớn H + và OH - được sản xuất,dẫn đến hiệu ứng tái tạo tốt của nhựa trao đổi anion và cation chứa trong buồng nước ngọt.
Do đó, cần phải kiểm soát độ dẫn của nước đi vào để đảm bảo rằng độ dẫn của nước đi vào EDI dưới 40us/cm,có thể đảm bảo độ dẫn chất thải đủ điều kiện và loại bỏ các chất điện giải yếu.
2Ảnh hưởng của điện áp và dòng điện
Dòng điện hoạt động tăng lên và chất lượng nước sản xuất tiếp tục được cải thiện.
Nhưng nếu dòng chảy được tăng lên sau khi đạt đến điểm cao nhất, do số lượng quá nhiều H + và OH - ion tạo ra bởi ion hóa nước,một số lượng lớn các ion dư thừa hoạt động như các ion mang dòng điện để dẫn, ngoài việc được sử dụng để tái tạo nhựa. Đồng thời, do sự tích tụ và chặn của một số lượng lớn các ion vận chuyển dòng trong quá trình di chuyển của chúng,thậm chí có sự lan truyền đối lập, dẫn đến giảm chất lượng nước sản xuất.
Do đó, cần phải chọn điện áp và dòng điện hoạt động phù hợp.
3Tác động của chỉ số mờ và ô nhiễm (SDI)
kênh sản xuất nước của thành phần EDI được lấp đầy với nhựa trao đổi ion.dẫn đến sự gia tăng sự khác biệt áp suất hệ thống và giảm sản lượng nước.
Do đó, cần phải xử lý trước thích hợp và nước thải RO nói chung đáp ứng các yêu cầu đầu vào EDI.
4Ảnh hưởng của độ cứng
Nếu độ cứng còn lại của nước đi vào EDI quá cao, nó sẽ gây ra các lớp vỏ trên bề mặt màng của kênh nước tập trung, làm giảm tốc độ lưu lượng nước tập trung,Giảm điện trở của nước được sản xuất, ảnh hưởng đến chất lượng nước sản xuất và trong trường hợp nghiêm trọng, chặn các kênh nước tập trung và nước cực của các thành phần,dẫn đến thiệt hại cho các thành phần do sưởi ấm bên trong.
Có thể được kết hợp với loại bỏ CO2 để làm mềm và thêm kiềm vào dòng chảy RO; Khi hàm lượng muối trong dòng chảy cao,ảnh hưởng của độ cứng có thể được điều chỉnh bằng cách thêm một giai đoạn đầu tiên RO hoặc lọc nano cùng với khử muối.
5Tác động của tổng lượng carbon hữu cơ (TOC)
Nếu hàm lượng hữu cơ trong dòng chảy quá cao, nó sẽ gây ô nhiễm hữu cơ của nhựa và màng thấm chọn lọc,dẫn đến sự gia tăng điện áp hoạt động của hệ thống và giảm chất lượng nước sản xuấtĐồng thời, nó cũng dễ dàng hình thành các chất hợp chất hữu cơ trong kênh nước tập trung, có thể chặn kênh.
Do đó, trong quá trình chế biến, một mức R0 bổ sung có thể được thêm cùng với các yêu cầu chỉ số khác để đáp ứng các yêu cầu.
6Ảnh hưởng của các ion kim loại như Fe và Mn
Các ion kim loại như Fe và Mn có thể gây "ngộ độc" nhựa, và "ngộ độc" kim loại của nhựa có thể dẫn đến sự suy giảm nhanh chóng chất lượng nước thải EDI,đặc biệt là sự giảm nhanh chóng trong tỷ lệ loại bỏ silicon.
Ngoài ra, tác dụng xúc tác oxy hóa của kim loại giá trị biến trên nhựa trao đổi ion có thể gây tổn thương vĩnh viễn cho nhựa.
Nói chung, hàm lượng Fe trong lối vào EDI trong khi hoạt động được kiểm soát dưới 0,01mg/L.
7. Tác động của CO2 trong
HCO3- được tạo ra bởi CO2 trong dòng chảy là một chất điện giải yếu có thể dễ dàng xuyên qua lớp nhựa trao đổi ion và gây ra sự giảm chất lượng của nước sản xuất.
Trước khi đi vào nước, một tháp khử khí có thể được sử dụng để loại bỏ.
8Ảnh hưởng của tổng hàm lượng anion (TEA)
TEA cao sẽ làm giảm sức đề kháng của sản xuất nước EDI hoặc đòi hỏi phải tăng dòng điện hoạt động EDI,trong khi quá cao hiện tại hoạt động sẽ dẫn đến sự gia tăng của hệ thống hiện tại và nồng độ clo dư thừa trong nước cực, gây hại cho tuổi thọ của màng cực.
Ngoài 8 yếu tố ảnh hưởng trên, nhiệt độ nước vào, giá trị pH, SiO2 và oxit cũng có tác động đến hoạt động của hệ thống EDI.
03
Đặc điểm của EDI
Trong những năm gần đây, công nghệ EDI đã được áp dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như điện, hóa chất và dược phẩm đòi hỏi chất lượng nước cao.
Nghiên cứu ứng dụng lâu dài trong lĩnh vực xử lý nước đã chỉ ra rằng công nghệ xử lý EDI có sáu đặc điểm sau:
1Chất lượng nước cao và dung dịch thải ổn định
Công nghệ EDI kết hợp các lợi thế của việc khử muối liên tục bằng điện phân và khử muối sâu bằng trao đổi ion.Nghiên cứu khoa học và thực hành liên tục đã chỉ ra rằng sử dụng công nghệ EDI để tiếp tục khử muối có thể loại bỏ các ion từ nước và đạt được độ tinh khiết cao.
2Điều kiện lắp đặt thiết bị thấp và dấu chân nhỏ
So với giường trao đổi ion, các thiết bị EDI có kích thước nhỏ hơn, trọng lượng nhẹ hơn và không yêu cầu bể lưu trữ axit hoặc kiềm, có thể tiết kiệm không gian hiệu quả.
Hơn nữa, thiết bị EDI là một cấu trúc được lắp ráp hoàn toàn với thời gian xây dựng ngắn và khối lượng công việc lắp đặt tại chỗ tối thiểu.
3Thiết kế đơn giản, vận hành và bảo trì dễ dàng
Thiết bị xử lý EDI có thể được điều chỉnh để sản xuất và có thể tự động tái tạo liên tục mà không cần thiết thiết bị tái tạo lớn và phức tạp.,dễ vận hành và bảo trì.
4. Kiểm soát tự động của quá trình lọc nước là đơn giản và thuận tiện
Thiết bị EDI có thể kết nối nhiều mô-đun song song với hệ thống, đảm bảo hoạt động mô-đun an toàn và ổn định, chất lượng đáng tin cậy và kiểm soát chương trình dễ dàng cho hoạt động và quản lý hệ thống.
5Không thải các dung dịch axit và kiềm, có lợi cho bảo vệ môi trường
Các thiết bị EDI không yêu cầu tái tạo hóa học axit hoặc kiềm, và về cơ bản không có sự thải chất thải hóa học.
6Tỷ lệ thu hồi nước cao và tỷ lệ sử dụng nước của công nghệ xử lý EDI thường trên 90%
Tóm lại, công nghệ EDI có những lợi thế đáng kể về chất lượng nước, ổn định hoạt động, dễ vận hành và bảo trì, an toàn và bảo vệ môi trường.
Nhưng nó cũng có một số thiếu sót. thiết bị EDI có yêu cầu cao về chất lượng nước đi vào và đầu tư một lần của họ (chi phí cơ sở hạ tầng và thiết bị) tương đối cao.
Cần lưu ý rằng mặc dù chi phí cơ sở hạ tầng và thiết bị của EDI cao hơn một chút so với các quy trình hỗn hợp, xem xét tổng chi phí hoạt động của thiết bị,Công nghệ EDI vẫn có một số lợi thế.
Ví dụ, một trạm nước tinh khiết so sánh chi phí đầu tư và hoạt động của hai quy trình,và thiết bị EDI có thể bù đắp sự khác biệt đầu tư với quy trình giường hỗn hợp sau một năm hoạt động bình thường.
04
Phương pháp thẩm thấu ngược + EDI so với trao đổi ion truyền thống
1- So sánh đầu tư ban đầu cho dự án
Về đầu tư ban đầu cho dự án, trong các hệ thống xử lý nước với dòng chảy sản xuất nước thấp,quá trình đảo chiều+EDI loại bỏ hệ thống tái tạo lớn được yêu cầu bởi các quy trình trao đổi ion truyền thốngĐiều này không chỉ làm giảm đáng kể chi phí mua thiết bị mà còn tiết kiệm khoảng 10% đến 20% diện tích đất,do đó giảm chi phí kỹ thuật dân dụng và mua đất để xây dựng nhà máy.
Do thực tế là chiều cao của thiết bị trao đổi ion truyền thống nói chung là trên 5m, trong khi chiều cao của thiết bị thẩm thấu ngược và thiết bị EDI là trong vòng 2,5m,chiều cao của xưởng xử lý nước có thể được giảm 2-3m, do đó tiết kiệm 10% đến 20% đầu tư xây dựng trong xưởng.
Xem xét tỷ lệ phục hồi của thẩm thấu ngược và EDI, tất cả nước tập trung từ thẩm thấu ngược thứ cấp và EDI được phục hồi,nhưng nước tập trung từ thẩm thấu ngược ban đầu (khoảng 25%) cần phải được thải ra, và sản lượng của hệ thống xử lý trước cần phải được tăng tương ứng.Đầu tư ban đầu cần được tăng khoảng 20% so với hệ thống xử lý trước sử dụng các quy trình trao đổi ion.
Xem xét tất cả các yếu tố, quá trình đảo chiều + EDI tương đương với đầu tư ban đầu cho các quy trình trao đổi ion truyền thống trong các hệ thống xử lý nước quy mô nhỏ.
2- So sánh chi phí hoạt động
Như đã được biết, về tiêu thụ ma túy, chi phí hoạt động của công nghệ đảo chiều (bao gồm liều lượng đảo chiều, làm sạch hóa học, xử lý nước thải, v.v.)) thấp hơn so với công nghệ trao đổi ion truyền thống (bao gồm cả tái tạo nhựa trao đổi ion), xử lý nước thải, v.v.).
Tuy nhiên, về mức tiêu thụ điện và thay thế phụ tùng thay thế, quá trình thẩm thấu ngược và EDI cao hơn nhiều so với quá trình trao đổi ion truyền thống.
Theo thống kê, chi phí hoạt động của quá trình thẩm thấu ngược kết hợp với quy trình EDI cao hơn một chút so với quá trình trao đổi ion truyền thống.
Xem xét tất cả các yếu tố, tổng chi phí vận hành và bảo trì của quá trình thẩm thấu ngược kết hợp với quy trình EDI cao hơn 50% đến 70% so với quá trình trao đổi ion truyền thống.
3. Reverse osmosis + EDI có khả năng thích nghi mạnh mẽ, mức độ tự động hóa cao và ô nhiễm môi trường tối thiểu
Quá trình thẩm thấu ngược + EDI có khả năng thích nghi mạnh mẽ với hàm lượng muối của nước thô và có thể được sử dụng cho nước biển, nước muối, nước khử nước mỏ, nước ngầm và nước sông.Quá trình trao đổi ion không kinh tế khi hàm lượng chất rắn hòa tan trong lưu lượng lớn hơn 500 mg/L.
Phương pháp thẩm thấu ngược và EDI không yêu cầu tái tạo axit-base, tiêu thụ một lượng lớn axit-base, hoặc tạo ra một lượng lớn nước thải axit-base.chất ức chế quy mô, và cần phải thêm chất giảm.
Về hoạt động và bảo trì, thẩm thấu ngược và EDI cũng có lợi thế tự động hóa cao và kiểm soát chương trình dễ dàng.
4Thiết bị thẩm thấu ngược + EDI đắt tiền và khó sửa chữa và xử lý nước mặn tập trung là một thách thức
Mặc dù quá trình thẩm thấu ngược cộng với EDI có nhiều lợi thế, trong trường hợp thiết bị bị hỏng, đặc biệt là khi màng thẩm thấu ngược và bộ sưu tập màng EDI bị hỏng,nó chỉ có thể được tắt để thay thếTrong hầu hết các trường hợp, các kỹ thuật viên chuyên nghiệp được yêu cầu để thay thế, và thời gian tắt có thể dài hơn.
Mặc dù thẩm thấu ngược không tạo ra một lượng lớn nước thải axit và kiềm, tỷ lệ phục hồi của thẩm thấu ngược ban đầu thường chỉ là 75%,tạo ra một lượng lớn nước tập trung. hàm lượng muối của nước tập trung cao hơn nhiều so với nước thô. hiện tại không có biện pháp xử lý trưởng thành cho nước tập trung này, và một khi thải ra,nó sẽ gây ô nhiễm môi trường.
Hiện tại, trong các nhà máy điện gia dụng, việc thu hồi và sử dụng nước muối tập trung từ thẩm thấu ngược chủ yếu được sử dụng để rửa than và làm ẩm tro.Một số trường đại học đang tiến hành nghiên cứu về quá trình tinh chế bốc hơi và tinh thể hóa nước muối tập trung, nhưng chi phí cao và khó khăn cao, vì vậy nó chưa được áp dụng rộng rãi trong công nghiệp.
Chi phí của các thiết bị thẩm thấu ngược và EDI tương đối cao, nhưng trong một số trường hợp, đầu tư ban đầu thậm chí còn thấp hơn so với các quy trình trao đổi ion truyền thống.
Trong các hệ thống xử lý nước quy mô lớn (khi hệ thống sản xuất một lượng lớn nước),đầu tư ban đầu vào hệ thống đảo chiều và EDI cao hơn nhiều so với các quy trình trao đổi ion truyền thống.
Trong các hệ thống xử lý nước quy mô nhỏ, quá trình đảo chiều cộng với EDI có đầu tư ban đầu tương tự so với các quy trình trao đổi ion truyền thống.
Tóm lại, khi sản lượng của hệ thống xử lý nước thấp, quá trình xử lý đảo ngược và EDI có thể được ưu tiên.và ô nhiễm môi trường tối thiểu.
