EDI系統(tǒng)消除了酸和腐蝕物，由于再生混床過程涉及酸堿等化學(xué)品的運(yùn)輸、存儲(chǔ)、處理，每個(gè)環(huán)節(jié)都非常危險(xiǎn)，產(chǎn)水水質(zhì)、運(yùn)行周期影響因素很多，處理很麻煩，相較之下，EDI比復(fù)雜的混床操作則要簡單、連續(xù)。需要更少的勞動(dòng)力。EDI系統(tǒng)還減少了附屬設(shè)備，比如酸堿計(jì)量裝置、酸堿儲(chǔ)存罐、PH中和裝置和相關(guān)連的設(shè)備等。它的工藝過程產(chǎn)生很少的排放物，產(chǎn)生的排放物都是許可的，實(shí)際上EDI系統(tǒng)中大多數(shù)排放水可以回收到水處理系統(tǒng)的入口回收利用，提高系統(tǒng)產(chǎn)水率。很多情況下，應(yīng)用EDI將會(huì)操作更少，資本更少。混床消耗樹脂、勞力、化學(xué)物、廢水。而EDI 的消耗是電能，膜堆有時(shí)候需要清洗和替換。在相同產(chǎn)水量的情況下，EDI消耗的勞動(dòng)力和廢水的排放量比混床要顯著的少。根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)和出水的品質(zhì)，每產(chǎn)生1000加侖的水每小時(shí)EDI消耗的電量為0.5-3.0KW，比起用混和離子交換，操作消耗更少。EDI系統(tǒng)操作的軟件設(shè)計(jì)花費(fèi)也要比混床系統(tǒng)少。RO通常做為EDI系統(tǒng)的進(jìn)水。 

　　EDI怎么樣工作？

　　EDI模塊（膜堆）是EDI工作的核心。一個(gè)簡單的EDI膜堆主要由兩個(gè)電性相反的電極和多個(gè)模塊單元對(duì)組成，一個(gè)膜單元對(duì)由一個(gè)填滿陽離子和陰離子交換樹脂的淡水室（D-室）、一個(gè)陽膜、一個(gè)陰膜、一個(gè)濃水室（C-室）組成。EDI膜堆包含多個(gè)膜單元對(duì)。在每個(gè)膜堆的內(nèi)部有兩個(gè)帶有600V電壓的電極，這是通過每個(gè)膜堆必需的電壓。正極帶正電壓，負(fù)極帶負(fù)電壓，電流在正極和負(fù)極之間通過30個(gè)膜單元。任一個(gè)淡水室都包含著陽樹脂和陰樹脂。一個(gè)陽膜朝著陰極的方向把淡水室和濃水室分開，在另外一邊，陰膜也把淡水市和濃水室分開。EDI用的膜和RO用的膜很不相同，RO用的膜允許小顆粒的分子污染物和離子以及水通過，而EDI膜象離子交換樹脂一樣是用聚苯乙烯材料制作的，只允許帶適當(dāng)電荷的離子通過，水基本上不能通過。樹脂通過水的分離持續(xù)的再生。在電場(chǎng)中，給水中的水分子被分離成H+和OH- ，被異性電荷相吸，H+通過陽陽樹脂移向陰極的方向，OH-通過陰樹脂移向陽極的方向。這種H+和OH-的遷移再生了樹脂，陽膜允許H+通過進(jìn)入濃水室，陰膜允許 OH-通過也進(jìn)入濃水室，H+和OH-結(jié)合生成生產(chǎn)的水。濃水室中自己水的流動(dòng)將帶走水中的陰陽離子。膜阻止帶相反電荷的離子的進(jìn)入淡水室在水流通過淡水室的過程中，離子被樹脂去處，所以膜的有效側(cè)（淡水室）就會(huì)產(chǎn)生純水。

   在EDI中，90%到95%的水流過淡水室，水流并行的通過多個(gè)膜堆，每個(gè)膜堆都并聯(lián)很多個(gè)淡水室，水流一次性的通過淡水室，流出來的就是高純水。另外的5%-10%被送到濃水室，其中3%-8%流出EDI后作為補(bǔ)充水，2%用來沖洗電極。濃水的再循環(huán)增加了水的電導(dǎo)率而要增加EDI系統(tǒng)通過的電流。EDI廢水的PH主要由給水的品質(zhì)決定。通常都是品質(zhì)很好的水，PH接近中性。排放的濃水可以通過返回到進(jìn)水口進(jìn)行回收，極水包含低濃度的氫氣、氧氣和氯氣要送到一個(gè)通風(fēng)的地方進(jìn)行排放。在過去的三年內(nèi)，EDI系統(tǒng)已經(jīng)被許多的水處理的領(lǐng)域所接受，今天幾乎一半的新建的電廠和半導(dǎo)體水處理系統(tǒng)和75%制藥水系統(tǒng)包括EDI。最近的研究已經(jīng)鋪平了EDI膜的發(fā)展道路，在將來的歲月里，將要為電能的節(jié)約和水品質(zhì)的提高，特別是硅和硼的減少而努力。在將來的幾年內(nèi)，可以預(yù)測(cè)更高質(zhì)量的水質(zhì)可以被制出，而且將對(duì)進(jìn)水的水質(zhì)要求要降低，特別是硅和硬度的要求。

　　附1：EDI的維護(hù)需求

　　EDI在一個(gè)設(shè)計(jì)良好的系統(tǒng)中需要很少的維護(hù)。使用的儀表每1-2年需要一次校準(zhǔn)。強(qiáng)烈推薦每周要把壓力、流量、電流數(shù)據(jù)做幾次記錄，以便以后用來研究污物和濃縮比例的問題。當(dāng)預(yù)處理工作不正常或者預(yù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的不好時(shí)候，濃縮比例和污染會(huì)存在。當(dāng)發(fā)現(xiàn)污染的時(shí)候，在很多情況下清洗可以恢復(fù)膜的性能。制藥系統(tǒng)將根據(jù)預(yù)處理系統(tǒng)的清洗來決定EDI系統(tǒng)的清洗，其清洗的過程和所用的化學(xué)物和RO系統(tǒng)很相似。

　　EDI的膜堆的壽命為5-10年甚至更長，膜堆確切的壽命主要取決于水源、預(yù)處理系統(tǒng)和維護(hù)水平、根本上還是取決于其所使用的陰離子的強(qiáng)度的穩(wěn)定性，在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)中，簡單的膜的問題可以通過隔離而解決，這只需要幾分鐘，甚至不需要停運(yùn)系統(tǒng)。

　　附2：怎樣設(shè)計(jì)一個(gè)EDI系統(tǒng)？

　　連同EDI膜堆在一起，一個(gè)完整的EDI系統(tǒng)應(yīng)包括整流器、控制系統(tǒng)、裝置、管道、閥門和再循環(huán)泵。所有這些安裝在一個(gè)底座上。這些部件和我們?cè)赗O系統(tǒng)中的那些部件很相似，但整流器除外，它通過把一個(gè)三相的交流電轉(zhuǎn)變成直流電來為EDI系統(tǒng)提供能量。EDI的生產(chǎn)廠家為每個(gè)膜提供了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)流速。就象RO的設(shè)計(jì)和建造一樣，原始設(shè)備制造商根據(jù)特定的應(yīng)用設(shè)計(jì)了柔性的膜組。在通常的系統(tǒng)中包括RO和EDI?？梢愿鶕?jù)增加和減少膜的數(shù)量來改變產(chǎn)水量。很多單一膜組的系統(tǒng)設(shè)計(jì)每分鐘5-10加侖的流量。通過增加多個(gè)膜組可以增加更多的流量。EDI是一個(gè)精處理技術(shù)。應(yīng)用純凈的RO產(chǎn)品水或者滲透水作為給水而進(jìn)一步純化。預(yù)處理設(shè)計(jì)要求出水水質(zhì)嚴(yán)格達(dá)到EDI進(jìn)水水質(zhì)的要求。下表是EDI系統(tǒng)典型的進(jìn)水水質(zhì)要求。

根據(jù)原水水質(zhì)的不同，可以采用不同的流程來達(dá)到進(jìn)水水質(zhì)的要求。城市水處理的典型流程是 多介質(zhì)過濾器→活性炭處理→單級(jí)RO→EDI。在高硬度的水處理中，軟化被加入到處理的流程中：多介質(zhì)過濾器→活性炭處理→軟化設(shè)備→單級(jí)RO→EDI。

　　在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，CO2也是一個(gè)關(guān)鍵因素。分子的CO2可以通過RO膜給傳統(tǒng)后續(xù)設(shè)計(jì)混床或者EDI中的陰離子交換樹脂加重陰離子的交換負(fù)擔(dān)。當(dāng)進(jìn)入EDI系統(tǒng)的時(shí)候，根據(jù)在系統(tǒng)中PH分布情況，CO2將以CO3 2-和HCO 3-形式被去除。如果要達(dá)到相同質(zhì)量的水質(zhì)，應(yīng)該增加額外電流來克服這些額外的CO2。低PH將增加進(jìn)水中的CO2，（in some cases）在一些情況下，我們通過加苛性堿來增加PH，把CO2轉(zhuǎn)化成碳酸鹽和重碳酸鹽有效的增加RO膜的去除率。多介質(zhì)過濾器→活性炭處理→加苛性堿→單級(jí)RO→EDI。在一些情況下，加酸用來防止RO膜結(jié)垢，這種情況就需要脫碳器和脫氣裝置來去除CO2 或者用阻垢劑來代替加酸。多介質(zhì)過濾器→活性炭處理→加酸→單級(jí)RO→脫氣裝置→EDI。多介質(zhì)過濾器→活性炭處理→加阻垢劑→（加苛性堿）→單級(jí)RO→EDI。如果EDI系統(tǒng)來水水質(zhì)電阻可以達(dá)到16M或者可以提供更好水質(zhì)的保證，那么為了制取相當(dāng)純的水（電阻大于18兆歐姆），精制系統(tǒng)可以采用不可更新的混床。用于精制的混床系統(tǒng)的負(fù)載非常小，通?？梢赃\(yùn)行1-2年，然后重新更換新的再生好的樹脂，這樣也可以避免化學(xué)處理。預(yù)處理系統(tǒng)→RO→EDI→一次性混床。混床系統(tǒng)一般需要兩列，而EDI系統(tǒng)不需要冗余，它可以連續(xù)再生，模塊化設(shè)計(jì)、內(nèi)建冗余。然而在半導(dǎo)體和其他重要的電廠，即使在設(shè)備不運(yùn)行的時(shí)候，它可能每分鐘也要花費(fèi)最終用戶成千上萬美元。（在這種情況下）既然這樣，最終用戶更愿意接受有RO的EDI的冗余。

為了保證EDI裝置的正常工作，EDI裝置的進(jìn)水水質(zhì)必須控制在規(guī)定的范圍之內(nèi)，淡水、濃水、極水的流量及壓力也應(yīng)滿足一定的要求，同時(shí)操作電流也不宜過大或過小，如果其中一個(gè)條件達(dá)不到要求，則系統(tǒng)無法制取出高品質(zhì)的純水。

一、EDI對(duì)進(jìn)水的要求

由于EDI裝置是在離子遷移、離子交換和樹脂的電再生三種狀態(tài)下工作的，離子遷移所消耗的電流通常不到總電流的30%，其他大部分的電流則消耗于水的電離，因而它的電能和除鹽的效率較低。正是由于EDI裝置遷移雜質(zhì)離子的能力有限，所以EDI技術(shù)只能用于處理低含鹽量的水，如總含鹽量在50mg/L以下的水源。目前，EDI裝置的進(jìn)水一般為二級(jí)反滲透裝置的產(chǎn)水。

進(jìn)水水質(zhì)對(duì)EDI模塊的成功運(yùn)行是至關(guān)重要的，進(jìn)水雜質(zhì)的含是影響模塊的壽命、運(yùn)行性能、清洗頻率及維護(hù)費(fèi)用等最主要的因素之一。

1、電導(dǎo)率

EDI模塊的產(chǎn)水水質(zhì)取決于模塊將離子從淡水室遷移至濃水室的能力，如果進(jìn)水中的確離子含量過高，則產(chǎn)水水質(zhì)變差。維持合適的進(jìn)水電導(dǎo)率，可以使EDI裝置的產(chǎn)水水質(zhì)達(dá)到理想值，而且還可以提高二氧化硅及二氧化碳等弱酸性物質(zhì)去除率。

2、TEA（總可交換陰離子）及TEC（總可交換的陽離子）

對(duì)于EDI模塊，電導(dǎo)率還不能準(zhǔn)確反映進(jìn)水中雜質(zhì)的含量，因?yàn)橛行╇s質(zhì)并不是以離子狀態(tài)存在的，例如硅酸化合物和碳酸，主要經(jīng)分子狀態(tài)存在。所以，通常用總可交換陰離子TEA或總可交換陽離子TEC等指標(biāo)表示進(jìn)水雜質(zhì)含量。TEA中除包括水中離子態(tài)雜質(zhì)外，還應(yīng)包括二氧公碳等分子態(tài)雜質(zhì)。

嚴(yán)格來說，含鹽時(shí)是水中各種離子總和的時(shí)化指標(biāo)，不應(yīng)包括分子。但是，二氧公碳、硅酸與OH型樹脂接觸時(shí)，轉(zhuǎn)化成碳酸氫根離子或碳酸根離子而發(fā)生交換反應(yīng)，消耗陰樹脂的交換容量，故習(xí)慣上將其列入含鹽時(shí)中。而一些有機(jī)物不是發(fā)生離子交換反應(yīng)而是發(fā)生吸附，故不記入含鹽時(shí)。

如果進(jìn)水中的TEA及TEC過高，就無法制備出合格的純水。 

3、pH值

進(jìn)水PH值本身對(duì)EDI產(chǎn)水的影響不大，它主要體現(xiàn)在對(duì)弱電解質(zhì)電離平衡的影響上。

與離子交換器和電滲析器類似，弱電解質(zhì)的電離度越高，與樹脂發(fā)生交換反應(yīng)的能力越強(qiáng)，在電場(chǎng)中遷移的份額越多，故EDI模塊脫鹽率越高。另外，在以反滲透的淡水作為EDI模塊進(jìn)水水源時(shí)，EDI模塊進(jìn)水的PH值取決于二氧化碳的含量，PH值低，說明二氧化碳含量高。EDI模塊運(yùn)行時(shí)，若進(jìn)水 PH值較低，意味著二氧化碳較多，也表明水中二氧化碳等弱酸性物質(zhì)的電離度不高，結(jié)果是有較多二氧化碳留在淡水室，產(chǎn)品水電導(dǎo)率較高；若進(jìn)水PH值過高，則又會(huì)產(chǎn)生另一人問題，即EDI模塊易結(jié)垢。 

4、硬度

硬度是EDI模塊進(jìn)水中的主要結(jié)垢物質(zhì)。如上所述，EDI模塊約70%的電能消耗在水的電離上。所以，在EDI模塊的運(yùn)行過程中，會(huì)不斷地產(chǎn)生大量的氫離子和氫氧根離子。EDI膜塊濃水室的陰膜表面最易結(jié)垢，因?yàn)樵撎嶱H值高，結(jié)垢物質(zhì)的濃度也大。為了保證脫鹽率，必須維持足夠大的工作電流，故不能用降低電流的方法降低水的電離，，降低PH值。因此，防止EDI模塊結(jié)垢主要方法就是嚴(yán)格控制進(jìn)水結(jié)垢物質(zhì)含量。  

5、氧化劑

　　如果進(jìn)水中氯氣和臭氧等氧化劑的含量過高，則可導(dǎo)致離子交換樹脂和離子交換的快速降解，離子交換能力和選擇性透過能力衰退，除鹽效果惡化模塊使用壽命縮短。樹脂和膜的氧化產(chǎn)物為水分子有機(jī)物，溶入水中后，一方面使產(chǎn)品水TOC增加，另一方面污染陰樹脂和陰膜。

　　被氧化降解的樹脂機(jī)械強(qiáng)度下降，容易破碎，產(chǎn)生碎片堵塞樹脂間隙，增加了水流的阻力。 

6、鐵、錳

主要危害有：中毒；催化

7、顆粒雜質(zhì)

包括膠體和懸浮物。它們會(huì)污堵隔室水流通道、樹脂空隙、樹脂和膜的孔道，導(dǎo)致模塊的壓降升高、離子遷移速度下降。一般，以SDI表示進(jìn)水中顆粒雜質(zhì)含量。

8、有機(jī)物

可以被吸附到樹脂及膜表面，降低其活性。被污染的樹脂和膜傳遞離子的效率降低，膜堆電阻增加。

9、二氧化碳

隨著PH值變化呈不同形態(tài)分布，它們影響可分為兩個(gè)方面：一是碳酸根與鈣離子、鎂離子發(fā)生反應(yīng)形成碳酸鹽垢，其生成量與離子濃度、溫度和PH值有關(guān)。二是呈分子態(tài)的二氧化碳容易透過反滲透膜，也不易被EDI模塊除去。另外，二氧化碳的存在 還會(huì)顯著影響EDI對(duì)另一弱電解質(zhì)——二氧化硅的脫除。

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