1. O que é EDI?
O nome completo do EDI é ionização de eletrodo, que se traduz em dessalinização elétrica, também conhecida como tecnologia de eletrodeionização, ou eletrodiálise em leito compactado.
A tecnologia de eletrodeionização combina troca iônica e eletrodiálise. É uma tecnologia de dessalinização desenvolvida com base na eletrodiálise. É uma tecnologia de tratamento de água que tem sido amplamente utilizada e alcançou bons resultados após resinas de troca iônica.
Ele não apenas utiliza as vantagens da tecnologia de dessalinização contínua da eletrodiálise, mas também utiliza a tecnologia de troca iônica para obter uma dessalinização profunda;
Ele não apenas melhora o defeito da diminuição da eficiência da corrente no tratamento de soluções de baixa concentração no processo de eletrodiálise, aumenta a transferência de íons, mas também permite que os trocadores de íons sejam regenerados, evita o uso de agentes de regeneração, reduz a poluição secundária gerada durante o uso de agentes de regeneração ácido-base e realiza a operação de desionização contínua.
O princípio básico da deionização EDI inclui os três processos a seguir:
1. Processo de eletrodiálise
Sob a ação de um campo elétrico externo, o eletrólito na água migra seletivamente através da resina de troca iônica na água e é descarregado com a água concentrada, removendo assim os íons na água.
2. Processo de troca iônica
Os íons de impureza na água são trocados e combinados com os íons de impureza na água através da resina de troca iônica, alcançando assim o efeito de remover efetivamente os íons da água.
3. Processo de regeneração eletroquímica
O H+ e OH- gerados pela polarização da água na interface da resina de troca iônica são usados para regenerar eletroquimicamente a resina para obter a auto-regeneração da resina.
02 Quais são os fatores que afetam o EDI e quais são as medidas de controle?
1. Influência da condutividade da água de entrada
Sob a mesma corrente de operação, à medida que a condutividade da água bruta aumenta, a taxa de remoção de EDI de eletrólitos fracos diminui e a condutividade do efluente também aumenta.
Se a condutividade da água bruta for baixa, o teor de íons também é baixo e a baixa concentração de íons torna o gradiente de força eletromotriz formado na superfície da resina e da membrana na câmara de água doce também grande, resultando em um maior grau de dissociação da água, um aumento na corrente limitante e um grande número de H + e OH-, de modo que o efeito de regeneração das resinas de troca aniônica e catiônica preenchidas na câmara de água doce seja bom.
Portanto é necessário controlar a condutividade da água de entrada para que a condutividade da água de entrada EDI seja inferior a 40us / cm, o que pode garantir a condutividade do efluente qualificada e a remoção de eletrólitos fracos.
2. Influência da tensão e corrente de trabalho
À medida que a corrente de trabalho aumenta, a qualidade da água produzida continua a melhorar.
No entanto, se a corrente for aumentada após atingir o ponto mais alto, devido à quantidade excessiva de íons H+ e OH- produzidos pela ionização da água, além de serem utilizados para regeneração da resina, um grande número de íons excedentes atuam como íons carreadores para condução. Ao mesmo tempo, devido ao acúmulo e bloqueio de um grande número de íons transportadores durante o movimento, ocorre até mesmo a difusão reversa, resultando em uma diminuição na qualidade da água produzida.
Portanto, é necessário selecionar a tensão e a corrente de trabalho apropriadas.
3. Influência da turbidez e do índice de poluição (SDI)
O canal de produção de água do componente EDI é preenchido com resina de troca iônica. A turbidez excessiva e o índice de poluição bloquearão o canal, fazendo com que a diferença de pressão do sistema aumente e a produção de água diminua.
Portanto, é necessário um pré-tratamento adequado, e o efluente de osmose reversa geralmente atende aos requisitos de entrada de EDI.
4. Influência da dureza
Se a dureza residual da água de entrada no EDI é muito alto, Isso causará incrustação na superfície da membrana do canal de água concentrada, reduzirá a taxa de fluxo de água concentrada, reduzirá a resistividade da água produzida, afetam a qualidade da água produzida e, em casos graves, bloqueiam a água concentrada e os canais de fluxo de água polar do componente, fazendo com que o componente seja destruído devido ao aquecimento interno.
A água de entrada de osmose reversa pode ser amolecida e álcalis podem ser adicionados em combinação com a remoção de CO2; quando a água de entrada tem um alto teor de sal, um RO de primeiro nível ou nanofiltração pode ser adicionado em combinação com a dessalinização para ajustar o impacto da dureza.
5. Impacto do TOC (Carbono Orgânico Total)
Se o conteúdo orgânico no afluente for muito alto, causará poluição orgânica da resina e da membrana permeável seletiva, resultando em um aumento na tensão de operação do sistema e uma diminuição na qualidade da água produzida. Ao mesmo tempo, também é fácil formar colóides orgânicos no canal de água concentrada e bloquear o canal.
Portanto, ao tratar, você pode combinar outros requisitos de índice para aumentar o nível de R0 para atender aos requisitos.
6. Impacto de íons metálicos como Fe e Mn
Íons metálicos como Fe e Mn causarão "envenenamento" da resina, e o "envenenamento" do metal da resina causará a rápida deterioração da qualidade do efluente EDI, especialmente a rápida diminuição na taxa de remoção de silício.
Além disso, o efeito catalítico oxidativo dos metais de valência variável nas resinas de troca iônica causará danos permanentes à resina. De um modo geral, o Fe do afluente EDI é controlado para ser inferior a 0,01 mg/L durante a operação.
7. Impacto do CO2 no afluente
HCO3- gerado pelo CO2 no afluente é um eletrólito fraco, que pode facilmente penetrar na camada de resina de troca iônica e fazer com que a qualidade da água produzida diminua. Uma torre de desgaseificação pode ser usada para removê-lo antes do afluente.
8. Influência do teor de ânions totais (TEA)
O TEA alto reduzirá a resistividade da água produzida por EDI ou exigirá um aumento na corrente operacional do EDI. A corrente operacional excessiva aumentará a corrente do sistema e aumentará a concentração residual de cloro na água do eletrodo, o que não é bom para a vida útil da membrana do eletrodo.
Além dos 8 fatores de influência acima, temperatura da água de entrada, valor de pH, SiO2 e óxidos também têm impacto na operação do Sistema EDI.
03 Características do EDI
A tecnologia EDI tem sido amplamente utilizada em indústrias com altos requisitos de qualidade da água, como eletricidade, indústria química e medicina.
Pesquisas de aplicação de longo prazo no campo do tratamento de água mostram que a tecnologia de tratamento EDI tem as seguintes 6 características:
1. Alta qualidade da água e saída de água estável
A tecnologia EDI combina as vantagens da dessalinização contínua por eletrodiálise e da dessalinização profunda por troca iônica. A prática contínua de pesquisa científica mostra que o uso da tecnologia EDI para dessalinização pode efetivamente remover íons na água e produzir água de alta pureza.
2. Baixas condições de instalação do equipamento e pegada pequena
Em comparação com os leitos de troca iônica, os dispositivos EDI são pequenos em tamanho e leves, e não requerem tanques de armazenamento de ácido ou álcali, o que pode efetivamente economizar espaço.
Além disso, o dispositivo EDI é uma estrutura pré-fabricada com um curto período de construção e pequena carga de trabalho de instalação no local.
3. Design simples, fácil operação e manutenção
Os dispositivos de tratamento EDI podem ser produzidos de forma modularizada, podem ser regenerados automática e continuamente, não requerem equipamentos de regeneração grandes e complexos e são fáceis de operar e manter após serem colocados em operação.
4. Controle automático simples do processo de purificação de água
O dispositivo EDI pode conectar vários módulos ao sistema em paralelo. Os módulos são seguros e estáveis, com qualidade confiável, tornando a operação e o gerenciamento do sistema fáceis de implementar, controle de programa e operação conveniente.
5. Sem resíduos de ácido e resíduos de descarga líquida alcalina, o que é benéfico para a proteção ambiental
O dispositivo EDI não requer regeneração química ácida e alcalina e, basicamente, nenhuma descarga de resíduos químicos
.
6. Alta taxa de recuperação de água. A taxa de utilização de água da tecnologia de tratamento EDI é geralmente tão alta quanto 90% ou mais
Em resumo, a tecnologia EDI apresenta grandes vantagens em termos de qualidade da água, estabilidade operacional, facilidade de operação e manutenção, segurança e proteção ambiental.
No entanto, também tem algumas deficiências. Os dispositivos EDI têm requisitos mais altos para a qualidade da água afluente e seu investimento único (custos de infraestrutura e equipamentos) é relativamente alto.
Deve-se notar que, embora o custo da infraestrutura e equipamentos EDI é ligeiramente maior do que o da tecnologia de leito misto, depois de considerar de forma abrangente o custo de operação do dispositivo, a tecnologia EDI ainda tem certas vantagens.
Por exemplo, uma estação de água pura comparou os custos de investimento e operação dos dois processos. Após um ano de operação normal, o dispositivo EDI pode compensar a diferença de investimento com o processo de leito misto.
04 Osmose Reversa + EDI VS Troca Iônica Tradicional
1. Comparação do investimento inicial do projeto
Em termos de investimento inicial do projeto, no sistema de tratamento de água com pequena vazão de água, o processo de osmose reversa + EDI elimina o enorme sistema de regeneração exigido pelo processo tradicional de troca iônica, especialmente a eliminação de dois tanques de armazenamento de ácido e dois tanques de armazenamento de álcalis, o que não só reduz muito o custo de aquisição de equipamentos, mas também economiza cerca de 10% a 20% da área útil, reduzindo assim o custo de engenharia civil e o custo de aquisição de terrenos para a construção da planta.
Como a altura do equipamento tradicional de troca iônica é geralmente superior a 5m, enquanto a altura do equipamento de osmose reversa e EDI é de 2,5m, a altura da oficina de tratamento de água pode ser reduzida em 2 a 3m, economizando assim outros 10% a 20% do investimento em engenharia civil da planta.
Considerando a taxa de recuperação de osmose reversa e EDI, a água concentrada da osmose reversa secundária e EDI é totalmente recuperada, mas a água concentrada da osmose reversa primária (cerca de 25%) precisa ser descarregada e a produção do sistema de pré-tratamento precisa ser aumentada de acordo. Quando o sistema de pré-tratamento adota o processo tradicional de coagulação, clarificação e filtração, o investimento inicial precisa ser aumentado em cerca de 20% em comparação com o sistema de pré-tratamento do processo de troca iônica.
Levando todos os fatores em consideração, o investimento inicial do processo de osmose reversa + EDI em um pequeno sistema de tratamento de água é aproximadamente equivalente ao do processo tradicional de troca iônica.
2. Comparação dos custos de exploração
Como todos sabemos, em termos de consumo de reagentes, o custo operacional do processo de osmose reversa (incluindo dosagem de osmose reversa, limpeza química, tratamento de águas residuais, etc.) é menor do que o do processo tradicional de troca iônica (incluindo regeneração de resina de troca iônica, tratamento de águas residuais, etc.).
No entanto, em termos de consumo de energia, substituição de peças de reposição, etc., o processo de osmose reversa mais EDI é muito maior do que o processo tradicional de troca iônica.
De acordo com as estatísticas, o custo operacional do processo de osmose reversa mais EDI é ligeiramente maior do que o do processo tradicional de troca iônica.
Levando todos os fatores em consideração, o custo geral de operação e manutenção do processo de osmose reversa mais EDI é 50% a 70% maior do que o do processo tradicional de troca iônica.
3. A osmose reversa + EDI tem forte adaptabilidade, alto grau de automação e baixa poluição ambiental
O processo de osmose reversa + EDI tem forte adaptabilidade ao teor de sal da água bruta. O processo de osmose reversa pode ser usado para água do mar, água salobra, água de drenagem de minas, águas subterrâneas e águas fluviais, enquanto o processo de troca iônica não é econômico quando o conteúdo de sólidos dissolvidos da água afluente é superior a 500 mg/L.
A osmose reversa e o EDI não requerem regeneração ácida e alcalina, não consomem uma grande quantidade de ácidos e álcalis e não produzem uma grande quantidade de águas residuais ácidas e alcalinas. Apenas uma pequena quantidade de ácido, álcali, inibidor de incrustação e agente redutor é necessária.
Em termos de operação e manutenção, a osmose reversa e o EDI também têm as vantagens de alto grau de automação e fácil controle do programa.
4. O equipamento de osmose reversa + EDI é caro, difícil de reparar e difícil de tratar a salmouraEmbora o processo de osmose reversa mais EDI tenha muitas vantagens, quando o equipamento falha, especialmente quando a membrana de osmose reversa e a pilha de membranas EDI estão danificadas, ele só pode ser desligado para substituição. Na maioria dos casos, técnicos profissionais são necessários para substituí-lo e o tempo de desligamento pode ser longo.
Embora a osmose reversa não produza uma grande quantidade de águas residuais ácidas e alcalinas, a taxa de recuperação da osmose reversa de primeiro nível é geralmente de apenas 75%, o que produzirá uma grande quantidade de água concentrada. O teor de sal da água concentrada será muito maior do que o da água bruta. Atualmente, não existe uma medida de tratamento madura para esta parte da água concentrada e, uma vez descarregada, poluirá o meio ambiente.
Atualmente, a recuperação e utilização de salmoura de osmose reversa em usinas domésticas é usada principalmente para lavagem de carvão e umidificação de cinzas; Algumas universidades estão realizando pesquisas sobre processos de evaporação e purificação de cristalização de salmoura, mas o custo é alto e a dificuldade é grande, e ainda não foi amplamente utilizado na indústria.
O custo do equipamento de osmose reversa e EDI é relativamente alto, mas em alguns casos é ainda menor do que o investimento inicial do processo tradicional de troca iônica.
Em sistemas de tratamento de água em larga escala (quando o sistema produz uma grande quantidade de água), o investimento inicial de sistemas de osmose reversa e EDI é muito maior do que o dos processos tradicionais de troca iônica.
Em pequenos sistemas de tratamento de água, o processo de osmose reversa mais EDI é aproximadamente equivalente ao processo tradicional de troca iônica em termos de investimento inicial.
Em resumo, quando a produção do sistema de tratamento de água é pequena, o processo de tratamento de osmose reversa mais EDI pode ter prioridade. Este processo tem baixo investimento inicial, alto grau de automação e baixa poluição ambiental.
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