16 fev 2023
O que é melhor, osmose reversa + EDI ou troca iônica tradicional?
O nome completo em inglês do EDI é ionização de eletrodo, também conhecida como tecnologia de eletrodeionização ou eletrodiálise de leito compactado
A tecnologia de eletrodeionização combina as duas tecnologias de troca iônica e eletrodiálise. É uma tecnologia de dessalinização desenvolvida com base em eletrodiálise, e é uma tecnologia de tratamento de água que tem sido amplamente utilizada e alcançado melhores resultados após resinas de troca iônica.
Ele não apenas aproveita as vantagens da dessalinização contínua por tecnologia de eletrodiálise, mas também usa tecnologia de troca iônica para obter o efeito de dessalinização profunda;
Não só melhora o defeito que a eficiência da corrente cai quando o processo de eletrodiálise é usado para tratar soluções de baixa concentração, aumenta a transferência de íons, mas também permite que o trocador de íons seja regenerado, evitando o uso de regenerantes e reduzindo o secundário gerado durante o uso de regenerantes ácido-base. Poluição secundária, realize a operação contínua de deionização.
TO 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 migrará seletivamente através da resina de troca iônica na água e será descarregado com a água concentrada, removendo assim os íons na água.
2. Processo de troca iônica
Os íons de impureza na água são trocados pela resina de troca iônica, e os íons de impureza na água são combinados para obter o efeito de remover efetivamente os íons na água.
3. Processo de regeneração eletroquímica
A resina é regenerada eletroquimicamente usando o H+ e OH- gerados pela polarização da água interfacial da resina de troca iônica para realizar a auto-regeneração da resina.
02 Fatores de influência e meios de controle do EDI?
1. Influência da condutividade do afluente
Sob a mesma corrente operacional, à medida que a condutividade da água bruta aumenta, a taxa de remoção de eletrólitos fracos por EDI 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 dissociação aprimorada da água, um aumento na corrente limite e o H + gerado E a quantidade de OH- é mais, de modo que o efeito da regeneração da resina da troca do ânion e do catião enchida na câmara da água doce seja bom.
Portanto, é necessário controlar a condutividade da água afluente para que a condutividade da água afluente EDI seja inferior a 40us/cm, o que pode garantir a condutividade qualificada da água efluente e a remoção de eletrólitos fracos.
2. A 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- gerados pela ionização da água, além de serem usados para regenerar a resina, um grande número de íons excedentes atuam como íons transportadores para condução e, ao mesmo tempo, devido à grande quantidade de processo de movimento de íons transportadores Acúmulo e entupimento ocorrem no meio, e até mesmo a retrodifusão ocorre, resultando em um declínio na qualidade da água produzida.
Portanto, a tensão e a corrente de trabalho apropriadas devem ser selecionadas.
3. A influência da turbidez e do índice de poluição (SDI)
O canal de produção de água do módulo EDI é preenchido com resina de troca iônica. A turbidez excessiva e o índice de poluição bloquearão o canal, resultando em um aumento na diferença de pressão do sistema e uma diminuição na produção de água.
Portanto, é necessário um pré-tratamento adequado e o efluente RO geralmente atende aos requisitos do afluente EDI.
4. A influência da dureza
Se a dureza residual da água de alimentação no EDI for muito alta, isso causará incrustação na superfície da membrana do canal de água concentrada, a vazão da água concentrada diminuirá, a resistividade da água produzida diminuirá e a qualidade da água será afetada. Em casos graves, os canais de água concentrada e água polar do módulo serão bloqueados. Resultando na destruição de componentes devido ao aquecimento interno.
Pode ser combinado com a remoção de CO2 para amolecer e adicionar álcalis à água afluente RO; quando o teor de sal da água afluente é alto, pode ser combinado com dessalinização para aumentar o nível de RO ou nanofiltração para ajustar o impacto da dureza.
5. O impacto do TOC (carbono orgânico total)
Se o teor de matéria orgânica na água afluente for muito alto, causará poluição orgânica da resina e da membrana seletivamente permeável, o que levará a um aumento na tensão de operação do sistema e a uma diminuição na qualidade da água produzida. Ao mesmo tempo, também é fácil formar colóide orgânico no canal de água concentrada e bloquear o canal.
Portanto, ao lidar com isso, um nível de R0 pode ser adicionado em combinação com outros requisitos de índice para atender aos requisitos.
6. A influência 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 o rápido declínio na taxa de remoção de silício.
Além disso, o efeito catalítico oxidativo de metais de valência variável em resinas de troca iônica causará danos permanentes às resinas.
De um modo geral, o Fe no afluente EDI é controlado para ser inferior a 0,01 mg/L durante a operação.
7. A influência do C02 no afluente
O HCO3- gerado pelo CO2 na água 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.
Pode ser removido pela torre de desgaseificação antes de entrar na água.
8. Efeito do teor total de ânions (TEA)
Um TEA alto reduzirá a resistividade da água produzida pelo EDI ou aumentará a corrente operacional do EDI, enquanto uma corrente operacional excessivamente alta aumentará a corrente do sistema, aumentará a concentração de cloro residual na água do eletrodo e será prejudicial à vida útil da membrana do eletrodo.
Além dos oito fatores de influência acima, a temperatura da água de entrada, o valor do pH, o SiO2 e os óxidos também têm impacto na operação do sistema EDI.
03 Características do EDI
Nos últimos anos, a tecnologia EDI tem sido amplamente utilizada em indústrias com altos requisitos de qualidade da água, como energia elétrica, indústria química e medicina.
A pesquisa de aplicação de longo prazo no campo do tratamento de água mostra que a tecnologia de tratamento EDI tem as seis características a seguir:
1. A qualidade da água é alta e a saída de água é estável
A tecnologia EDI combina as vantagens da dessalinização contínua por eletrodiálise e da dessalinização profunda por troca iônica. Pesquisas e práticas científicas contínuas mostraram que o uso da tecnologia EDI para dessalinização novamente pode efetivamente remover íons na água, e a pureza da água efluente é alta.
2. Baixas condições de instalação do equipamento e pegada pequena
Comparado com o leito de troca iônica, o dispositivo EDI é pequeno em tamanho e leve, e não precisa ser equipado com tanques de armazenamento de ácidos e álcalis, o que pode efetivamente economizar espaço.
Além disso, o dispositivo EDI é uma estrutura independente, o período de construção é curto e a carga de trabalho de instalação no local é pequena.
3. Design simples, operação e manutenção convenientes
O dispositivo de processamento EDI pode ser produzido de forma modular e pode ser regenerado de forma automática e contínua sem equipamentos de regeneração grandes e complicados. Depois de colocado em operação, é fácil de operar e manter.
4. O controle automático do processo de purificação de água é simples e conveniente
O dispositivo EDI pode ser conectado ao sistema em paralelo com vários módulos. Os módulos são seguros e estáveis na operação e confiáveis na qualidade, tornando a operação e o gerenciamento do sistema fáceis de realizar, controlar o programa e fácil de operar.
5. Nenhuma descarga de resíduos de ácido e resíduos de soda cáustica, o que é propício à proteção ambiental
O dispositivo EDI não precisa de regeneração química ácida e alcalina e basicamente não há descarga de resíduos químicos.
6. A taxa de recuperação de água é alta e a taxa de utilização de água da tecnologia de tratamento EDI é geralmente tão alta quanto 90% ou mais
Em suma, a tecnologia EDI tem grandes vantagens em termos de qualidade da água, estabilidade de operação, facilidade de operação e manutenção, segurança e proteção ambiental.
Mas também tem certas deficiências. O dispositivo EDI tem requisitos mais altos na 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 do equipamento para EDI seja ligeiramente superior ao do processo de leito misto, a tecnologia EDI ainda tem certas vantagens após considerar o custo de operação do dispositivo.
Por exemplo, uma estação de água pura comparou os custos de investimento e operação dos dois processos, e o dispositivo EDI pode compensar a diferença de investimento com o processo de leito misto após um ano de operação normal.
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 uma pequena vazão de água, porque o processo de osmose reversa + EDI cancela o enorme sistema de regeneração exigido pelo processo tradicional de troca iônica, especialmente cancela dois tanques de armazenamento de ácido e dois tanques de armazenamento de álcalis. Taiwan, não apenas reduz muito o custo de aquisição de equipamentos, mas também economiza cerca de 10% a 20% da área terrestre, reduzindo assim o custo de engenharia civil e aquisição de terrenos para a construção de fábricas.
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 2-3m, economizando assim outros 10%-20% do investimento em construção 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 adota o processo tradicional de coagulação, clarificação e filtração, o investimento inicial precisa aumentar em cerca de 20% em comparação com o sistema de pré-tratamento do processo de troca iônica.
Consideração abrangente, o processo de osmose reversa + EDI é aproximadamente equivalente ao processo tradicional de troca iônica em termos de investimento inicial em pequenos sistemas de tratamento de água.
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 será muito maior do que o processo tradicional de troca iônica.
Segundo as estatísticas, o custo operacional do processo de osmose reversa mais EDI é ligeiramente maior do que o do processo tradicional de troca iônica.
Consideração abrangente, 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 pouca poluição ambiental
O processo de osmose reversa + EDI é altamente adaptável à salinidade da água bruta. O processo de osmose reversa pode ser usado a partir de água do mar, água salobra, água de drenagem de minas, água subterrânea para água do rio, enquanto o processo de troca iônica tem um teor de sólidos dissolvidos de mais de 500 mg na água de entrada / L é antieconômico.
A osmose reversa e o EDI não requerem regeneração ácido-base, consomem uma grande quantidade de ácido-base e não geram uma grande quantidade de águas residuais ácido-base. Eles só precisam adicionar uma pequena quantidade de ácido, álcali, anti-incrustante e agente redutor.
Em termos de operação e manutenção, a osmose reversa e o EDI também têm as vantagens de alta automação e fácil controle do programa.
4. O equipamento de osmose reversa + EDI é caro e difícil de reparar, e é difícil tratar a salmoura concentrada
Embora 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 substituído por desligamento. Na maioria dos casos, é necessário pessoal profissional e técnico para substituí-lo, e o tempo de desligamento pode ser maior.
Embora a osmose reversa não produza uma grande quantidade de águas residuais ácido-base, a taxa de recuperação da osmose reversa primária é geralmente de apenas 75%, e uma grande quantidade de água concentrada será produzida. O teor de sal da água concentrada será muito maior do que o da água bruta. As medidas de tratamento, uma vez descarregadas, poluirão o meio ambiente.
Atualmente, em usinas domésticas, a maior parte da salmoura concentrada de osmose reversa é reciclada e usada para lavagem de carvão e umidificação de cinzas; Algumas universidades estão realizando pesquisas sobre a evaporação e cristalização da salmoura concentrada, mas o custo é alto e difícil, e ainda não há grandes problemas. gama de aplicações industriais.
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 pequenos sistemas de tratamento de água.
Resumindo, 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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