EDI與混床離子交換法的經(jīng)濟(jì)性比較

一、EDI的工作原理：

電去離子（ electrodeionization ，簡(jiǎn)稱 EDI ）技術(shù)是由電滲析和離子交換有機(jī)結(jié)合形成的一種新型膜分離技術(shù)。借助離子交換樹(shù)脂的離子交換作用與陰、陽(yáng)離子交換膜對(duì)陰、陽(yáng)離子的選擇性透過(guò)作用，在直流電場(chǎng)的作用下，實(shí)現(xiàn)離子定向遷移，從而完成水的深度除鹽。由于離子交換、離子傳遞及離子交換樹(shù)脂的電再生相伴發(fā)生，猶如一個(gè)邊工作邊再生的混床離子交換樹(shù)脂柱，可以連續(xù)不斷地制取高質(zhì)量的純水、高純水，因而又稱連續(xù)去離子（ continuous deionization ，簡(jiǎn)稱 CDI ）。 由于不需要酸堿化學(xué)再生而能連續(xù)制取高純水，技術(shù)*，操作簡(jiǎn)便，具有優(yōu)異的環(huán)保特性，是清潔生產(chǎn)技術(shù)，在電子、電力、醫(yī)藥、冶金、化工、生物技術(shù)和實(shí)驗(yàn)研究等領(lǐng)域得到日趨廣泛的應(yīng)用。

二、EDI的組成及優(yōu)點(diǎn)：
　   EDI膜堆中各膜對(duì)為板框式組裝，每個(gè)膜對(duì)由精選的離子交換膜（一張陽(yáng)膜、一張陰膜）及允許水流通過(guò)和促進(jìn)水流在流道中湍流的隔柵組成。另外，交錯(cuò)的膜對(duì)間填充滿象混合離子交換樹(shù)脂之類的離子化導(dǎo)電物質(zhì)。膜對(duì)中對(duì)進(jìn)水起純化作用的單元稱為淡水室，起聚集離子作用的單元稱為濃水室。多個(gè)膜對(duì)構(gòu)成一個(gè)膜堆，膜堆設(shè)計(jì)為水平放置，在膜堆的兩側(cè)安裝有一副電極（陽(yáng)極及陰極），整個(gè)的組件通常稱為一個(gè)EDI膜堆。
　　 在直流電場(chǎng)的作用下，離子從淡水室中選擇性地透過(guò)離子膜進(jìn)入到濃水室中，zui后在淡水室中制出除鹽的產(chǎn)品水。濃水室中的廢水可以回收至水處理系統(tǒng)的前端或回收至其它設(shè)備中使用，小流量的極水可以同設(shè)備的廢水一樣進(jìn)行排放處理。
　　 EDI于應(yīng)用在經(jīng)RO脫鹽后的水質(zhì)精處理階段。EDI設(shè)備無(wú)需化學(xué)藥劑的再生，可以連續(xù)運(yùn)行。在具體的應(yīng)用中，僅調(diào)節(jié)EDI的運(yùn)行電流就可以改變其出水水質(zhì)。在進(jìn)水電導(dǎo)率為60ms/cm或更低的條件下，EDI可制出1－18MW.cm的產(chǎn)品水。
     EDI為膜堆式設(shè)計(jì)，屬于非化學(xué)式的水處理系統(tǒng)，它無(wú)需酸、堿的貯存、處理及無(wú)廢水的排放，因而它對(duì)新用戶具有特別的吸引力。采用EDI對(duì)舊系統(tǒng)進(jìn)行改造也是非常經(jīng)濟(jì)的，因?yàn)?/span>EDI可*地利用現(xiàn)有的廠房及輔助設(shè)施。
三、EDI與離子交換的對(duì)比：

分析的目標(biāo)是將經(jīng)RO預(yù)脫鹽的后續(xù)處理EDI與混床離子交換精化方式作經(jīng)濟(jì)性比較。

假定水的預(yù)處理過(guò)程及RO單元與精處理的選擇無(wú)關(guān)（如果RO出水中含有較高濃度的CO2，可以在EDI或混床前進(jìn)行處理以減小CO2的含量，這可以通過(guò)在RO的出水后應(yīng)用除碳風(fēng)機(jī)或通過(guò)加堿的方式提高RO進(jìn)水PH的方法完成）。

1、同等處理，假定每套系統(tǒng)都占有適當(dāng)?shù)目臻g，由于EDI系統(tǒng)占用的空間較后者小，因而在經(jīng)濟(jì)上更合算。
　　1EDI系統(tǒng)由裝在同一個(gè)擱架上的多個(gè)EDI膜堆電源、濃水泵、控制盤(pán)、必要的閥門(mén)等組成，多個(gè)膜堆組裝在同一膜架內(nèi)。EDI的電耗根據(jù)進(jìn)入TDS的含量大小一般為每小時(shí)1.1－2.8KWh/kgal。一個(gè)EDI膜堆一般按其正常出力運(yùn)行，但在短時(shí)間內(nèi)可以在保證出水水質(zhì)的條件下以更高的流量運(yùn)行。
　　當(dāng)EDI膜堆要求進(jìn)行維護(hù)及更換時(shí)（當(dāng)然這種情況是比較少見(jiàn)的），系統(tǒng)中剩余的膜堆可以在保證出水水質(zhì)的前提下比正常出力略大的負(fù)荷運(yùn)行，直至有故障的膜堆被修復(fù)或更換為止。這種能力可使其根據(jù)產(chǎn)水量和水質(zhì)提供一定程度的富余量，并允許系統(tǒng)連續(xù)地運(yùn)行，當(dāng)然這種膜堆式系統(tǒng)出力的提高是有限度的（zui大可提高20％的出力）。同時(shí)需要指出的是，更大的出力將增加EDI膜堆的運(yùn)行壓差。
　　2在混床系統(tǒng)中，為保持連續(xù)的運(yùn)行，一般設(shè)置有兩臺(tái)床。混床系統(tǒng)還包括酸堿再生裝置、酸堿貯存罐（30天的貯存量）、堿稀釋水加熱器、風(fēng)機(jī)、相關(guān)的儀表、控制盤(pán)及廢水中和系統(tǒng)（罐、泵、混合器等）。需要指出的是在EDI及混床系統(tǒng)中都含有控制盤(pán)，但混床系統(tǒng)的控制盤(pán)比EDI系統(tǒng)的控制

2、EDI的回收率高于混床。EDI系統(tǒng)的回收率為97.2％；混床回收率根據(jù)運(yùn)行時(shí)間一般為95.4%。

3、同等出力，EDI安裝費(fèi)比混床所需費(fèi)用更低。

　　  同等出力，安裝費(fèi)用可按總投資的百分比進(jìn)行估算，對(duì)于EDI系統(tǒng)費(fèi)用系數(shù)取0.2％，混床系統(tǒng)取0.4％。

原因是：混床安裝的部件要比EDI要多得多，而且系統(tǒng)連接也較為復(fù)雜（線路、管線及墊料等的互相連接），對(duì)混床安裝費(fèi)用系數(shù)的分析比較靈活，當(dāng)混床的安裝費(fèi)用系數(shù)降至0.3％時(shí)，年度費(fèi)用按具體情況僅降低3％至5％。

4、同等出力，EDI比混床所需運(yùn)行費(fèi)用更低。
　 　運(yùn)行費(fèi)用主要從如下幾方面考慮：人力、水耗、廢水的處置等。

以1噸為例：

5、環(huán)保方面

　　目前隨著企業(yè)數(shù)量的不斷擴(kuò)大，有害化學(xué)物質(zhì)的使用及其相關(guān)的負(fù)效應(yīng)問(wèn)題變得更加尖銳。對(duì)化學(xué)藥品所引起的爭(zhēng)端包括運(yùn)行人員的操作及安全問(wèn)題、防止泄漏的措施、廢棄物的排放及定期控制等問(wèn)題。隨著水處理技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在可以采用膜處理及其它非化學(xué)方法的凈水技術(shù)，EDI技術(shù)對(duì)此是一個(gè)較大的貢獻(xiàn)。

6、其他方面（如原水TDS增大）

當(dāng)進(jìn)水TDS增大時(shí)，EDI系統(tǒng)可以通過(guò)增大運(yùn)行電流的方式在保證出水水質(zhì)及水量的條件下適應(yīng)這一情況。因此當(dāng)RO系統(tǒng)的除鹽能力有所下降時(shí)，EDI系統(tǒng)可以相對(duì)不受影響（僅增加電耗），而混床系統(tǒng)將縮短運(yùn)行周期，從而增大了化學(xué)藥劑的使用，增加了人力。這對(duì)混床的運(yùn)行費(fèi)用有較大的影響。

總的來(lái)說(shuō)，在運(yùn)行費(fèi)用中，常規(guī)混床噸水運(yùn)行成本高于EDI裝置。因此，EDI裝置多投資的費(fèi)用在幾年內(nèi)*可以回收