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EDI和CEDI技术有什么区别?

发布于:2024-07-01 08:57:01 来自:环保工程/水处理

来源:工业水处理

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一、EDI和CEDI的定义


EDI:全称Electrodeionization,英文直译电去离子,又称连续电除盐技术。


本质上是将电渗析技术和离子交换技术融为一体,通过阳、阴离子膜对阳、阴离子的选择透过作用以及离子交换树脂对水中离子的交换作用,在电场的作用下实现水中离子的定向迁移,从而达到水的深度净化除盐,并通过水电解产生的氢离子和氢氧根离子对装填树脂进行连续再生。


CEDI:全称Continuous Electrodeionization,英文直译连续电去离子技术。


其基本原理跟EDI类似,但是跟一般EDI不同的是,CEDI在浓水室(甚至极水室)也填放了离子交换树脂。


基于上述的区别CEDI不需要浓水循环(不是回流前段工艺的回用工艺),属于EDI的改进版本。



二、EDI和CEDI系统区别


从上述基本定义,我们可以发现, 其实EDI和CEDI的结构基本相同,只是在浓水室和极水室(非全部CEDI)填充上有所区别,技术本质上都基于电渗析和离子交换技术。


电渗析工作原理图


EDI和CEDI的基本结构跟电渗析(ED)基本结构其实是一样的,中间间隔排列着一组一组的淡水室和浓水室,两侧各有一个极水室。


其中EDI系统主要在淡水室填充离子交换树脂,来完成脱盐和再生,结构如下图:


EDI工作原理图


而CEDI不仅在淡水室填充了离子交换树脂,还在浓水室甚至极水室(俗称树脂全填充技术),结构如下图:


CEDI工作原理图


基于上述EDI和CEDI结构上的区别,简单概括起来两者存在以下几个方面的区别:



EDI系统 CEDI系统① CEDI系统②
典型系列 E-CELL-MK系列(苏伊士/威立雅) E-CELL-3X系列(苏伊士/威立雅) ionpure-LXM系列(懿华,原西门子)
浓水室 填充精盐(高纯度NaCl),通过盐水循环降低膜组电阻值;浓水电导率在200-400μs/cm之间 填充离子交换树脂,通过离子交换降低膜组电阻值,不需要浓水循环;浓水电导率在20-100μs/cm之间 填充离子交换树脂,通过离子交换降低膜组电阻值,不需要浓水循环;浓水电导率在20-100μs/cm之间
极水室 1-2%的极水排放;阳极极水产生氯气,阴极极水产生氢气和氧气 有极水排放;阳极极水产生氯气,阴极极水产生氢气和氧气 无极水排放
管路 6个进出水口(纯水室、浓水室、极水室);浓水室需要循环泵回流 5个进出水口(淡水室和极水室共用进水口);浓水室不需要循环泵回流 4个进出水口;浓水室不需要循环泵回流
回收利用 浓水回流预处理水箱;极水需要开放管路收集处理或外排 浓水回流预处理水箱或中间水箱;极水需要开放管路收集处理或外排 浓水回流预处理水箱或中间水箱(两级RO系统,回流至一级RO水箱亦可)
其他 共用电源模块,单模块故障容易造成系统停运,需要PLC程控。 独立电源模块,氮模块故障不影响剩余模块运转,程控简单。 独立电源模块,氮模块故障不影响剩余模块运转,程控简单。


其实从英文全称和中文翻译(EDI中文直译加了连续两个字),大家就可以发现EDI和CEDI其实分离的界限很模糊。


CEDI这个概念的提出,本身就存在商业意义(ionpure是1987年EDI技术应用的鼻祖,但是后来市占率却远远不如后来居上苏伊士的E-cell系列)。


LXM系列的技术固然是比MK系列有优越的地方(浓水循环),但是其价格也相对较高,为了体现相应技术上的差距,CEDI的称呼应运而生,在Electrodeionization前面加了Continuous,体现前更加方便、连续之作用。


但是宣传效果显然没有西门子(ionpure母公司)期望的那么好,大家说习惯了,也就很少人去分辨两者的差距,除了安装的时候稍微麻烦一点,包括出水水质方面几乎没区别,而且竞争对手的性价比更高。


久而久之,CEDI的称呼甚至被同化了,江湖只有EDI工艺而很少人会去强调CEDI和EDI技术上的区别。没有人说水处理工艺上的EDI工艺就一定不是CEDI技术,也少有人会单独注明其为CEDI技术。


到后来E-CELL推出了第三代-3X系列EDI模块,同样在浓水室填充了树脂,而在极水室没有填充树脂,人家也没有强调自己是CEDI技术,只是说主要用于工业连续脱盐。


此刻我的内心是凌乱的,严格来说-3X系列是对MK系列的改进毫无疑问,但是如果按照ionpure宣传的CEDI定义,显然还是有所区别。


简单附上ionpure和E-Cell旗下系列EDI/CEDI模块实景图和模块尺寸图:


①ionpure(懿华,原西门子)EDI模块,CEDI技术,进出水口为2进2出



②E-CELL的MK系列(左)和-3X系列(右),分别为EDI和CEDI技术,前者3进3出,后者2进3出




三、EDI/CEDI的影响因素和控制手段


1. 进水电导率的影响


在相同的操作电流下,随着原水电导率的增加,EDI对弱电解质的去除率减小,出水的电导率也增加。


如果原水电导率低则离子的含量也低,而低浓度离子使得在淡水室中树脂和膜的表面上形成的电动势梯度也大,导致水的解离程度增强,极限电流增大,产生的H+和OH-的数量较多,使填充在淡水室的阴、阳离子交换树脂的再生效果良好。


因此,需对进水电导率进行控制,使EDI进水电导率小于40us/cm,可以保证出水电导率合格以及弱电解质的去除。


2. 工作电压、电流的影响


工作电流增大,产水水质不断变好。


但如果在增至最高点后再增加电流,由于水电离产生的H+和OH-离子量过多,除用于再生树脂外,大量富余离子充当载流离子导电,同时由于大量载流离子移动过程中发生积累和堵塞,甚至发生反扩散,结果使产水水质下降。


因此,必须选择适当的工作电压、电流。


3. 浊度、污染指数(SDI)的影响


EDI组件产水通道内填充有离子交换树脂,过高的浊度、污染指数会使通道堵塞,造成系统压差上升,产水量下降。


因此,需进行适当的预处理,RO出水一般都满足EDI进水要求。


4.硬度的影响


如果EDI中进水的残存硬度太高,会导致浓缩水通道的膜表面结垢,浓水流量下降,产水电阻率下降,影响产水水质,严重时会堵塞组件浓水和极水流道,导致组件因内部发热而毁坏。


可结合除CO2,对RO进水进行软化、加碱;进水含盐量高时,可结合除盐增加一级RO或纳滤来调节硬度的影响。


5. TOC(总有机碳)的影响


进水中如果有机物含量过高,会造成树脂和选择透过性膜的有机污染,导致系统运行电压上升,产水水质下降。同时,也容易在浓缩水通道形成有机胶体,堵塞通道。


因此,在处理时,可结合其他指标要求,增加一级R0来满足要求。


6. Fe、Mn等金属离子的影响


Fe、Mn等金属离子会造成树脂的“中毒”,而树脂的金属“中毒”会造成EDI出水水质的迅速恶化,尤其是硅的去除率迅速下降。另外,变价金属对离子交换树脂的氧化催化作用,会造成树脂的永久性损伤。


一般来说,运行中控制EDI进水的Fe低于0.01mg/L。


7. 进水中CO 2 的影响


进水中CO 2 生成的HCO 3 - 是弱电解质,容易穿透离子交换树脂层而造成产水水质下降。


进水前可用脱气塔进行去除。


8. 总阴离子含量(TEA)的影响


高的TEA将会降低EDI产水电阻率,或需要提高EDI运行电流,而过高的运行电流会导致系统电流增大,极水余氯浓度增大(CEDI不存在余氯问题,但TEA过高对系统的综合影响是客观存在的,在电子领域CEDI工艺后面往往还加上强碱性阴离子交换树脂工艺),对极膜寿命不利。


除了上面这8个影响因素,进水温度、pH值、SiO 2 以及氧化物亦对EDI系统运行有影响。

EDI进水水质要求        

项 目

指标

项 目

指标

电导率(μS/cm,25℃)

≤40

pH值

5-9

总硬度(mg/L,以 CaCO 3 计)

<1.0

硅/(mg/L)

<0.5

溶解性有机物/(TOC,mg/L)

<0.5

余氯/(mg/L)

<0.05

硫化物/(mg/L)

<0.01

铁、锰/(mg/L)

<0.01

进水压力/MPa

0.15-0.5

水温/℃

4 -45

(来源:水处理柏枫杨)

  • yj蓝天
    yj蓝天 沙发

    好资料,对于废水脱盐处理局有很好的参考作用,学习了,谢谢楼主分享

    2024-07-02 06:57:02

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这个家伙什么也没有留下。。。

水处理

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