16. Februar 2023
Was ist besser, Umkehrosmose + EDI oder traditioneller Ionenaustausch?
Der vollständige englische Name von EDI ist Elektrodenionisation, auch bekannt als Elektrodeionisationstechnologie oder Packungsbett-Elektrodialyse
Die Elektrodeionisationstechnologie kombiniert die beiden Technologien des Ionenaustauschs und der Elektrodialyse. Es handelt sich um eine Entsalzungstechnologie, die auf der Grundlage der Elektrodialyse entwickelt wurde, und es handelt sich um eine Wasseraufbereitungstechnologie, die weit verbreitet ist und nach Ionenaustauscherharzen bessere Ergebnisse erzielt.
Es nutzt nicht nur die Vorteile der kontinuierlichen Entsalzung durch die Elektrodialysetechnologie, sondern nutzt auch die Ionenaustauschtechnologie, um den Effekt der Tiefenentsalzung zu erzielen;
Es verbessert nicht nur den Defekt, dass der Stromwirkungsgrad sinkt, wenn der Elektrodialyseprozess zur Behandlung niedrig konzentrierter Lösungen verwendet wird, verbessert den Ionentransfer, sondern ermöglicht auch die Regeneration des Ionenaustauschers, wodurch der Einsatz von Regeneriermitteln vermieden und die bei der Verwendung von Säure-Base-Regenerierzien entstehenden Sekundärstoffe reduziert werden. Sekundäre Verschmutzung, realisieren Sie den kontinuierlichen Betrieb der Deionisierung.
TDas Grundprinzip der EDI-Deionisierung umfasst die folgenden drei Prozesse:
1. Prozess der Elektrodialyse
Unter der Einwirkung eines externen elektrischen Feldes wandert der Elektrolyt im Wasser selektiv durch das Ionenaustauscherharz im Wasser und wird mit dem konzentrierten Wasser entladen, wodurch die Ionen im Wasser entfernt werden.
2. Prozess des Ionenaustauschs
Die Verunreinigungsionen im Wasser werden durch das Ionenaustauscherharz ausgetauscht, und die Verunreinigungsionen im Wasser werden kombiniert, um den Effekt einer effektiven Entfernung der Ionen im Wasser zu erzielen.
3. Elektrochemischer Regenerationsprozess
Das Harz wird elektrochemisch regeneriert, indem die durch die Polarisation des Grenzflächenwassers des Ionenaustauscherharzes erzeugten H+ und OH- verwendet werden, um die Selbstregeneration des Harzes zu realisieren.
02 Einflussfaktoren und Steuerungsmöglichkeiten von EDI?
1. Einfluss der Leitfähigkeit des Zuflusses
Bei gleichem Betriebsstrom nimmt mit zunehmender Leitfähigkeit des Rohwassers die Abscheiderate schwacher Elektrolyte durch EDI ab und die Leitfähigkeit des Abwassers nimmt ebenfalls zu.
Wenn die Leitfähigkeit des Rohwassers niedrig ist, ist auch der Gehalt an Ionen niedrig, und die geringe Konzentration an Ionen macht den elektromotorischen Kraftgradienten, der sich auf der Oberfläche des Harzes und der Membran in der Frischwasserkammer bildet, ebenfalls groß, was zu einer verstärkten Wasserdissoziation, einer Erhöhung des Grenzstroms und dem erzeugten H+ führt. Und die Menge an OH- ist größer, so dass die Regenerationswirkung des in die Frischwasserkammer eingefüllten Anionen- und Kationenaustauscherharzes gut ist.
Daher ist es notwendig, die Leitfähigkeit des Zulaufwassers so zu steuern, dass die Leitfähigkeit des EDI-Zulaufwassers weniger als 40 us/cm beträgt, was die qualifizierte Leitfähigkeit des Abwassers und die Entfernung schwacher Elektrolyte gewährleisten kann.
2. Der Einfluss von Arbeitsspannung und -strom
Mit zunehmendem Arbeitsstrom verbessert sich die Qualität des produzierten Wassers weiter.
Wenn jedoch der Strom nach Erreichen des höchsten Punktes erhöht wird, kommt es aufgrund der übermäßigen Menge an H+- und OH-Ionen, die durch die Wasserionisation erzeugt werden, nicht nur zur Regeneration des Harzes, sondern auch eine große Anzahl überschüssiger Ionen als Trägerionen für die Leitung, und gleichzeitig kommt es aufgrund der großen Menge an Trägerionenbewegungsprozess zu Akkumulation und Verstopfung im Medium, Und es kommt sogar zu einer Rückdiffusion, die zu einer Verschlechterung der Qualität des produzierten Wassers führt.
Daher müssen die geeignete Arbeitsspannung und der geeignete Arbeitsstrom ausgewählt werden.
3. Der Einfluss von Trübungs- und Verschmutzungsindex (SDI)
Der Wassergewinnungskanal des EDI-Moduls ist mit Ionenaustauscherharz gefüllt. Eine übermäßige Trübung und ein zu hoher Verschmutzungsindex verstopfen den Kanal, was zu einer Erhöhung der Systemdruckdifferenz und einer Verringerung der Wasserproduktion führt.
Daher ist eine ordnungsgemäße Vorbehandlung erforderlich, und das RO-Abwasser erfüllt im Allgemeinen die Anforderungen des EDI-Zuflusses.
4. Der Einfluss der Härte
Wenn die Resthärte des Speisewassers in EDI zu hoch ist, führt dies zu Verschmutzungen auf der Membranoberfläche des konzentrierten Wasserkanals, die Durchflussrate des konzentrierten Wassers nimmt ab, der spezifische Widerstand des produzierten Wassers nimmt ab und die Wasserqualität wird beeinträchtigt. In schweren Fällen werden die konzentrierten Wasserkanäle und die polaren Wasserkanäle des Moduls verstopft. Dies führt zur Zerstörung von Komponenten durch interne Erwärmung.
Es kann mit der CO2-Entfernung kombiniert werden, um das mit Umkehröl angereicherte Wasser zu enthärten und mit Alkali zu versorgen. Wenn der Salzgehalt des zufließenden Wassers hoch ist, kann es mit Entsalzung kombiniert werden, um den RO-Gehalt zu erhöhen, oder mit Nanofiltration, um den Einfluss der Härte auszugleichen.
5. Die Auswirkungen von TOC (gesamter organischer Kohlenstoff)
Wenn der Gehalt an organischer Substanz im Zulaufwasser zu hoch ist, führt dies zu einer organischen Verschmutzung des Harzes und der selektiv durchlässigen Membran, was zu einer Erhöhung der Betriebsspannung des Systems und einer Verschlechterung der Qualität des produzierten Wassers führt. Gleichzeitig ist es auch leicht, organische Kolloide im konzentrierten Wasserkanal zu bilden und den Kanal zu verstopfen.
Daher kann beim Umgang damit eine Stufe von R0 in Kombination mit anderen Indexanforderungen hinzugefügt werden, um die Anforderungen zu erfüllen.
6. Der Einfluss von Metallionen wie Fe und Mn
Metallionen wie Fe und Mn verursachen eine "Vergiftung" des Harzes, und die Metall-"Vergiftung" des Harzes führt zu einer raschen Verschlechterung der EDI-Abwasserqualität, insbesondere zu einem raschen Rückgang der Abscheiderate von Silizium.
Darüber hinaus führt die oxidative katalytische Wirkung von Metallen mit variabler Valenz auf Ionenaustauscherharze zu dauerhaften Schäden an den Harzen.
Im Allgemeinen wird der Fe-Gehalt im EDI-Zufluss während des Betriebs auf weniger als 0,01 mg/l geregelt.
7. Der Einfluss von C02 auf die
Das durch CO2 im Zufluss erzeugte HCO3- ist ein schwacher Elektrolyt, der die Ionenaustauscherharzschicht leicht durchdringen und die Qualität des produzierten Wassers verschlechtern kann.
Es kann durch Entgasen des Turms entfernt werden, bevor es ins Wasser gelangt.
8. Wirkung des Gesamtanionengehalts (TEA)
Ein hoher TEA verringert den spezifischen Widerstand des EDI-produzierten Wassers oder erhöht den EDI-Betriebsstrom, während ein zu hoher Betriebsstrom den Systemstrom erhöht, die Konzentration von Restchlor im Elektrodenwasser erhöht und sich nachteilig auf die Lebensdauer der Elektrodenmembran auswirkt.
Neben den oben genannten acht Einflussfaktoren haben auch die Zulaufwassertemperatur, der pH-Wert, SiO2 und Oxide Einfluss auf den Betrieb des EDI-Systems.
03 Merkmale von EDI
In den letzten Jahren wurde die EDI-Technologie in Branchen mit hohen Anforderungen an die Wasserqualität wie der Elektrizität, der chemischen Industrie und der Medizin weit verbreitet.
Langjährige Anwendungsforschung im Bereich der Wasseraufbereitung zeigt, dass die EDI-Aufbereitungstechnologie die folgenden sechs Merkmale aufweist:
1. Die Wasserqualität ist hoch und die Wasserabgabe ist stabil
Die EDI-Technologie kombiniert die Vorteile der kontinuierlichen Entsalzung durch Elektrodialyse und der Tiefenentsalzung durch Ionenaustausch. Kontinuierliche wissenschaftliche Forschung und Praxis haben gezeigt, dass die Verwendung der EDI-Technologie zur Entsalzung Ionen im Wasser effektiv entfernen kann und die Reinheit des Abwassers hoch ist.
2. Niedrige Installationsbedingungen für die Ausrüstung und geringer Platzbedarf
Im Vergleich zum Ionenaustauschbett ist das EDI-Gerät klein und leicht und muss nicht mit Säure- und Alkali-Lagertanks ausgestattet werden, was effektiv Platz sparen kann.
Darüber hinaus ist das EDI-Gerät eine in sich geschlossene Struktur, die Bauzeit ist kurz und der Installationsaufwand vor Ort ist gering.
3. Einfaches Design, bequeme Bedienung und Wartung
Die EDI-Verarbeitungsvorrichtung kann modular hergestellt werden und kann ohne große und komplizierte Regenerationsausrüstung automatisch und kontinuierlich regeneriert werden. Nach der Inbetriebnahme ist es einfach zu bedienen und zu warten.
4. Die automatische Steuerung des Wasserreinigungsprozesses ist einfach und bequem
Das EDI-Gerät kann mit mehreren Modulen parallel an das System angeschlossen werden. Die Module sind sicher und stabil im Betrieb und zuverlässig in der Qualität, wodurch der Betrieb und die Verwaltung des Systems einfach zu realisieren sind, Programmsteuerung und einfach zu bedienen sind.
5. Keine Einleitung von Altsäure und Altlauge, was dem Umweltschutz zuträglich ist
Das EDI-Gerät benötigt keine chemische Regeneration von Säuren und Alkalien, und es gibt grundsätzlich keine Entladung chemischer Abfälle.
6. Die Wasserrückgewinnungsrate ist hoch und die Wassernutzungsrate der EDI-Aufbereitungstechnologie beträgt im Allgemeinen bis zu 90% oder mehr
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die EDI-Technologie große Vorteile in Bezug auf Wasserqualität, Betriebsstabilität, einfache Bedienung und Wartung, Sicherheit und Umweltschutz bietet.
Aber es hat auch gewisse Mängel. Das EDI-Gerät stellt höhere Anforderungen an die Qualität des Zuflusswassers, und seine einmalige Investition (Infrastruktur- und Ausrüstungskosten) ist relativ hoch.
Es ist zu beachten, dass, obwohl die Kosten für Infrastruktur und Ausrüstung für EDI etwas höher sind als die des Mischbettverfahrens, die EDI-Technologie immer noch gewisse Vorteile bietet, wenn man die Kosten für den Gerätebetrieb berücksichtigt.
So hat beispielsweise eine Reinwasserstation die Investitions- und Betriebskosten der beiden Verfahren verglichen, und das EDI-Gerät kann die Investitionsdifferenz mit dem Mischbettverfahren nach einem Jahr Normalbetrieb ausgleichen.
04 Umkehrosmose + EDI VS herkömmlicher Ionenaustausch
1. Vergleich der anfänglichen Projektinvestitionen
In Bezug auf die Anfangsinvestition des Projekts in das Wasseraufbereitungssystem mit einer kleinen Wasserdurchflussrate, da der Umkehrosmose+EDI-Prozess das riesige Regenerationssystem aufhebt, das für den traditionellen Ionenaustauschprozess erforderlich ist, storniert insbesondere zwei Säurespeicher und zwei Alkalispeicher. Taiwan senkt nicht nur die Kosten für die Beschaffung von Ausrüstung, sondern spart auch etwa 10 bis 20 % der Landfläche, wodurch die Kosten für den Tiefbau und den Erwerb von Grundstücken für den Bau von Fabriken gesenkt werden.
Da die Höhe herkömmlicher Ionenaustauschgeräte in der Regel über 5 m liegt, während die Höhe von Umkehrosmose- und EDI-Geräten innerhalb von 2,5 m liegt, kann die Höhe der Wasseraufbereitungswerkstatt um 2-3 m reduziert werden, wodurch weitere 10 % bis 20 % der Bauinvestitionen der Anlage eingespart werden.
Unter Berücksichtigung der Rückgewinnungsrate von Umkehrosmose und EDI wird das konzentrierte Wasser der sekundären Umkehrosmose und EDI vollständig zurückgewonnen, aber das konzentrierte Wasser der primären Umkehrosmose (ca. 25 %) muss abgelassen werden, und die Leistung des Vorbehandlungssystems muss entsprechend erhöht werden. Wenn das System das traditionelle Koagulations-, Klärungs- und Filtrationsverfahren anwendet, muss die Anfangsinvestition im Vergleich zum Vorbehandlungssystem des Ionenaustauschprozesses um etwa 20 % erhöht werden.
Bei umfassender Betrachtung entspricht das Umkehrosmose+EDI-Verfahren in Bezug auf die Anfangsinvestition in kleine Wasseraufbereitungsanlagen in etwa dem traditionellen Ionenaustauschverfahren.
2. Vergleich der Betriebskosten
Wie wir alle wissen, sind die Betriebskosten des Umkehrosmoseverfahrens (einschließlich Umkehrosmosedosierung, chemischer Reinigung, Abwasserbehandlung usw.) in Bezug auf den Reagenzienverbrauch niedriger als die des traditionellen Ionenaustauschverfahrens (einschließlich Ionenaustauscherharzregeneration, Abwasserbehandlung usw.).
In Bezug auf den Stromverbrauch, den Austausch von Ersatzteilen usw. ist das Umkehrosmose-plus-EDI-Verfahren jedoch viel höher als das herkömmliche Ionenaustauschverfahren.
Laut Statistik sind die Betriebskosten des Umkehrosmose-plus-EDI-Verfahrens etwas höher als die des herkömmlichen Ionenaustauschverfahrens.
Umfassende Überlegungen zeigen, dass die Gesamtbetriebs- und Wartungskosten des Umkehrosmose-plus-EDI-Prozesses um 50 % bis 70 % höher sind als die des herkömmlichen Ionenaustauschverfahrens.
3. Umkehrosmose + EDI hat eine starke Anpassungsfähigkeit, einen hohen Automatisierungsgrad und eine geringe Umweltverschmutzung
Das Umkehrosmose+EDI-Verfahren ist sehr anpassungsfähig an den Salzgehalt des Rohwassers. Das Umkehrosmoseverfahren kann von Meerwasser, Brackwasser, Grubenabflusswasser, Grundwasser bis hin zu Flusswasser eingesetzt werden, während das Ionenaustauschverfahren mit einem Gehalt an gelösten Feststoffen von mehr als 500 mg im Zulaufwasser /L unwirtschaftlich ist.
Umkehrosmose und EDI erfordern keine Säure-Base-Regeneration, verbrauchen eine große Menge an Säure-Base und erzeugen keine große Menge an Säure-Base-Abwasser. Sie müssen nur eine kleine Menge Säure, Alkali, Antiscalant und Reduktionsmittel hinzufügen.
Auch in Bezug auf Betrieb und Wartung haben Umkehrosmose und EDI die Vorteile einer hohen Automatisierung und einer einfachen Programmsteuerung.
4. Umkehrosmose + EDI-Geräte sind teuer und schwer zu reparieren, und es ist schwierig, konzentrierte Sole zu behandeln
Obwohl das Umkehrosmose-plus-EDI-Verfahren viele Vorteile hat, kann es bei einem Ausfall der Anlage, insbesondere wenn die Umkehrosmosemembran und der EDI-Membranstapel beschädigt sind, nur durch Abschaltung ersetzt werden. In den meisten Fällen ist professionelles und technisches Personal erforderlich, um es auszutauschen, und die Abschaltzeit kann länger dauern.
Obwohl bei der Umkehrosmose keine große Menge an Säure-Base-Abwässern anfällt, beträgt die Rückgewinnungsrate der primären Umkehrosmose im Allgemeinen nur 75 %, und es wird eine große Menge konzentrierten Wassers erzeugt. Der Salzgehalt des konzentrierten Wassers ist viel höher als der des Rohwassers. Einmal eingeleitete Aufbereitungsmaßnahmen belasten die Umwelt.
Derzeit wird in Haushaltskraftwerken der größte Teil der konzentrierten Sole aus der Umkehrosmose recycelt und für die Kohlewäsche und die Aschebefeuchtung verwendet. Einige Universitäten forschen an der Verdampfung und Kristallisation von konzentrierter Sole, aber die Kosten sind hoch und schwierig, und es gibt noch kein größeres Problem. Bandbreite industrieller Anwendungen.
Die Kosten für Umkehrosmose- und EDI-Geräte sind relativ hoch, aber in einigen Fällen sogar niedriger als die Anfangsinvestition des traditionellen Ionenaustauschverfahrens.
Bei großen Wasseraufbereitungsanlagen (bei denen das System eine große Menge Wasser produziert) ist die Anfangsinvestition von Umkehrosmose- und EDI-Systemen viel höher als bei herkömmlichen Ionenaustauschverfahren.
In kleinen Wasseraufbereitungsanlagen entspricht das Umkehrosmose-plus-EDI-Verfahren in Bezug auf die Anfangsinvestition in kleinen Wasseraufbereitungsanlagen in etwa dem traditionellen Ionenaustauschverfahren.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass bei geringen Leistungen des Wasseraufbereitungssystems der Aufbereitungsprozess mit Umkehrosmose und EDI Vorrang haben kann. Dieses Verfahren zeichnet sich durch eine geringe Anfangsinvestition, einen hohen Automatisierungsgrad und eine geringe Umweltbelastung aus.
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