EDI技術(shù)在赤峰電廠應(yīng)用中問(wèn)題的整改及對(duì)策分析

賈曉波

摘 要：EDI（electrodeionization）技術(shù)是一種新的具有純水和超純水制備技術(shù)，技術(shù)先進(jìn)，操作簡(jiǎn)便、水質(zhì)穩(wěn)定和優(yōu)異的環(huán)保特性。本文從實(shí)際運(yùn)行、常見(jiàn)問(wèn)題和維護(hù)分析三個(gè)方面介紹了EDI在我廠的應(yīng)用情況，并對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)的不合理問(wèn)題進(jìn)行了改造，對(duì)改造后的狀態(tài)和運(yùn)行中的維護(hù)進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：膜分離技術(shù)；膜污染；水處理

1 系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況

1.1 EDI技術(shù)的應(yīng)用

EDI又稱連續(xù)電除鹽，它科學(xué)地將電滲析技術(shù)和離子交換技術(shù)融為一體，通過(guò)陰陽(yáng)離子的選擇透過(guò)性與離子交換樹(shù)脂對(duì)水中離子交換的作用，在電場(chǎng)的作用下實(shí)現(xiàn)水中離子的定向遷移，從而達(dá)到水的深度凈化除鹽，并通過(guò)水電解產(chǎn)生的氫離子和氫氧根離子對(duì)裝填樹(shù)脂進(jìn)行連續(xù)再生，所以EDI整個(gè)制水過(guò)程不需要酸堿化學(xué)藥品再生，連續(xù)制取高品質(zhì)超純水，水質(zhì)達(dá)到1-18MΩ.cm。

EDI 是相對(duì)“嬌貴”的設(shè)備，需要對(duì)進(jìn)水做嚴(yán)格的控制，從其對(duì)進(jìn)水條件的要求都可以看出，其運(yùn)行受很多條件的制約，否則難以進(jìn)行良好的運(yùn)行。我廠對(duì)EDI的運(yùn)行和維護(hù)方面比較重視，對(duì) EDI的所有參數(shù)做記錄，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)其某項(xiàng)參數(shù)的變化，作出及時(shí)相應(yīng)的調(diào)整。這個(gè)參數(shù)的變化，需要從全局考慮，并不一定是EDI本身的原因，需要有較強(qiáng)的專業(yè)知識(shí)結(jié)合其進(jìn)水條件的變化，作出正確的判斷。

1.2 我廠水處理工藝流程

我廠運(yùn)行的水處理系統(tǒng)采用了循環(huán)水排污水作為水源，選用了目前國(guó)內(nèi)先進(jìn)的水處理方式：循環(huán)水排污水→生壓泵→過(guò)濾器→生水加熱器→超濾（4×53m3/h）→超濾箱→一級(jí)高壓泵→一級(jí)反滲透（2×77m3/h）→緩沖水箱→二級(jí)高壓泵→二級(jí)反滲透（2×69m3/h）→滲透水箱→EDI升壓泵→保安過(guò)濾器→EDI設(shè)備（2×62m3/h）→除鹽水箱→除鹽水泵→主廠房。

為節(jié)約用水，將二級(jí)反滲透濃水和電去離子濃水回收進(jìn)行再處理利用。

我廠設(shè)計(jì)4組超濾裝置，選用了美國(guó)KOCH公司生產(chǎn)的中空纖維結(jié)構(gòu)，切割分子量為10萬(wàn)道爾頓。一級(jí)反滲透采用了Dow公司BW30-365FR膜元件，二級(jí)反滲透采用了Dow公司BW30LE440膜元件。EDI采用GE公司ECellMK2st膜塊.。超濾做為反滲透的預(yù)處理是完全符合要求的，一級(jí)反滲透脫鹽率約為97.6%，二級(jí)反滲透產(chǎn)水和EDI進(jìn)水的電導(dǎo)率合格。EDI的產(chǎn)水亦符合指標(biāo)。

2 EDI出現(xiàn)的問(wèn)題分析及整改措施

2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)工藝不合理造成膜元件全部堵塞

在EDI裝置完成調(diào)試，運(yùn)行情況一直良好，產(chǎn)水品質(zhì)穩(wěn)定，各項(xiàng)指標(biāo)都符合要求。運(yùn)行了一年之后，發(fā)現(xiàn)EDI出現(xiàn)了異常情況，進(jìn)出壓差增大，電阻率下降，產(chǎn)水水量嚴(yán)重下降。開(kāi)始以為是膜快結(jié)垢造成，經(jīng)過(guò)化學(xué)清洗沒(méi)有效果，逐步排除原因進(jìn)行分析，后經(jīng)過(guò)打開(kāi)一個(gè)膜塊才發(fā)現(xiàn)樹(shù)脂層上部全是一些黑色的細(xì)小顆粒堵塞，造成進(jìn)水阻力增大，同時(shí)樹(shù)脂不能很好的再生，經(jīng)查找確定是由水箱內(nèi)部防腐材料邊緣未處理好，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間水的侵泡防腐材料碎末脫落，而且系統(tǒng)設(shè)計(jì)上忽略了在EDI裝置前安裝保安過(guò)濾器，使得細(xì)小的防腐顆粒隨著水流進(jìn)入膜塊內(nèi)將其堵塞，EDI膜塊（膜堆）是EDI的工作核心，一個(gè)簡(jiǎn)單的EDI膜堆主要有兩個(gè)電性相反的電極和多個(gè)膜塊單元對(duì)組成，一個(gè)膜塊單元對(duì)由一個(gè)填滿陽(yáng)樹(shù)脂和陰樹(shù)脂交換樹(shù)脂的淡水室。一個(gè)陽(yáng)膜、一個(gè)陰膜、一個(gè)濃水室組成。由于EDI膜塊內(nèi)樹(shù)脂與雜質(zhì)無(wú)法分離，如果拆除膜塊從新?lián)Q樹(shù)脂，對(duì)樹(shù)脂的用量以及密封的工藝要求在國(guó)內(nèi)還沒(méi)有很成熟的技術(shù)與設(shè)備，污堵嚴(yán)重的膜塊不能再利用，造成嚴(yán)重后果，給經(jīng)濟(jì)上帶來(lái)了重大的損失。經(jīng)過(guò)這次的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)及時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了整改措施，水箱重新做防腐，在EDI升壓泵與EDI裝置之間安裝了保安過(guò)濾器，能有效地截留細(xì)小顆粒及雜質(zhì)進(jìn)入EDI裝置，并且嚴(yán)格監(jiān)控避免再有類似問(wèn)題的生。

2.2 EDI在應(yīng)用中常見(jiàn)的問(wèn)題因素及分析

EDI是比較復(fù)雜和嚴(yán)格維護(hù)的產(chǎn)品，對(duì)膜塊需要嚴(yán)格遵守進(jìn)水條件和運(yùn)行參數(shù)，每個(gè)條件都有其意義的，簡(jiǎn)要分析如下：

1.EDI膜塊是有一定的工作范圍的，超出范圍就是超負(fù)荷超極限，TEA（總可交換陰離子，包括CO2）就是反映其處理能力的一個(gè)指標(biāo)。TEA離子在膜塊中運(yùn)動(dòng)速度受諸多因素影響，游離態(tài)的CO2是無(wú)法交換的只有其轉(zhuǎn)換為HCO3ˉ時(shí)才能去除，而溶解的CO2在水中存在是弱電解質(zhì)的溶解平衡，HCO3ˉ離子的交換順序又排在部分需要去除的離子前，尤其是硅酸根，所以總的交換陰離子需要包括溶解態(tài)的CO2，這樣計(jì)算才能有足夠的余量。

2.電導(dǎo)率對(duì)膜塊的影響同樣重要，導(dǎo)電率過(guò)高，膜塊電流變大，溫度升高，水溫也升高，離子交換能力下降，這是個(gè)相互影響的復(fù)雜過(guò)程。

3.pH值是考慮樹(shù)脂的工作環(huán)境和盡量去除溶解CO2的影響，我廠根據(jù)實(shí)際運(yùn)行認(rèn)為進(jìn)水PH值在8.0～8.5最為理想，除鹽和除硅效果最佳。

4.硬度如果過(guò)高會(huì)使?jié)饪s水通道的膜表面結(jié)構(gòu)影響產(chǎn)水水質(zhì)，而有機(jī)碳會(huì)導(dǎo)致樹(shù)脂和選擇透過(guò)性膜的污染，導(dǎo)致運(yùn)行系統(tǒng)的電壓升高，也容易在濃縮水通道形成有機(jī)膠體，堵塞通道，造成產(chǎn)水水質(zhì)下降。重金屬粒子會(huì)導(dǎo)致樹(shù)脂和選擇透過(guò)性膜的中毒造成出水水質(zhì)的迅速惡化。尤其是硅的去除率迅速下降。進(jìn)水中的二氧化碳的含量增加會(huì)導(dǎo)致EDI中樹(shù)脂的負(fù)擔(dān)加重是出水水質(zhì)惡化。

5.硅含量高可能造成EDI產(chǎn)水不佳，尤其在鎂離子存在情況下，造成不可逆轉(zhuǎn)的結(jié)垢。

6..游離氯具有強(qiáng)氧化性，對(duì)半透膜的損害不可逆，會(huì)造成膜塊的永久壞。

7..SDI是反應(yīng)顆粒物的程度，顆粒物會(huì)直接堵塞膜塊內(nèi)的濃水室淡水室，這個(gè)是機(jī)械堵塞。淡水室充滿樹(shù)脂，寬度也僅有18mm，顆粒物很容易被截留進(jìn)而堵塞膜塊。

3.對(duì)EDI運(yùn)行條件的維護(hù)及控制

1.調(diào)整控制好產(chǎn)水流量，使其在額定的范圍內(nèi)不能超出處理能力范圍，否則產(chǎn)水品質(zhì)會(huì)下降。在進(jìn)水條件不變的情況下，隨著流量的升高，其產(chǎn)水的電導(dǎo)率和硅值也會(huì)升高。

2.調(diào)節(jié)好進(jìn)水溫度，在進(jìn)水成分一定的條件下，隨著溫度的降低得到高電阻率和高的硅去除率的電流會(huì)增加，溫度最低時(shí)會(huì)超過(guò)膜塊所限電流。

3.保持好進(jìn)水的壓力，承受壓力是其機(jī)械性能所限，要保持進(jìn)水壓力大于濃水的進(jìn)水壓力。產(chǎn)品水出水壓力要比濃水和極水出水壓力高。依次，任何內(nèi)部漏泄將會(huì)稀釋濃水，而不是離子泄露到純水中。

4.根據(jù)膜塊的處理能力，不同的進(jìn)水條件有不同的回收率，進(jìn)水條件好可以維持較高的回收率，反之亦然。

5.進(jìn)水到產(chǎn)水壓差、進(jìn)水與濃水進(jìn)水壓差、產(chǎn)水與膜塊出水的壓差三個(gè)壓差要保證，這是防止膜塊內(nèi)離子逆流的條件。

6. 電壓和電流條件，是EDI能連續(xù)去離子的關(guān)鍵，保證有足夠的遷移離子能力和促使樹(shù)脂再生的電解能力。

綜上所述，我廠對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了整改措施后，加強(qiáng)對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)嚴(yán)格控制。根據(jù)進(jìn)水條件和運(yùn)行條件，分析和判斷產(chǎn)水品質(zhì)變化的根源，逐步排除，有些可能是系統(tǒng)內(nèi)（EDI膜塊）本身，有些在系統(tǒng)外，如前一級(jí)產(chǎn)水甚至更前面的系統(tǒng)出現(xiàn)了故障。只有嚴(yán)格監(jiān)控整體系統(tǒng)的每一段的水質(zhì)情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理，是保證EDI裝置整體運(yùn)行性能的關(guān)鍵，確保運(yùn)行狀態(tài)良好。

3 結(jié)論

EDI技術(shù)是一項(xiàng)先進(jìn)的水處理技術(shù)，作為一種新型的水處理方法，再技術(shù)進(jìn)步，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整，節(jié)省能源及污染防治方面日益顯示出其強(qiáng)大的生命力和競(jìng)爭(zhēng)能力。但是正是由于先進(jìn)，其詳細(xì)的技術(shù)和各系統(tǒng)復(fù)雜的相互影響還未能獲得深入的了解，也因此造成了許多本可以避免的故障，因此隨著運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的不斷積累，分析產(chǎn)生的原因，探討行之有效的改進(jìn)措施和控制方法就顯得尤為重要。

參考文獻(xiàn)

[1] 陶氏水處理事業(yè)部 反滲透和納濾膜元件產(chǎn)品與技術(shù)手冊(cè)2008版：73-75

[2] GE水處理 工藝分離膜產(chǎn)品技術(shù)手冊(cè)2008版：12-27

[3] 諾芮特凈化系統(tǒng)及時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了整改措施（上海）有限公司 AquaFlex技術(shù)手冊(cè)：9-13

[4] 海德能公司 HYDRAcap60產(chǎn)品技術(shù)參數(shù) 2005年8月30日版