化學水處理連續電除鹽裝置優化完善的技術報告

摘 要：文章介紹了鄭州燃氣電廠化學水處理使用連續電除鹽裝置（EDI）的運行控制經驗，供同樣使用連續電除鹽裝置（EDI）的電廠同行參考。

關鍵詞：鄭州燃氣電廠；水處理；連續電除鹽裝置EDI；運行；控制；管理

引言

連續電除鹽（electrodeionization ，簡稱 EDI）技術是由電滲析和離子交換有機結合形成的一種新型膜分離技術。借助離子交換樹脂的離子交換作用與陰、陽離子交換膜對陰、陽離子的選擇性透過作用，在直流電場的作用下，實現離子定向遷移，從而完成水的深度除鹽。

1 EDI現狀

鄭州燃氣發電有限公司共有兩套連續電除鹽裝置（EDI），每套EDI裝置包含八個EDI模塊，對于EDI裝置的電流和電壓采取整體監控，即監控顯示每套EDI裝置的總電流和總電壓，對于產水水質也是監控總產水水質，這樣就會產生對單個模塊監控不到位，出現問題不能及時判斷解決。本次探討希望能夠對單個EDI模塊進行監督，對EDI裝置的優化完善起到指導作用，從而實現EDI單個模塊的運行性能監測和產品水水質的自動檢測以及提高EDI裝置的安全保證系數。

2 項目詳細內容

2.1 EDI工作原理

EDI主要組成部分包括電極、淡水通道、濃水通道等；其中淡水通道及濃水通道是由陰陽離子交換膜構成的，離子交換膜交替排列，離子交換樹脂以一定的方式填充于淡水通道及濃水通道中，與陰陽電極共同構成EDI單元。水進入EDI后先進行各個淡水室，直流電壓通過模塊最外側的極板作用于陰陽離子，促使其向對應電極遷移，在離子適移過程中，離子交換樹脂對其進行吸附交換作用，水流被脫除離子后流出淡不室，即可獲得高純水。受到電壓的作用，水分子被電離成為氫離子、氫氧根離子，其遷移過程中對離子交換樹脂再生，水離子不斷的被交換，最后在經過離子交換膜后，進入濃水室。因被相反的離子交換膜所阻隔，不能再進入淡水室，最后隨濃水被排出設備。被排出的濃水返回至前級裝置，重復利用。EDI設備本身除極水外，其余可全部回收利用。

2.2 EDI的組件結構

（1）淡水室將離子交換樹脂填充在陰、陽離子交換膜之間形成淡水單元。

（2）濃水室在相鄰淡水單元的陰陽離子交換膜之間添加樹脂，形成濃水室。

（3）極水室在電極板與相鄰離子交換膜中間添加樹脂，形成極水室。一個組件中有正、負兩個極水室。

（4）絕緣板和壓緊板。

（5）電源及水路連接。

3 EDI運行條件

3.1 EDI電源

直流電源是提供離子從淡水室進入濃水室的動力元件。在直流電源的作用下，局部電壓梯度使得水解離為H+和OH-，并使這些離子遷移，由此實現組件中的樹脂再生。在直流電源工作過程中，組件內阻及最佳工作電流決定了組件運行的電壓，要求直流電源的電壓要在運行范圍內可以調節，并提供于生所需的電壓及電流。EDI最大電流要求6A，要求直流電源的功率至少在6A以上；嚴格控制直流電源紋波率，不得大于5%，以免紋波率過高導致EDI組間瞬間承受過高電流或電壓，損壞組件。

3.2 純水質量與電流的關系

組件在特定給水條件下，要獲得最佳水質，都對應著一個最佳電流量。若實際運行電流低于此電流，產品水中離子不能被完全清除，部分離子被樹脂吸附，短時間內產水水質較好，但由于沒有足夠的由水解離產生的H+和OH-使樹脂再生，所以樹脂終會被離子所飽和，當樹脂失效后，產水水質便會大幅下降；若實際運行電流過多地高于此電流，多余的電流會引起離子極化現象，同樣會使產品水的電阻率降低。

3.3 電流與給水水質的關系

可以把給水中所有離子（如Na+、Cl-、HCO3-等）和在EDI組件中可轉化成離子的物質（如CO2、SiO2、NH3等）的總和稱為總可交換物質TES（Total Exchangeable Substance）。TES以碳酸鈣計，單位是ppm或mg/L。TES是總可交換陰離子TEA（TotalExchangeableAnion）和總可交換陽離子TEC（Total Exchangeable Cation）的總和。EDI工作電流與EDI組件中離子遷移數量成正比。這些離子包括TES，也包括由水解離產生的H+、OH-。水解離產生的H+、OH-擔負著再生EDI拋光層樹脂的作用，因此是必要的。水的電解離速率取決于電壓梯度和離子遷移速度，因此當施加于淡水室的電壓較高時，H+、OH-遷移量也大。值得注意的是，過大的電壓梯度將使離子交換膜表面產生極化，影響產品水水質。如果給水水質較好，運行電流量可能接近或低于0.5A；如果給水水質較差，運行電流量可能接近3A；當水質太差時，EDI無法正常工作。

4 EDI裝置的完善探討

綜上所述，EDI裝置正常運行時應嚴格控制電源電流和電壓，因此當多個EDI組件組成一個EDI系統時，每個EDI模塊分別對應一個直流電源，應當對每個模塊配備電壓表和電流表，這樣可以直接顯示、控制電源和電流，使其達到最佳狀態，以此來實現電壓/電流的獨立可調；為保護EDI組件，應嚴格控制好給水和產水水質，配備給水和產水水質報警裝置，當流經EDI組件的給水水質或產水水質超標時，應關閉電源，自動停止EDI裝置運行，發出警報，并將不合格的給水或產水排放掉。同時應在各個模塊的產水管上加裝手動取樣閥門，以方便對單個模塊進行手動檢測。除以上外，還應當配備低流量報警裝置，如果流經EDI的給水流量過低，應當關閉電源，自動停止EDI裝置運行，發出警報；另外，應當配備泄流電磁閥，當流經EDI的給水壓力過高時，瀉流電磁閥啟動，將水排放，并報警。