EDI技術在赤峰電廠應用中問題的整改及對策分析

賈曉波

摘 要：EDI（electrodeionization）技術是一種新的具有純水和超純水制備技術，技術先進，操作簡便、水質穩定和優異的環保特性。本文從實際運行、常見問題和維護分析三個方面介紹了EDI在我廠的應用情況，并對系統運行中出現的不合理問題進行了改造，對改造后的狀態和運行中的維護進行了分析。

關鍵詞：膜分離技術；膜污染；水處理

1 系統的實際運行情況

1.1 EDI技術的應用

EDI又稱連續電除鹽，它科學地將電滲析技術和離子交換技術融為一體，通過陰陽離子的選擇透過性與離子交換樹脂對水中離子交換的作用，在電場的作用下實現水中離子的定向遷移，從而達到水的深度凈化除鹽，并通過水電解產生的氫離子和氫氧根離子對裝填樹脂進行連續再生，所以EDI整個制水過程不需要酸堿化學藥品再生，連續制取高品質超純水，水質達到1-18MΩ.cm。

EDI 是相對“嬌貴”的設備，需要對進水做嚴格的控制，從其對進水條件的要求都可以看出，其運行受很多條件的制約，否則難以進行良好的運行。我廠對EDI的運行和維護方面比較重視，對 EDI的所有參數做記錄，并及時發現其某項參數的變化，作出及時相應的調整。這個參數的變化，需要從全局考慮，并不一定是EDI本身的原因，需要有較強的專業知識結合其進水條件的變化，作出正確的判斷。

1.2 我廠水處理工藝流程

我廠運行的水處理系統采用了循環水排污水作為水源，選用了目前國內先進的水處理方式：循環水排污水→生壓泵→過濾器→生水加熱器→超濾（4×53m3/h）→超濾箱→一級高壓泵→一級反滲透（2×77m3/h）→緩沖水箱→二級高壓泵→二級反滲透（2×69m3/h）→滲透水箱→EDI升壓泵→保安過濾器→EDI設備（2×62m3/h）→除鹽水箱→除鹽水泵→主廠房。

為節約用水，將二級反滲透濃水和電去離子濃水回收進行再處理利用。

我廠設計4組超濾裝置，選用了美國KOCH公司生產的中空纖維結構，切割分子量為10萬道爾頓。一級反滲透采用了Dow公司BW30-365FR膜元件，二級反滲透采用了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處理是完全符合要求的，一級反滲透脫鹽率約為97.6%，二級反滲透產水和EDI進水的電導率合格。EDI的產水亦符合指標。

2 EDI出現的問題分析及整改措施

2.1 系統設計工藝不合理造成膜元件全部堵塞

在EDI裝置完成調試，運行情況一直良好，產水品質穩定，各項指標都符合要求。運行了一年之后，發現EDI出現了異常情況，進出壓差增大，電阻率下降，產水水量嚴重下降。開始以為是膜快結垢造成，經過化學清洗沒有效果，逐步排除原因進行分析，后經過打開一個膜塊才發現樹脂層上部全是一些黑色的細小顆粒堵塞，造成進水阻力增大，同時樹脂不能很好的再生，經查找確定是由水箱內部防腐材料邊緣未處理好，經過一段時間水的侵泡防腐材料碎末脫落，而且系統設計上忽略了在EDI裝置前安裝保安過濾器，使得細小的防腐顆粒隨著水流進入膜塊內將其堵塞，EDI膜塊（膜堆）是EDI的工作核心，一個簡單的EDI膜堆主要有兩個電性相反的電極和多個膜塊單元對組成，一個膜塊單元對由一個填滿陽樹脂和陰樹脂交換樹脂的淡水室。一個陽膜、一個陰膜、一個濃水室組成。由于EDI膜塊內樹脂與雜質無法分離，如果拆除膜塊從新換樹脂，對樹脂的用量以及密封的工藝要求在國內還沒有很成熟的技術與設備，污堵嚴重的膜塊不能再利用，造成嚴重后果，給經濟上帶來了重大的損失。經過這次的經驗教訓及時對系統進行了整改措施，水箱重新做防腐，在EDI升壓泵與EDI裝置之間安裝了保安過濾器，能有效地截留細小顆粒及雜質進入EDI裝置，并且嚴格監控避免再有類似問題的生。

2.2 EDI在應用中常見的問題因素及分析

EDI是比較復雜和嚴格維護的產品，對膜塊需要嚴格遵守進水條件和運行參數，每個條件都有其意義的，簡要分析如下：

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指標。TEA離子在膜塊中運動速度受諸多因素影響，游離態的CO2是無法交換的只有其轉換為HCO3ˉ時才能去除，而溶解的CO2在水中存在是弱電解質的溶解平衡，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的CO2，這樣計算才能有足夠的余量。

2.電導率對膜塊的影響同樣重要，導電率過高，膜塊電流變大，溫度升高，水溫也升高，離子交換能力下降，這是個相互影響的復雜過程。

3.pH值是考慮樹脂的工作環境和盡量去除溶解CO2的影響，我廠根據實際運行認為進水PH值在8.0～8.5最為理想，除鹽和除硅效果最佳。

4.硬度如果過高會使濃縮水通道的膜表面結構影響產水水質，而有機碳會導致樹脂和選擇透過性膜的污染，導致運行系統的電壓升高，也容易在濃縮水通道形成有機膠體，堵塞通道，造成產水水質下降。重金屬粒子會導致樹脂和選擇透過性膜的中毒造成出水水質的迅速惡化。尤其是硅的去除率迅速下降。進水中的二氧化碳的含量增加會導致EDI中樹脂的負擔加重是出水水質惡化。

5.硅含量高可能造成EDI產水不佳，尤其在鎂離子存在情況下，造成不可逆轉的結垢。

6..游離氯具有強氧化性，對半透膜的損害不可逆，會造成膜塊的永久壞。

7..SDI是反應顆粒物的程度，顆粒物會直接堵塞膜塊內的濃水室淡水室，這個是機械堵塞。淡水室充滿樹脂，寬度也僅有18mm，顆粒物很容易被截留進而堵塞膜塊。

3.對EDI運行條件的維護及控制

1.調整控制好產水流量，使其在額定的范圍內不能超出處理能力范圍，否則產水品質會下降。在進水條件不變的情況下，隨著流量的升高，其產水的電導率和硅值也會升高。

2.調節好進水溫度，在進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增加，溫度最低時會超過膜塊所限電流。

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

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

5.進水到產水壓差、進水與濃水進水壓差、產水與膜塊出水的壓差三個壓差要保證，這是防止膜塊內離子逆流的條件。

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

綜上所述，我廠對系統進行了整改措施后，加強對各項指標嚴格控制。根據進水條件和運行條件，分析和判斷產水品質變化的根源，逐步排除，有些可能是系統內（EDI膜塊）本身，有些在系統外，如前一級產水甚至更前面的系統出現了故障。只有嚴格監控整體系統的每一段的水質情況，及時發現問題及時處理，是保證EDI裝置整體運行性能的關鍵，確保運行狀態良好。

3 結論

EDI技術是一項先進的水處理技術，作為一種新型的水處理方法，再技術進步，產品結構調整，節省能源及污染防治方面日益顯示出其強大的生命力和競爭能力。但是正是由于先進，其詳細的技術和各系統復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，因此隨著運行經驗的不斷積累，分析產生的原因，探討行之有效的改進措施和控制方法就顯得尤為重要。

參考文獻

[1] 陶氏水處理事業部 反滲透和納濾膜元件產品與技術手冊2008版：73-75

[2] GE水處理 工藝分離膜產品技術手冊2008版：12-27

[3] 諾芮特凈化系統及時對系統進行了整改措施（上海）有限公司 AquaFlex技術手冊：9-13

[4] 海德能公司 HYDRAcap60產品技術參數 2005年8月30日版