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EDI與混床離子交換法的經(jīng)濟(jì)性比較
EDI與混床離子交換法的經(jīng)濟(jì)性比較
一、EDI的工作原理：
電去離子（ electrodeionization ，簡稱 EDI ）技術(shù)是由電滲析和離子交換有機(jī)結(jié)合形成的一種新型膜分離技術(shù)。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(shí)現(xiàn)離子定向遷移，從而完成水的深度除鹽。由于離子交換、離子傳遞及離子交換樹脂的電再生相伴發(fā)生，猶如一個(gè)邊工作邊再生的混床離子交換樹脂柱，可以連續(xù)不斷地制取高質(zhì)量的純水、高純水，因而又稱連續(xù)去離子（ continuous deionization ，簡稱 CDI ）。 由于不需要酸堿化學(xué)再生而能連續(xù)制取高純水，技術(shù)*，操作簡便，具有優(yōu)異的環(huán)保特性，是清潔生產(chǎn)技術(shù)，在電子、電力、醫(yī)藥、冶金、化工、生物技術(shù)和實(shí)驗(yàn)研究等領(lǐng)域得到日趨廣泛的應(yīng)用。
二、EDI的組成及優(yōu)點(diǎn)：
EDI膜堆中各膜對為板框式組裝，每個(gè)膜對由精選的離子交換膜（一張陽膜、一張陰膜）及允許水流通過和促進(jìn)水流在流道中湍流的隔柵組成。另外，交錯(cuò)的膜對間填充滿象混合離子交換樹脂之類的離子化導(dǎo)電物質(zhì)。膜對中對進(jìn)水起純化作用的單元稱為淡水室，起聚集離子作用的單元稱為濃水室。多個(gè)膜對構(gòu)成一個(gè)膜堆，膜堆設(shè)計(jì)為水平放置，在膜堆的兩側(cè)安裝有一副電極（陽極及陰極），整個(gè)的組件通常稱為一個(gè)EDI膜堆。
在直流電場的作用下，離子從淡水室中選擇性地透過離子膜進(jìn)入到濃水室中，zui后在淡水室中制出除鹽的產(chǎn)品水。濃水室中的廢水可以回收至水處理系統(tǒng)的前端或回收至其它設(shè)備中使用，小流量的極水可以同設(shè)備的廢水一樣進(jìn)行排放處理。
EDI于應(yīng)用在經(jīng)RO脫鹽后的水質(zhì)精處理階段。EDI設(shè)備無需化學(xué)藥劑的再生，可以連續(xù)運(yùn)行。在具體的應(yīng)用中，僅調(diào)節(jié)EDI的運(yùn)行電流就可以改變其出水水質(zhì)。在進(jìn)水電導(dǎo)率為60ms/cm或更低的條件下，EDI可制出1－18MW.cm的產(chǎn)品水。
EDI為膜堆式設(shè)計(jì)，屬于非化學(xué)式的水處理系統(tǒng)，它無需酸、堿的貯存、處理及無廢水的排放，因而它對新用戶具有特別的吸引力。采用EDI對舊系統(tǒng)進(jìn)行改造也是非常經(jīng)濟(jì)的，因?yàn)?/span>EDI可*地利用現(xiàn)有的廠房及輔助設(shè)施。
三、EDI與離子交換的對比：
分析的目標(biāo)是將經(jīng)RO預(yù)脫鹽的后續(xù)處理EDI與混床離子交換精化方式作經(jīng)濟(jì)性比較。
假定水的預(yù)處理過程及RO單元與精處理的選擇無關(guān)（如果RO出水中含有較高濃度的CO2，可以在EDI或混床前進(jìn)行處理以減小CO2的含量，這可以通過在RO的出水后應(yīng)用除碳風(fēng)機(jī)或通過加堿的方式提高RO進(jìn)水PH的方法完成）。
1、同等處理，假定每套系統(tǒng)都占有適當(dāng)?shù)目臻g，由于EDI系統(tǒng)占用的空間較后者小，因而在經(jīng)濟(jì)上更合算。
1EDI系統(tǒng)由裝在同一個(gè)擱架上的多個(gè)EDI膜堆電源、濃水泵、控制盤、必要的閥門等組成，多個(gè)膜堆組裝在同一膜架內(nèi)。EDI的電耗根據(jù)進(jìn)入TDS的含量大小一般為每小時(shí)1.1－2.8KWh/kgal。一個(gè)EDI膜堆一般按其正常出力運(yùn)行，但在短時(shí)間內(nèi)可以在保證出水水質(zhì)的條件下以更高的流量運(yùn)行。
當(dāng)EDI膜堆要求進(jìn)行維護(hù)及更換時(shí)（當(dāng)然這種情況是比較少見的），系統(tǒng)中剩余的膜堆可以在保證出水水質(zhì)的前提下比正常出力略大的負(fù)荷運(yùn)行，直至有故障的膜堆被修復(fù)或更換為止。這種能力可使其根據(jù)產(chǎn)水量和水質(zhì)提供一定程度的富余量，并允許系統(tǒng)連續(xù)地運(yùn)行，當(dāng)然這種膜堆式系統(tǒng)出力的提高是有限度的（zui大可提高20％的出力）。同時(shí)需要指出的是，更大的出力將增加EDI膜堆的運(yùn)行壓差。
2在混床系統(tǒng)中，為保持連續(xù)的運(yùn)行，一般設(shè)置有兩臺床?；齑蚕到y(tǒng)還包括酸堿再生裝置、酸堿貯存罐（30天的貯存量）、堿稀釋水加熱器、風(fēng)機(jī)、相關(guān)的儀表、控制盤及廢水中和系統(tǒng)（罐、泵、混合器等）。需要指出的是在EDI及混床系統(tǒng)中都含有控制盤，但混床系統(tǒng)的控制盤比EDI系統(tǒng)的控制
2、EDI的回收率高于混床。EDI系統(tǒng)的回收率為97.2％；混床回收率根據(jù)運(yùn)行時(shí)間一般為95.4%。
3、同等出力，EDI安裝費(fèi)比混床所需費(fèi)用更低。
同等出力，安裝費(fèi)用可按總投資的百分比進(jìn)行估算，對于EDI系統(tǒng)費(fèi)用系數(shù)取0.2％，混床系統(tǒng)取0.4％。
原因是：混床安裝的部件要比EDI要多得多，而且系統(tǒng)連接也較為復(fù)雜（線路、管線及墊料等的互相連接），對混床安裝費(fèi)用系數(shù)的分析比較靈活，當(dāng)混床的安裝費(fèi)用系數(shù)降至0.3％時(shí)，年度費(fèi)用按具體情況僅降低3％至5％。
4、同等出力，EDI比混床所需運(yùn)行費(fèi)用更低。
運(yùn)行費(fèi)用主要從如下幾方面考慮：人力、水耗、廢水的處置等。
以1噸為例：
| 費(fèi)用類別 | EDI | 混床 | 備注 |
| 電耗 | 0.375元（包括EDI增加泵、EDI裝置運(yùn)行電耗） | 0.3元（增壓泵及再生泵電耗） | 電費(fèi)取0.5元/度 |
| 水耗 | 0.0336元（由裝置回收率計(jì)算） | 0.0552元（由裝置回收率計(jì)算） | 水費(fèi)取1.2元/噸 |
| 酸耗 | 0 | 1升陽樹脂耗用30％的工業(yè)酸量為0.174L | 工業(yè)酸取600元/噸 |
| 堿耗 | 0 | 1升陰樹脂耗用32％的工業(yè)堿量為0.2L | 工業(yè)堿取1500元/噸 |
| 耗材費(fèi)用 | 膜堆每五年更換一次 | 陰陽樹脂每3年更換一次 | |
| 人工 | 0.4元/噸 | 0.4元/噸 | |
5、環(huán)保方面
目前隨著企業(yè)數(shù)量的不斷擴(kuò)大，有害化學(xué)物質(zhì)的使用及其相關(guān)的負(fù)效應(yīng)問題變得更加尖銳。對化學(xué)藥品所引起的爭端包括運(yùn)行人員的操作及安全問題、防止泄漏的措施、廢棄物的排放及定期控制等問題。隨著水處理技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在可以采用膜處理及其它非化學(xué)方法的凈水技術(shù)，EDI技術(shù)對此是一個(gè)較大的貢獻(xiàn)。
6、其他方面（如原水TDS增大）
當(dāng)進(jìn)水TDS增大時(shí)，EDI系統(tǒng)可以通過增大運(yùn)行電流的方式在保證出水水質(zhì)及水量的條件下適應(yīng)這一情況。因此當(dāng)RO系統(tǒng)的除鹽能力有所下降時(shí)，EDI系統(tǒng)可以相對不受影響（僅增加電耗），而混床系統(tǒng)將縮短運(yùn)行周期，從而增大了化學(xué)藥劑的使用，增加了人力。這對混床的運(yùn)行費(fèi)用有較大的影響。
總的來說，在運(yùn)行費(fèi)用中，常規(guī)混床噸水運(yùn)行成本高于EDI裝置。因此，EDI裝置多投資的費(fèi)用在幾年內(nèi)*可以回收