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工业纯水能喝吗(超纯水机的工作原理)

时间:2023-05-06 16:51:03 阅读:63838 作者:869

工业纯水设备技术在中国的应用,经历了巨大的曲折发展。 无论是模块的发展还是技术的发展,失败的教训和成功的经验都为EDI的后续发展做出了巨大贡献。

一般来说,EDI技术的应用是成功的,但为了成功应用EDI技术,目前大部分EDI整体工艺系统,无论原水水质好坏,都是为了追求所谓的稳定性,目前大部分设计的工艺系统都是二级反渗透EDI

先进技术和优质产品,如果靠巨额投资和高额能耗来保证其运行,那么这种产品和技术肯定缺乏推广和应用的价值。 真正的EDI应用技术,应该从技术和经济性来分析,而不是片面地、单一地追求EDI运行的过度稳定性,这样会造成投资的无意义浪费,增加投资者不必要的成本投资。

因此,EDI技术的应用需要同时解决EDI应用的两个核心问题。

(1) EDI系统的工作稳定性

)2) EDI系统投资合理性

2.0水源与水质分析

2.1原水水质差异

中国地域辽阔,自然界水系十分复杂,主要表现为:

(1)南北水系有差异;(4)苦咸水、海水、亚海水水系

(2)地表与地下水系统存在差异;5 )江、川、湖、库、溪等水系

(3)同一地区水系也有差异;(6)污水回用、循环水排水系统

各水系差异非常大,既有地表水系的原水电导率为50~100S/cm的,也有地表水系的

原水电导率为400~800S/cm,地下水原水电导率为300~800S/cm,地下水原水电导率为2000~3000S /cm,使海水逆流的水系原水的盐分含量为5000~15000mg/l等。 同时,原水中其他离子或参数的表现也不同,如碳酸盐碱度、硬度、硅、PH值等存在差异,必须详细分析原水的各种特性表现,为确定整体工艺路线寻找完整的设计依据。

2.2生产水水质差异

工业行业多,生产技术差异大,对用水水质需求千差万别。 例如,如下

a .电站锅炉补给水:根据锅炉压力的不同,控制硅的指标也有很大差异,有小于100g/L的要求,有小于50g/L的要求,有小于20g/L的要求,也有小于10g/L的要求;

b .电子半导体行业:不同的电子产品和单晶硅产品对水的等级要求不同。 有的要求低于500g/L,有的要求低于100g/L,有的要求低于20g/L,有的要求低于10g/L,有的要求低于5g/L,有的要求低于1g/L

2.3 EDI进水条件

以美国的Electropure EDI为例,进水水质主要有离子负荷系统和结焦后污染系统两种指标,具体如下

离子负载系统指标

PH值: 5.0to9.5(PH7.0至8.0之间的EDI具有最佳电阻率性能,但硬度低于常规值),注意典型低PH进水时,二氧化碳的存在会降低产水质量;

电导率:1-20 S/cm。 最佳电导率为2-10 S/cm。 最大电导率50S/cm;

建议总co2 :小于10 ppm,大于10 ppm时,产水质量很大程度上取决于co2水平和PH值;

硅:最大0.5 ppm .反渗透RO产水典型范围为50-150 ppb。

结垢污染类指标

硬度(用CaCO3计算)最大1.0 ppm、回收率90%时;

金属:最大0.01 ppm Fe、Mn、价变化性金属离子;

有机物: TOC最大为0.5 ppm,建议检测不到;

粒子:建议将无粒子反渗透RO生产水(直接进入)或中间罐水预过滤1m,建议将SDI值控制在1以下; 慈爱的海燕,EDI工艺,ELECTROPURE EDI

氧化剂:活性氯(Cl2 )最高0.05 ppm,建议检测不到; 臭氧(O3 )最大为0.02 ppm,建议无法检测。

进水条件的特别说明:

)1)各项水质指标不能独立分析,指标之间存在较强的逻辑关系和相互制约关系,需要综合分析各项指标存在的条件,选择稳定经济的工艺手段解决EDI进水负荷。

)2)对于进水离子载荷,EDI性能最敏感最脆弱的指标是CO2,在离子载荷区是弱电解质,主要表现为两种。

a .CO2到HCO3-迁移-不是即时完成,需要缓慢迁移;

b .即使CO2完全转变为HCO3-,HCO3-离子从淡水室向浓水室的迁移速度非常慢,不能像k、Na离子那样迅速向浓水室迁移,因此CO2浓度的大小对EDI的整体性能有重要影响。

3.0 EDI工艺技术分析

3.1 EDI工艺系统设计核心标准

a .EDI系统的稳定性:

降低总离子负荷,减少结垢和污染因素,根据EDI进水条件进行分析,满足e

DI的进水条件,减少弱电解质和结垢污染类物质的影响,采用经济合理的工艺手段去除EDI的进水负荷,尤其是尽力弱电解质负荷,对于实现EDI的稳定运行将产生至关重要的影响。

  b .EDI系统的投资合理性:

  优化前处理整体工艺流程优化前处理整体工艺流程,每种特定的工艺总是有其应用的条件和优势,但是,也有其应用的局限性,优秀系统工艺的形成是多个优势单体工艺的有机组合;根据原水水质、产水要求,合理设计完整的EDI水处理工艺,充分进行工艺的优化,对所选择的工艺技术进行分析,必须首先满足实现EDI运行的稳定性,同时,对于所选择的工艺技术进行经济分析,在满足EDI系统稳定运行的前提下,实现整体工程投资的合理化;EDI 工艺系统的选择,是关系到EDI 能否安全、稳定运行的关键,但是,由于原水水源、产水要求、初期投资、运行维护投资等多方面的约束和影响,因此,并没有放之四海皆准的工艺系统存在,必须结合终端用户工程系统的实际情况进行综合分析后,才能够确定经济合理的工艺路线。

  3.3 常规EDI设计理念

  常规设计理念的劣势:

  对于进水的离子负荷和结垢的理解以及处理方式,在很多情况下都是正向思维方式,例如:硬度问题,当发现RO的产水硬度高于EDI进水条件时,首先想到的是采取软化工艺或二级RO技术来将硬度去除。但是,对于EDI进水硬度的条件限定,是有相关联的水质条件的,主要的条件是EDI的回收率和进水的 CO2浓度水平,当EDI回收率为90%时,硬度和碱度在EDI浓水室的浓缩倍率为10~11倍,但是当EDI回收率为95%时,硬度和碱度在EDI浓水室的浓缩倍率为20倍以上,而当EDI回收率为85%时,硬度和碱度在EDI浓水室的浓缩倍率为6.67倍左右,同样的硬度条件,在不同的回收率情况下,在EDI浓水室形成CaCO3结垢的趋势将会完全不同。很显然,在高回收率和高的进水的CO2浓度水平条件下,进水的硬度必须很低才能保证EDI的浓水室不产生CaCO3结垢,相反,如果高回收率和非常低的进水的CO2浓度水平条件,人为的去除或减少CaCO3结垢的因子,则可以保证EDI浓水室在一定的硬度范围内不会形成CaCO3结垢。

  3.3.1 软化工艺

  1) 无法优化EDI性能:软化技术,只能解决钙镁结垢的因素,但是,由于钙离子和钠离子是等当量交换,EDI进水的总离子当量负荷并没有任何改变,相反,离子浓度负荷是增加了,故对于EDI本身的性能并没有改善,相反,有恶化的趋势。

  3.3.2 二级RO工艺

  1)缺乏投资价值:二级RO技术,设备一次性投资巨大,缺乏投资的经济价值。根据数据分析显示,二级RO+EDI的工艺配置和一级RO+混床的工艺配置相比,投资的差额回收期为15~20年,也即:原则上,从经济的角度分析,二级RO+EDI的工程投资是无法回收的;

  2)高电能消耗:二级RO技术,由于RO高压泵的存在和第一级RO产水容量的放大,其整体运行的电能消耗巨大;

  3)二氧化碳负荷波动:二级RO技术,其解决二氧化碳并不彻底,带来EDI进水二氧化碳负荷的可变性,尤其是在有二级RO浓缩水回流时,使一级RO进水的HCO3-产生较大波动,在原水的HCO3-较高条件下,波动性更大,从而,导致EDI性能不稳定。

  3.3. 3鼓风脱气工艺

  1)残留二氧化碳:鼓风脱气技术,能够解决一部分二氧化碳问题,但是还有5ppm左右的二氧化碳残留在水中无法去除,使EDI的运行条件无法得到优化;慈祥的海燕,EDI工艺,ELECTROPURE EDI

  2)二氧化碳负荷波动:鼓风脱气不但有残留CO2的问题,而且,随着水温的变化,残留的CO2浓度也会产生波动,尤其在冬季,会使残余的CO2浓度上升很多,将会严重影响EDI的运行稳定性和产水品质;

  3)水的二次污染:同时,空气与水接触, 会带来水的二次污染问题。

  3.4 膜脱气设计理念

  3.4.1 膜脱气工艺技术优势

  1,减少CO2负荷:控制EDI进水的二氧化碳绝对值,使其小于2ppm或1ppm或0.5ppm,

  大大减少了二氧化碳的负荷,降低了进水的TEA,提高EDI的除硅性能;

  2,降低PH负荷:一级RO产水通常偏酸性(PH=5~6.5),因此,产水中的HCO3-绝大部分会以游离CO2的形式存在,为膜脱气去除CO2创造了非常有利的条件,去除二氧化碳后可以提高EDI的进水PH值,降低其PH值H+负荷,改善EDI工作性能;

  3,降低总离子负荷:对于EDI的四大类离子负荷,PH和HCO3-有很大的改善,从而,有效地降低EDI的进水总离子负荷,尤其是弱电解质负荷HCO3-,可以有效地提高EDI除硅性能;

  4,减少硬度结垢:大大减少EDI浓水室碳酸盐结垢的趋势,延长模块的清洗周期和使用寿命;

  5,放宽硬度限制:由于二氧化碳量大大减少了,硬度结垢的趋势大大减弱了,因此,可以适当放宽EDI进水硬度的条件,即使在进水硬度2ppm或5ppm或更高,EDI浓水室也不会结垢,取决于二氧化碳的去除水平,去除二氧化碳越彻底,允许的进水硬度越高;

  6,减少铁污染:由于脱气膜可以去除大部分溶解氧,因此大大减少铁的氧化物的形成,从而减少EDI膜和树脂的铁污染;

  7,减少微生物污染:去除溶解氧后,可以抑制细菌的生长,减少微生物污染,减少化学清洗和延长模块寿命;

  8,去除挥发性TOC:脱气膜可以去除水中的挥发性TOC,降低后续工艺进水的TOC负荷。

  3.4.2 膜脱气工艺整体优势:一级RO+膜脱气+EDI

  整体优势:

  1)解决负荷和结垢问题:采用膜脱气技术同时解决了离子负荷和硬度结垢的问题;

  2)放宽进水条件:同等条件下,扩大了TDS的进水条件和硬度的进水条件;

  3)优化除硅能力:同样进水负荷条件下,整体优化了EDI的除硅能力;

  4)提高运行稳定性:弱性离子HCO3-的减少,可以大大提高EDI性能的稳定性;

  5)延长EDI使用寿命:大大减少了EDI的污染,从而减少清洗维护的频率,延长EDI模块寿命;

  6)减少初期工程投资:大大减少了反渗透技术和整体工程的初期投资,该工艺的整体投资比采用二级RO技术的投资要节省30% 左右,主要特点是:设备投资省、辅助设备少、占地少;

  7)节约电能消耗:减少了整个RO和EDI系统的用电能源消耗,膜脱气采用真空技术或压缩空气吹扫技术,比RO的高压泵技术节能90%以上;

  特别建议:

  (1) 对于采用一级RO+膜脱气+EDI工艺技术的系统,对于一级RO部分的膜,建议优先采用高脱盐率、抗污染及性能恢复性强的RO膜。

  (2) 膜脱气技术在国内的成功应用有20年以上的历史,国内最大的脱气膜系统为1300m3/h。

  4.0 EDI技术应用工艺类型 慈祥的海燕,EDI工艺,ELECTROPURE EDI

  根据原水水质条件、产水水质要求、工程投资合理性,在此对各应用工艺进行简单的分析与比较,具体如下:

  工艺特点:

  一级RO:通过一级RO技术同时解决EDI的负荷指标和结垢污染类指标;在满足RO不结垢的前提下,可以根据需要在RO进水前加入一定量的碱,从而进一步减少CO2对于EDI的影响,当然,如果进水的碱度本身很低,也可以不需要设计加碱系统。 慈祥的海燕,EDI工艺,ELECTROPURE EDI

  适用范围:

  原水进水负荷很低,尤其是电导率、碱度、硬度、硅中的几项指标都很低;

  原水进水负荷变化不大,有利于EDI运行的条件;

  产水品质要求高:电阻率≥16MΩ.CM,SiO2<20µg/L;

  注意事项:

  根据进水负荷的变化,产水电阻率可能有少量的波动。

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