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Che cos'è l'EDI?
Il nome completo in inglese di EDI è elettrolisi, che si traduce in desalinizzazione elettrica, nota anche come tecnologia di deionizzazione elettrica o elettrodialisi a letto confezionato.
La tecnologia di elettrodeionizzazione combina tecniche di scambio ionico ed elettrodialisi.e è una tecnologia di trattamento dell'acqua sempre più utilizzata ed efficace dopo le resine a scambio ionico.
Non solo utilizza i vantaggi della desalinizzazione continua attraverso la tecnologia di elettrodialisi, ma raggiunge anche una desalinizzazione profonda attraverso la tecnologia di scambio ionico;
Questo non solo migliora il difetto di diminuzione dell'efficienza di corrente nel processo di elettrodialisi per il trattamento di soluzioni a bassa concentrazione,ma consente anche la rigenerazione degli scambiatori di ioni, evitando l'impiego di rigeneratori e riducendo l'inquinamento secondario generato durante l'impiego di rigeneratori acido-base, ottenendo un funzionamento continuo di deionizzazione.
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Diagramma schematico EDI
I principi di base della deionizzazione EDI comprendono i seguenti tre processi:
1Processo di elettrodialisi
Sotto l'azione di un campo elettrico esterno, gli elettroliti nell'acqua migrano selettivamente attraverso resine di scambio ionico e vengono scaricati con acqua concentrata, rimuovendo così gli ioni dall'acqua.
2. Processo di scambio ionico
Utilizzando la resina a scambio ionico per scambiare ioni di impurità nell'acqua, in combinazione con gli ioni di impurità nell'acqua, si può ottenere l'effetto di rimuovere efficacemente gli ioni dall'acqua.
3Processo di rigenerazione elettrochimica
Utilizzando l'H+ e l'OH- generato dalla polarizzazione dell'acqua all'interfaccia della resina a scambio ionico per la rigenerazione elettrochimica della resina, ottenendo l'auto-regenerazione della resina.
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Quali sono i fattori e le misure di controllo dell'EDI?
1L'influenza della conduttività dell'ingresso
Sotto la stessa corrente di funzionamento, con l'aumento della conduttività dell'acqua grezza, diminuisce il tasso di rimozione degli elettroliti deboli da parte dell'EDI e aumenta anche la conduttività dell'effluente.
Se la conduttività dell'acqua grezza è bassa, anche il contenuto di ioni è basso,e la bassa concentrazione di ioni provoca un grande gradiente di forza elettromotrice sulla superficie della resina e della membrana nella camera di acqua dolce, con conseguente aumento del grado di dissociazione dell'acqua, aumento della corrente massima e maggiore quantità di H+ e OH- prodotto,risultante in un buon effetto di rigenerazione della resina di scambio di anioni e cationi riempita nella camera di acqua dolce.
Pertanto, è necessario controllare la conducibilità dell'acqua in entrata per garantire che la conducibilità dell'acqua in entrata EDI sia inferiore a 40us/cm,che può garantire la conduttività qualificata degli effluenti e l'eliminazione degli elettroliti deboli.
2L'influenza della tensione di lavoro e della corrente
La corrente di lavoro aumenta e la qualità dell'acqua prodotta continua a migliorare.
Ma se la corrente aumenta dopo aver raggiunto il punto più alto, a causa dell'eccessiva quantità di ioni H + e OH - generati dall'ionizzazione dell'acqua,un gran numero di ioni in eccesso agiscono come ioni portatori di corrente per la conduzioneAllo stesso tempo, a causa dell'accumulo e del blocco di un gran numero di ioni portatori di corrente durante il loro movimento,si verifica anche una contro-diffusione, con conseguente diminuzione della qualità dell'acqua prodotta.
Pertanto, è necessario scegliere una tensione di funzionamento e una corrente adeguate.
3L'impatto dell'indice di turbidità e inquinamento (SDI)
Il canale di produzione dell'acqua del componente EDI è riempito di resina a scambio ionico.causando un aumento della differenza di pressione del sistema e una diminuzione della produzione di acqua.
Pertanto, è necessario un adeguato pretrattamento e gli effluenti RO soddisfano generalmente i requisiti di ingresso EDI.
4L' influenza della durezza
Se la durezza residua dell'acqua in entrata nell'EDI è troppo elevata, essa provoca una scaglia sulla superficie della membrana del canale di acqua concentrata, riduce il flusso dell'acqua concentrata,ridurre la resistività elettrica dell'acqua prodotta, influenzano la qualità dell'acqua prodotta e, in casi gravi, bloccano i canali di acqua concentrata e di acqua estrema dei componenti,causare danni ai componenti a causa del riscaldamento interno.
Può essere combinato con la rimozione di CO2 per ammorbidire e aggiungere alcalino all'influente RO; quando il contenuto di sale nell'influente è elevato,l'effetto di durezza può essere regolato aggiungendo una prima fase di RO o nanofiltrazione in combinazione con la desalinizzazione.
5L'impatto del carbonio organico totale (COT)
Se il contenuto di organici nell'afflusso è troppo elevato, ciò causerà inquinamento organico della resina e della membrana permeabile selettiva,che porta ad un aumento della tensione di funzionamento del sistema e a una diminuzione della qualità dell'acqua prodottaAllo stesso tempo, è anche facile formare colloidi organici nel canale d'acqua concentrato, che possono bloccare il canale.
Pertanto, durante la trasformazione, può essere aggiunto un ulteriore livello R0 in combinazione con altri requisiti di indicatore per soddisfare i requisiti.
6L'influenza di ioni metallici quali Fe e Mn
Gli ioni metallici come Fe e Mn possono causare "avvelenamento" della resina e l'"avvelenamento" metallico della resina può portare a un rapido deterioramento della qualità degli effluenti EDI,specialmente la rapida diminuzione del tasso di rimozione del silicio.
Inoltre, l'effetto catalitico di ossidazione dei metalli a valenza variabile sulle resine a scambio ionico può causare danni permanenti alla resina.
In generale, il contenuto di Fe nell'ingresso dell'EDI durante il funzionamento è controllato per essere inferiore a 0,01 mg/L.
7L'impatto della CO2 nell'influenza
L'HCO3- generato dalla CO2 nell'afflusso è un elettrolita debole che può facilmente penetrare lo strato di resina dello scambio ionico e causare una diminuzione della qualità dell'acqua prodotta.
Prima di entrare nell'acqua, una torre di disgasamento può essere utilizzata per la rimozione.
8L'influenza del tenore totale di anioni (TEA)
Un TEA elevato ridurrà la resistività della produzione di acqua EDI o richiederà un aumento della corrente di funzionamento EDI,mentre una corrente di funzionamento eccessivamente elevata porterà ad un aumento della corrente del sistema e della concentrazione di cloro residuo nelle acque polari, che è dannoso per la durata della membrana polare.
Oltre agli otto fattori di cui sopra, la temperatura dell'acqua d'ingresso, il valore del pH, il SiO2 e gli ossidi hanno anche un impatto sul funzionamento del sistema EDI.
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Caratteristiche dell'EDI
Negli ultimi anni, la tecnologia EDI è stata ampiamente applicata in settori quali l'energia, le industrie chimiche e farmaceutiche che richiedono una alta qualità dell'acqua.
La ricerca di applicazione a lungo termine nel campo del trattamento delle acque ha dimostrato che la tecnologia di elaborazione EDI ha le seguenti sei caratteristiche:
1. Alta qualità dell'acqua e stabilità degli effluenti
La tecnologia EDI combina i vantaggi della desalinizzazione continua mediante elettrodialisi e della desalinizzazione profonda mediante scambio ionico.La continua ricerca scientifica e la pratica hanno dimostrato che l'utilizzo della tecnologia EDI per ulteriore desalinizzazione può rimuovere efficacemente gli ioni dall'acqua e raggiungere un'elevata purezza degli effluenti.
2- Basse condizioni di installazione delle attrezzature e scarso impatto
Rispetto ai sistemi di scambio ionico, i dispositivi EDI sono di dimensioni minori, di peso più leggero e non richiedono serbatoi di accumulo di acidi o alcali, il che consente di risparmiare spazio.
Inoltre, il dispositivo EDI è una struttura completamente assemblata con un breve periodo di costruzione e un carico di lavoro minimo di installazione in loco.
3. Semplice progettazione, facile funzionamento e manutenzione
Il dispositivo di elaborazione EDI può essere modularizzato per la produzione e può rigenerarsi automaticamente continuamente senza la necessità di attrezzature di rigenerazione grandi e complesse.,è facile da usare e da mantenere.
4Il controllo automatico del processo di depurazione dell'acqua è semplice e conveniente
I dispositivi EDI possono collegare più moduli in parallelo al sistema, garantendo un funzionamento sicuro e stabile del modulo, una qualità affidabile e un facile controllo del programma per il funzionamento e la gestione del sistema.
5- Nessun scarico di acidi e soluzioni alcaline di scarto, utile per la protezione dell'ambiente
I dispositivi EDI non richiedono la rigenerazione chimica acida o alcalina e non si scarica sostanzialmente alcun rifiuto chimico.
6Il tasso di recupero dell'acqua è elevato e il tasso di utilizzazione dell'acqua della tecnologia di trattamento EDI è generalmente superiore al 90%
In sintesi, la tecnologia EDI presenta vantaggi significativi in termini di qualità dell'acqua, stabilità operativa, facilità di utilizzo e manutenzione, sicurezza e protezione dell'ambiente.
Tuttavia, essa presenta anche alcuni difetti: i dispositivi EDI hanno elevati requisiti per la qualità dell'acqua in entrata e il loro investimento una tantum (costi delle infrastrutture e delle attrezzature) è relativamente elevato.
Va notato che, sebbene i costi di infrastruttura e di attrezzature dell'EDI siano leggermente superiori a quelli dei processi a letto misto, tenuto conto dei costi complessivi di esercizio dell'attrezzatura,La tecnologia EDI presenta ancora alcuni vantaggi.
Ad esempio, una stazione di acqua pura ha confrontato gli investimenti e i costi operativi di due processi,e il dispositivo EDI può compensare la differenza di investimento con il processo a letto misto dopo un anno di normale funzionamento.
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Osmosi inversa+EDI contro lo scambio ionico tradizionale
1- Confronto degli investimenti iniziali per il progetto
In termini di investimento iniziale per il progetto, nei sistemi di trattamento delle acque con bassi flussi di produzione idrica,il processo di osmosi inversa+EDI elimina il grande sistema di rigenerazione richiesto dai processi tradizionali di scambio ionico, in particolare eliminando due serbatoi di accumulo di acidi e di alcali ciascuno. Ciò non solo riduce notevolmente i costi di approvvigionamento delle attrezzature, ma consente anche di risparmiare circa il 10% al 20% della superficie,riducendo così i costi di ingegneria civile e acquisizione di terreni per la costruzione di fabbriche.
A causa del fatto che l'altezza delle apparecchiature tradizionali per lo scambio ionico è generalmente superiore a 5 m, mentre l'altezza delle apparecchiature per osmosi inversa e EDI è inferiore a 2,5 m,l'altezza dell'officina di trattamento dell'acqua può essere ridotta di 2-3 m, risparmiando così dal 10% al 20% degli investimenti di costruzione nell'officina.
Tenendo conto dei tassi di recupero dell'osmosi inversa e dell'EDI, si recupera tutta l'acqua concentrata dell'osmosi inversa secondaria e dell'EDI,ma l'acqua concentrata dell'osmosi inversa primaria (circa il 25%) deve essere scaricata, e la potenza del sistema di pretrattamento deve essere aumentata di conseguenza.l'investimento iniziale deve essere aumentato di circa il 20% rispetto al sistema di pretrattamento con processi di scambio ionico.
Tenendo conto di tutti i fattori, il processo di osmosi inversa + EDI è approssimativamente equivalente in termini di investimento iniziale ai processi tradizionali di scambio ionico nei sistemi di trattamento delle acque su piccola scala.
2- Confronto dei costi operativi
Come è noto, in termini di consumo di droga, il costo operativo della tecnologia di osmosi inversa (compresa la dosaggio per osmosi inversa, la pulizia chimica, il trattamento delle acque reflue, ecc.)) è inferiore a quella della tecnologia tradizionale di scambio ionico (compresa la rigenerazione della resina per scambio ionico), trattamento delle acque reflue, ecc.).
Tuttavia, in termini di consumo di energia e di sostituzione dei pezzi di ricambio, il processo di osmosi inversa ed EDI è molto superiore al tradizionale processo di scambio ionico.
Secondo le statistiche, il costo operativo dell'osmosi inversa combinata con il processo EDI è leggermente superiore a quello del processo tradizionale di scambio ionico.
Tenendo conto di tutti i fattori, il costo complessivo di funzionamento e manutenzione dell'osmosi inversa combinata con il processo EDI è superiore del 50% al 70% a quello del processo tradizionale di scambio ionico.
3L'osmosi inversa + EDI ha una forte adattabilità, un elevato grado di automazione e un minimo inquinamento ambientale
Il processo di osmosi inversa + EDI ha una forte adattabilità al contenuto di sale dell'acqua grezza e può essere utilizzato per l'acqua di mare, acqua salata, acqua di disidratazione delle miniere, acque sotterranee e acque fluviali.il processo di scambio ionico non è economico quando il contenuto di solidi disciolti nell'influenza è superiore a 500 mg/l.
L'osmosi inversa e l'EDI non richiedono la rigenerazione acido-base, non consumano una grande quantità di acido-base o generano una grande quantità di acque reflue acido-base.inibitore della scala, ed è necessario aggiungere un agente riducente.
Per quanto riguarda il funzionamento e la manutenzione, l'osmosi inversa e l'EDI hanno anche i vantaggi di una elevata automazione e di un facile controllo del programma.
4Le apparecchiature di osmosi inversa ed EDI sono costose e difficili da riparare e il trattamento dell'acqua salata concentrata è impegnativo.
Sebbene il processo di osmosi inversa più EDI abbia molti vantaggi, in caso di guasto dell'attrezzatura, in particolare quando la membrana di osmosi inversa e la pila di membrane EDI sono danneggiate,Può essere chiuso solo per sostituzione.Nella maggior parte dei casi, per la sostituzione sono necessari tecnici professionisti e il tempo di arresto può essere più lungo.
Sebbene l'osmosi inversa non produca una grande quantità di acque reflue acide e alcaline, il tasso di recupero dell'osmosi inversa primaria è generalmente solo del 75%,che produce una grande quantità di acqua concentrata- il contenuto di sale dell'acqua concentrata è molto più elevato di quello dell'acqua grezza.Inquinerà l'ambiente..
Attualmente, nelle centrali elettriche domestiche, il recupero e l'utilizzazione dell'acqua salata concentrata da osmosi inversa sono utilizzati principalmente per il lavaggio del carbone e l'umidificazione delle ceneri;Alcune università stanno conducendo ricerche sul processo di evaporazione e cristallizzazione di acqua salata concentrata, ma il costo e la difficoltà sono elevati, per cui non è stato ancora ampiamente applicato nell'industria.
Il costo delle apparecchiature di osmosi inversa ed EDI è relativamente elevato, ma in alcuni casi l'investimento iniziale è anche inferiore a quello dei tradizionali processi di scambio ionico.
nei sistemi di trattamento delle acque su larga scala (quando il sistema produce una grande quantità di acqua),l'investimento iniziale nei sistemi di osmosi inversa ed EDI è molto superiore a quello dei processi tradizionali di scambio ionico.
Nei sistemi di trattamento dell'acqua su piccola scala, il processo di osmosi inversa più EDI ha un investimento iniziale simile rispetto ai processi tradizionali di scambio ionico.
In sintesi, quando la potenza del sistema di trattamento dell'acqua è bassa, si può dare la priorità al processo di osmosi inversa e trattamento EDI.e minimo inquinamento ambientale.
