01
EDI چیست؟
نام کامل EDI در زبان انگلیسی الکترولیز است، که به معنای ترشح برق است، که به عنوان تکنولوژی الکترو دیونیزاسیون یا الکترودیالیز تخت بسته نیز شناخته می شود.
تکنولوژی الکترودیونیزاسیون ترکیبی از تکنیک های تبادل یون و الکترودیالیز است.و به طور فزاینده ای به طور گسترده ای استفاده می شود و یک تکنولوژی موثر برای تصفیه آب پس از رزین های تبادل یون است.
این نه تنها از مزایای ترشح مستمر از طریق تکنولوژی الکترودیالیز استفاده می کند، بلکه از طریق فناوری تبادل یون نیز ترشح عمیق را به دست می آورد.
این نه تنها نقص کاهش بهره وری جریان را در فرآیند الکترودیالیز برای درمان محلول های غلظت پایین بهبود می بخشد، انتقال یون را افزایش می دهد،اما همچنین امکان بازسازی مبادلات یون را فراهم می کند، اجتناب از استفاده از ژنراتورها و کاهش آلودگی ثانویه تولید شده در هنگام استفاده از ژنراتورهای اسید-اسید، به دست آوردن عملکرد مداوم دیون سازی.
تصویر
نمودار طرحی EDI
اصول اساسی دی یونیزاسیون EDI شامل سه فرآیند زیر است:
1روش الکتروداليز
تحت تأثیر یک میدان الکتریکی خارجی، الکترولیت های موجود در آب به طور انتخابی از طریق رزین های مبادله یون ها مهاجرت می کنند و با آب متمرکز تخلیه می شوند و در نتیجه یون ها را از آب حذف می کنند.
2. فرآیند تبادل یون
با استفاده از رزین مبادله یون برای مبادله یون های ناخالص در آب، همراه با یون های ناخالص در آب، می توان اثر حذف یون ها از آب را به طور موثر به دست آورد.
3فرآیند بازسازی الکتروشیمی
استفاده از H + و OH - تولید شده توسط قطبی شدن آب در رابط رزین تبادل یون برای بازسازی الکتروشیمی رزین، به دست آوردن بازسازی خود رزین.
02
عوامل تاثیرگذار و اقدامات کنترل EDI چیست؟
1تاثیر رسانایی ورودی
تحت همان جریان عملیاتی، با افزایش رسانایی آب خام، میزان حذف الکترولیت های ضعیف توسط EDI کاهش می یابد و رسانایی فاضلاب نیز افزایش می یابد.
اگر رسانایی آب خام پایین باشد، محتوای یون نیز پایین است.و غلظت پایین یون ها باعث می شود که یک گرادیانت نیروی الکتروموتوری بزرگ در سطح رزین و غشا در اتاق آب شیرین شکل بگیرد.، که منجر به افزایش درجه جدایی آب، افزایش حداکثر جریان، و مقدار بیشتری از H + و OH - تولید می شود،که منجر به یک اثر بازسازی خوب از رزین آنیون و کاتین تبادل پر شده در اتاق آب شیرین می شود..
بنابراین لازم است که هدایت آب ورودی کنترل شود تا اطمینان حاصل شود که هدایت آب ورودی EDI کمتر از 40us/cm باشد.که می تواند رسانایی معیاری فاضلاب و حذف الکترولیت های ضعیف را تضمین کند.
2تاثیر ولتاژ کاری و جریان
جریان کار افزایش می یابد و کیفیت آب تولید شده همچنان بهبود می یابد.
اما اگر جریان بعد از رسیدن به بالاترین نقطه افزایش یابد، به دلیل مقدار بیش از حد H + و OH - یون های تولید شده توسط یونیزاسیون آب،تعداد زیادی یون اضافی به عنوان یون های حامل جریان برای هدایت عمل می کنند.در عین حال، به دلیل تجمع و مسدود شدن تعداد زیادی از یون های حامل جریان در طول حرکت آنها،حتی ضد انتشار رخ می دهددر نتیجه کیفیت آب تولید شده کاهش می یابد.
بنابراین، لازم است که ولتاژ و جریان مناسب کار را انتخاب کنید.
3تاثیر شاخص تورم و آلودگی (SDI)
کانال تولید آب قطعات EDI با رزین تبادل یون پر شده است.در نتیجه افزایش تفاوت فشار سیستم و کاهش تولید آب.
به همین دلیل، قبل از درمان مناسب مورد نیاز است و فاضلاب RO به طور کلی الزامات ورودی EDI را برآورده می کند.
4تاثیر سختی
اگر سختی باقیمانده آب ورودی در EDI بیش از حد بالا باشد، باعث می شود که سطح غشای کانال آب غلظت شده، میزان جریان آب غلظت شده را کاهش دهد.کاهش مقاومت الکتریکی آب تولید شده، کیفیت آب تولید شده را تحت تاثیر قرار می دهد و در موارد شدید، کانال های آب متمرکز و کانال های آب شدید اجزای را مسدود می کند.که منجر به آسیب به اجزای ناشی از گرمایش داخلی می شود..
می تواند با حذف CO2 برای نرم کردن و اضافه کردن قلی به جریان RO ترکیب شود. هنگامی که محتوای نمک در جریان بالا باشد،اثر سختی را می توان با اضافه کردن یک مرحله اول RO یا نانوفیلتراسیون همراه با ترشح تنظیم کرد.
5تاثیر کل کربن آلی (TOC)
اگر محتوای ارگانیک در جریان بیش از حد بالا باشد، باعث آلودگی ارگانیک رزین و غشای نفوذ پذیر انتخابی می شود.منجر به افزایش ولتاژ کار سیستم و کاهش کیفیت آب تولید شدهدر عین حال، تشکیل کالوئید های آلی در کانال آب متمرکز نیز آسان است، که می تواند کانال را مسدود کند.
بنابراین، در فرآیند پردازش، یک سطح اضافی R0 می تواند به همراه سایر الزامات شاخص برای برآورده کردن الزامات اضافه شود.
6تاثیر یون های فلزی مانند Fe و Mn
یون های فلزی مانند Fe و Mn می توانند باعث "سمی شدن" رزین شوند و "سمی شدن" فلزی رزین می تواند منجر به بدتر شدن سریع کیفیت فاضلاب EDI شود.به خصوص کاهش سریع میزان حذف سیلیکون.
علاوه بر این، اثر کاتالیز آکسیداسیون فلزات با ارزش متغیر بر رزین های مبادله یون می تواند باعث آسیب دائمی به رزین شود.
به طور کلی، محتوای Fe در ورودی EDI در طول کار کنترل می شود تا کمتر از 0.01mg/L باشد.
7. تاثیر CO2 در نفوذ
HCO3- تولید شده توسط CO2 در جریان یک الکترولیت ضعیف است که می تواند به راحتی به لایه رزین تبادل یون نفوذ کند و باعث کاهش کیفیت آب تولید شده شود.
قبل از ورود به آب، می توان از یک برج گاز زدایی برای حذف استفاده کرد.
8تاثیر کل مواد آنیون (TEA)
TEA بالا مقاومت تولید آب EDI را کاهش می دهد یا نیاز به افزایش جریان کار EDI دارد.در حالی که جریان کار بیش از حد بالا منجر به افزایش جریان سیستم و غلظت کلور باقیمانده در آب قطبی خواهد شدکه به طول عمر غشاي قطبي مضر است.
علاوه بر هشت عامل تاثیرگذار بالا، دمای آب ورودی، ارزش pH، SiO2 و اکسید ها نیز بر عملکرد سیستم EDI تأثیر می گذارند.
03
ویژگی های EDI
در سال های اخیر، تکنولوژی EDI به طور گسترده ای در صنایع مانند برق، صنایع شیمیایی و دارویی که نیاز به کیفیت آب بالا دارند، استفاده شده است.
تحقیقات کاربردی طولانی مدت در زمینه تصفیه آب نشان داده است که فناوری پردازش EDI دارای شش ویژگی زیر است:
1. کیفیت آب بالا و فاضلاب پایدار
تکنولوژی EDI مزایای ترشح مداوم توسط الکترودیالیز و ترشح عمیق توسط تبادل یون را ترکیب می کند.تحقیقات و تمرینات علمی مداوم نشان داده اند که استفاده از تکنولوژی EDI برای ترشح بیشتر می تواند به طور موثر یون ها را از آب حذف کند و پاکیزه ای بالا را به دست آورد.
2شرایط کم نصب تجهیزات و اثر کوچکی
در مقایسه با تخت های مبادله یون، دستگاه های EDI در اندازه کوچکتر، وزن کمتری دارند و نیازی به مخزن اسید یا قلیایی ندارند، که می تواند به طور موثر فضای را صرفه جویی کند.
علاوه بر این، دستگاه EDI یک ساختار کاملاً جمع آوری شده با یک دوره ساخت کوتاه و کمترین حجم کار نصب در محل است.
3طراحی ساده، کار و نگهداری آسان
دستگاه پردازش EDI می تواند برای تولید مدولار شود و می تواند به طور خودکار به طور مداوم بدون نیاز به تجهیزات بزرگ و پیچیده بازسازی شود.,استفاده و نگهداری آن آسان است.
4کنترل خودکار فرآیند تصفیه آب ساده و راحت است
دستگاه های EDI می توانند چندین ماژول را به طور موازی با سیستم متصل کنند، که عملکرد ماژول امن و پایدار، کیفیت قابل اعتماد و کنترل برنامه آسان برای عملیات و مدیریت سیستم را تضمین می کند.
5• تخلیه محلول اسید و قلیایی، مفید برای حفاظت از محیط زیست
دستگاه های EDI نیازی به بازسازی شیمیایی اسید یا قلیایی ندارند و اساساً تخلیه زباله های شیمیایی وجود ندارد.
6میزان بازیابی آب بالا است و میزان استفاده از آب از تکنولوژی تصفیه EDI به طور کلی بیش از 90٪ است.
به طور خلاصه، تکنولوژی EDI از نظر کیفیت آب، ثبات عملیاتی، سهولت کار و نگهداری، ایمنی و حفاظت از محیط زیست مزایای قابل توجهی دارد.
اما این سیستم دارای نقص های خاصی نیز است. دستگاه های EDI الزامات بالایی برای کیفیت آب ورودی دارند و سرمایه گذاری یکبار مصرفی (هزینه زیرساخت ها و تجهیزات) نسبتاً بالاست.
لازم به ذکر است که اگر چه هزینه های زیرساخت و تجهیزات EDI کمی بالاتر از فرآیندهای بستر مخلوط است، با توجه به کل هزینه های عملیاتی تجهیزات،تکنولوژی EDI هنوز مزایای خاصی دارد.
به عنوان مثال، یک ایستگاه آب خالص، هزینه های سرمایه گذاری و عملیاتی دو فرآیند را مقایسه کرد.و دستگاه EDI می تواند تفاوت سرمایه گذاری را با فرآیند بستر مخلوط پس از یک سال کار عادی جبران کند..
04
آسموز معکوس+EDI در مقابل تبادل یون سنتی
1مقایسه سرمایه گذاری اولیه برای پروژه
از نظر سرمایه گذاری اولیه برای پروژه، در سیستم های تصفیه آب با جریان تولید آب کم،فرآیند آسموز معکوس+EDI سیستم بازسازی بزرگ مورد نیاز برای فرآیندهای تبادل یون سنتی را از بین می برداین امر نه تنها هزینه های خرید تجهیزات را به شدت کاهش می دهد، بلکه حدود 10 تا 20 درصد از سطح زمین را نیز صرفه جویی می کند.در نتیجه کاهش هزینه های مهندسی عمران و خرید زمین برای ساخت کارخانه ها.
با توجه به این واقعیت که ارتفاع تجهیزات مبادله یون سنتی به طور کلی بیش از 5 متر است، در حالی که ارتفاع تجهیزات اسموز معکوس و EDI در حدود 2.5 متر است،ارتفاع کارگاه تصفیه آب می تواند 2-3 متر کاهش یابد، در نتیجه 10 تا 20 درصد از سرمایه گذاری ساختمانی در کارگاه صرفه جویی می شود.
با در نظر گرفتن نرخ بازیافت از آسموز معکوس و EDI، تمام آب غلظت شده از آسموز معکوس ثانویه و EDI بازیافت می شود.اما آب غلظت شده از اسموز معکوس اولیه (حدود 25٪) باید تخلیه شود.، و خروجی سیستم پیش پردازش باید به طور متناسب افزایش یابد. هنگام استفاده از روش های سنتی تصفیه و فیلتراسیون در سیستم پیش پردازش،سرمایه گذاری اولیه نیاز به افزایش حدود 20٪ در مقایسه با سیستم پیش پردازش با استفاده از فرآیندهای تبادل یون.
با در نظر گرفتن همه عوامل، فرآیند آسموز معکوس + EDI تقریباً در سرمایه گذاری اولیه با فرآیندهای مبادله یون سنتی در سیستم های تصفیه آب در مقیاس کوچک معادل است.
2مقایسه هزینه های عملیاتی
همانطور که به خوبی شناخته شده است، از نظر مصرف مواد مخدر، هزینه های عملیاتی تکنولوژی آسموز معکوس (از جمله دوز آسموز معکوس، تمیز کردن شیمیایی، تصفیه فاضلاب، و غیره)) کمتر از تکنولوژی تبادل یون سنتی (از جمله بازسازی رزین تبادل یون) است.، تصفیه فاضلاب و غیره).
با این حال، از نظر مصرف برق و تعویض قطعات جایگزین، فرآیند آسموز معکوس و EDI بسیار بالاتر از فرآیند تبادل یون سنتی است.
بر اساس آمار، هزینه های عملیاتی اتموز معکوس در ترکیب با فرآیند EDI کمی بالاتر از فرآیند مبادله یون سنتی است.
با در نظر گرفتن همه عوامل، هزینه کلی عملیات و نگهداری از آسموز معکوس در ترکیب با فرآیند EDI 50 تا 70 درصد بالاتر از فرآیند تبادل یون سنتی است.
3آسموز معکوس + EDI قابلیت تطبیق قوی، درجه بالایی از اتوماسیون و حداقل آلودگی محیط زیست را دارد
فرآیند آسموز معکوس + EDI دارای سازگاری قوی با محتوای نمک آب خام است و می تواند برای آب دریا، آب شور، آب تخلیه معدن، آب های زیرزمینی و آب رودخانه استفاده شود.فرآیند تبادل یون زمانی که محتوای جامد محلول شده در جریان بیش از 500mg/L باشد، اقتصادی نیست..
آسموز معکوس و EDI نیازی به بازسازی اسید-اساس ندارند، مقدار زیادی از اسید-اساس مصرف نمی کنند و مقدار زیادی از فاضلاب اسید-اساس تولید نمی کنند.مهار کننده مقیاس، و عامل کاهش دهنده باید اضافه شود.
از نظر عملیات و نگهداری، آسموز معکوس و EDI همچنین مزایای اتوماسیون بالا و کنترل برنامه آسان را دارند.
4تجهیزات اسموزی معکوس + EDI گران قیمت و تعمیر دشوار است و تصفیه آب شور متمرکز چالش برانگیز است
اگرچه فرآیند آسموز معکوس به علاوه EDI مزایای بسیاری دارد، در صورت خرابی تجهیزات، به ویژه هنگامی که غشای آسموز معکوس و پشته غشای EDI آسیب دیده است،فقط ميتونه براي تعويض خاموش بشهدر بیشتر موارد، برای تعویض، تکنسین های حرفه ای مورد نیاز هستند و زمان خاموش شدن ممکن است طولانی تر باشد.
با وجود این که آسموز معکوس مقدار زیادی آب فاضلاب اسیدی و قلیایی تولید نمی کند، نرخ بازیابی آسموز معکوس اولیه به طور کلی تنها 75٪ است.که مقدار زیادی آب متمرکز تولید می کند.میزان نمک آب غلظت شده بسیار بیشتر از آب خام است. در حال حاضر هیچ اقدام درمان بالغ برای این آب غلظت شده وجود ندارد و پس از تخلیه،که باعث آلوده شدن محیط می شه.
در حال حاضر، در نیروگاه های خانگی، بازیابی و استفاده از آب نمک متمرکز از آسموز معکوس عمدتا برای شستشوی زغال سنگ و مرطوب کردن خاکستری استفاده می شود.برخی از دانشگاه ها در حال انجام تحقیقات در مورد فرآیند تبخیر و کریستالیزاسیون تصفیه آب شور متمرکز هستند، اما هزینه و دشواری آن بالا است، بنابراین هنوز به طور گسترده ای در صنعت استفاده نشده است.
هزینه تجهیزات اسموزی معکوس و EDI نسبتا بالا است، اما در برخی موارد، سرمایه گذاری اولیه حتی کمتر از فرآیندهای تبادل یون سنتی است.
در سیستم های تصفیه آب در مقیاس بزرگ (وقتی سیستم مقدار زیادی آب تولید می کند)سرمایه گذاری اولیه در سیستم های اسموز معکوس و EDI بسیار بالاتر از فرآیند های تبادل یون سنتی است.
در سیستم های تصفیه آب در مقیاس کوچک، فرآیند آسموز معکوس و EDI در مقایسه با فرآیندهای تبادل یون سنتی، سرمایه گذاری اولیه مشابهی دارد.
خلاصه، هنگامی که خروجی سیستم تصفیه آب کم است، می توان به فرآیند آسموز معکوس و درمان EDI اولویت داد. این فرآیند دارای سرمایه گذاری اولیه کم، درجه بالایی از اتوماسیون،و حداقل آلودگی محیط زیست.
