16 فوریه 2023
اسمز معکوس + EDI یا تبادل یونی سنتی کدام بهتر است؟
The full انگلیسی name of EDI is electrode ionization, also known as electrodeionization technology, or packed bed electrodialysis
فناوری الکترودیونیزاسیون دو فناوری تبادل یونی و الکترودیالیز را ترکیب می کند. این یک فناوری نمک زدایی است که بر اساس الکترودیالیز توسعه یافته است و یک فناوری تصفیه آب است که به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته و پس از رزین های تبادل یونی به نتایج بهتری دست یافته است.
این نه تنها از مزایای نمک زدایی مداوم با فناوری الکترودیالیز استفاده می کند، بلکه از فناوری تبادل یونی برای دستیابی به اثر نمک زدایی عمیق نیز استفاده می کند.
این نه تنها نقصی را بهبود می بخشد که راندمان فعلی هنگام استفاده از فرآیند الکترودیالیز برای درمان محلول های با غلظت کم کاهش می یابد، انتقال یون را افزایش می دهد، بلکه امکان بازسازی مبدل یونی را نیز فراهم می کند، از استفاده از احیا کننده ها جلوگیری می کند و ثانویه تولید شده در طول استفاده از احیا کننده های اسید باز را کاهش می دهد. آلودگی ثانویه ، عملکرد مداوم دیونیزاسیون را درک کنید.
Tاصل اساسی دیونیزاسیون EDI شامل سه فرآیند زیر است:
1. فرآیند الکترودیالیز
تحت تأثیر یک میدان الکتریکی خارجی، الکترولیت موجود در آب به طور انتخابی از طریق رزین تبادل یونی موجود در آب مهاجرت می کند و با آب غلیظ تخلیه می شود و در نتیجه یون های موجود در آب را از بین می برد.
2. فرآیند تبادل یونی
یون های ناخالصی موجود در آب توسط رزین تبادل یونی رد و بدل می شوند و یون های ناخالصی موجود در آب برای دستیابی به اثر حذف موثر یون های موجود در آب ترکیب می شوند.
3. فرآیند بازسازی الکتروشیمیایی
رزین با استفاده از H به صورت الکتروشیمیایی بازسازی می شود+ و OH- تولید شده توسط قطبش آب بین سطحی رزین تبادل یونی برای تحقق خود بازسازی رزین
02 عوامل تأثیرگذار و ابزارهای کنترلی EDI؟
1. تأثیر رسانایی تأثیرگذار
تحت همان جریان عملیاتی، با افزایش رسانایی آب خام، سرعت حذف الکترولیت های ضعیف توسط EDI کاهش می یابد و رسانایی پساب نیز افزایش می یابد.
اگر رسانایی آب خام کم باشد، محتوای یون ها نیز کم است و غلظت کم یون ها باعث می شود گرادیان نیروی الکتریکی تشکیل شده بر روی سطح رزین و غشاء در محفظه آب شیرین نیز بزرگ شود و در نتیجه تفکیک آب افزایش یابد، جریان حدی افزایش یابد و H+ تولید شده است+ و مقدار OH- بیشتر است. به طوری که اثر بازسازی رزین تبادل آنیون و کاتیونی پر شده در محفظه آب شیرین خوب است.
بنابراین، لازم است رسانایی آب ورودی کنترل شود تا رسانایی آب ورودی EDI کمتر از 40us/cm باشد که می تواند هدایت واجد شرایط آب پساب و حذف الکترولیت های ضعیف را تضمین کند.
2. تأثیر ولتاژ و جریان کار
با افزایش جریان کار، کیفیت آب تولید شده همچنان بهبود می یابد.
با این حال، اگر جریان پس از رسیدن به بالاترین نقطه افزایش یابد، به دلیل مقدار بیش از حد یون های H+ و OH- تولید شده توسط یونیزاسیون آب، علاوه بر اینکه برای بازسازی رزین استفاده می شود، تعداد زیادی یون مازاد به عنوان یون های حامل برای هدایت عمل می کنند و در عین حال به دلیل مقدار زیادی فرآیند حرکت یون حامل تجمع و گرفتگی در محیط رخ می دهد. و حتی انتشار پشت رخ می دهد و در نتیجه کیفیت آب تولید شده کاهش می یابد.
بنابراین، ولتاژ و جریان کاری مناسب باید انتخاب شود.
3. تأثیر شاخص کدورت و آلودگی (SDI)
کانال تولید آب ماژول EDI با رزین تبادل یونی پر شده است. کدورت بیش از حد و شاخص آلودگی باعث مسدود شدن کانال و در نتیجه افزایش اختلاف فشار سیستم و کاهش تولید آب می شود.
بنابراین، پیش تصفیه مناسب مورد نیاز است و پساب RO به طور کلی الزامات ورودی EDI را برآورده می کند.
4. تأثیر سختی
اگر سختی باقیمانده آب خوراک در EDI بیش از حد زیاد باشد، باعث رسوب در سطح غشاء کانال آب غلیظ می شود، سرعت جریان آب غلیظ کاهش می یابد، مقاومت آب تولید شده کاهش می یابد و کیفیت آب تحت تأثیر قرار می گیرد. در موارد شدید، آب غلیظ و کانال های آب قطبی ماژول مسدود می شود. در نتیجه تخریب قطعات به دلیل گرمایش داخلی.
می توان آن را با حذف CO2 ترکیب کرد تا نرم شود و قلیایی را به آب ورودی RO اضافه کند. هنگامی که محتوای نمک آب ورودی زیاد است، می توان آن را با نمک زدایی ترکیب کرد تا سطح RO یا نانوفیلتراسیون را افزایش دهد تا تأثیر سختی را تنظیم کند.
5. تأثیر TOC (کربن آلی کل)
اگر محتوای مواد آلی در آب ورودی بیش از حد زیاد باشد، باعث آلودگی آلی رزین و غشای نفوذپذیر انتخابی می شود که منجر به افزایش ولتاژ عملیاتی سیستم و کاهش کیفیت آب تولیدی خواهد شد. در عین حال، تشکیل کلوئید آلی در کانال آب غلیظ و مسدود کردن کانال نیز آسان است.
بنابراین، هنگام برخورد با آن، یک سطح R0 را می توان در ترکیب با سایر الزامات شاخص اضافه کرد تا الزامات را برآورده کند.
6. تأثیر یون های فلزی مانند Fe و Mn
Metal ions such as Fe and Mn will cause "poisoning" of the resin, and the metal "poisoning" of the resin will cause the rapid deterioration of the EDI effluent quality, especially the rapid decline in the removal rate of silicon.
علاوه بر این، اثر کاتالیزوری اکسیداتیو فلزات ظرفیت متغیر بر رزین های تبادل یونی باعث آسیب دائمی به رزین ها می شود.
به طور کلی، آهن در ورودی EDI در حین کار کمتر از 0.01 میلی گرم در لیتر کنترل می شود.
7. تأثیر C02 در افراد موثر
HCO3- تولید شده توسط CO2 در آب ورودی یک الکترولیت ضعیف است که به راحتی می تواند به لایه رزین تبادل یونی نفوذ کرده و باعث کاهش کیفیت آب تولیدی شود.
قبل از ورود به آب می توان آن را با برج گاززدایی حذف کرد.
8. اثر محتوای آنیون کل (TEA)
TEA بالا مقاومت آب تولید شده EDI را کاهش می دهد یا جریان عملیاتی EDI را افزایش می دهد، در حالی که جریان عملیاتی بیش از حد بالا جریان سیستم را افزایش می دهد، غلظت کلر باقیمانده در آب الکترود را افزایش می دهد و برای عمر غشای الکترود مضر است.
علاوه بر هشت عامل تأثیرگذار فوق، دمای آب ورودی، مقدار pH، SiO2 و اکسیدها نیز بر عملکرد سیستم EDI تأثیر دارند.
03 ویژگی های EDI
در سال های اخیر، فناوری EDI به طور گسترده در صنایعی با نیازهای کیفیت آب بالا مانند برق، صنایع شیمیایی و پزشکی مورد استفاده قرار گرفته است.
تحقیقات کاربردی طولانی مدت در زمینه تصفیه آب نشان می دهد که فناوری تصفیه EDI دارای شش ویژگی زیر است:
1. کیفیت آب بالا است و خروجی آب پایدار است
فناوری EDI مزایای نمک زدایی مداوم با الکترودیالیز و نمک زدایی عمیق با تبادل یونی را ترکیب می کند. تحقیقات علمی و عملی مستمر نشان داده است که استفاده از فناوری EDI برای نمک زدایی مجدد می تواند به طور موثر یون های موجود در آب را حذف کند و خلوص آب پساب بالا است.
2. شرایط نصب تجهیزات کم و ردپای کوچک
در مقایسه با بستر تبادل یونی، دستگاه EDI از نظر اندازه کوچک و وزن سبک است و نیازی به تجهیز به مخازن ذخیره اسید و قلیایی ندارد که می تواند به طور موثر در فضا صرفه جویی کند.
نه تنها این، دستگاه EDI یک سازه مستقل است، دوره ساخت کوتاه است و حجم کار نصب در محل کم است.
3. طراحی ساده، بهره برداری و نگهداری راحت
دستگاه پردازش EDI را می توان به صورت مدولار تولید کرد و می تواند به طور خودکار و به طور مداوم بدون تجهیزات بازسازی بزرگ و پیچیده بازسازی شود. پس از بهره برداری، کار و نگهداری آن آسان است.
4. کنترل خودکار فرآیند تصفیه آب ساده و راحت است
دستگاه EDI را می توان به موازات چندین ماژول به سیستم متصل کرد. ماژول ها در عملکرد ایمن و پایدار و از نظر کیفیت قابل اعتماد هستند و عملکرد و مدیریت سیستم را برای کنترل برنامه آسان و کارکرد آسان می کند.
5. عدم تخلیه اسید زباله و زباله ، که برای حفاظت از محیط زیست مفید است
دستگاه EDI نیازی به بازسازی شیمیایی اسیدی و قلیایی ندارد و اساسا تخلیه زباله های شیمیایی وجود ندارد.
6. میزان بازیابی آب بالا است و میزان استفاده از آب فناوری تصفیه EDI به طور کلی تا 90٪ یا بیشتر است
به طور خلاصه، فناوری EDI از نظر کیفیت آب، پایداری عملیات، سهولت بهره برداری و نگهداری، ایمنی و حفاظت از محیط زیست مزایای زیادی دارد.
اما کاستی های خاصی نیز دارد. دستگاه EDI الزامات بالاتری در مورد کیفیت آب ورودی دارد و سرمایه گذاری یکباره آن (هزینه های زیرساخت و تجهیزات) نسبتا بالا است.
لازم به ذکر است که اگرچه هزینه زیرساخت و تجهیزات EDI کمی بیشتر از فرآیند بستر مختلط است، اما فناوری EDI پس از در نظر گرفتن هزینه بهره برداری از دستگاه همچنان دارای مزایای خاصی است.
به عنوان مثال، یک ایستگاه آب خالص هزینه های سرمایه گذاری و عملیاتی دو فرآیند را مقایسه می کند و دستگاه EDI می تواند تفاوت سرمایه گذاری را با فرآیند بستر مختلط پس از یک سال کارکرد عادی جبران کند.
04 اسمز معکوس + EDI در مقابل تبادل یونی سنتی
1. مقایسه سرمایه گذاری اولیه پروژه
از نظر سرمایه گذاری اولیه پروژه، در سیستم تصفیه آب با دبی آب کم، زیرا فرآیند اسمز معکوس + EDI سیستم بازسازی عظیم مورد نیاز فرآیند تبادل یونی سنتی را لغو می کند، به خصوص دو مخزن ذخیره اسید و دو مخزن ذخیره قلیایی را لغو می کند. تایوان نه تنها هزینه تهیه تجهیزات را تا حد زیادی کاهش می دهد، بلکه حدود 10 تا 20 درصد از مساحت زمین را نیز صرفه جویی می کند و در نتیجه هزینه مهندسی عمران و تملک زمین برای ساخت کارخانه ها را کاهش می دهد.
از آنجایی که ارتفاع تجهیزات تبادل یونی سنتی به طور کلی بالای 5 متر است، در حالی که ارتفاع تجهیزات اسمز معکوس و EDI در محدوده 2.5 متر است، ارتفاع کارگاه تصفیه آب را می توان 2-3 متر کاهش داد و در نتیجه 10 تا 20 درصد دیگر از سرمایه گذاری ساخت و ساز عمرانی کارخانه صرفه جویی کرد.
با توجه به میزان بازیابی اسمز معکوس و EDI، آب غلیظ اسمز معکوس ثانویه و EDI به طور کامل بازیابی می شود، اما آب غلیظ اسمز معکوس اولیه (حدود 25 درصد) نیاز به تخلیه دارد و خروجی سیستم پیش تصفیه باید بر این اساس افزایش یابد. هنگامی که سیستم فرآیند انعقادی ، شفاف سازی و فیلتراسیون سنتی را اتخاذ می کند ، سرمایه گذاری اولیه باید در مقایسه با سیستم پیش تصفیه فرآیند تبادل یونی حدود 20٪ افزایش یابد.
در نظر گرفتن جامع، فرآیند اسمز معکوس + EDI از نظر سرمایه گذاری اولیه در سیستم های تصفیه آب کوچک تقریبا معادل فرآیند تبادل یونی سنتی است.
2. مقایسه هزینه های عملیاتی
همانطور که همه ما می دانیم، از نظر مصرف معرف، هزینه عملیاتی فرآیند اسمز معکوس (از جمله دوز اسمز معکوس، تمیز کردن شیمیایی، تصفیه فاضلاب و غیره) کمتر از فرآیند تبادل یونی سنتی (از جمله بازسازی رزین تبادل یونی، تصفیه فاضلاب و غیره) است.
با این حال، از نظر مصرف برق، تعویض قطعات یدکی و غیره، فرآیند اسمز معکوس به علاوه EDI بسیار بالاتر از فرآیند تبادل یونی سنتی خواهد بود.
طبق آمار، هزینه عملیاتی فرآیند اسمز معکوس به علاوه EDI کمی بالاتر از فرآیند تبادل یونی سنتی است.
با در نظر گرفتن جامع، هزینه کلی بهره برداری و نگهداری اسمز معکوس به علاوه فرآیند EDI 50 تا 70 درصد بیشتر از فرآیند تبادل یونی سنتی است.
3. اسمز معکوس + EDI دارای سازگاری قوی، درجه بالایی از اتوماسیون و آلودگی محیط زیست کمی است
فرآیند اسمز معکوس + EDI با شوری آب خام بسیار سازگار است. فرآیند اسمز معکوس را می توان از آب دریا، آب شور، زهکشی معدن، آب زیرزمینی تا آب رودخانه استفاده کرد، در حالی که فرآیند تبادل یونی دارای محتوای جامد محلول بیش از 500 میلی گرم در آب ورودی در لیتر غیر اقتصادی است.
اسمز معکوس و EDI نیازی به بازسازی اسید باز ندارند، مقدار زیادی اسید باز مصرف می کنند و مقدار زیادی فاضلاب اسید-باز تولید نمی کنند. آنها فقط باید مقدار کمی اسید، قلیایی، آنتی اسکالانت و عامل کاهنده اضافه کنند.
از نظر بهره برداری و نگهداری، اسمز معکوس و EDI نیز دارای مزایای اتوماسیون بالا و کنترل آسان برنامه هستند.
4. تجهیزات اسمز معکوس + EDI گران است و تعمیر آن دشوار است و درمان آب نمک غلیظ دشوار است
اگرچه فرآیند اسمز معکوس به علاوه EDI مزایای زیادی دارد، اما در صورت خرابی تجهیزات، به خصوص زمانی که غشای اسمز معکوس و پشته غشایی EDI آسیب دیده است، تنها با خاموش شدن می توان آن را جایگزین کرد. در بیشتر موارد، پرسنل حرفه ای و فنی برای تعویض آن مورد نیاز هستند و زمان خاموش شدن ممکن است طولانی تر شود.
اگرچه اسمز معکوس مقدار زیادی فاضلاب اسیدی-باز تولید نمی کند، اما میزان بازیابی اسمز معکوس اولیه به طور کلی تنها 75 درصد است و مقدار زیادی آب غلیظ تولید می شود. محتوای نمک آب غلیظ بسیار بیشتر از آب خام خواهد بود. اقدامات درمانی ، پس از تخلیه ، محیط زیست را آلوده می کند.
در حال حاضر در نیروگاه های خانگی بیشتر آب نمک غلیظ حاصل از اسمز معکوس بازیافت می شود و برای شستشوی زغال سنگ و رطوبت خاکستر استفاده می شود. برخی از دانشگاه ها در حال انجام تحقیقات در مورد تبخیر و تبلور آب نمک غلیظ هستند، اما هزینه آن بالا و دشوار است و هنوز مشکل عمده ای وجود ندارد. طیف وسیعی از کاربردهای صنعتی.
هزینه تجهیزات اسمز معکوس و EDI نسبتا بالا است، اما در برخی موارد حتی کمتر از سرمایه گذاری اولیه فرآیند تبادل یونی سنتی است.
در سیستم های تصفیه آب در مقیاس بزرگ (زمانی که سیستم مقدار زیادی آب تولید می کند)، سرمایه گذاری اولیه سیستم های اسمز معکوس و EDI بسیار بیشتر از فرآیندهای تبادل یونی سنتی است.
در سیستم های تصفیه آب کوچک، فرآیند اسمز معکوس به همراه EDI از نظر سرمایه گذاری اولیه در سیستم های تصفیه آب کوچک تقریبا معادل فرآیند تبادل یونی سنتی است.
به طور خلاصه، زمانی که خروجی سیستم تصفیه آب کم است، می توان فرآیند عملیات اسمز معکوس به علاوه EDI را در اولویت قرار داد. این فرآیند دارای سرمایه گذاری اولیه کم، درجه اتوماسیون بالا و آلودگی زیست محیطی کم است.
روی VIEW کلیک کنید