电去离子（ＥＤＩ）系统运行试验研究

电力18讯：    ０ 引言
    电去离子（Ｅｉｅｃｔｒｏｄｅｉｏｎｚａｔｉｏｎ,简称ＥＤＩ）技术很好地融合了电渗析技术和离子交换技术,是一种将混床树脂填充于离子交换膜之间,在直流电场作用下实现连续除盐的新型水处理方法。它兼有电渗析技术的连续除盐和离子交换技术深度脱盐的优点,又避免了电渗析技术浓差极化和离子交换技术中的酸碱再生等带来的问题。该技术源于２０世纪５０年代,在现代工业飞速发展的背景下,于２０世纪９０年代取得了突破性进展,现在广泛地应用于电子、医药、能源等行业及实验室,可望成为未来主流的水处理技术。
    本文主要通过在浙江嘉兴发电有限责任公司的ＥＤＩ系统运行试验研究,考察该电厂反渗透出口的预脱盐水,通过脱碳处理后,能否通过ＥＤＩ处理达到满足锅炉用水水质的要求,同时也为ＥＤＩ系统用于电力生产时的运行、维护提供相应的数据和经验。

１系统概述
１．１ＥＤＩ原理
    ＥＤＩ在我国也称之为填充床电渗析。电渗析器的淡水室装了阴、阳混合离子交换剂（颗粒、纤维或编织物）,将电渗析和离子交换两个过程在同一容器中进行,使两个过程内在地联系在一起（如图１）。
    图１ＥＤＩ装置工作原理图
    一般认为ＥＤＩ的原理在横向上可以分为离子交换、直流电场下离子的选择性迁移和树脂的电再生３方面［１］。在高纯水中,离子交换树脂的导电性能比与之相接触的水要高２～３个数量级,所以几乎全部的从溶液到脂面的离子迁移都是通过树脂来完成的。水中的离子,首先因交换作用吸附于树脂颗粒上,再在电场作用下,经由树脂颗粒构成的离子传播通道迁移到膜表面并透过离子选择性膜进人浓水室。同时,在树脂、膜与水相接触的界面处,界面扩散中的极化使水解离为氢离子和氢氧根离子。它们除部分参与负载电流外,大多数又起到对树脂的再生作用,从而使离子交换、离子迁移、电再生３个过程相伴发生、相互促进,达到连续去离子的目的。
    在纵向上我们又可以把ＥＤＩ工作过程由进水侧到产水侧分成３部分,靠近进水侧称为饱和区,即这部分区间里,填充的树脂已和进水的离子发生离子交换;靠近出水侧的称为再生区,即在这部分区间里,出水的大部分离子已经除去,少量弱电离离子在这里得到去除,同时纯水在这个区间里被电离,生成的Ｈ+和ＯＨ-得以再生填充的树脂。在饱和区和再生区之间称为工作区,离子交换和电再生在这个区电里趋向平衡。
２．２ＥＤＩ技术的特点
    化学除盐系统工艺中,离子交换装置从一级复床发展到两级复床,直到混床。采用离子交换法可制得质量接近理论纯水电阻率为１８．２ＭΩ・ｃｍ的高纯水。然而,离子交换树脂可反复再生这一优点却带来了树脂再生的废酸碱,造成了环境污染。为了克服污染,反渗透技术被引入到水的脱盐系统,即反渗透+混床脱盐系统,其废酸碱排量与离子交换脱盐系统相比,减少了９０%,基本上解决了废酸碱排放的问题。但是随着对工艺要求的提高,此法暴露出两个缺陷:混床再生需要贮备酸碱,操作繁琐。随着ＥＤＩ技术的发展,以ＥＤＩ设备代替混床,形成ＲＯ-ＥＤＩ脱盐系统,可以克服污染,进行自动化纯水生产。
    ＲＯ-ＥＤＩ脱盐系统的特点:不用酸碱,不污染环境;可连续生产,不需备用装置;无人值守,水质稳定;占地面积小,运行费用低;对ＲＯ设备和ＥＤＩ设备的进水有特殊要求。
２．３系统工艺流程的选择
    目前嘉兴发电有限责任公司的化学补水给水系统由一级ＲＯ+两级离子交换除盐组成,据此,本次运行试验采用了一级ＲＯ和ＥＤＩ系统结合的模式来进行。具体工艺流程如下:
    一级ＲＯ→反渗透后的预脱盐水箱→升压泵→脱碳器→ＥＤＩ升压泵→ＥＤＩ模块→出水
    由于反渗透后的预脱盐水中含有游离的ＣＯ２,为了减小ＥＤＩ模块的负担,在ＥＤＩ模块前安装了ＣＯ２脱碳器。系统见图２。
    图２ＥＤＩ小型试验系统图
２．４ＥＤＩ系统启动阶段的数据统计
    从启动阶段的数据中可以看到,在电压保持不变的情况下,系统的电流和出水的电阻都变大。
    图３ＥＤＩ启动时电压、电流、进水电导率、产水电阻率

３ＥＤＩ系统运行影响因素分析
    ＥＤＩ作为一项新型的水处理技术,其系统特性和技术维护一直是人们予以研究的焦点,下面对ＥＤＩ系统运行中的主要影响因素进行分析,包括进水电导率、进水流量、电压与电流、水的ｐＨ值、温度及压力的影响等。
３．１进水电导率对脱盐效果的影响
    在保证其它条件不变的前提下,随着原水电导率的上升,脱盐效果变差。这是因为进水电导超过一定范围后,模块的工作区间往下移动,乃至再生区消