EDI技术及其在宝庆电厂的应用

EDI技术及其在宝庆电厂的应用

张磊

（国电湖南宝庆煤电有限公司湖南邵阳422000）

摘要：EDI,又称连续电除盐技术,是将电渗析技术和混和离子交换技术相结合起来的水处理方法。介绍了EDI的基本原理和特点，对该技术在宝庆电厂的应用进行了综述，同时对EDI系统运行中的主要影响因素进行分析。

关键词：连续电除盐；电渗析；反渗透；吸附

EDItechniqueanditsapplicationinBaoqingPowerStation

ZhangLei

(GuodianHunanBaoqingPower&CoalCo.,ltd.Shaoyang422000,China))

Abstract：EDI,alsobeingcalledcontinuouselectricitydesaltingtechnique,isawatertreatmentmethodcombiningelectro-dialysistechniquewithmixtureionexchangetechnique.IntroducingthebasicprincipleandcharacteristicsofEDI,summarizingthistechniqueappliedtoBaoqingPowerStation,andanalyzingthemaininfluencingfactorsforEDIsystemoperation.

Keywords：EDI;electrodialysis;reverseosmosis;adsorption

1前言

EDI（Electrodeionization）又称连续电除盐技术，它科学地将电渗析技术和离子交换技术融为一体，通过阳、阴离子膜对阳、阴离子的选择透过作用以及离子交换树脂对水中离子的交换作用，在电场的作用下实现水中离子的定向迁移，从而达到水的深度净化除盐[1]。

EDI又与电渗析不同，它在淡水室中填充树脂，而树脂的存在可以大大提高离子的迁移速度，在此，树脂的作用只是离子的导体而不是离子的交换源，并通过水电解产生的氢离子和氢氧根离子对装填树脂进行连续再生，因此EDI制水过程不需酸、碱化学药品再生即可连续制取高品质超纯水，它具有技术先进、结构紧凑、操作简便的优点，是水处理技术的绿色革命。

2EDI的原理

如图1所示电除盐将离子交换树脂填充在阴、阳离子交换膜之间形成EDI单元，在这几个单元两边设置阴、阳电极，在直流电的作用下，将离子从其给水（通常为反渗透纯水）中进一步清除。

离子交换膜和离子交换树脂的工作原理相近，可以使特定的离子迁移。阴离子交换膜只允许阴离子透过，不允许阳离子透过；而阳膜只允许阳离子透过，不允许阴离子透过。

在EDI组件中将一定数量的EDI单元罗列到一起，使阴离子交换膜和阳离子交换膜交替排列，并使用网状物将每个EDI单元隔开，形成浓水室，EDI单元中间为淡水室。在给定的直流电的推动下，给水通过淡水室水中的离子穿过离子交换膜进入到浓水室而被出除而成为除盐水；通过浓水室的水将离子带出系统，成为浓水。

EDI组件将给水分成三股独立的水流：

1.纯水（最高利用率90%——95%）

2.浓水（5%——10%，可以用作反渗透给水）

3.极水（1%排放）极水先经过阳极流入到阴极，极水可从电极区排除电触产生的氯气、氧气以及氢气体。

3宝庆电厂EDI系统概况

宝庆电厂2×660MW超临界机组，补充水源为资江水，资江水经过补充水泵升压后送入源水净化处理系统，经过反应沉淀池混凝澄清处理后，大部分水作为循环水补充水补入凉水塔水池，另有一部分先后经过精滤、超滤(UF)、反渗透（RO）装置，作为EDI进口水箱——淡水箱的补水。宝庆煤电EDI共安装两套出力50m3/h的EDI装置，每套EDI装置有14只板框式E-CELL膜块，并附属有两个3000m3除盐水箱和三台向主厂房供水的除盐水泵以及EDI和反渗透（RO）公用的清洗系统。

其主要流程如下:

资江水→补充水泵→反应沉淀池→精密过滤器→化学水池→化学水泵→自清洗过滤器→UF装置→清水箱→RO进水泵→保安过滤器→一级高压泵→一级RO→二级高压泵→二级RO→淡水箱→EDI给水泵→保安过滤器→EDI装置→除盐水箱→除盐水泵→主厂房宝庆电厂超临界机组锅炉为东锅制造的国产超临界参数复合变压本生直流锅炉，没有汽包和循环的炉水，不能采用固态碱化剂调整炉水的PH值，也不能进行锅炉排污排去锅炉内杂质。因此，随着给水进入锅炉的杂质，或被蒸汽带往汽轮机，或沉积在锅炉炉管内，导致热力设备腐蚀、结垢、积盐；杂质在锅炉炉管内沉积，还会引起水汽系统流动总阻力的增加，增大给水泵的能耗，甚至迫使机组降负荷运行[2]。通常给水由凝结水及补给水两部分组成，在凝汽器无泄漏的情况下，锅炉补给水是发电厂热力循环系统污染物的主要来源。补给水系统运行不当或监控不好，可能把源水中得悬浮物、溶解无机杂质、有机物和硅胶带入发电厂热力循环系统，因此直流炉对补给水的水质要求比较高，特别是有机物提出的要求，根据资料介绍，超临界以上直流炉，均采用给水加氧处理工况，在热力系统有氧存在的条件下，进

入汽水循环系统的有机物快速分解，释放有机酸，进而腐蚀热力系统的设备和管道。所以补给水应从原水处理的流程上考虑，即严格控制补给水处理系统的出水水质[3]。表1所示为宝庆电厂EDI进、出口水质的控制标准。

4EDI运行影响因素的分析

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。对EDI系统运行中的影响因素很多，下面对进水电导率、硬度、进水流量以及电压与电流对EDI运行的影响进行分析。

4.1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,乃至再生区消失,工作区穿透,模块内的填充树脂大部分呈饱和失效状态。同时水中的离子浓度增加,在电压恒定不变的情况下,电流增加,从而电离水的过程减弱,相应的水电离出的H+、OH-减少,直接导致树脂的再生变差。这样,在进水水质变差的情况下,模块会由弱电离子开始慢慢穿透;系统的电流会增加,因为存在水的电离现象,在电压恒定的情况下,电流的上升是非线性的。

4.2进水硬度的对脱盐效果的影响

在EDI中，水的利用率为99%，浓水的浓缩倍率为10倍，叠加上膜界面的离子富集现象，如果进水的残余硬度太高，会导致浓水通道的膜表面结垢，影响产水水质，实际运行中控制进水的硬度低于2.0mg/LCaCO3。考虑到运行的经济性，提高EDI的膜使用寿命因素等，有投运的水处理系统采用RO后加阳离子交换器（Na床）软化残余硬度的工艺，但这种运行方式很有可能因为阳离子交换树脂的微慎溶出可能对EDI带来潜在的有机物污染[4]，故宝庆电厂并没用采用。

4.3进水流量对脱盐效果的的影响

为保持EDI的最佳运行工况，EDI正常运行时一般保持为定流量运行。但在变工况的情况下，进水流量与EDI模块的处理能力,进水水质以及进水压力有关。不同进水流量时EDI出水的电导率随操作电流变化很小,这是因为在电路上,淡室中的溶液相与树脂相是并联关系,由于所填充的离子交换树脂的导电能力远高于电渗析产水,因此树脂相电阻成为淡室电阻大小的决定因素。离子传输主要通过树脂相进行,而在一定的淡水流量范围内流量对树脂相电阻影响很小,故膜堆总电流不发生明显变化,产水电导率变化也很小,因此进水流量对水解离程度的影响很小。

4.4电压、电流对脱盐效果的影响

EDI出水水质与操作电压密切相关。操作电压过小则不足以在纯水排出之前将离子从淡室移出,电渗析过程和树脂电再生过程都比较微弱,此时主要进行的是离子交换过程。随着操作电压的增大则水解离程度增大、树脂的再生效果好,使得淡水的电导率下降,当操作电压增加到一定程度时离子交换过程与树脂的再生过程达到了平衡,产水电导率进一步下降并趋于稳定。但操作电压过大将引起过量的水电离和离子反扩散而降低产水水质。所以,建议EDI在适当的电压下运行。电流与进水电导及总的离子迁移数有直接关系。总的离子迁移包括水中原来的离子如Na+,Cl-等,也包括新生成的H+和OH-,而H+和OH-与电压有直接关系,所以电压升高,电流也升高,但是两者的变化不是线性的,因为电流一部分用于杂质离子的迁移,一部分用于水的解离。

5结语

EDI技术史二十世纪八十年代以来逐渐兴起的净水技术，EDI系统代替传统DI混合树脂床，生产除盐水，与离子交换不同，EDI不会因为补充树脂或者树脂再生而停机，因而EDI使水质稳定，同时也最大程度地降低了设备投资和运行费用。随着环保压力日益严格、用水品质要求的提高和水源的匮乏加剧，各地电厂正重新评估他们的超纯水处理设备，EDI作为无需化学品的一种经济实用的环保型先进超纯水处理技术，即将迎来更大的发展。

参考文献：

[1]王建友，《电云离子（EDI）高纯水新技术及其研究进展》，上海化工，2000.21

[2]陆国平，《超临界机组的水化学工况和水质控制》，《华电技术》，第30卷第8期，2008年8月，2-4页

[3]王华，《超超临界机组水化学工况和设计探讨》，中国超超临界火电机组技术协作网第二届年会，2006年10月，1-6页

[4]李艳萍，周广智，《EDI水处理技术及其在电厂的应用》，《华北电力技术》，2003年第11期，2003年11月，35-37页