01

什么是EDI？

EDI的英文全稱是electrode ionization，翻譯過(guò)來(lái)就是電除鹽法，也稱作電去離子技術(shù)，或填充床電滲析。

電去離子技術(shù)結(jié)合了離子交換和電滲析兩項(xiàng)技術(shù)。它是在電滲析的基礎(chǔ)上研究發(fā)展起來(lái)的除鹽技術(shù)，是繼離子交換樹(shù)脂等之后日益獲得廣泛應(yīng)用并取得較好效果的水處理技術(shù)。

既利用了電滲析技術(shù)可連續(xù)除鹽的優(yōu)點(diǎn)，又利用了離子交換技術(shù)達(dá)到深度除鹽的效果；

既改善了電滲析過(guò)程處理低濃度溶液時(shí)電流效率下降的缺陷，增強(qiáng)離子傳遞，又使離子交換劑可得到再生，避免了再生劑的使用，減少了酸堿再生劑使用過(guò)程中所產(chǎn)生的二次污染，實(shí)現(xiàn)了去離子的連續(xù)操作。

EDI原理示意圖 

EDI去離子的基本原理包括以下3個(gè)流程：

1、電滲析過(guò)程

水中電解質(zhì)在外加電場(chǎng)作用下，通過(guò)離子交換樹(shù)脂，在水中進(jìn)行選擇性遷移，隨濃水排出，從而去除水中的離子。

2、離子交換過(guò)程

通過(guò)離子交換樹(shù)脂對(duì)水中的雜質(zhì)離子進(jìn)行交換，結(jié)合水中的雜質(zhì)離子，從而達(dá)到有效去除水中離子的效果。

3、電化學(xué)再生過(guò)程

利用離子交換樹(shù)脂界面水發(fā)生極化產(chǎn)生的H+和OH-對(duì)樹(shù)脂進(jìn)行電化學(xué)再生，實(shí)現(xiàn)樹(shù)脂的自再生。

02

EDI的影響因素及控制手段？

1、進(jìn)水電導(dǎo)率的影響

在相同的操作電流下，隨著原水電導(dǎo)率的增加，EDI對(duì)弱電解質(zhì)的去除率減小，出水的電導(dǎo)率也增加。

如果原水電導(dǎo)率低則離子的含量也低，而低濃度離子使得在淡水室中樹(shù)脂和膜的表面上形成的電動(dòng)勢(shì)梯度也大，導(dǎo)致水的解離程度增強(qiáng)，極限電流增大，產(chǎn)生的H+和OH-的數(shù)量較多，使填充在淡水室的陰、陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的再生效果良好。

因此，需對(duì)進(jìn)水電導(dǎo)率進(jìn)行控制，使EDI進(jìn)水電導(dǎo)率小于40us/cm，可以保證出水電導(dǎo)率合格以及弱電解質(zhì)的去除。

2、工作電壓、電流的影響

工作電流增大，產(chǎn)水水質(zhì)不斷變好。

但如果在增至最高點(diǎn)后再增加電流，由于水電離產(chǎn)生的H+和OH-離子量過(guò)多，除用于再生樹(shù)脂外，大量富余離子充當(dāng)載流離子導(dǎo)電，同時(shí)由于大量載流離子移動(dòng)過(guò)程中發(fā)生積累和堵塞，甚至發(fā)生反擴(kuò)散，結(jié)果使產(chǎn)水水質(zhì)下降。

因此，必須選擇適當(dāng)?shù)墓ぷ麟妷?、電流?/p>

3、濁度、污染指數(shù)（SDI）的影響

EDI組件產(chǎn)水通道內(nèi)填充有離子交換樹(shù)脂，過(guò)高的濁度、污染指數(shù)會(huì)使通道堵塞，造成系統(tǒng)壓差上升，產(chǎn)水量下降。

因此，需進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理，RO出水一般都滿足EDI進(jìn)水要求。

4、硬度的影響

如果EDI中進(jìn)水的殘存硬度太高，會(huì)導(dǎo)致濃縮水通道的膜表面結(jié)垢，濃水流量下降，產(chǎn)水電阻率下降，影響產(chǎn)水水質(zhì)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)堵塞組件濃水和極水流道，導(dǎo)致組件因內(nèi)部發(fā)熱而毀壞。

可結(jié)合除CO2，對(duì)RO進(jìn)水進(jìn)行軟化、加堿；進(jìn)水含鹽量高時(shí)，可結(jié)合除鹽增加一級(jí)RO或納濾來(lái)調(diào)節(jié)硬度的影響。

5、TOC（總有機(jī)碳）的影響

進(jìn)水中如果有機(jī)物含量過(guò)高，會(huì)造成樹(shù)脂和選擇透過(guò)性膜的有機(jī)污染，導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行電壓上升，產(chǎn)水水質(zhì)下降。同時(shí)，也容易在濃縮水通道形成有機(jī)膠體，堵塞通道。

因此，在處理時(shí)，可結(jié)合其他指標(biāo)要求，增加一級(jí)R0來(lái)滿足要求。

6、Fe、Mn等金屬離子的影響

Fe、Mn等金屬離子會(huì)造成樹(shù)脂的“中毒”，而樹(shù)脂的金屬“中毒”會(huì)造成EDI出水水質(zhì)的迅速惡化，尤其是硅的去除率迅速下降。

另外，變價(jià)金屬對(duì)離子交換樹(shù)脂的氧化催化作用，會(huì)造成樹(shù)脂的永久性損傷。

一般來(lái)說(shuō)，運(yùn)行中控制EDI進(jìn)水的Fe低于0.01mg/L。

7、進(jìn)水中C02的影響

進(jìn)水中CO2生成的HCO3-是弱電解質(zhì)，容易穿透離子交換樹(shù)脂層而造成產(chǎn)水水質(zhì)下降。

進(jìn)水前可用脫氣塔進(jìn)行去除。

8、總陰離子含量（TEA）的影響

高的TEA將會(huì)降低EDI產(chǎn)水電阻率，或需要提高EDI運(yùn)行電流，而過(guò)高的運(yùn)行電流會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)電流增大，極水余氯濃度增大，對(duì)極膜壽命不利。

除了上面這8個(gè)影響因素，進(jìn)水溫度、pH值、SiO2以及氧化物亦對(duì)EDI系統(tǒng)運(yùn)行有影響。

03

EDI的特點(diǎn)

近年來(lái)，EDI技術(shù)在電力、化工、醫(yī)藥等對(duì)水質(zhì)要求較高的行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。

在水處理領(lǐng)域的長(zhǎng)期應(yīng)用研究表明，EDI處理技術(shù)具有以下6個(gè)特點(diǎn)：

1、產(chǎn)水水質(zhì)高且出水穩(wěn)定

EDI技術(shù)綜合了電滲析連續(xù)除鹽和離子交換深度脫鹽的優(yōu)點(diǎn)，不斷的科研實(shí)踐表明，利用EDI技術(shù)進(jìn)行再一次除鹽，可有效去除水中離子，出水純度高。

2、設(shè)備安裝條件低，占地面積小

EDI裝置與離子交換床相比，體積小、重量輕，而且不需設(shè)置酸、堿儲(chǔ)罐，可有效節(jié)省空間。

不僅如此，EDI裝置為整裝結(jié)構(gòu)型,施工周期短,現(xiàn)場(chǎng)安裝工作量小。

3、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，操作和維護(hù)方便

EDI處理裝置可模塊化生產(chǎn),可自動(dòng)連續(xù)再生,不需要大型的、復(fù)雜的再生設(shè)備，投入運(yùn)行后,操作和維護(hù)簡(jiǎn)便。

4、水質(zhì)凈化過(guò)程自動(dòng)控制簡(jiǎn)便

EDI裝置可多模塊并聯(lián)接入系統(tǒng)，模塊運(yùn)行安全穩(wěn)定、質(zhì)量可靠，使系統(tǒng)的操作、管理易于實(shí)現(xiàn)程序控制，操作方便。

5、無(wú)廢酸廢堿液排放，有利于環(huán)境保護(hù)

EDI裝置不需酸、堿化學(xué)再生，基本無(wú)化學(xué)廢物排放。

6、水回收率高，EDI處理技術(shù)的水利用率一般高達(dá)90%以上

綜上所述，EDI 技術(shù)在產(chǎn)水水質(zhì)質(zhì)量、運(yùn)行穩(wěn)定性、操作維護(hù)難易、安全環(huán)保等方面都有很大的優(yōu)勢(shì)。

但其也存在一定的不足，EDI裝置對(duì)進(jìn)水水質(zhì)有較高的要求，而且其一次性投資（基建和設(shè)備費(fèi)用）較高。

需要特別說(shuō)明的是，雖然EDI的基建和設(shè)備等費(fèi)用比混床工藝稍高，但綜合考慮裝置運(yùn)行等費(fèi)用后，EDI技術(shù)仍具有一定優(yōu)勢(shì)。

比如，某純水站對(duì)兩種工藝的投資及運(yùn)行費(fèi)用進(jìn)行了比較，EDI裝置在正常運(yùn)行一年后即可抵消與混床工藝的投資差額。

04

反滲透+EDI VS 傳統(tǒng)離子交換

1、項(xiàng)目初投資對(duì)比

項(xiàng)目的初投資方面，在產(chǎn)水流量較小的水處理系統(tǒng)中，由于反滲透+EDI工藝取消了傳統(tǒng)離子交換工藝所需的龐大再生系統(tǒng)，特別是取消了酸貯罐和堿貯罐各兩臺(tái)，不僅大大降低了設(shè)備采購(gòu)費(fèi)用，同時(shí)可以節(jié)約占地面積約10%～20%，從而降低了建設(shè)廠房的土建費(fèi)用和征地費(fèi)用。

由于傳統(tǒng)離子交換生設(shè)備的高度一般在5m以上，而反滲透和EDI設(shè)備的高度在2.5m以內(nèi)，水處理車間廠房高度可降低2～3m，從而再節(jié)約廠房土建投資10%～20%。

考慮反滲透和EDI的回收率，二級(jí)反滲透和EDI的濃水全部回收，但一級(jí)反滲透的濃水（約25%）需要排放，預(yù)處理系統(tǒng)的出力需要相應(yīng)增大，在預(yù)處理系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的混凝澄清過(guò)濾工藝時(shí)，初投資較離子交換工藝的預(yù)處理系統(tǒng)需增加 20%左右。

綜合考慮，反滲透+EDI工藝在小型水處理系統(tǒng)中與傳統(tǒng)離子交換工藝在初投資方面大抵相當(dāng)。

2、運(yùn)行成本對(duì)比

眾所周知，在藥劑消耗方面，反滲透工藝（包括反滲透加藥、化學(xué)清洗、廢水處理等）的運(yùn)行成本較傳統(tǒng)離子交換工藝（包括離子交換樹(shù)脂再生、廢水處理等）低。

但在電耗、備品備件更換等方面，反滲透加EDI工藝較傳統(tǒng)離子交換工藝會(huì)高很多。

根據(jù)統(tǒng)計(jì)，反滲透加EDI工藝在運(yùn)行成本上，較傳統(tǒng)離子交換工藝，總體稍高。

綜合考慮，反滲透加EDI工藝的總體運(yùn)行維護(hù)成本較傳統(tǒng)離子交換工藝高出50%～70%。

3、反滲透+EDI適應(yīng)性強(qiáng)、自動(dòng)化程度高、對(duì)環(huán)境污染小

反滲透+ EDI工藝對(duì)原水的含鹽量適應(yīng)性強(qiáng)，從海水、苦咸水、礦井疏干水、地下水到河水均可使用反滲透工藝，而離子交換工藝在進(jìn)水溶解固體含量大于500 mg/L時(shí)不經(jīng)濟(jì)。

反滲透和EDI即不需要酸堿再生，無(wú)需大量消耗酸堿，也不產(chǎn)生大量酸堿廢水，僅需要進(jìn)行少量酸、堿、阻垢劑和還原劑加藥即可。

在運(yùn)行維護(hù)方面，反滲透和EDI也同樣具有自動(dòng)化程度高、便于程控的優(yōu)點(diǎn)。

4、反滲透+EDI設(shè)備造價(jià)高、難修理，濃鹽水處理難度大

反滲透加EDI工藝雖然有很多優(yōu)點(diǎn)，但是在設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，特別是反滲透膜和EDI膜堆損壞時(shí)，只能停運(yùn)更換，多數(shù)情況下，需要專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行更換，停運(yùn)時(shí)間可能較長(zhǎng)。

反滲透雖然不大量產(chǎn)生酸堿廢水，但是一級(jí)反滲透的回收率一般僅有75%，會(huì)產(chǎn)生大量的濃水，濃水含鹽量會(huì)遠(yuǎn)高于原水，這部分濃水目前沒(méi)有成熟的處理措施，一旦排放將污染環(huán)境。

目前，在國(guó)內(nèi)電廠中對(duì)于反滲透的濃鹽水回收利用多數(shù)用于輸煤沖洗、灰渣加濕；某些大學(xué)正在進(jìn)行濃鹽水蒸發(fā)、結(jié)晶提純工藝的研究，但成本高、難度大，暫未大范圍工業(yè)應(yīng)用。

反滲透和EDI設(shè)備的造價(jià)是比較高的，但某些情況甚至比傳統(tǒng)離子交換工藝的工程初投資更低。

在大型水處理系統(tǒng)（系統(tǒng)產(chǎn)水量較大時(shí)）中，反滲透和 EDI系統(tǒng)的初投資遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)離子交換工藝。

在小型水處理系統(tǒng)中，反滲透加 EDI 工藝在小型水處理系統(tǒng)中與傳統(tǒng)離子交換工藝在初投資方面大抵相當(dāng)。

綜上所述，在水處理系統(tǒng)出力較小時(shí)，可優(yōu)先考慮采用反滲透加EDI處理工藝，此工藝初投資低、自動(dòng)化程度高、對(duì)環(huán)境污染小。