01

什么是EDI？

EDI的英文全稱是electrode ionization，翻譯過來就是電除鹽法，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技術(shù)。它是在電滲析的基礎(chǔ)上研究發(fā)展起來的除鹽技術(shù)，是繼離子交換樹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，又利用了離子交換技術(shù)達(dá)到深度除鹽的效果；

既改善了電滲析過程處理低濃度溶液時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程中所產(chǎn)生的二次污染，實現(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個流程：

1、電滲析過程

水中電解質(zhì)在外加電場作用下，通過離子交換樹脂，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、離子交換過程

通過離子交換樹脂對水中的雜質(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)再生過程

利用離子交換樹脂界面水發(fā)生極化產(chǎn)生的H+和OH-對樹脂進(jìn)行電化學(xué)再生，實現(xiàn)樹脂的自再生。

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脂和膜的表面上形成的電動勢梯度也大，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、陽離子交換樹脂的再生效果良好。

因此，需對進(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后再增加電流，由于水電離產(chǎn)生的H+和OH-離子量過多，除用于再生樹脂外，大量富余離子充當(dāng)載流離子導(dǎo)電，同時由于大量載流離子移動過程中發(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)填充有離子交換樹脂，過高的濁度、污染指數(shù)會使通道堵塞，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)重時會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RO進(jìn)水進(jìn)行軟化、加堿；進(jìn)水含鹽量高時，可結(jié)合除鹽增加一級RO或納濾來調(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)物含量過高，會造成樹脂和選擇透過性膜的有機(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，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，可結(jié)合其他指標(biāo)要求，增加一級R0來滿足要求。

6、Fe、Mn等金屬離子的影響

Fe、Mn等金屬離子會造成樹脂的“中毒”，而樹脂的金屬“中毒”會造成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，變價金屬對離子交換樹脂的氧化催化作用，會造成樹脂的永久性損傷。

一般來說，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將會降低EDI產(chǎn)水電阻率，或需要提高EDI運(yùn)行電流，而過高的運(yùn)行電流會導(dǎo)致系統(tǒng)電流增大，極水余氯濃度增大，對極膜壽命不利。

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

03

EDI的特點

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

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

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，不斷的科研實踐表明，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)場安裝工作量小。

3、設(shè)計簡單，操作和維護(hù)方便

EDI處理裝置可模塊化生產(chǎn),可自動連續(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)簡便。

4、水質(zhì)凈化過程自動控制簡便

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、管理易于實現(xiàn)程序控制，操作方便。

5、無廢酸廢堿液排放，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。

但其也存在一定的不足，EDI裝置對進(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。

比如，某純水站對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、項目初投資對比

項目的初投資方面，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，不僅大大降低了設(shè)備采購費(fèi)用，同時可以節(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，二級反滲透和EDI的濃水全部回收，但一級反滲透的濃水（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)的混凝澄清過濾工藝時，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)離子交換工藝會高很多。

根據(jù)統(tǒng)計，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)、自動化程度高、對環(huán)境污染小

反滲透+ EDI工藝對原水的含鹽量適應(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時不經(jīng)濟(jì)。

反滲透和EDI即不需要酸堿再生，無需大量消耗酸堿，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也同樣具有自動化程度高、便于程控的優(yōu)點。

4、反滲透+EDI設(shè)備造價高、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，但是在設(shè)備發(fā)生故障時，特別是反滲透膜和EDI膜堆損壞時，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)時間可能較長。

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

目前，在國內(nèi)電廠中對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）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，可優(yōu)先考慮采用反滲透加EDI處理工藝，此工藝初投資低、自動化程度高、對環(huán)境污染小。