电厂制水EDI技术应用研究

摘 要：根据调兵山公司利用城市中水采用EDI制水技术，介绍了EDI淡水室采用窄流道技术，浓水室无需加盐及循环泵，极水流流向改变以及运行中优化调整注意事项，丰富了EDI制水技术。

关键词：EDI；窄流道技术；极水

一、引言

从20世纪90年代，国内陆续有EDI技术在水的软化，树脂的电再生等方面的技术和专利报道，但纯水水质达不到电子极高纯水的标准。在21世纪初国内EDI技术有了实质性地发展。辽宁调兵山煤矸石发电公司2×300MW机组于2009年底投产，采用EDI全膜水处理技术。

二、设备概述

辽宁调兵山公司化学水处理系统水源采用调兵山市城市污水处理厂二级中水，柴河水库水作为备用水源。即再生水系统来水、工业用水和循环冷却水均采用城市污水处理后的二级中水。中水经深度处理后成为再生水，再生水作为除盐系统补水。除盐水出力2×51t/h，完全满足两台锅炉正常补水量。EDI除盐系统打破传统工艺，无需再生，大大减少酸、碱药剂用量，出水水质稳定、除硅效果好。

三、EDI基本原理

本装置包括阴/阳离子交换膜、阴/阳离子交换树脂、直流电源等设备。其中阴离子交换膜只允许阴离子透过，不允许阳离子通过；而阳离子交换膜只允许阳离子透过，不允许阴离子通过。阴/阳离子交换树脂填充夹在阴、阳离子交换膜之间形成单个处理单元，并构成淡水室。单元与单元之间用网状物隔开，形成浓水室。单元组两端的直流电源阴、阳电极形成电场。来水水流流经淡水室，水中的阴、阳离子在电场作用下通过阴、阳离子交换膜被清除，进入浓水室。在离子交换膜之间充填的离子交换树脂大大地提高了离子被清除的速度。同时，水分子在电场作用下产生氢离子和氢氧根离子，这些离子对离子交换树脂进行连续再生，以使离子交换树脂保持最佳状态。

四、EDI新技术

由于现代技术突飞猛进，其EDI技术不断成熟，原工艺又得到许多改进，实现操作简单、节能减排，使企业效益最大化。以下改进之处：

1.产水、浓水、极水

产水、浓水、极水三股水流独立进水、独立出水。这样三股水流流量、压力可以独立调整，在运行工况最优化前提下，提高企业经济利益，节约成本。又因实现独立调节，无论哪股水流发生变化，可以快速判断和诊断，起到保护模块的作用。

2.进水压力

进水压力需求低，0.15～0.5MPa，只需要满足模块的压力降和管道的沿程阻力即可。使设备成本大大降低，且运行调整简单，快速。压力差是EDI运行中调整、监视最重要数据之一，要求浓水进水压力比产水进水压力小0.034～0.068 MPa，但压差的少许波动对于产水品质没有太大的影响。

3.极水介绍

极水独立排放，其水量小，只有进水总量的1%（约0.5 t/h）甚至更低，而且可以调整极水的进/出水压力可以最低，尽量创造条件使极水侧的气体（H2、O2、Cl2）快速流出、稀释或释放。最重要的是极水新工艺的改进，极水室极水流向由阳极先流入，再进入阴极，这样极水一直在酸性条件，极水室碳酸钙结垢的趋势大大减弱 ，不但进水硬度条件可以放宽，且进水TDS条件也可以放宽。

4.浓水回收

不需要浓水循环泵，不需要在浓水室加盐，这样浓水室盐分少，使EDI整流器电压可降至300V左右，降低EDI输入功率，节约厂电利用率；由于浓水盐分低，减少了阴、阳离子交换膜浓差极化，降低阴、阳离子交换膜结垢速率。

5.淡水室采用窄流道技术

（1）缩短离子从淡水室迁移到浓水室的行程，离子迁移和去除更容易，由于离子迁移快的特性，从而可以以最短的时间和占用最少的树脂层将容易去除的离子（如：H+ 、Na+、Ca2+、OH-、Cl-、SO42-等）迁移，给后续的弱电解质类离子（如：HCO3-、SiO2等）留出足够的时间和树脂层空间来将其迁移到浓水室，达到最佳的产水品质和最好除硅效果。

（2）减少流道截面积，在相同的浓水流量情况下，可以提高浓水室的膜表面流速，形成紊流状态，减少离子浓度的极化，降低结垢速率。

（3）加速离子的运动，降低浓水室的内电阻，从而增强了导电性。由于自身的内电阻低，消耗电能低，在相同的进水负荷和达到相同的产水品质条件下，工作电流和电压均较低，比采用宽流道技术的模块节能 20～30%。

6.使用周期

使用寿命长，运行成本低。EDI离子膜使用寿命长达八年以上，远大于传统离子树脂使用时间。期间不需要酸、碱再生，减少运行成本；无废水排放，保护了环境，降低化学自用水率。

五、EDI运行优化调整

1.流量的调整

调整流量，根据进水水质适当调整进水、浓水流量，若进水水质较好，可适当增加产水流量，减少浓水流量，以提高水的利用率。此时密切观察出水水质和各股水流压差，保证产水电导率

2.电压的调整

调整整流器电压，若进水水质电导率偏小，可适当降低运行电压；若进水水质电导率偏大，可调整运行电压较高，但绝对不能超过450V，以保证EDI模块在安全电压范围内，在调整中密切观察运行电流，保证不超过3A。

六、调兵山电厂运行实例

经过三年的实际运行，EDI确实有很多优点，但也有不足之处：

1.EDI进水指标要求严格

要求进水pH值较高，经实验：pH≈7时效果较好，此时水中CO2 转变为HCO3-，CO2以离子形式被出去，这样进水通过抛光层时二氧化硅，硼的化合物才能被出去。我厂为提高EDI进水pH值，在二级RO进水进行了pH调节，保证二级RO进水pH=7～7.5范围内。进水电导率越小越好，若电导率≈5μs/cm，产水电导率则迅速上升至0.10μs/cm，除盐能力局限性较大。这就要求预除盐设备出水水质较好。

2.启停频繁

由于本厂采用水源为城市中水，期间未加杀菌剂，微生物较多，因此EDI停运时间不宜大于24小时，否则设备投运时，不合格除盐水排放量较大，造成自用率高，经济指标下降。容易造成EDI离子交换膜被微生物污堵，因此设备启停比较频繁，影响设备使用寿命。

七、结束语

随着现代工业高速发展，大容量机组相继投入运行，其锅炉补给水各项指标也越来越高，EDI窄流道技术应用，大大提高了EDI产水水质。EDI制水技术不需酸、碱再生，无废水排放，保护了环境，符合节能，节水，减排要求，未来发展前景广泛。

参考文献：

【1】大唐国际发电股份有限公司.编 .火力发电厂辅控运行.

【2】辽宁调兵山煤矸石发电有限责任公司.编 .辅控集控运行规程.

【3】施燮钧.编.热力发电厂水处理.