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          EDI系統調試(實用篇)
          時間:2016-10-25   來源:廢水回用研究微信公眾號   作者:   閱讀次數:2830

          1.EDI技術

          在當今的水處理領域中,EDI作為一項全新的精除鹽技術,其主要特點是,該產品工藝結構和工作原理充分有效的融合了離子交換和電滲析的工作特性。

          1.1.離子交換除鹽過程:

          所謂離子交換就是水中的離子和離子交換樹脂上的功能基團所進行的等電荷反應。它利用陰、陽離子交換樹脂上的活性基團對水中陰、陽離子的不同選擇性吸附特性,在水與離子交換樹脂接觸的過程中,陰離子交換樹脂中的氫氧根離子(OH-)同溶解在水中的陰離子(例如CI-等)交換,陽離子交換樹脂中的氫離子(H+)同溶解在水中的陽離子(例如Na+等)交換。從而使溶解在水中的陰、陽離子被去除,達到純化的目的。

                 

          1.2.電滲析脫鹽過程:

          電滲析技術利用多組交替排列的陰、陽離子交換膜,這種膜具有很高的離子選擇透過性,陽膜排斥水中陰離子而選擇透過陽離子,陰膜排斥水中的陽離子而選擇透過陽離子。在外直流電場的作用下,淡水室中的離子做定向遷移,陽離子穿過陽膜向負極方向運行,并被陰膜阻攔于濃水室中。陰離子穿過陰膜而向正極方向運動,并被陽膜阻攔于濃水室中,所以水進入淡水室后,其離子濃度會逐漸降低,從而達到脫鹽的目的。

           

          1.3.EDI的工作原理及脫鹽過程:

          EDI的核心實際上就相當于在電滲析的淡水室填裝了陰、陽離子交換樹脂,示意圖如下: 

          與普通電滲析相比,EDI的這種結構上的變化,使淡水室的脫鹽過程發生了質的變化,而且其工作原理并非只是將電滲析和離子交換除鹽技術簡單的疊加,主要特點是確保了它在運行過程中能同時進行著三個主要過程:

          ü在直流電場作用下,水中電解質通過離子交換膜發生選擇性遷移;

          ü陰陽離子交換樹脂對水中電解質進行著離子交換,并構成“離子通道”;

          ü離子交換樹脂界面水發生極化所產生的H+和OH-對交換樹脂進行著電化學再生。

          EDI對離子的脫除順序與離子交換樹脂對離子的吸附順序相同,如上圖所示。同時我們可以這樣認為,在EDI組件中的離子交換樹脂,沿淡水流向按其工作狀態可以分為三個層面,第一層為飽和樹脂層,第二層為混合樹脂層,第三層為保護樹脂層。飽和樹脂層主要起吸附和遷移大部電解質的作用,混合樹脂層則承擔著去除象弱電解質等較難清除的離子的任務,而保護樹脂層樹脂則處于較高的活化狀態,它起著最終純化水的作用。

          2.EDI裝置調試前操作管理

          EDI系統在投運前,正確的系統操作管理是保證系統長期高性能穩定運轉的關鍵,它包括系統投運前進水水質的檢測以及調整,使其能納入標準范圍,這不僅在設計時應該給予充分的考慮,而且必須落實在安裝調試、操作培訓以及日后運行管理中間。必須保存運行記錄并進行數據的標準化,以便及時掌握系統實際性能,必要時立即采取糾正措施。當提出系統性能保證要求時,也需要提供完整和準確的記錄。

          2.1.系統管路檢查和沖洗和消毒

          2.1.1.系統管路檢查內容:

          ü各個系統間的連接應完成;

          ü檢查和緊固EDI組件進出水軟管接頭;

          ü檢查和緊固各組件極水出水軟管接頭。

          2.2.系統管路沖洗

          在裝置調試前,必須用合格的RO產水對EDI進水系統管路包括所配制的設備進行認真沖洗,如:中間水箱、水泵、保安過濾器等等,以預防及消除可能潛在的二次污染對EDI組件的損害。

          清洗、沖洗步驟及方法

          2.2.1.若EDI進水系統配備中間水箱,即必須首先用合格的RO產水對其進行沖洗,或者用濃度為0.5~1.0%雙氧水溶液進行浸泡10小時以上;

          2.2.2.浸泡結束,用RO產水對其進行沖洗,以徹底消除雙氧水殘留液;

          2.2.3.EDI進水系統管路沖洗,首先關閉所有EDI組件濃、淡水進水閥,關閉濃水補充閥,卸下EDI裝置濃、淡水進水母管端頭上清洗專用活接堵板,開啟EDI裝置總進水閥、啟動中間水泵,用RO產水對進水系統管路進行沖洗;

          2.2.4.若流程中EDI進水系統未配備中間水箱而由RO產水對其直接供水方式,則可以預先投運RO裝置,再用其合格產水沖洗上述管路系統。(以上沖洗時間應維持在10~15分鐘)

          2.3.儀表、電氣系統檢查

          2.3.1.整流電源輸出到各分組空氣開關與每對輸入組件編號的確認,整流器能否正常啟動等等;

          2.3.2.儀表、電氣系統檢查各儀表與信號取樣點之間的聯接是否正確、可靠,具體包括:產水電阻率表、濃水電導率表、各壓力開關及流量開關是否能正確輸出報警信號;

          2.3.3.確認PLC程序編制已完成。

          2.4.濃水循環泵、加鹽泵檢查

          2.4.1.檢查確認濃水循環泵的正反轉;

          2.4.2.加確認鹽計量泵正常工作。

          2.5.EDI進水水質要求

          為了使EDI裝置能維持長期穩定的運行狀態以及持續生產高純水,必須滿足四個條件。它們包括:

          ü穩定合格的進水水質;

          ü合適的運行電流;

          ü合理的流量以及必要的濃淡水操作壓力差。

          上面的任一條件不滿足,裝置將難以穩定的生產高純水。雖然所有的水質參數都很重要,但需要特別重視的是:TEA、CO2、硬度以及硅含量。

          2.5.1.總可交換陰離子(TEA)

          以目前技術水平,EDI膜組件允許處理的水中陰、陽離子最大含量均為25mg/l(按CaCO3計)。雖然進水中的陰陽離子是平衡的,但大多數進水中或多或少含有CO2,CO2在膜組件內和水電解產生的OH-結合可以轉變成HCO3-或CO32-。

          因此可交換總陰離子(TEA)總是高于可交換總陽離子(TEC)。所以如果進水中TEA小于25mg/l(CaCO3計),則水中的TEC含量必定小于25mg/l(按CaCO3計),因此控制了進水的TEA含量也就基本滿足了膜組件對進水中可交換乃至可遷移離子濃度的要求。

          由于不同的離子有不同的電導率,因此很難準確根據進水的電導率對進水中所含離子的總量進行計算。為了確定進水離子的組成,需要對進水進行詳細的水質分析。

          如果進水中TEA含量高于25mg/l(按CaCO3計),則不能直接作為膜組件裝置的進水,否則得不到高純水。

          2.5.2.CO2

          如果在裝置的設計和操作過程中對進水CO2沒有給予充分的考慮,往往會造成裝置產水水質下降。進水中的CO2進入EDI膜組件后,與水電解產生的OH-結合會產生如下變化:

          CO2 + OH- = HCO3-

          HCO3- + OH- = CO32- + H2O

          因此在進行TEA計算時CO2必須被包括在內。

          水中的CO2含量一般按mg/l計算,將CO2轉換成CaCO3并且考慮動態平衡,5mg/l CO2 ≌ 10mg/lTEA (CaCO3計)。

          過高的CO2可以通過調整RO進水PH值或對RO產水脫氣予以去除

          2.5.3.硬度

          控制進水硬度,是為了防止在EDI組件內產生結垢。

          淡水室陰膜極化產生的OH-,在EDI濃水室中向陽極方向的定向流動使濃室的陰膜表面維持一個高的PH值層面,致使淡水室透過陽膜的Ca2+和Mg2+在此處極易生成沉淀。陰極表面由于水電解產生的OH-,也使陰極區存在PH值較高的現象。

          EDI裝置進水硬度限制為<2.0mg/l(CaCO3計),并且也不允許進水水質的瞬時超標,以避免晶核的形成。

          當進水硬度<0.5mg/l時,水的回收率可以達到95%,而且在進水硬度穩定的情況下,裝置可以長期穩定運行。

          當進水硬度﹥0.5mg/l時,應該相應降低裝置的回收率并且在濃水循環系統加入適量HCL,以降低濃水PH。

          3.1加鹽裝置

          通常EDI進水的電導率都比較低(1-20μs/cm),因此濃水循環水的電導率也相應較低。濃水循環電導率過低將使膜組件的運行電阻增大,致使膜組件運行電流無法達到設計要求,或者只能通過提高運行電壓來實現設計電流值,這樣會直接導致運行消耗功率增大,另外過高的電壓降也會影響EDI產水水質。所以在運行期間,必需要向濃水系統連續加鹽以維持濃水循環系統的電導率。

          濃水系統加鹽溶液裝置由計量泵和鹽溶液計量箱組成,而要維持穩定的濃水電導率,必須具備控制以下條件:

          3.1.1.按固定的濃度配置鹽溶液;

          3.1.2.通過調整泵沖程和頻率來控制鹽溶液加入量;

          3.1.3.固定裝置回收率。

          3.2.裝置啟動

          3.2.1.裝置各閥門開度的確認

          裝置進水前必須開啟各組件濃、淡水進出水閥,并加以確認;

          ü預先開啟裝置產水排放閥、濃水排放閥和極水排放閥并加以確認;

          將濃水泵旁路閥開度預設450;

          3.2.2.啟中間水泵、裝置進水 開啟中間(供水)水泵,然后緩慢開啟淡水進水閥、濃水補充閥及濃水進水閥,組件充水排氣;

          3.3.3. 啟動濃水泵 待組件濃水室及管路系統充滿進水后,開啟濃水循環泵,隨后可按照下列步驟調整裝置各流量及壓力參數:

          調整淡水進水閥、產水出口閥,使產水流量達到設計所要求,或者按照以下參數設定裝置產水量:

          1.5~2.0m3/h(單支組件產水量)×裝置配備組件數量=裝置總產水量

          調節產水出口閥,將產水出口壓力調至0.6~0.7Bar;

          逐步調整濃水進水閥、補充閥、濃水泵旁路閥,設置濃水進口壓力<淡水進口壓力0.6Bar,濃水出口壓力<淡水出口壓力0.6Bar;

          濃水進出口壓力被確定后,隨之就產生了濃水循環流量;

          在確認總產水流量的前提下,調節濃水排放閥和極水排放閥,使裝置的濃水和極水排放量及回收率滿足設計要求,回收率計算如下:

          產水流量

          水回收率 = —————————————————

          產水流量 +(濃水+極水排放量)

          單支組件濃水和極水排放量參數設置:(OMEXELL-210)

          濃水排放0.07~0.1m3/h 極水排放0.05~0.07m3/h

          沖洗組件裝置按上述要求調整后通水,在不開啟整流電源的狀況下運行20~30分鐘,其目的在于:

          a.EDI組件在投用前組件受密封保護,并處于半脫水狀態。沖洗的目的在于使膜及樹脂能充分回水,同時也沖洗掉膜及樹脂中釋放出的有機物,有利于下一步組件的電再生。所以組件沖洗期間其裝置產水絕對不能回流,必須作排放處理。

          b.在此期間觀察裝置各項運行參數穩定情況,如:濃淡水壓力、各個流量等,若發生變化必須及時調整。

          c.觀察組件密封處及管路系統的耐壓、密封情況,以便及時消缺。

          3.2.5.啟整流電源、調供運行電流 開啟整流器電源,緩慢調節功率旋鈕,將輸出電流控制在額定值(或高于額定值20~30%,但要在整流器輸出功率允許范圍內)。分別觀察電壓表、產水電阻率表及濃水電導率表數值的變化情況(濃水不加鹽)。在正常情況下,運行參數的變化應符合以下趨勢:

          a.產水電阻率逐漸上升;

          b.在濃水系統不加鹽即不開啟計量泵的前提下,濃水電導率逐漸上升;

          c.在運行電流不變的前提下,運行電壓逐漸下降。

          注意:整流器啟動前,必須確認裝置的淡水、濃水已處于正常運行狀態,如果在裝置斷水的情況下整流器啟動,EDI膜組件將遭受不可逆損毀。

          3.2.6.濃水系統加鹽 隨著組件電再生程度的加深,裝置的產水電阻率應繼續不斷地上升,但由于濃水中離子濃度的下降,濃水電導率也相應會呈下降趨勢,所以運行電壓也就隨之上升,此時應開啟濃水加鹽計量泵,調整計量泵沖程和頻率來控制鹽溶液加入量,將濃水電導率維持在250~400μs/cm范圍;

          3.2.7.待裝置產水流量和電阻率性能滿足技術指標并穩定后,可開啟產水閥,而后再關閉產水排放閥。

          3.3.裝置初始性能穩定的觀察和控制

          在初始運行期間,裝置的各項運行參數如:壓力、流量、濃水電導率及電流、電壓等可能會有一定的變化,必須經常觀察,并及時按要求進行調整。

          3.3.1.裝置整體性能檢測和記錄 可參照《EDI裝置記錄表》所有欄目內容對各項數據進行檢測并填寫,在調試期間每隔1小時記錄一次,以及時了解運行參數變化趨勢。

          3.3.2.單支組件性能檢測和記錄 可參照《EDI組件性能表》所有欄目內容對各項數據進行檢測并填寫,在調試期間每隔2~4小時記錄一次,以了解單支組件參數變化趨勢和各組件之間的性能差異。

          單支組件性能檢測方法:

          a.產水電阻率

          用軟管將被測組件產水取樣閥口與裝置電阻率表探測頭流通池進水口相連接;

          開啟被測組件產水取樣閥,使產水流經電阻率表探測頭流通池;

          然后觀察電阻率表顯示讀數,穩定后即可記錄。

          b.組件分電流

          確認與每支組件輸入電源線路相對應的空氣開關;

          將萬用表設置于直流電流檔(一般為20A檔);

          把測試棒正極連接到空氣開關輸入接線端,再把測試棒負極連接到空氣開關輸出接線端,斷開空氣開關,此時即可觀察萬用表所顯示被測組件的電流讀數,穩定后即可記錄;

          測試結束后,重新合上空氣開關,方可撤去萬用表測試棒。

          說明:若裝置配備2支以上組件,OMEXELL EDI裝置上組件輸入電源是以2支組件組合為一個單元;采取串聯連接方式。因此前面所講組件分電流實際就是一個單元內2支組件的分電流。

          c.組件電壓降

          將萬用表設置于直流電壓檔(>200V檔);

          把萬用表測試棒正、負極分別連接到兩支組件的陰極護蓋測試小孔里,然后觀察萬用表讀數,若顯示的是正電壓值,則表示為萬用表測試棒負極所指組件的運行電壓;

          用剛才所測得的電壓值減裝置總運行電壓,就是與之相鄰另一支組件的電壓降。

          d.計算組件電阻

          ü確認單支組件電壓降、電流后,可通過以下計算公式(R=U/I)便可得出組件的電阻值。

          3.3.3.組件分電流平衡搭配

          前面所提到的組件電阻值是一項非常重要的性能指標,它會直接影響組件輸入電流的大小而影響其產水水質的高低和穩定性。各組件的電阻值總有一定差異,所以每支安裝在OMEXELL 裝置的組件位置是以該組件的實際電阻值,再經過平衡率計算后基本確定的,以盡量滿足各組合單元的分電流平衡率(一般要求平衡率誤差<±20%)。

          盡管如此,在現場條件下,尤其裝置初始調試運行階段,受各種相關因素的影響,個別組件的電阻值仍有可能會發生變化,所以應該對個別偏差較大的組件作必要的位置調整,以恢復裝置各組合單元的分電流平衡要求。

          確認被調整組件:

          以裝置額定運行電流為基準,通過計算分別得出裝置各組合單元平均分電流、組件電阻值以及電壓降(均為理論值);

          參照3.3.2.d.步驟,將各組合單元實際分電流、組件電壓降檢測結果以及由此計算得出的各組件實際電阻值與理論值作比對分析,若發現個別組件的實際電阻值偏差率>平均理論值的±20%,即有必要對相關組件位置進行調整。

          3.3.4.調整組件位置操作步驟

          ü確認電阻值偏差率較高并需要調整位置的組件;

          ü被調整組件經平衡率計算后重新配對組合單元。

          3.3.5.裝置整體性能復檢和記錄

          調整組件位置后,裝置在各項操作參數不變的條件下繼續運行,如濃淡水流量、額定電流,特別是濃水電導率必須與組件位置調整以前基本保持一致;

          待裝置狀態運行穩定后,檢測各項數據并填寫《EDI裝置記錄表》和《EDI組件性能表》;

          比對前后運行數據的變化,判斷評估組件調整位置后的效果,即各組合單元的分電流平衡率能否達到要求,若個別組合單元的分電流平衡率偏差仍然超標,應再次作必要的位置調整甚至更換個別組件。

          3.4.裝置停機

          裝置停機的操作,必須按下列步驟進行,這樣才能確保膜組件在此階段免受不必要的傷害和有效延長使用壽命,同時也能確保系統的安全。

          3.4.1.關閉整流電源 調節整流器功率旋鈕,將輸出電流從運行狀態緩慢降至零,然后關閉整流器電源開關;

          3.4.2.停加鹽計量泵 關閉整流器后,可隨即關閉加鹽計量泵,停止向濃水循環系統加鹽;

          3.4.3.開啟產水排放閥,然后關閉產水出水閥;

          3.4.4.停濃水循環泵觀察濃水電導率表,當表面顯示濃水電導率< 100μs/cm時,關濃水循環泵;

          3.4.5.停中間水泵 濃水循環泵停運后,應盡快關停中間水泵,延時不超過5秒,以縮短組件膜濃、淡室兩側承受過大壓差的時間。

          4.裝置自動運行

          裝置在日后基本是以自動模式運行的,所以如何將手動調試所得的合理有序運操作行步驟和安全報警參數完整落實并有效控制于裝置,是關系到其性能的長期穩定和系統設備的運行安全。

          4.1.自動運行效果的評估、確認

          裝置在投入自動模式運行后,應著重觀察下列運行狀態:

          裝置的開機、制水、停機能否按設置要求步驟進行;

          當濃淡水流量、壓力出現非正常參數時,能否按設置要求及時報警和停機保護;

          當濃水電導率高于或低于設定值時,能否按設置要求及時啟停加鹽計量泵;

          4.2.調整原有自動程序

          對應上述設定項目,裝置在自動模式運行時,無論某項步驟、動作未能達到或者滿足調試工藝要求,應必須對原有自動程序加以合理調整。

          5.EDI裝置調試總結

          5.1.進水水質分析報告

          5.2.進水調整情況

          5.3.初始運行參數整理

          5.3.1.裝置整體性能

          5.3.2.單支組件性能

          5.3.3.裝置組件位置變更記錄

          6.EDI系統維護及故障分析排除



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