역삼투압 + EDI와 기존 이온 교환 공정 기술의 비교

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2024년 8월 9일

역삼투압 + EDI와 기존 이온 교환 공정 기술의 비교


1.EDI란 무엇입니까?

EDI의 전체 이름은 전극 이온화이며, 이는 전기 담수화로 변환되며, 전기 이온화 기술 또는 포장층 전기 투석이라고도 합니다.
전기탈이온화 기술은 이온 교환과 전기 투석을 결합합니다. 전기투석을 기반으로 개발된 담수화 기술입니다. 널리 사용되어 왔으며 이온 교환 수지 후 좋은 결과를 얻은 수처리 기술입니다.
전기 투석 기술의 연속 담수화의 장점을 활용할 뿐만 아니라 이온 교환 기술을 활용하여 깊은 담수화를 달성합니다.
전기 투석 공정에서 저농도 용액을 처리할 때 감소된 전류 효율의 결함을 개선할 뿐만 아니라 이온 전달을 향상시킬 뿐만 아니라 이온 교환기를 재생할 수 있도록 하고, 재생제의 사용을 피하고, 산-염기 재생제의 사용 중 발생하는 2차 오염을 줄이고, 지속적인 탈이온화 작동을 실현합니다.


EDI 탈이온화의 기본 원리에는 다음 세 가지 프로세스가 포함됩니다.
1. 전기투석 과정
외부 전기장의 작용으로 물 속의 전해질은 물 속의 이온교환수지를 통해 선택적으로 이동하고 농축수와 함께 배출되어 물 속의 이온을 제거합니다.

2. 이온 교환 공정
물 속의 불순물 이온은 이온교환수지를 통해 물 속의 불순물 이온과 교환 및 결합되어 물 속의 이온을 효과적으로 제거하는 효과를 얻을 수 있습니다.

3. 전기화학적 재생 공정
이온 교환 수지 계면에서 물의 분극에 의해 생성된 H+ 및 OH-는 수지를 전기화학적으로 재생하여 수지의 자가 재생을 달성하는 데 사용됩니다.

02 EDI에 영향을 미치는 요인은 무엇이며 제어 조치는 무엇입니까?

1. 입구 물 전도도의 영향
동일한 작동 전류에서, 원수 전도도가 증가함에 따라 약한 전해질의 EDI 제거율이 감소하고 유출 전도도도 증가합니다.
원수 전도도가 낮으면 이온 함량도 낮고 이온 농도가 낮기 때문에 담수실의 수지 및 멤브레인 표면에 형성되는 기전력 구배도 커져 수해리도가 향상되고 제한 전류가 증가하며 많은 수의 H+ 및 OH-가 발생하며, 담수실에 채워진 음이온과 양이온 교환 수지의 재생 효과가 좋다 그래야.
그러므로 EDI 입구 물 전도도가 40us/cm 미만이 되도록 입구 물 전도도를 제어해야 하며, 이는 적격한 유출 전도도와 약한 전해질의 제거를 보장할 수 있습니다.

2. 작동 전압 및 전류의 영향
작동 전류가 증가함에 따라 생산 된 물의 수질은 계속 개선됩니다.
그러나 가장 높은 지점에 도달한 후 전류가 증가하면 물 이온화에 의해 생성되는 H+ 및 OH- 이온의 과도한 양으로 인해 수지의 재생에 사용되는 것 외에도 많은 수의 잉여 이온이 전도를 위한 캐리어 이온으로 작용합니다. 동시에 이동 중 많은 수의 캐리어 이온의 축적 및 막힘으로 인해 역 확산까지 발생하여 생산된 물의 품질이 저하됩니다.
따라서 적절한 작동 전압과 전류를 선택해야 합니다.

3. 탁도 및 오염 지수(SDI)의 영향
EDI 구성 요소의 물 생산 채널은 이온 교환 수지로 채워져 있습니다. 과도한 탁도 및 오염 지수는 채널을 막아 시스템 압력 차이가 증가하고 물 생산량이 감소합니다.
따라서 적절한 전처리가 필요하며, RO 유출물은 일반적으로 EDI 입구 요구 사항을 충족합니다.

4. 경도의 영향
EDI에서 유입수의 잔류 경도가 있는 경우 너무 높다, 그것은 집중 수로의 막 표면에 스케일링을 일으키고, 집중 된 물 유속을 줄이고, 생산 된 물의 저항을 감소시킵니다, 생산된 물의 수질에 영향을 미치고 심한 경우 구성 요소의 집중수 및 극성 물 흐름 채널을 차단하여 내부 가열로 인해 구성 요소가 파괴될 수 있습니다.
RO 입구 물은 연화될 수 있고 알칼리는 CO2 제거와 함께 추가될 수 있습니다; 입구 물의 염분 함량이 높으면 담수화와 함께 1단계 RO 또는 나노 여과를 추가하여 경도의 영향을 조정할 수 있습니다.

5. TOC(총유기탄소)의 영향
유입수의 유기물 함량이 너무 높으면 수지와 선택적 투과성 멤브레인의 유기 오염을 일으켜 시스템 작동 전압이 증가하고 생산된 물의 품질이 저하됩니다. 동시에 농축수 채널에서 유기 콜로이드를 형성하고 채널을 막는 것도 쉽습니다.
따라서 처리할 때 다른 지수 요구 사항을 결합하여 요구 사항을 충족하도록 R0 수준을 높일 수 있습니다.

6. Fe 및 Mn과 같은 금속 이온의 영향
Fe 및 Mn과 같은 금속 이온은 수지의 "중독"을 일으키고 수지의 금속 "중독"은 EDI 유출 물의 급격한 저하, 특히 실리콘 제거율의 급격한 감소를 유발합니다.
또한, 이온 교환 수지에 대한 가변 원자가 금속의 산화 촉매 효과는 수지에 영구적인 손상을 입힙니다. 일반적으로 EDI 유입의 Fe는 운전 시 0.01mg/L 미만으로 제어됩니다.

7. 유입수에서 CO2의 영향
유입수에서 CO2에 의해 생성된 HCO3-는 약한 전해질로 이온교환수지층을 쉽게 침투하여 생산된 물의 수질을 저하시킬 수 있습니다. 탈기 타워를 사용하여 유입하기 전에 제거할 수 있습니다.

8. 총 음이온 함량(TEA)의 영향
높은 TEA는 EDI에서 생성된 물의 저항을 감소시키거나 EDI 작동 전류의 증가를 필요로 합니다. 과도한 작동 전류는 시스템 전류를 증가시키고 전극 물의 잔류 염소 농도를 증가시켜 전극막의 수명에 좋지 않습니다.

위의 8가지 영향 요인 외에도 입구 수온, pH 값, SiO2 및 산화물도 작동에 영향을 미칩니다. EDI 시스템.

03 EDI의 특징
EDI 기술은 전기, 화학 산업 및 의학과 같이 수질 요구 사항이 높은 산업에서 널리 사용되었습니다.
수처리 분야의 장기 응용 연구에 따르면 EDI 처리 기술에는 다음과 같은 6가지 특성이 있습니다.
1. 높은 수질과 안정적인 물 출력
EDI 기술은 전기 투석에 의한 연속 담수화와 이온 교환에 의한 심층 담수화의 장점을 결합합니다. 지속적인 과학 연구 관행에 따르면 담수화에 EDI 기술을 사용하면 물의 이온을 효과적으로 제거하고 고순도의 물을 생산할 수 있습니다.

2. 낮은 장비 설치 조건과 작은 설치 공간
이온교환층에 비해 EDI 장치는 크기가 작고 무게가 가벼우며 산 또는 알칼리 저장 탱크가 필요하지 않아 공간을 효과적으로 절약할 수 있습니다.
뿐만 아니라 EDI 장치는 건설 기간이 짧고 현장 설치 작업량이 적은 조립식 구조입니다.

3. 심플한 디자인, 쉬운 작동 및 유지 보수
EDI 처리 장치는 모듈화된 형태로 생산할 수 있고, 자동 및 지속적으로 재생될 수 있으며, 크고 복잡한 재생 장비가 필요하지 않고, 가동 후 작동 및 유지 보수가 용이합니다.

4. 정수 공정의 간단한 자동 제어
EDI 장치는 여러 모듈을 시스템에 병렬로 연결할 수 있습니다. 모듈은 안전하고 안정적이며 신뢰할 수 있는 품질로 시스템의 작동 및 관리를 쉽게 구현하고 프로그램 제어를 구현하고 작동이 편리합니다.

5. 폐산 및 폐알칼리 액체 배출이 없어 환경 보호에 유리합니다.
EDI 장치는 산 및 알칼리 화학 재생이 필요하지 않으며 기본적으로 화학 폐기물 배출이 없습니다.
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6. 만조 회수율. EDI 처리 기술의 물 이용률은 일반적으로 90% 이상으로 높습니다.


요약하면, EDI 기술은 수질, 운영 안정성, 운영 및 유지 보수 용이성, 안전 및 환경 보호 측면에서 큰 장점이 있습니다.
그러나 몇 가지 단점도 있습니다. EDI 장치는 유입수 수질에 대한 요구 사항이 더 높으며 일회성 투자(인프라 및 장비 비용)가 상대적으로 높습니다.
비록 EDI 인프라 및 장비의 비용은 혼합 베드 기술보다 약간 높으며 장치 운영 비용을 종합적으로 고려한 후에도 EDI 기술에는 여전히 특정 이점이 있습니다.
예를 들어, 한 순수 스테이션은 두 공정의 투자 및 운영 비용을 비교했습니다. 정상 작동 1년 후, EDI 장치는 혼합 베드 프로세스로 투자 차이를 상쇄할 수 있습니다.



04 역삼투 + EDI VS 기존 이온 교환

1. 프로젝트의 초기 투자 비교
프로젝트의 초기 투자 측면에서 수속이 작은 수처리 시스템에서 역삼투 + EDI 공정은 전통적인 이온 교환 공정에 필요한 거대한 재생 시스템, 특히 2개의 산 저장 탱크와 2개의 알칼리 저장 탱크를 제거하여 장비 조달 비용을 크게 절감합니다. 또한 바닥 면적의 약 10%에서 20%를 절약하여 공장 건설의 토목 공학 비용과 토지 취득 비용을 절감합니다.

전통적인 이온 교환 장비의 높이는 일반적으로 5m 이상이고 역삼투 및 EDI 장비의 높이는 2.5m 이내이므로 수처리 작업장의 높이를 2-3m 줄일 수 있으므로 플랜트의 토목 공학 투자의 10-20 %를 절약 할 수 있습니다.

역삼투압 및 EDI의 회수율을 고려할 때 2차 역삼투압 및 EDI의 농축수는 완전히 회수되지만 1차 역삼투압의 농축수(약 25%)는 배출되어야 하며 그에 따라 전처리 시스템의 출력을 증가시켜야 합니다. 전처리 시스템이 기존의 응고, 정화 및 여과 공정을 채택할 때 이온 교환 공정의 전처리 시스템에 비해 초기 투자를 약 20% 증가시켜야 합니다.
모든 요소를 고려할 때 소형 수처리 시스템에 대한 역삼투 + EDI 공정의 초기 투자는 기존 이온 교환 공정과 거의 동일합니다.

2. 운영 비용 비교
우리 모두 알고 있듯이 시약 소비 측면에서 역삼투 공정(역삼투 투여, 화학 세척, 폐수 처리 등 포함)의 운영 비용은 기존 이온 교환 공정(이온 교환 수지 재생, 폐수 처리 등 포함)보다 낮습니다.
그러나 전력 소비, 예비 부품 교체 등의 측면에서 역삼투압과 EDI 공정은 기존 이온 교환 공정보다 훨씬 높습니다.
통계에 따르면 역삼투압과 EDI 공정의 운영 비용은 기존 이온 교환 공정보다 약간 높습니다.
모든 요소를 고려할 때 역삼투압과 EDI 공정의 전체 운영 및 유지 보수 비용은 기존 이온 교환 공정보다 50%에서 70% 더 높습니다.

3. 역삼투 + EDI는 적응성이 강하고 자동화 수준이 높으며 환경 오염이 적습니다.
역삼투 + EDI 공정은 원수의 염분 함량에 대한 강한 적응성을 가지고 있습니다. 역삼투압 공정은 해수, 기수, 광산 배수수, 지하수 및 강물에 사용할 수 있으며, 유입수의 용존 고형분 함량이 500mg/L 이상인 경우 이온 교환 공정이 경제적이지 않습니다.
역삼투압 및 EDI는 산 및 알칼리 재생이 필요하지 않으며 많은 양의 산 및 알칼리를 소비하지 않으며 많은 양의 산 및 알칼리 폐수를 생성하지 않습니다. 소량의 산, 알칼리, 스케일 억제제 및 환원제만 필요합니다.
작동 및 유지 관리 측면에서 역삼투 및 EDI는 높은 수준의 자동화와 쉬운 프로그램 제어의 장점이 있습니다.


4. 역삼투 + EDI 장비는 비싸고 수리가 어렵고 염수 처리가 어렵습니다.
역삼투압과 EDI 공정은 많은 장점이 있지만 장비가 고장난 경우, 특히 역삼투막과 EDI 멤브레인 스택이 손상된 경우 교체를 위해서만 종료할 수 있습니다. 대부분의 경우 전문 기술자가 교체해야 하며 종료 시간이 길어질 수 있습니다.
역삼투압은 많은 양의 산 및 알칼리성 폐수를 생성하지 않지만 1단계 역삼투압의 회수율은 일반적으로 75%에 불과하여 많은 양의 농축수를 생성합니다. 농축수의 염분 함량은 원수의 염분 함량보다 훨씬 높습니다. 현재 이 농축수 부분에 대한 성숙한 처리 조치는 없으며 일단 배출되면 환경을 오염시킬 것입니다.
현재 국내 발전소에서 역삼투 염수의 회수 및 활용은 주로 석탄 세척 및 재 가습에 사용됩니다. 일부 대학에서는 염수 증발 및 결정화 정제 공정에 대한 연구를 수행하고 있지만 비용이 많이 들고 난이도가 높으며 아직 업계에서 널리 사용되지 않았습니다.
역삼투압 및 EDI 장비의 비용은 상대적으로 높지만 경우에 따라 기존 이온 교환 공정의 초기 투자보다 훨씬 낮습니다.
대규모 수처리 시스템(시스템이 많은 양의 물을 생산하는 경우)에서 역삼투압 및 EDI 시스템의 초기 투자는 기존 이온 교환 공정보다 훨씬 높습니다.
소형 수처리 시스템에서 역삼투압과 EDI 공정은 초기 투자 측면에서 기존 이온 교환 공정과 거의 동일합니다.
요약하면, 수처리 시스템의 출력이 작을 때 역삼투압과 EDI 처리 공정을 우선시할 수 있습니다. 이 프로세스는 초기 투자가 적고 자동화 수준이 높으며 환경 오염이 적습니다.

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