2023년 2월 16일
역삼투 + EDI와 기존 이온 교환 중 어느 것이 더 낫습니까?
EDI의 전체 영어 이름은 전극 이온화(electrodeionization technology) 또는 충진층 전기 투석(packed bed electrodialysis)이라고도 합니다
전기탈이온화 기술은 이온 교환과 전기 투석의 두 가지 기술을 결합합니다. 전기투석을 기반으로 개발된 담수화 기술로, 이온교환수지 후 널리 사용되어 더 나은 결과를 얻을 수 있는 수처리 기술입니다.
전기 투석 기술에 의한 연속 담수화의 이점을 활용할 뿐만 아니라 이온 교환 기술을 사용하여 깊은 담수화 효과를 달성합니다.
전기 투석 공정을 사용하여 저농도 용액을 처리할 때 전류 효율이 떨어지는 결함을 개선하고 이온 전달을 향상시킬 뿐만 아니라 이온 교환기를 재생하여 재생제의 사용을 피하고 산-염기 재생제 사용 중 생성되는 2차 생성을 줄일 수 있습니다. 2 차 오염, 탈이온화의 연속 작동을 실현합니다.
TEDI 탈이온화의 기본 원리에는 다음 세 가지 프로세스가 포함됩니다.
1. 전기투석 과정
외부 전기장의 작용으로 물 속의 전해질은 물 속의 이온 교환 수지를 통해 선택적으로 이동하여 농축수와 함께 배출되어 물 속의 이온을 제거합니다.
2. 이온 교환 공정
물 속의 불순물 이온은 이온교환수지에 의해 교환되고, 물 속의 불순물 이온은 결합되어 물 속의 이온을 효과적으로 제거하는 효과를 얻을 수 있습니다.
3. 전기화학적 재생 공정
수지는 이온교환수지의 계면수의 분극에 의해 발생하는 H+와 OH-를 이용하여 전기화학적으로 재생되어 수지의 자가재생을 실현한다.
02 EDI의 영향요인 및 제어수단
1. 유입 전도도의 영향
동일한 작동 전류에서 원수의 전도도가 증가함에 따라 EDI에 의한 약한 전해질의 제거율이 감소하고 유출물의 전도성도 증가합니다.
원수의 전도도가 낮으면 이온의 함량도 낮고, 이온의 농도가 낮기 때문에 담수실의 수지 및 멤브레인 표면에 형성되는 기전력 구배도 커져, 수해리가 향상되고 한계전류가 증가하며, 생성된 H+ 및 OH-의 양이 더 많고, 담수실에 채워진 음이온과 양이온 교환 수지의 재생 효과가 좋다.
따라서 EDI 유입수의 전도도가 40us/cm 미만이 되도록 유입수의 전도도를 제어해야 하며, 이는 방류수의 적격 전도도 및 약한 전해질의 제거를 보장할 수 있습니다.
2. 작동 전압과 전류의 영향
작동 전류가 증가함에 따라 생산된 물의 품질은 계속 개선됩니다.
그러나, 물 이온화에 의해 발생하는 H+와 OH- 이온의 과다량으로 인해, 최고점에 도달한 후 전류가 증가하면, 수지를 재생시키는 데 사용되는 것 외에, 다수의 잉여 이온이 전도를 위한 캐리어 이온으로서 작용하며, 동시에 많은 양의 캐리어 이온 이동 과정으로 인해 매체에서 축적 및 막힘이 발생하고, 그리고 역확산이 발생하여 생산된 물의 수질이 저하됩니다.
따라서 적절한 작동 전압과 전류를 선택해야 합니다.
3. 탁도 및 오염 지수(SDI)의 영향
EDI 모듈의 물 생산 채널은 이온 교환 수지로 채워져 있습니다. 과도한 탁도 및 오염 지수는 수로를 막아 시스템 압력 차이를 증가시키고 물 생산량을 감소시킵니다.
따라서 적절한 전처리가 필요하며 RO 유출물은 일반적으로 EDI 유입수의 요구 사항을 충족합니다.
4. 경도의 영향
EDI에서 급수의 잔류 경도가 너무 높으면 농축수 채널의 멤브레인 표면에 오염이 발생하고 농축수의 유속이 감소하고 생산된 물의 저항이 감소하며 수질에 영향을 미칩니다. 심한 경우 모듈의 농축수 및 극성 수로가 차단됩니다. 내부 가열로 인한 부품 파손이 발생합니다.
CO2 제거와 결합하여 RO 유입수에 알칼리를 부드럽게하고 첨가 할 수 있습니다. 유입수의 염분 함량이 높을 때 담수화와 결합하여 RO 수준을 높이거나 나노 여과를 통해 경도의 영향을 조정할 수 있습니다.
5. TOC(총유기탄소)의 영향
유입수의 유기물 함량이 너무 높으면 수지와 선택적 투과성 멤브레인의 유기 오염을 일으켜 시스템의 작동 전압이 증가하고 생산된 물의 품질이 저하됩니다. 동시에 농축수 채널에서 유기 콜로이드를 형성하고 채널을 차단하기 쉽습니다.
따라서 이를 처리할 때 요구 사항을 충족하기 위해 다른 인덱스 요구 사항과 함께 한 수준의 R0을 추가할 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 일으킵니다.
일반적으로 EDI 유입수의 Fe는 작동 중 0.01mg/L 미만으로 제어됩니다.
7. 유입수에서 C02의 영향
유입수에서 CO2에 의해 생성된 HCO3-는 약한 전해질로 이온교환수지층을 쉽게 침투하여 생산된 물의 수질을 저하시킬 수 있습니다.
물에 들어가기 전에 타워를 탈기하여 제거할 수 있습니다.
8. 총 음이온 함량 (TEA)의 효과
높은 TEA는 EDI로 생성된 물의 저항을 감소시키거나 EDI 작동 전류를 증가시키는 반면, 과도하게 높은 작동 전류는 시스템 전류를 증가시키고 전극 물의 잔류 염소 농도를 증가시키며 전극막의 수명에 해롭습니다.
위의 8가지 영향 요인 외에도 입구 수온, pH 값, SiO2 및 산화물도 EDI 시스템의 작동에 영향을 미칩니다.
03 EDI의 특징
최근 몇 년 동안 EDI 기술은 전력, 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. 수질이 높고 물 출력이 안정적입니다.
EDI 기술은 전기 투석에 의한 연속 담수화와 이온 교환에 의한 심층 담수화의 장점을 결합합니다. 지속적인 과학 연구와 실습에 따르면 담수화를 위해 EDI 기술을 다시 사용하면 물의 이온을 효과적으로 제거할 수 있으며 방류수의 순도가 높습니다.
2. 낮은 장비 설치 조건과 작은 설치 공간
이온 교환 베드와 비교하여 EDI 장치는 크기가 작고 무게가 가벼우며 산 및 알칼리 저장 탱크를 장착할 필요가 없어 공간을 효과적으로 절약할 수 있습니다.
뿐만 아니라 EDI 장치는 독립형 구조이며 건설 기간이 짧고 현장 설치 작업량이 적습니다.
3. 심플한 디자인, 편리한 작동 및 유지 보수
EDI 처리 장치는 모듈식으로 생산할 수 있으며, 크고 복잡한 재생 장비 없이 자동적이고 연속적으로 재생될 수 있습니다. 가동으로 끼워넣은 후에, 운영하고 유지하기가 쉽습니다.
4. 정수 공정의 자동 제어는 간단하고 편리합니다.
EDI 장치는 여러 모듈과 병렬로 시스템에 연결할 수 있습니다. 모듈은 안전하고 안정적인 작동과 품질이 신뢰할 수 있어 시스템의 작동 및 관리가 프로그램 제어를 쉽게 실현하고 작동하기 쉽습니다.
5. 폐산 및 폐기물 잿물의 배출이 없어 환경 보호에 도움이 됩니다.
EDI 장치는 산 및 알칼리 화학 재생이 필요하지 않으며 기본적으로 화학 폐기물 배출이 없습니다.
6. 물 회수율이 높고 EDI 처리 기술의 물 이용률은 일반적으로 90% 이상으로 높습니다.
요약하자면, EDI 기술은 수질, 작동 안정성, 작동 및 유지 보수 용이성, 안전 및 환경 보호 측면에서 큰 장점이 있습니다.
그러나 몇 가지 단점도 있습니다. EDI 장치는 유입수의 수질에 대한 요구 사항이 더 높으며 일회성 투자(인프라 및 장비 비용)가 상대적으로 높습니다.
EDI를 위한 인프라 및 장비 비용이 혼합 베드 프로세스보다 약간 높지만 EDI 기술은 장치 작동 비용을 고려한 후에도 여전히 특정 이점이 있다는 점에 유의해야 합니다.
예를 들어, 순수 스테이션은 두 공정의 투자 및 운영 비용을 비교했으며, EDI 장치는 정상 작동 1년 후 혼합층 공정과의 투자 차이를 상쇄할 수 있습니다.
04 역삼투 + EDI VS 기존 이온 교환
1. 초기 프로젝트 투자 비교
프로젝트의 초기 투자 측면에서 역삼투 + EDI 공정은 전통적인 이온 교환 공정에 필요한 거대한 재생 시스템을 취소하기 때문에 유속이 작은 수처리 시스템에 특히 2개의 산성 저장 탱크와 2개의 알칼리 저장 탱크를 취소합니다. 대만은 장비 조달 비용을 크게 절감 할뿐만 아니라 토지 면적의 약 10 %에서 20 %를 절약하여 공장 건설을위한 토목 공학 및 토지 취득 비용을 절감합니다.
전통적인 이온 교환 장비의 높이는 일반적으로 5m 이상인 반면 역삼투압 및 EDI 장비의 높이는 2.5m 이내이므로 수처리 작업장의 높이를 2-3m 줄일 수 있으므로 플랜트의 토목 건설 투자의 10%-20%를 추가로 절약할 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. 시스템이 기존의 응고, 정화 및 여과 공정을 채택할 때 초기 투자는 이온 교환 공정의 전처리 시스템에 비해 약 20% 증가해야 합니다.
포괄적으로 고려할 때 역삼투 + EDI 공정은 소형 수처리 시스템에 대한 초기 투자 측면에서 기존 이온 교환 공정과 거의 동일합니다.
2. 운영 비용 비교
우리 모두 알고 있듯이 시약 소비 측면에서 역삼투압 공정(역삼투압 투여, 화학적 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 기존의 이온 교환 공정보다 훨씬 높습니다.
통계에 따르면 역삼투압과 EDI 공정의 운영 비용은 기존 이온 교환 공정보다 약간 높습니다.
포괄적 인 고려 사항, 역삼투 플러스 EDI 공정의 전체 운영 및 유지 보수 비용은 기존 이온 교환 공정보다 50 %에서 70 % 높습니다.
3. 역삼투 + EDI는 적응력이 강하고 자동화 수준이 높으며 환경 오염이 적습니다.
역삼투압 + EDI 공정은 원수의 염도에 매우 잘 적응할 수 있습니다. 역삼투압 공정은 해수, 기수, 광산 배수수, 지하수에서 강물에 이르기까지 사용할 수 있으며, 이온 교환 공정은 유입수/L에 500mg 이상의 용존 고체 함량을 가지고 있어 비경제적입니다.
역삼투압 및 EDI는 산-염기 재생이 필요하지 않고 많은 양의 산-염기를 소비하며 많은 양의 산-염기 폐수를 생성하지 않습니다. 그들은 소량의 산, 알칼리, 스케일 방지제 및 환원제만 추가하면 됩니다.
작동 및 유지 관리 측면에서 역삼투압 및 EDI는 높은 자동화와 쉬운 프로그램 제어의 장점도 있습니다.
4. 역삼투압 + EDI 장비는 고가이고 수리가 어려우며 농축된 염수 처리가 어렵습니다.
역삼투압과 EDI 공정은 많은 장점이 있지만 장비가 고장난 경우, 특히 역삼투막과 EDI 멤브레인 스택이 손상된 경우 셧다운으로만 교체할 수 있습니다. 대부분의 경우 교체하기 위해 전문 기술 인력이 필요하며 종료 시간이 더 길어질 수 있습니다.
역삼투압은 많은 양의 산성 염기 폐수를 생성하지 않지만 1차 역삼투압의 회수율은 일반적으로 75%에 불과하며 많은 양의 농축수가 생성됩니다. 농축수의 염분 함량은 원수의 염분 함량보다 훨씬 높습니다. 처리 조치는 일단 배출되면 환경을 오염시킵니다.
현재 국내 발전소에서는 역삼투압에서 농축된 염수의 대부분이 재활용되어 석탄 세척 및 재 가습에 사용됩니다. 일부 대학에서는 농축 염수의 증발 및 결정화에 관한 연구를 진행하고 있지만 비용이 높고 어렵고 아직 큰 문제는 없습니다. 산업 응용 프로그램의 범위.
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 역삼투압 플러스 EDI 공정은 소형 수처리 시스템에 대한 초기 투자 측면에서 기존 이온 교환 공정과 거의 동일합니다.
요약하자면, 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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