Электродеионизация. Требования к исходной воде

ЭЛЕКТРОДЕИОНИЗАЦИЯ

Технология электродеионизации основана на процессе, сочетающем в себе глубину обессоливания фильтров смешанного действия, непрерывность и безреагентность мембранных технологий. Основной единицей установок электродеионизации является ячейка ЭДИ, которая состоит из чередующихся камер, ограниченных с двух сторон ионообменными мембранами. Камеры обессоливания, заполненные смешанным слоем катионита и анионита, чередуются с камерами концентрирования, по которым обеспечивается циркуляция концентрата. Пермеат обратного осмоса, проходя через слой смолы, образует делюат высокой чистоты, а задержанные в слое смолы ионы под действием постоянного электрического тока мигрируют через мембраны и отводятся вместе с частью концентрата из петли циркуляции. Мембраны, в данном случае, остаются непроницаемыми для воды, а пропускают только ионы.

Таким образом, ЭДИ представляет собой ФСД, который постоянно регенерируется при помощи мембран и постоянного электрического тока. Установка ЭДИ состоит из  обессоливающих аппаратов (стеков), блока питания (источника постоянного тока), оборудования КИП и А, блока управления контроллером, установленных на раме.

Требования к исходной воде

Надлежащий уровень предочистки исходной воды – стандартное требование для оптимального протекания процесса ЭДИ. Существуют требования к уменьшению общего солесодержания, жесткости, концентрации твердых веществ и концентрации активного хлора. Главная лимитирующая стадия процесса ЭДИ состоит в осадкообразовании солей жесткости и других минеральных соединений на поверхности мембран. Хлор взаимодействует с ионитами и вызывает размыкание цепей ИО смол, что приводит к уменьшению ИО емкости. Твердые вещества, органические вещества и коллоиды могут вызвать образование отложений на мембране и в слоях ионитов.

Количество Na-катионированной  воды, поступающей на электродеионизационную установку:

- производительность электродеионизационной установки.

Процент извлечения очищенной воды 95%.

Количество концентрата, образующегося на ЭДУ:

.

Выбираем 4 блока электродеионизации GEMK3-18 METRIC производительностью по 67,6 м³/ч.

Требования к исходной воде для ЭДИ модулей Е-Сеll, производящихся компанией GE Water Technologies, следующие:

1.  Электропроводность (по NaCl): < 62 мкСм/см

2.  Концентрация СО₂: < 10 мг/л

3.  Щелочность: < 0,4 мг-экв/л

4.  Жесткость: < 20 мкг-экв/л

5.  Концентрация силикатов: < 500 мкг/л (по SiO₂)

Все ЭДИ модули имеют верхний температурный предел примерно равный 40°С, который обусловлен свойствами материалов прокладки и самой мембраны, а также анионита, присутствующего в делюационной камере.

Современные ЭДИ установки работают с очень высокой степенью извлечения: 90-95%. Это достигается тем, что большая часть потока концентрата рециркулирует, лишь небольшая его часть отбирается и сбрасывается.

Компания GE Water Technologies рекомендует степень извлечения 90% для исходной воды с жесткостью 20 мкг-экв/л. Если жесткость исходной воды меньше, чем 2 мкг-экв/л, то приемлемым является степень извлечения 95%.

Техническая спецификация:

Количество ячеек E-Cell TM	18
Процент извлечения очищенной воды:	95%
Поток питательной воды	67,6 м3/ч
Производство очищенной воды	64,3 м3/ч
Поток концентрата	19,5 м3/ч
Поток с электродов	1,43 м3/ч
Минимальное производство очищенной воды	40,9 м3/ч
Рабочее давление	5,0 бар
Падение давления	2,0 бар
Максимальная температура:	40 оС
Минимальная температура воды	4 оС
Диапазон тока	97,2 А

Качество обессоленной воды после ЭДИ приведено в таблице  1.4

          Таблица 1.4

Наименование показателя	Величина
Электропроводность при 25°, мкСм/см	0,15
Кремниевая кислота,                мг/дм3	0,02
Сульфаты,                                  мг/дм3	0,2
Хлориды,                                    мг/дм3	0,05
Общее железо,                            мг/дм3	0,02
Медь,                                           мг/дм3	0,03

Даже относительно небольшая жесткость исходной воды может привести к образованию достаточного количества отложений в концентрационной и катодной камерах установки ЭДИ. Для удаления подобных осадков в концентрационной и катодной камерах применяется периодическая циркуляция моющего раствора с низким показателем рН (кислотного).

Обязательным условием длительной работы ячеек является минимальное значение взвешенных веществ и коллоидов, так как отсутствует операция взрыхления и обратной промывки, применяемая при регенерации фильтров смешанного действия. Это достигается путем использования в качестве начальных ступеней предочистки и обратного осмоса, в ходе которых полностью удаляются взвешенные вещества, коллоиды и крупномолекулярная органика.