Ionpure-EDI系统设计及运行维护

CEDI服务培训内容进水要求硬度去除氧化剂去除CO2问题电极室气体工业应用中的系统设计IP-ProCEDI设计软件CEMAEMCEMAEMNa+Na+OH-H+Na+Cl-H+ProductFeedFeedRejectFeedH+Na+H+OH-Cl-Na+Na+OH-OH-Na+Cl-H+Na+H+OH-Cl-OH-CationExchangeResinH+OH-AnionExchangeResinProduct工艺设计内容进水要求硬度去除氧化剂去除CO2问题电极室气体工业应用中的系统设计IP-ProCEDI设计软件进水要求类型FCE(含CO2)温度压力总Cl2Fe,Mn,S-pH总硬度SiO2TOCRO产水40S/cm*141–113°F(5–45°C)20-100psig(1.4–7bar)*20.02ppm(以Cl2计0.01ppm4-111ppm(以CaCO3计)1ppm(以SiO2计)0.5ppm(以C计)*1LX-UP膜堆为20S/cm*2MX膜堆最高压力为75psig(5bar)进水要求CEDI工艺设计基于进水水质RO设计软件或RO产水水质分析用CEDI设计软件决定所需的膜堆数量达到所需的产水流量和水质其它因素预处理防止结垢，管垢，氧化控制防止水力冲击，平衡压力进水硬度所有CEDI设备对进水的硬度都很敏感大多数允许进水中硬度为1ppm以CaCO3计水的分解（系统正常运作所需）会使CEDI局部区域的pH值升高，在这些区域，如有硬度存在，会产生结垢有的只推荐硬度为0.1ppm以CaCO3计进水硬度较高会限制回收率LSI饱和指数对潜在结垢的预测能力不佳硬度结垢的影响产水质量降低膜堆电阻升高浓水室压力升高需要进行酸洗防止CEDI结垢的设计在反渗透前使用软化器防止反渗透设备结垢，减少结污在反渗透之后使用软化器更小的软化器，使用更少的盐阻垢剂加二级反渗透这一组合往往具有较高的性价比阻垢剂加一级反渗透如何？可用于硬度低的水密切注意开启／关闭时的系统性能避免这一常见错误反渗透系统停机后会有何现象？盐在RO膜的两侧趋于平衡上游的平均含盐度为进水的两倍反渗透系统重启：初始渗透水水质比进水质量还差影响离子交换的除盐设备：降低交换能力影响CEDI设备：可能导致结垢解决方法：反渗透初始不合格产水排放或者在关机之前用反渗透产水冲洗ROROPermeate,µS/cm050100150200250Time,secondsRO开机时的产水水质Feedwater250uS/cm500400300Conductivity2001000除氯在CEDI进水中应没有能够检测到的余氯！余氯造成的损害无法恢复导致CEDI故障的一个常见原因避免其它氧化剂臭氧，过氧化物……在RO和CEDI之前均应对Cl2进行监测RO产水中的余氯含量可能比RO进水还高(是否采用氯胺消毒?)主要除氯方法：活性碳(最可靠)还原剂(最经济)还原剂亚硫酸钠优于亚硫酸氢钠Na2SO3vs.NaHSO3–相同的余氯去除效果pH高,较少CO2问题通过在线仪表控制计量泵HSO3-监测仪或ORP表采用连锁控制仅流量连锁不能适应进水中余氯浓度的变化加药不足将导致RO,CEDI被氧化加药过量将导致生物污染储备溶液浓度1-10%使微生物生长可能最小至少每一个月重新配制一次溶液不要长时间暴露在空气中–空气中的O2会与溶液反应需要低液位报警装置采用底部吸药避免计量泵空吸需要精确控制CEDI被氧化99%源于控制失败活性碳采用12x40目或20x50目的活性碳氯气：碘数800氯胺：碘数1000尺寸(根据HHS,FDA89-4234)余氯：1.25gpm/ft3(6分钟空床接触时间EBCT)氯胺：0.75gpm/ft3(10分钟空床接触时间EBCT)非常有效通常每一年更换一次活性碳便足够同时可除去部分TOC注意：新的活性碳中含有灰分(包含硬度)，使用前应冲洗或反洗数小时深床比碳滤筒更有效产水水质–CEDIvsMBDI可再生的离子交换对进水水质变化并不敏感TDS增加影响再生频率，并不影响水质树脂接近完全饱和时产水水质将下降进水水质会影响CEDI产水一定程度上对所有CEDI设备通用必须用RO产水作为进水高的TDS或者CO2会影响产水水质高的产水流量会影响产水水质低进水温度=高膜堆电阻,会导致低产水水质(取决于可获得的电压和进水TDS)如果进水水质稳定,产水水质也会保持稳定CEDI浓水回收LX浓水中包含电极气体和CO2浓水回收时需要将H2放空将浓水回用到RO进水时会增加CEDI进水中的CO2(最高可达3倍，如果没有脱气和pH调节)进水CO2的增加会影响CEDI出水水质电极反应电极反应产物的量与流经电极室的离子量成正比阳极(失电子–被氧化)½H2O-e-¼O2+H+Cl--e-½Cl2阴极(得电子–被还原)H2O+e-½H2+OH-[1][2][3]因为电极室填充树脂，反应[2]在Ionpure膜堆中非常少CEDI浓水回收-CO2问题-1ROCEDI500ppmNaCl5ppmCO210ppmNaCl5ppmCO2100ppmNaCl50ppmCO2InitialconditionNote:simplifieddiagramThisconfigurationnotallowedasshownCEDI浓水回收-CO2问题-2ROCEDI500ppmNaCl5ppmCO210ppmNaCl15.6ppmCO2100ppmNaCl156ppmCO2Finalcondition假定RO回收率为70%，CEDI回收率为90%，忽略浓水放空排走的CO2CO2对离子负荷的影响比电导:CO2vsNaCl测得电导率1µS/cm2.5µS/cm10µS/cm仅CO20.6ppm4ppm60ppm仅NaCl0.4ppm1ppm4ppmRO产水直接进入CEDIROCEDIDITank将CEDI与RO连锁RO与CEDI之间设置泻压阀RO与CEDI之间设置中间水箱PermeateTankRODITankCEDI将CEDI与其进水泵连锁CEDI进水泵的最大压力不超过100psi(7bar)建议在中间水箱和CEDI之间设置保安过滤器锅炉补给水(电厂)典型水质要求0.1µS/cm,10ppbSiO2CEDI进水SiO2应200ppbSiO2通常为非连续操作(根据水箱液位)必要措施RO初期不合格产水直接排放考虑事项控制进水CO2两级RO产水抛光USP纯化水(制药)典型产水要求1.0µS/cm,500ppbTOC通常为连续操作以控制微生物生长必要措施采用合适的阀门切换制水和循环操作，避免下游被堵死造成水锤过热保护装置考虑事项软化&碳滤(较实用，因系统流量通常较低)热水消毒(最有效)Multi-mediaFilterDualSoftenersTypicalPurifiedWaterGenerationSystemBreakTankActivatedCarbonUnitHeatExchanger254nmUV5MicronPrefilterReverseOsmosisUnit254nmUVCEDIUnit0.1micronFinalFiltertostorageanddistributionAA半导体用水(电子级)典型水质要求16-18MΩ-cm,1ppbTOC对硼和硅含量有特殊要求典型设计RO/RO/脱气/UV/CEDI/水箱/抛光混床RO通常为非连续操作(根据水箱液位)必要措施RO初期不合格产水直接排放CEDI其它“注意事项”–进水Fe和其它重金属离子会污染阳离子交换树脂H2S不能被RO去除若被氧化为单价硫S0则很难从CEDI中除去TOC会污染阴离子交换树脂CEDI其它“注意事项”–水力水锤产水阀和排放阀应同时操作在关闭一个阀门之前应先将另一个打开淡水室和浓水室间压差保持产水出口压力比浓水出口压力高2~5psiIP-ProIonpure设计软件输入:RO产水分析数据或RO设计软件预测数据流量膜堆型号和数量输出:产水水质可能压力降，电力需求可从网站下载(输入界面)Ionpure设计软件-IP-Pro(系统界面)Ionpure设计软件-IP-Pro(输出界面)Ionpure设计软件-IP-Pro(打印预览页面1)Ionpure设计软件-IP-Pro(打印预览页面2)启动和运行本节内容检查膜堆扭矩进水相当电导率（FCE）计算运行所需的电流电压回收率和流量压力调节检查LX膜堆扭矩扭矩扳手(0-50ft-lbs)长套筒(IP-LXSOCKET)膜堆在出厂时均已拧紧在启动前检查膜堆扭矩，在运输过程中膜堆镙栓有可能松动启动后，无须再定期拧紧膜堆不要过度拧紧膜堆！不要拧松或打开膜堆！LX膜堆镙栓拧紧顺序1.镙栓编号顺序如左图所示2.不同镙栓需要不同的扭矩扭矩规格:镙栓1-8镙栓11-14镙栓9-1025ft-lbs(34N-m)12.5ft-lbs(17N-m)10ft-lbs(14N-m)MX和VNX膜堆不需要拧紧MX和VNX膜堆不需要象LX膜堆一样再次拧紧什么是FCE?FCE是进水相当电导率的缩写Feed(water)ConductivityEquivalent是CEDI膜堆总的离子负荷的近似值仅仅测试进水电导率并能反映实际情况!并未完全显示CO2,SiO2的影响(弱电解质)FCE是一个有效的现场数据，多数情况下在启动CEDI系统时对进水进行全分析并不可行其主要用途是用来计算所需的运行电流值计算FCEa)测试CEDI进水的电导率(µS/cm)b)测试CEDI进水中的CO2(ppm)ppmasCO2x2.79µS/cmc)测试CEDI进水中的SiO2(ppm)ppmSiO2x2.04µS/cma+b+c=FCE!通常SiO2对FCE的贡献很小，可以忽略FCE计算示例测得的电导率=6µS/cm测得CO2=5ppm(以CO2计)测得SiO2=0.5ppm(以SiO2计)FCE=6+(5x2.79)+(0.5x2.04)=6+14+1=20µS/cm计算所需的电流Faraday’sLawI=(Q)(F)(Nf-Np)/(n)(eff)I=DC电流,AQ=产水流量,L/SF=法拉第常数,96500库仑/当量电荷Nf=进水负荷,当量电荷/LNp=产水负荷,当量电荷/Ln=产水室数量eff=电流效率计算所需的电流Faraday’sLaw–简化公式I=1.31(Q)(FCE)/(#cells)(eff)I=DC电流,A(每膜堆)Q=产水流量,升/分钟/膜堆FCE=进水相当电导率,µS/cm#cells=膜堆淡水室隔板数eff=电流效率,%假定产水电导可忽略不计电流计算示例-LXCEDI膜堆=LX24产水流量=50lpm进水=5µS/cm+3.75ppmCO2FCE=5+(3.75x2.79)=15µS/cmI=1.31(50lpm)(15.5S/cm)/(24cells)(10%)=4.2A/膜堆电流计算示例-VNX膜堆=VNX-50(3x30cells,3组电极)产水流量=50gpm(11.36m3/h)Qc=(gal/min)(3.785l/gal)or(liters/h).#cells(60min/h)(cells)Qc=2.1liters/min/cellFCE=15µS/cmeff=10%I=1.31(Qc)(FCE)/effI=1.31(2.1)(15)/10=4.1A/电极对=12.3A设定DC电流将DC电源设为恒电流模式计算每个膜堆所需的运行电流设定电流:一一对应电源–分别设定在计算值多膜堆共用一个电源–将各个膜堆电流相加在恒流模式下，电源能自动调整电压使电流达到设定值补偿膜堆电阻变化(由于温度变化,结垢,污染等因素造成的影响)运行所需电压欧姆定律:Volts=(Amps)(Ohms)取决于膜堆电阻影响电阻的因素:进水温度电导率(进水,产水,浓水)进水离子组成(NaClvs.CO2)结垢或污染程度膜堆类型,离子交换膜和离子交换树脂的电阻监测电流、