银世强
山东电力建设第三工程有限公司 山东 青岛 266100
【摘要】 本文介绍了电去离子（EDI）技术特点、工作原理及工业上的应用，通过某项目运行过程中水质异常时的处理思路、故障原因分析及解决措施，进一步拓展EDI系统常见的异常问题原因分析及解决办法
【关键词】电去离子除盐（EDI） 产水异常分析及解决办法
一、EDI技术特点简介
1.EDI描述
EDI技术是二十世纪八十年代以来逐渐兴起的净水新技术。从两千年以来，已在北美及欧洲占据了超纯水设备相当部分的市场。EDI系统代替传统的DI混合树脂床，生产去离子水。
2.EDI技术概述及产水过程
EDI技术是将两种已经很成熟的水净化技术电渗析和离子交换相结合，通过这样的技术更新，溶解的盐可以在低能的条件下被去除，且不需要化学再生，并生产出高质量的除盐水。EDI膜堆主要由交替排列的阳离子交换膜和阴离子交换膜，浓水室和淡水室隔板以及正、负电极等组成，在淡水室内填充有一定比例混合的阴、阳（一般2：1）离子交换树脂层。其除盐机理具有电渗析的脱盐作用，又有树脂对离子的吸附作用，同时还有离子沿树脂的迁移作用，在这个过程中利用电渗析计划产生的H+和OH-及树脂本身的电解离作用对树脂进行了电化学再生，由此EDI内树脂不需酸碱再生。
电除盐将离子交换树脂填充在阴、阳离子交换膜之间形成EDI单元，又在这个单元两边设置阴、阳电极，在直流电作用下，将离子从其给水（通常是反渗透纯水）中进一步清除。
离子交换膜和离子交换树脂的工作原理相近，可以使特定的离子迁移。阴离子交换膜只允许阴离子透过，不允许阳离子透过；而阳膜只允许阳离子透过，不允许阴离子透过。
在EDI组件中将一定数量的EDI单元罗列在一起，使阴离子交换膜和阳离子交换膜交替排列。并使用网状物将每个EDI单元隔开，形成浓水室。EDI单元中间为淡水室。在给定的直流电的推动下，给水通过淡水室水中的离子穿过离子交换膜进入浓水室被去除而成为除盐水；通过浓水将离子带出系统，成为浓水。
EDI组件将给水分成三股独立的水流：
纯水（最高利用率为99%）
浓水（5-10%，可以用于RO给水）
极水（1%，排放）
极水先经过阳极流入阴极水可从电极区排除电解产生的氯气、氧气和氢气体。
3.EDI的优点
和传统离子交换（DI）相比，EDI具有出水水质高，电阻率可达10~18MΩ.cm,无需化学再生、无再生污水、不须污水处理设备、EDI再生时不需要停机、连续运行且产水水质稳定、耗能低以及运行费用低、安装简单、安装费用低廉等优点。
二、EDI系统常见的异常问题分析及解决办法
虽然EDI系统有可连续运行且水质稳定等优点，但在长期的生产运行过程中，由于运行维护人员的技术水平、设备质量、系统设计等因素，经过长时间的运行，EDI制水设备难免会出现一些难以预见的故障。如何使EDI超纯水设备快速恢复运行，通过以下故障问题的分析和处理，希望能给大家提供一个简单的解决问题的思路，仅供参考。
淡室水质突然下降，电耗增加，转子流量计上有黄褐色铁锈
故障原因分析：
1、原水含铁量较多，或管网有腐蚀，铁溶入水中。
2、个别膜破裂，电极腐蚀断裂，电极接线柱松动。
故障处理方法：
1、加强EDI的原水预处理。管路尽量不使用铁管，而要有防腐措施，开车时管网存水要排放干净，受铁污染处要及时清洗。
2、及时调换破膜或断极，电极的接触要良好。
水压高、出水量低或水流不畅
故障原因分析：
1、开车前管路未冲洗干净，致使杂质堵塞水流通道。
2、EDI级段间的水流倒向时，进出水孔错位。
3、在组装时，隔板和膜的进出水孔未对准，或是部分隔板框网收缩变形，或是隔板框和隔网厚度配合不适当。
故障处理方法：
1、拆开EDI清查出水孔、布水槽等处杂物，然后重新组装，或在进水管道加设过滤器。
2、对进出水孔错位，要仔细检查并重新组装测试。
3、变形的隔板要调换。对隔板加工要注意厚度均匀，与框网厚度的配合要良好。
电流不稳、出水流量不稳及压力表抖动等
故障原因分析：
1、EDI流量计及压力表离泵出口太近，受水泵冲击而抖动，或是系统阻力太大。
2、空气未排尽，或水泵吸口管路漏气使水带气。
故障处理方法：
1、改装流量计和压力表的位置，并尽力减少系统阻力。
2、设法使装置内空气排尽，修好EDI漏气处。
产水硅含量异常
故障原因分析：
1.进水水质恶化，硅含量超标
故障处理办法：
1、提高模块的运行电流
2、提高EDI装置的进水压力
3、提高反渗透系统的脱盐率
三、某项目EDI系统产水异常分析与解决实例
某电厂水处理预处理水源为江河水，取自机组循环水进水母管。补给水采用并联全膜水处理工艺。水处理流程为：江河水→接触絮凝斜板沉淀池→空气擦洗滤池→清水池→超滤装置→超滤水箱→一级RO→RO缓冲水箱→二级RO→预脱盐水箱→EDI→除盐水箱。
事件经过：
#1EDI系统在以往的运行中出现过产水异常，部分膜件出水不理想，虽然通过调整和处理，使系统产水达到12 MΩ?cm以上。但是该系统的产水水质一直低于最初最优运行时的水质（不小于16MΩcm）。
从下图一可以发现，#1EDI整体运行还是相对稳定，但是水质明显出现一些波动，通过一定的调整还是基本可以满足运行(大于10MΩcm），从下图二可以看出，该系统还是处于正常运行状态，而且产水电阻率达到了13.5 MΩcm。
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注：1号和16号为一组，29与42为一组，14和15为一组，如表所示。每组电流2安，隔离时需整组隔离。单位（MΩ?cm）
#3EDI系统
#3EDI短期产水趋势图，如图四：
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处理过程：
1.在EDI出现产水水质出现下降的过程期间，运行人员参照运行规程对系统运行进行调整，在短时间内水质有明显好转；
2.对EDI膜件进行逐个检查；发现有部分膜件产水严重恶化，并分别在#1、#3EDI中发现有膜件断电流的情况。
3.综合各种情况，在未查明原因前给出如下几个运行建议：
a)适当调整加药量和运行电流，观察产水情况；
b)如果调整后还是无法恢复正常，停运并隔离该套设备；
c)停运期间，每天手动启动该设备运行半小时到一小时，保养设备；
4.对系统出现的情况进行分析，检查系统。采取了隔离膜件等措施。
5.解除膜件隔离后，恢复冲洗。恢复制水，检查水质稳定在12MΩ?cm。
原因分析：
通过认真分析运行参数和操作记录进行认真排查，同时对系统存在的问题和日常运行中的一些细节进行分析，初步判断是系统本身的问题。至于系统膜件质量问题，出现某一时段大面积出水异常，其后又可以得到恢复，这可以证明其实膜件并不存在很大问题，但是一些膜件长时间产水质量非常差，无法得到进一步的恢复，则说明有小部分膜件确实是存在问题。
1.加药系统的影响
经过对运行过程及运行期间的细节分析，采用排除法初步可以排除该次异常原因人为操作、前系统恶化影响及膜件穿漏等原因。结合运行参数，系统运行失效的原因可能是系统本身造成，该厂EDI加盐系统如图五所示：其出药阀门后只有一个逆止阀，并无其他阀门。
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系统停运后会出现NaCl溶液箱药液往EDI膜件浓水室流动，增加浓水室的含盐量。其产生的原因可能有：一是发生虹吸现象，二是可能系统停运后产生的负压，三是二者兼而有之。NaCl溶液进入浓水管后随之进入EDI膜件的浓水室，Na+和Cl-离子在无规则运动下通过阴膜和阳膜，与淡水室的离子交换树脂进行了交换，导致淡水室树脂深度失效以及淡水室水质含盐量也上升。盐水进入浓水室这就解释了启动初期浓水电导率超标甚至达到2000以上而停运时浓水电导率是下降到100以下。淡水室含盐量及树脂深度失效也印证了系统刚启动时产水电导率比进水电导率还大，在启动硅整流运行一段时间后水质逐步开始好转甚至长时间运行一段时间后基本能恢复到正常。
2.膜件本身的影响
EDI膜件失效有两种原因：一断水二断电。但是如果是断水的话膜件出现干烧则其损伤时不可修复的，而该厂的EDI膜件大部分是可以通过不断的调整和运行慢慢自我修复，加上系统化采用的是母管布水方式，不存在污堵的可能，故可排除断水的可能性而仅剩下断电一种可能。由于前系统的启动对EDI系统的电流有影响，而每个膜件本身的保险和电气性能不一样，有些对电流和电压影响比较敏感，在电流或者电压出现波动时会开启保护断电，这也就可以解释为什么有些膜件无电流通过，或者有的膜组件开关跳开。EDI膜件在断电情况下无法进行树脂再生，导致膜元件失效出水不合格。该厂的EDI系统采用的恒流控制运行方式，个别膜件的断电后，其在系统无法反映出来，只能靠人工测量才能判断。
四、结论及建议
诚然，随着EDI技术与装备的发展与进步，EDI系统在设备制造、系统设计以及运行维护上会越来越成熟，依托于设计、设备、调试和运行单位的技术实力，EDI系统产水异常也将不会是个顽疾。作为电厂运行维护人员，如遇到EDI产水系统故障问题，可以参考以上解决方案，具体问题、具体分析，科学高效地攻克难题，并形成工作档案，为EDI系统运行维护工作打下坚实的基础。
【参考文献】
[1]马超群 电厂水处理中EDI技术的应用 化工管理 2019-3-35~36
【2】颜坤 EDI运行中出水硅含量超标及处理方法的研究 工程技术（建筑）（2016）-1-0212-01
【3】杨水养 论电厂预脱盐系统除硅能力对EDI系统产水品质的影响 化学工程与设备 2017-1-177~179