EDI超純水設備降耗減排效果
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發布時間：2019-04-11
本文重點介紹一級反滲透＋二級EDI超純水生產工藝，與傳統的離子交換法純水生產工藝相比，一級反滲透＋二級EDI超純水工藝的降耗減排效果顯著。
某大學試驗大樓共有８層，每層有十多間實驗室，共計八十多間實驗室。其八樓采用中央超純水生產系統制備超純水，再利用超純水輸送管網向各實驗室供應實驗室純水。該套系統采用的“一級反滲透＋二級ＥＤＩ”（下稱ｌＲ（）十２ＥＤＩ）超純水工藝設備，使用至今已達八年之久，目前其產水技術指標仍然遠遠超過中國實驗室分析用各級純水技術指標。某實驗樓中央超純水機是國內首臺采用“１ＲＯ＋２ＥＤＩ”的超純水生產工藝的超純水機。其先進性表現在工藝先進，采用二級ＥＤＩ進行高精度提純、產水質量高；無需酸堿再生，污水零排放；與該實驗室以前使用的陽＋陰＋陰＋混＋混床純水生產工藝相比，不僅節水節電，而且環保，實現了污水零排放，空氣零污染，在降耗減排方面取得明顯效果。
1.超純水設備系統原理說明
（１）全自動預處理設備包括：機械過濾器、活性炭過濾器、軟水器。
①機械過濾器去除水中的固體微粒、鐵銹、懸浮物及膠體雜質等，以控制濁度小于１ＮＴＵ，達到反滲透（以下稱ＲＯ）進水對濁度的要求。
②活性炭過濾器去除有機物雜質、臭味、余氯等，防止有機物污染反滲透膜和防止余氯分解反滲透膜，使游離余氯小于０．１ｐｐｍ，達到Ｒｏ進水對余氯的要求。
③軟水器去除水中的鈣鎂離子，使硬度小于ｌｐｐｍ，防止反滲透膜結垢，達到ＲＯ進水對硬度的要求。該點出水水質達到鍋爐用軟化水標準，該點出水水質適用于鍋爐用軟化水及對鈣鎂離子要求小于０．５ｐｐｍ的用水。
（２）預除鹽設備采用一級反滲透；精除鹽部分采用二級ＥＤＩ。
①一級反滲透去除直徑在２０００ｎｎｌ以上的有機0.1微米微濾器核極樹電子級普通混脂濾罐樹脂床樹脂濾罐濾罐圖１系統組成圖0.1微米微濾器二級純水取水點八樓：大分子、有毒有害物質和絕大部分離子，除鹽率達９９％，產水水質達到實驗室用水ＩＩＩ級標準，電導率＜１０１．ｔｓ／ｃｍ。該點出水水質適用于實驗竄玻璃器皿清洗；緩沖液、化學試劑配制、微生物培養制備；氫氣發生器、室內加濕器、中壓消毒鍋用純水。
②一級ＥＤＩ去除ＲＯ反滲透產水中剩余的０．９％離子，產水水質達到實驗室ＩＩ級用水標準，電阻率＞１０ＭＤｄｃｍ。
③二級ＥＤＩ去除一級ＥＤＩ產水中剩余的0.１％離子，該點出水水質達到實驗室用水‘級標準，產水電阻率＞１８ＭＤ．／ｃｍ。該點出水水質適用于動、植物細胞培養用水；醫療用生化機、免疫分析、血液透析用水；分析試劑及藥品配置稀釋用水；生理、－病理、毒理學實驗用水；原子吸收光譜用水；試管嬰兒用水；各種高效液相色譜、離子色譜用水；其它實驗室分析用水，如化工、電子、材料、環境等。
（３）超精提純系統包括：超純水循環泵、ＴＯＣ分解器、三級拋光樹脂濾器、ｕｖ殺菌燈和0.01微米超濾器。TOC分解器為185mm波長的ＵＶ燈，當純水通過時，其將水中的有機碳氧化分解成碳酸根離子浸于水后形成碳酸氫根離子。一級拋光樹脂超精除離子，使產水提純到18.2MQ/cm。二級拋光樹脂濾器精除SI02；使SI02含量達到電子一級純水要求。三級拋光樹脂除有機碳，使ＴＯＣ含景＜１ｐｐｂ。ＵＶ殺菌燈火菌，0.01ｍ超濾器除熱源和固態微粒，使終產水水質達到電ｆＩ級超純水標準。該水適合于所有精密分析儀器用水。
該點出水水質適用于：注射用水、氨基酸分析、原子吸收／發射、ＢＯＤ／ＣＯＤ分析、轉１７ｐ／雜交、微生物試驗室、分子生物試驗室、毛細管電泳、植物組織培養、溶解實驗、ＤＮＡ／ＲＮＡ制備、ＤＮＡ測序、酶分析／動力學、水栽法、免疫診斷、超聲波清洗醫療器械、超聲波清洗電子器件、蛋白質分析、蛋白質純化、無熱源／無內毒素、固相萃取、ＴＯＣ分析、毒性檢測、痕量金屬分析、痕量硼分析、痕量硅分析等。
原用全離子交換純水生產工藝流程自來水一預處理設備一預除鹽復床設備一精除鹽雙混床設備一高純水箱一高純水泵一ＵＶ殺菌燈－”０．２ｇｔｍ濾器一實驗室一級用水點。
2.原用全離子交換純水系統設備各單元設備功能說明
（１）預處理設備由機械過濾器、活性炭過濾器、保安濾器組成。
①機械過濾器去除水中的固體微粒、鐵銹、懸浮物及膠體雜質等，以控制濁度小于３ＮＴＵ。
②活性炭過濾器去除有機物雜質、臭味、余氯等，防止有機物污染反滲透膜和防止余氯分解反滲透膜，使游離余氯小于０．１ｐｐｍ，可防止有機物污染陽陰混床樹脂。
③保安過濾器防止破碎石英砂和破碎活性炭進入樹脂罐，并去除其它一些大于５Ｉ．ｔｍ的顆粒物質。
（２）預除鹽復床設備由陽床＋陰床＋陰床組成。陽床去除陽離子；陰床去除陰離子；復床預除鹽的純水電導率一般達到２－５μ/ｃｍ。該水常做三級純水使用。
（３）精除鹽設備采用粗混床＋精混床組成。
①粗混床用于精除離子，去除陽陰復床產水中剩余的１％離子，產水電阻率一般＞10MQ/ｃｍ，其產水水質一般達到實驗室ＩＩ級純水標準。②精混床用于超精除離子，經過超純混床的超純水電阻率一般達到18-18.2MQ/cm
3.全離子交換純水工藝存在的問題
（１）全離子交換裝置需酸堿再生，產生大量廢水、廢氣，污染環境。
（２）全離子交換裝置再生頻率高，浪費大量人力物力。
（３）使用酸堿危險性高，對操作人員危害極大。
（４）酸堿廢氣對廠房廠內設備腐蝕嚴重，加速廠房和設備的折舊。
（５）輔助設備多，占地面積大，設備和輔助設施投資高、運行費用高制水成本高。
4.該實驗樓現RO+2EDI純水生產工藝與原全離子交換純水生產工藝的降耗減排效果比較
根據該實驗樓前后兩套的設備使用記錄表明，超純水設備每天工作６ｈ左右，每年工作２００天以此估算每年產水約１２００ｔ。在每年生產１２００ｔ純水的同時所需的水、電、耗品、運行費用等數據。由表４～表７可知，現在所使用的“１ＲＯ＋２ＥＤＩ”超純水制水工藝與全離子交換法純水工藝相比，在８年的時間內節水２４００ｍ，節電６０８０度，少排放廢水１００９２ｍ３，節約酸７４７２０ｋｇ，節約堿４９７６０ｋｇ，節約管理人員１人Ｘ１６００天，節約設備維修費用５６０００元。總節約費用４０余萬元。
5.結論
（１）“１ＲＯ＋２ＥＤＩ”純水生產工藝是當今環保性能好的超純水生產工藝。應用此種純水生產工藝實現純水生產降耗減排具有極其明顯的效果。
（２）“ｌＲ（）＋２ＥＤＩ”純水生產工藝是當今運行費用低的純水生產工藝。用其生產純水可以實現低的運行成本和投資成本。噸水生產費用小于５元。
某大學試驗大樓共有８層，每層有十多間實驗室，共計八十多間實驗室。其八樓采用中央超純水生產系統制備超純水，再利用超純水輸送管網向各實驗室供應實驗室純水。該套系統采用的“一級反滲透＋二級ＥＤＩ”（下稱ｌＲ（）十２ＥＤＩ）超純水工藝設備，使用至今已達八年之久，目前其產水技術指標仍然遠遠超過中國實驗室分析用各級純水技術指標。某實驗樓中央超純水機是國內首臺采用“１ＲＯ＋２ＥＤＩ”的超純水生產工藝的超純水機。其先進性表現在工藝先進，采用二級ＥＤＩ進行高精度提純、產水質量高；無需酸堿再生，污水零排放；與該實驗室以前使用的陽＋陰＋陰＋混＋混床純水生產工藝相比，不僅節水節電，而且環保，實現了污水零排放，空氣零污染，在降耗減排方面取得明顯效果。
1.超純水設備系統原理說明
（１）全自動預處理設備包括：機械過濾器、活性炭過濾器、軟水器。
①機械過濾器去除水中的固體微粒、鐵銹、懸浮物及膠體雜質等，以控制濁度小于１ＮＴＵ，達到反滲透（以下稱ＲＯ）進水對濁度的要求。
②活性炭過濾器去除有機物雜質、臭味、余氯等，防止有機物污染反滲透膜和防止余氯分解反滲透膜，使游離余氯小于０．１ｐｐｍ，達到Ｒｏ進水對余氯的要求。
③軟水器去除水中的鈣鎂離子，使硬度小于ｌｐｐｍ，防止反滲透膜結垢，達到ＲＯ進水對硬度的要求。該點出水水質達到鍋爐用軟化水標準，該點出水水質適用于鍋爐用軟化水及對鈣鎂離子要求小于０．５ｐｐｍ的用水。
（２）預除鹽設備采用一級反滲透；精除鹽部分采用二級ＥＤＩ。
①一級反滲透去除直徑在２０００ｎｎｌ以上的有機0.1微米微濾器核極樹電子級普通混脂濾罐樹脂床樹脂濾罐濾罐圖１系統組成圖0.1微米微濾器二級純水取水點八樓：大分子、有毒有害物質和絕大部分離子，除鹽率達９９％，產水水質達到實驗室用水ＩＩＩ級標準，電導率＜１０１．ｔｓ／ｃｍ。該點出水水質適用于實驗竄玻璃器皿清洗；緩沖液、化學試劑配制、微生物培養制備；氫氣發生器、室內加濕器、中壓消毒鍋用純水。
②一級ＥＤＩ去除ＲＯ反滲透產水中剩余的０．９％離子，產水水質達到實驗室ＩＩ級用水標準，電阻率＞１０ＭＤｄｃｍ。
③二級ＥＤＩ去除一級ＥＤＩ產水中剩余的0.１％離子，該點出水水質達到實驗室用水‘級標準，產水電阻率＞１８ＭＤ．／ｃｍ。該點出水水質適用于動、植物細胞培養用水；醫療用生化機、免疫分析、血液透析用水；分析試劑及藥品配置稀釋用水；生理、－病理、毒理學實驗用水；原子吸收光譜用水；試管嬰兒用水；各種高效液相色譜、離子色譜用水；其它實驗室分析用水，如化工、電子、材料、環境等。
（３）超精提純系統包括：超純水循環泵、ＴＯＣ分解器、三級拋光樹脂濾器、ｕｖ殺菌燈和0.01微米超濾器。TOC分解器為185mm波長的ＵＶ燈，當純水通過時，其將水中的有機碳氧化分解成碳酸根離子浸于水后形成碳酸氫根離子。一級拋光樹脂超精除離子，使產水提純到18.2MQ/cm。二級拋光樹脂濾器精除SI02；使SI02含量達到電子一級純水要求。三級拋光樹脂除有機碳，使ＴＯＣ含景＜１ｐｐｂ。ＵＶ殺菌燈火菌，0.01ｍ超濾器除熱源和固態微粒，使終產水水質達到電ｆＩ級超純水標準。該水適合于所有精密分析儀器用水。
該點出水水質適用于：注射用水、氨基酸分析、原子吸收／發射、ＢＯＤ／ＣＯＤ分析、轉１７ｐ／雜交、微生物試驗室、分子生物試驗室、毛細管電泳、植物組織培養、溶解實驗、ＤＮＡ／ＲＮＡ制備、ＤＮＡ測序、酶分析／動力學、水栽法、免疫診斷、超聲波清洗醫療器械、超聲波清洗電子器件、蛋白質分析、蛋白質純化、無熱源／無內毒素、固相萃取、ＴＯＣ分析、毒性檢測、痕量金屬分析、痕量硼分析、痕量硅分析等。
原用全離子交換純水生產工藝流程自來水一預處理設備一預除鹽復床設備一精除鹽雙混床設備一高純水箱一高純水泵一ＵＶ殺菌燈－”０．２ｇｔｍ濾器一實驗室一級用水點。
2.原用全離子交換純水系統設備各單元設備功能說明
（１）預處理設備由機械過濾器、活性炭過濾器、保安濾器組成。
①機械過濾器去除水中的固體微粒、鐵銹、懸浮物及膠體雜質等，以控制濁度小于３ＮＴＵ。
②活性炭過濾器去除有機物雜質、臭味、余氯等，防止有機物污染反滲透膜和防止余氯分解反滲透膜，使游離余氯小于０．１ｐｐｍ，可防止有機物污染陽陰混床樹脂。
③保安過濾器防止破碎石英砂和破碎活性炭進入樹脂罐，并去除其它一些大于５Ｉ．ｔｍ的顆粒物質。
（２）預除鹽復床設備由陽床＋陰床＋陰床組成。陽床去除陽離子；陰床去除陰離子；復床預除鹽的純水電導率一般達到２－５μ/ｃｍ。該水常做三級純水使用。
（３）精除鹽設備采用粗混床＋精混床組成。
①粗混床用于精除離子，去除陽陰復床產水中剩余的１％離子，產水電阻率一般＞10MQ/ｃｍ，其產水水質一般達到實驗室ＩＩ級純水標準。②精混床用于超精除離子，經過超純混床的超純水電阻率一般達到18-18.2MQ/cm
3.全離子交換純水工藝存在的問題
（１）全離子交換裝置需酸堿再生，產生大量廢水、廢氣，污染環境。
（２）全離子交換裝置再生頻率高，浪費大量人力物力。
（３）使用酸堿危險性高，對操作人員危害極大。
（４）酸堿廢氣對廠房廠內設備腐蝕嚴重，加速廠房和設備的折舊。
（５）輔助設備多，占地面積大，設備和輔助設施投資高、運行費用高制水成本高。
4.該實驗樓現RO+2EDI純水生產工藝與原全離子交換純水生產工藝的降耗減排效果比較
根據該實驗樓前后兩套的設備使用記錄表明，超純水設備每天工作６ｈ左右，每年工作２００天以此估算每年產水約１２００ｔ。在每年生產１２００ｔ純水的同時所需的水、電、耗品、運行費用等數據。由表４～表７可知，現在所使用的“１ＲＯ＋２ＥＤＩ”超純水制水工藝與全離子交換法純水工藝相比，在８年的時間內節水２４００ｍ，節電６０８０度，少排放廢水１００９２ｍ３，節約酸７４７２０ｋｇ，節約堿４９７６０ｋｇ，節約管理人員１人Ｘ１６００天，節約設備維修費用５６０００元。總節約費用４０余萬元。
5.結論
（１）“１ＲＯ＋２ＥＤＩ”純水生產工藝是當今環保性能好的超純水生產工藝。應用此種純水生產工藝實現純水生產降耗減排具有極其明顯的效果。
（２）“ｌＲ（）＋２ＥＤＩ”純水生產工藝是當今運行費用低的純水生產工藝。用其生產純水可以實現低的運行成本和投資成本。噸水生產費用小于５元。
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