EDI超纯水设备降耗减排效果
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发布时间：2019-04-11
本文重点介绍一级反渗透＋二级EDI超纯水生产工艺，与传统的离子交换法纯水生产工艺相比，一级反渗透＋二级EDI超纯水工艺的降耗减排效果显著。
某大学试验大楼共有８层，每层有十多间实验室，共计八十多间实验室。其八楼采用中央超纯水生产系统制备超纯水，再利用超纯水输送管网向各实验室供应实验室纯水。该套系统采用的“一级反渗透＋二级ＥＤＩ”（下称ｌＲ（）十２ＥＤＩ）超纯水工艺设备，使用至今已达八年之久，目前其产水技术指标仍然远远超过中国实验室分析用各级纯水技术指标。某实验楼中央超纯水机是国内首台采用“１ＲＯ＋２ＥＤＩ”的超纯水生产工艺的超纯水机。其先进性表现在工艺先进，采用二级ＥＤＩ进行高精度提纯、产水质量高；无需酸碱再生，污水零排放；与该实验室以前使用的阳＋阴＋阴＋混＋混床纯水生产工艺相比，不仅节水节电，而且环保，实现了污水零排放，空气零污染，在降耗减排方面取得明显效果。
1.超纯水设备系统原理说明
（１）全自动预处理设备包括：机械过滤器、活性炭过滤器、软水器。
①机械过滤器去除水中的固体微粒、铁锈、悬浮物及胶体杂质等，以控制浊度小于１ＮＴＵ，达到反渗透（以下称ＲＯ）进水对浊度的要求。
②活性炭过滤器去除有机物杂质、臭味、余氯等，防止有机物污染反渗透膜和防止余氯分解反渗透膜，使游离余氯小于０．１ｐｐｍ，达到Ｒｏ进水对余氯的要求。
③软水器去除水中的钙镁离子，使硬度小于ｌｐｐｍ，防止反渗透膜结垢，达到ＲＯ进水对硬度的要求。该点出水水质达到锅炉用软化水标准，该点出水水质适用于锅炉用软化水及对钙镁离子要求小于０．５ｐｐｍ的用水。
（２）预除盐设备采用一级反渗透；精除盐部分采用二级ＥＤＩ。
①一级反渗透去除直径在２０００ｎｎｌ以上的有机0.1微米微滤器核极树电子级普通混脂滤罐树脂床树脂滤罐滤罐图１系统组成图0.1微米微滤器二级纯水取水点八楼：大分子、有毒有害物质和绝大部分离子，除盐率达９９％，产水水质达到实验室用水ＩＩＩ级标准，电导率＜１０１．ｔｓ／ｃｍ。该点出水水质适用于实验窜玻璃器皿清洗；缓冲液、化学试剂配制、微生物培养制备；氢气发生器、室内加湿器、中压消毒锅用纯水。
②一级ＥＤＩ去除ＲＯ反渗透产水中剩余的０．９％离子，产水水质达到实验室ＩＩ级用水标准，电阻率＞１０ＭＤｄｃｍ。
③二级ＥＤＩ去除一级ＥＤＩ产水中剩余的0.１％离子，该点出水水质达到实验室用水‘级标准，产水电阻率＞１８ＭＤ．／ｃｍ。该点出水水质适用于动、植物细胞培养用水；医疗用生化机、免疫分析、血液透析用水；分析试剂及药品配置稀释用水；生理、－病理、毒理学实验用水；原子吸收光谱用水；试管婴儿用水；各种高效液相色谱、离子色谱用水；其它实验室分析用水，如化工、电子、材料、环境等。
（３）超精提纯系统包括：超纯水循环泵、ＴＯＣ分解器、三级抛光树脂滤器、ｕｖ杀菌灯和0.01微米超滤器。TOC分解器为185mm波长的ＵＶ灯，当纯水通过时，其将水中的有机碳氧化分解成碳酸根离子浸于水后形成碳酸氢根离子。一级抛光树脂超精除离子，使产水提纯到18.2MQ/cm。二级抛光树脂滤器精除SI02；使SI02含量达到电子一级纯水要求。三级抛光树脂除有机碳，使ＴＯＣ含景＜１ｐｐｂ。ＵＶ杀菌灯火菌，0.01ｍ超滤器除热源和固态微粒，使终产水水质达到电ｆＩ级超纯水标准。该水适合于所有精密分析仪器用水。
该点出水水质适用于：注射用水、氨基酸分析、原子吸收／发射、ＢＯＤ／ＣＯＤ分析、转１７ｐ／杂交、微生物试验室、分子生物试验室、毛细管电泳、植物组织培养、溶解实验、ＤＮＡ／ＲＮＡ制备、ＤＮＡ测序、酶分析／动力学、水栽法、免疫诊断、超声波清洗医疗器械、超声波清洗电子器件、蛋白质分析、蛋白质纯化、无热源／无内毒素、固相萃取、ＴＯＣ分析、毒性检测、痕量金属分析、痕量硼分析、痕量硅分析等。
原用全离子交换纯水生产工艺流程自来水一预处理设备一预除盐复床设备一精除盐双混床设备一高纯水箱一高纯水泵一ＵＶ杀菌灯－”０．２ｇｔｍ滤器一实验室一级用水点。
2.原用全离子交换纯水系统设备各单元设备功能说明
（１）预处理设备由机械过滤器、活性炭过滤器、保安滤器组成。
①机械过滤器去除水中的固体微粒、铁锈、悬浮物及胶体杂质等，以控制浊度小于３ＮＴＵ。
②活性炭过滤器去除有机物杂质、臭味、余氯等，防止有机物污染反渗透膜和防止余氯分解反渗透膜，使游离余氯小于０．１ｐｐｍ，可防止有机物污染阳阴混床树脂。
③保安过滤器防止破碎石英砂和破碎活性炭进入树脂罐，并去除其它一些大于５Ｉ．ｔｍ的颗粒物质。
（２）预除盐复床设备由阳床＋阴床＋阴床组成。阳床去除阳离子；阴床去除阴离子；复床预除盐的纯水电导率一般达到２－５μ/ｃｍ。该水常做三级纯水使用。
（３）精除盐设备采用粗混床＋精混床组成。
①粗混床用于精除离子，去除阳阴复床产水中剩余的１％离子，产水电阻率一般＞10MQ/ｃｍ，其产水水质一般达到实验室ＩＩ级纯水标准。②精混床用于超精除离子，经过超纯混床的超纯水电阻率一般达到18-18.2MQ/cm
3.全离子交换纯水工艺存在的问题
（１）全离子交换装置需酸碱再生，产生大量废水、废气，污染环境。
（２）全离子交换装置再生频率高，浪费大量人力物力。
（３）使用酸碱危险性高，对操作人员危害极大。
（４）酸碱废气对厂房厂内设备腐蚀严重，加速厂房和设备的折旧。
（５）辅助设备多，占地面积大，设备和辅助设施投资高、运行费用高制水成本高。
4.该实验楼现RO+2EDI纯水生产工艺与原全离子交换纯水生产工艺的降耗减排效果比较
根据该实验楼前后两套的设备使用记录表明，超纯水设备每天工作６ｈ左右，每年工作２００天以此估算每年产水约１２００ｔ。在每年生产１２００ｔ纯水的同时所需的水、电、耗品、运行费用等数据。由表４～表７可知，现在所使用的“１ＲＯ＋２ＥＤＩ”超纯水制水工艺与全离子交换法纯水工艺相比，在８年的时间内节水２４００ｍ，节电６０８０度，少排放废水１００９２ｍ３，节约酸７４７２０ｋｇ，节约碱４９７６０ｋｇ，节约管理人员１人Ｘ１６００天，节约设备维修费用５６０００元。总节约费用４０余万元。
5.结论
（１）“１ＲＯ＋２ＥＤＩ”纯水生产工艺是当今环保性能好的超纯水生产工艺。应用此种纯水生产工艺实现纯水生产降耗减排具有极其明显的效果。
（２）“ｌＲ（）＋２ＥＤＩ”纯水生产工艺是当今运行费用低的纯水生产工艺。用其生产纯水可以实现低的运行成本和投资成本。吨水生产费用小于５元。
某大学试验大楼共有８层，每层有十多间实验室，共计八十多间实验室。其八楼采用中央超纯水生产系统制备超纯水，再利用超纯水输送管网向各实验室供应实验室纯水。该套系统采用的“一级反渗透＋二级ＥＤＩ”（下称ｌＲ（）十２ＥＤＩ）超纯水工艺设备，使用至今已达八年之久，目前其产水技术指标仍然远远超过中国实验室分析用各级纯水技术指标。某实验楼中央超纯水机是国内首台采用“１ＲＯ＋２ＥＤＩ”的超纯水生产工艺的超纯水机。其先进性表现在工艺先进，采用二级ＥＤＩ进行高精度提纯、产水质量高；无需酸碱再生，污水零排放；与该实验室以前使用的阳＋阴＋阴＋混＋混床纯水生产工艺相比，不仅节水节电，而且环保，实现了污水零排放，空气零污染，在降耗减排方面取得明显效果。
1.超纯水设备系统原理说明
（１）全自动预处理设备包括：机械过滤器、活性炭过滤器、软水器。
①机械过滤器去除水中的固体微粒、铁锈、悬浮物及胶体杂质等，以控制浊度小于１ＮＴＵ，达到反渗透（以下称ＲＯ）进水对浊度的要求。
②活性炭过滤器去除有机物杂质、臭味、余氯等，防止有机物污染反渗透膜和防止余氯分解反渗透膜，使游离余氯小于０．１ｐｐｍ，达到Ｒｏ进水对余氯的要求。
③软水器去除水中的钙镁离子，使硬度小于ｌｐｐｍ，防止反渗透膜结垢，达到ＲＯ进水对硬度的要求。该点出水水质达到锅炉用软化水标准，该点出水水质适用于锅炉用软化水及对钙镁离子要求小于０．５ｐｐｍ的用水。
（２）预除盐设备采用一级反渗透；精除盐部分采用二级ＥＤＩ。
①一级反渗透去除直径在２０００ｎｎｌ以上的有机0.1微米微滤器核极树电子级普通混脂滤罐树脂床树脂滤罐滤罐图１系统组成图0.1微米微滤器二级纯水取水点八楼：大分子、有毒有害物质和绝大部分离子，除盐率达９９％，产水水质达到实验室用水ＩＩＩ级标准，电导率＜１０１．ｔｓ／ｃｍ。该点出水水质适用于实验窜玻璃器皿清洗；缓冲液、化学试剂配制、微生物培养制备；氢气发生器、室内加湿器、中压消毒锅用纯水。
②一级ＥＤＩ去除ＲＯ反渗透产水中剩余的０．９％离子，产水水质达到实验室ＩＩ级用水标准，电阻率＞１０ＭＤｄｃｍ。
③二级ＥＤＩ去除一级ＥＤＩ产水中剩余的0.１％离子，该点出水水质达到实验室用水‘级标准，产水电阻率＞１８ＭＤ．／ｃｍ。该点出水水质适用于动、植物细胞培养用水；医疗用生化机、免疫分析、血液透析用水；分析试剂及药品配置稀释用水；生理、－病理、毒理学实验用水；原子吸收光谱用水；试管婴儿用水；各种高效液相色谱、离子色谱用水；其它实验室分析用水，如化工、电子、材料、环境等。
（３）超精提纯系统包括：超纯水循环泵、ＴＯＣ分解器、三级抛光树脂滤器、ｕｖ杀菌灯和0.01微米超滤器。TOC分解器为185mm波长的ＵＶ灯，当纯水通过时，其将水中的有机碳氧化分解成碳酸根离子浸于水后形成碳酸氢根离子。一级抛光树脂超精除离子，使产水提纯到18.2MQ/cm。二级抛光树脂滤器精除SI02；使SI02含量达到电子一级纯水要求。三级抛光树脂除有机碳，使ＴＯＣ含景＜１ｐｐｂ。ＵＶ杀菌灯火菌，0.01ｍ超滤器除热源和固态微粒，使终产水水质达到电ｆＩ级超纯水标准。该水适合于所有精密分析仪器用水。
该点出水水质适用于：注射用水、氨基酸分析、原子吸收／发射、ＢＯＤ／ＣＯＤ分析、转１７ｐ／杂交、微生物试验室、分子生物试验室、毛细管电泳、植物组织培养、溶解实验、ＤＮＡ／ＲＮＡ制备、ＤＮＡ测序、酶分析／动力学、水栽法、免疫诊断、超声波清洗医疗器械、超声波清洗电子器件、蛋白质分析、蛋白质纯化、无热源／无内毒素、固相萃取、ＴＯＣ分析、毒性检测、痕量金属分析、痕量硼分析、痕量硅分析等。
原用全离子交换纯水生产工艺流程自来水一预处理设备一预除盐复床设备一精除盐双混床设备一高纯水箱一高纯水泵一ＵＶ杀菌灯－”０．２ｇｔｍ滤器一实验室一级用水点。
2.原用全离子交换纯水系统设备各单元设备功能说明
（１）预处理设备由机械过滤器、活性炭过滤器、保安滤器组成。
①机械过滤器去除水中的固体微粒、铁锈、悬浮物及胶体杂质等，以控制浊度小于３ＮＴＵ。
②活性炭过滤器去除有机物杂质、臭味、余氯等，防止有机物污染反渗透膜和防止余氯分解反渗透膜，使游离余氯小于０．１ｐｐｍ，可防止有机物污染阳阴混床树脂。
③保安过滤器防止破碎石英砂和破碎活性炭进入树脂罐，并去除其它一些大于５Ｉ．ｔｍ的颗粒物质。
（２）预除盐复床设备由阳床＋阴床＋阴床组成。阳床去除阳离子；阴床去除阴离子；复床预除盐的纯水电导率一般达到２－５μ/ｃｍ。该水常做三级纯水使用。
（３）精除盐设备采用粗混床＋精混床组成。
①粗混床用于精除离子，去除阳阴复床产水中剩余的１％离子，产水电阻率一般＞10MQ/ｃｍ，其产水水质一般达到实验室ＩＩ级纯水标准。②精混床用于超精除离子，经过超纯混床的超纯水电阻率一般达到18-18.2MQ/cm
3.全离子交换纯水工艺存在的问题
（１）全离子交换装置需酸碱再生，产生大量废水、废气，污染环境。
（２）全离子交换装置再生频率高，浪费大量人力物力。
（３）使用酸碱危险性高，对操作人员危害极大。
（４）酸碱废气对厂房厂内设备腐蚀严重，加速厂房和设备的折旧。
（５）辅助设备多，占地面积大，设备和辅助设施投资高、运行费用高制水成本高。
4.该实验楼现RO+2EDI纯水生产工艺与原全离子交换纯水生产工艺的降耗减排效果比较
根据该实验楼前后两套的设备使用记录表明，超纯水设备每天工作６ｈ左右，每年工作２００天以此估算每年产水约１２００ｔ。在每年生产１２００ｔ纯水的同时所需的水、电、耗品、运行费用等数据。由表４～表７可知，现在所使用的“１ＲＯ＋２ＥＤＩ”超纯水制水工艺与全离子交换法纯水工艺相比，在８年的时间内节水２４００ｍ，节电６０８０度，少排放废水１００９２ｍ３，节约酸７４７２０ｋｇ，节约碱４９７６０ｋｇ，节约管理人员１人Ｘ１６００天，节约设备维修费用５６０００元。总节约费用４０余万元。
5.结论
（１）“１ＲＯ＋２ＥＤＩ”纯水生产工艺是当今环保性能好的超纯水生产工艺。应用此种纯水生产工艺实现纯水生产降耗减排具有极其明显的效果。
（２）“ｌＲ（）＋２ＥＤＩ”纯水生产工艺是当今运行费用低的纯水生产工艺。用其生产纯水可以实现低的运行成本和投资成本。吨水生产费用小于５元。
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