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【摘 要】传统电厂水处理系统采用“反渗透+离子交换床”的半膜法制水工艺，但其深度除盐系统结构复杂，辅助设备多，占用空间大，且树脂再生消耗大量药剂，操作复杂。而近年来，新兴的全膜法制水采用“两级反渗透+电除盐（Electro Deionization电去离子，后续简称EDI）”的工艺，不仅有效解决了上述存在的问题，而且运行维护成本低，是更为节能环保的水处理解决方案。本文就上述两种制水工艺的设备配置、运行工况、前期投资及后期维护等情况进行了对比分析，肯定了全膜法在实际生产中的可行性。
【关键词】半膜法；离子交换床；全膜法；EDI；经济性
引言
通过对西北几家运营电厂化学制水系统的调研和数据分析，对半膜法工艺（离子交换床）和全膜法工艺（EDI）有了更为清晰的认识，现将两种处理方法的产水质量及费用情况比较如下。
1.半膜法（离子交换床）与全膜法（EDI）的工艺对比
1.1制水工艺流程的比较如图1、图2所示：
图1 半膜法（离子交换床）系统流程图
图2 全膜法（EDI）系统流程图
（其中EDI模块采用直流电源，自带整流器，工作电压50-300V，工作电流1-4A）
1.2深度除盐技术的比较
1.2.1两级离子交换床技术
该系统由“阳离子交换器+除碳器+除碳水箱+阴离子交换器+混合离子交换器及配套的酸碱加药系统”组成。其系统成熟稳定，出水水质较优，普遍应用于各大电厂，但其运行过程中凸显的问题有：首先二级除盐混床的树脂装填比目前尚无明确定论，需根据实际运行状况调整；其次随着反渗透脱盐率的下降，造成阴/阳床运行周期缩短，再生过程操作强度大，酸碱耗量也大；再次由于混床的来水为一级除盐水，水质较好，所以混床的运行周期往往很长。由于运行时间较长，树脂被压得过于密实，使得制水发生困难，即便混床未失效，也不得不提前再生，造成不必要的浪费；最后制水过程会出现不同程度的树脂损耗，需根据需要不定期的进行填充，增添工作量。
1.2.2电除盐技术
EDI是近年来出现的一项将电渗析、离子交换、电再生巧妙结合于一体的新技术。因其模块化、自动化程度高、占地面积小、制水全过程无需添加任何药剂等优点，逐步替代了传统离子交换床，成为处理反渗透（Reverse Osmosis Membrane，后续简称RO）出水的新型产品。其除盐率可达99%，一般产水电导率<0.1?S/cm，SiO2：<10?g/l。根据实际需要甚至可以将产水的电导率降低到0.5?S/cm以下，成为超纯水。但因其对进水水质要求较高，往往对来水设置两级反渗透进行处理，加之造价高昂，在一定程度上制约了该技术在实际生产中的发展。
2.EDI的工作机理
2.1模块构成
将阴/阳离子交换树脂装填在离子交换膜之间形成EDI单元，将一定数量的EDI单元用格板隔开，形成淡水室和浓水室，并在单元组两端设置阴/阳电极形成一个完整的EDI模块。
2.2电力除盐
在EDI中， 离子交换树脂主要起离子迁移通道的作用，交换容量不是主要的。在加在两端的直流电场的作用下，使阴阳离子分别透过具有选择透过性的阴离子交换膜和阳离子交换膜后进入到相邻的浓水室，随浓水流带走（其机理如图3所示）。浓水流可以回收到RO前， 从而达到水的100%利用，无损失。
图3 EDI的去离子过程
2.3电解再生
当淡水室的水变得越来越纯的时候，树脂将起一个媒介作用，使H2O分子在电场作用下，分解成H+和OH-来再生阴阳树脂。这使得EDI膜堆可以在运行的情况下，能够连续的再生，這也是为什么它不需要像传统混床那样加盐酸和氢氧化钠再生的原因，从而凸显了高效环保的制水特点。
3.半膜法与全膜法经济性比较
根据近期对西北两家电厂运营情况的调研结果，就上述两种制水工艺的产水品质、技术性能、前期投资及后期运行维护等情况进行了对比分析，具体情况参见表1、表2、表3、表4和表5。
其中，在表5中归纳的主体设备耗材比较包含树脂（国产品牌）、EDI膜元件（进口品牌）、超滤膜元件（进口品牌）、反渗透膜元件（进口品牌），根据除盐水制水能力150t/h及市场上主流元件的销售价格作出表内参照。原则上，主体耗材使用寿命均按5年更换一批进行核算。
小结：使用全膜法制水的电厂大幅度降低了酸碱的消耗及再生废水的治理费用，仅用药环节一年可节约成本约13万元（鉴于上述全膜法电厂未设置超滤，所以关于超滤侧消耗的氧化剂在节约成本中不考虑在内）
4.结论
通过对上述两种方案的技术、经济性比较，可以得出如下结论：
采用半膜法工艺的优点在于技术成熟可靠，出水水质稳定，基建期投资较低；但其系统复杂，控制阀门较多，操作维护繁琐；离子交换床需定期再生，消耗大量酸碱，其产生的酸碱废水需进一步处理用于脱硫，增加了工作量。
采用全膜法工艺的优点在于技术先进、水的回收率较高，出水水质高且保持稳定；运行自动化水平高、安装运行操作维护方便简单、大幅度降低对药品的消耗量；但其基建期投资成本较高，鉴于后期运行、检修成本较低，可在5到10年内收回投资差额。
因此，基于EDI的全膜法水处理工艺因其高效低耗、绿色环保的特点，具有较高的实用价值和投运生产的可行性。
参考文献：
[1]刘学军.全膜法水处理技术在电厂锅炉补给水处理中的应用[A].西安： 热力发电，2006（12）.
[2]付世权.基于EDI（电除盐）的除盐水处理方案和传统方案运行费用比较[J].山东： 科技信息， 2011.
[3]卢松涛，许晓，马林贵.混床离子交换和EDI在电厂锅炉补给水处理中的分析对比[J].中国科技财富，2010（18）.
【关键词】半膜法；离子交换床；全膜法；EDI；经济性
引言
通过对西北几家运营电厂化学制水系统的调研和数据分析，对半膜法工艺（离子交换床）和全膜法工艺（EDI）有了更为清晰的认识，现将两种处理方法的产水质量及费用情况比较如下。
1.半膜法（离子交换床）与全膜法（EDI）的工艺对比
1.1制水工艺流程的比较如图1、图2所示：
图1 半膜法（离子交换床）系统流程图
图2 全膜法（EDI）系统流程图
（其中EDI模块采用直流电源，自带整流器，工作电压50-300V，工作电流1-4A）
1.2深度除盐技术的比较
1.2.1两级离子交换床技术
该系统由“阳离子交换器+除碳器+除碳水箱+阴离子交换器+混合离子交换器及配套的酸碱加药系统”组成。其系统成熟稳定，出水水质较优，普遍应用于各大电厂，但其运行过程中凸显的问题有：首先二级除盐混床的树脂装填比目前尚无明确定论，需根据实际运行状况调整；其次随着反渗透脱盐率的下降，造成阴/阳床运行周期缩短，再生过程操作强度大，酸碱耗量也大；再次由于混床的来水为一级除盐水，水质较好，所以混床的运行周期往往很长。由于运行时间较长，树脂被压得过于密实，使得制水发生困难，即便混床未失效，也不得不提前再生，造成不必要的浪费；最后制水过程会出现不同程度的树脂损耗，需根据需要不定期的进行填充，增添工作量。
1.2.2电除盐技术
EDI是近年来出现的一项将电渗析、离子交换、电再生巧妙结合于一体的新技术。因其模块化、自动化程度高、占地面积小、制水全过程无需添加任何药剂等优点，逐步替代了传统离子交换床，成为处理反渗透（Reverse Osmosis Membrane，后续简称RO）出水的新型产品。其除盐率可达99%，一般产水电导率<0.1?S/cm，SiO2：<10?g/l。根据实际需要甚至可以将产水的电导率降低到0.5?S/cm以下，成为超纯水。但因其对进水水质要求较高，往往对来水设置两级反渗透进行处理，加之造价高昂，在一定程度上制约了该技术在实际生产中的发展。
2.EDI的工作机理
2.1模块构成
将阴/阳离子交换树脂装填在离子交换膜之间形成EDI单元，将一定数量的EDI单元用格板隔开，形成淡水室和浓水室，并在单元组两端设置阴/阳电极形成一个完整的EDI模块。
2.2电力除盐
在EDI中， 离子交换树脂主要起离子迁移通道的作用，交换容量不是主要的。在加在两端的直流电场的作用下，使阴阳离子分别透过具有选择透过性的阴离子交换膜和阳离子交换膜后进入到相邻的浓水室，随浓水流带走（其机理如图3所示）。浓水流可以回收到RO前， 从而达到水的100%利用，无损失。
图3 EDI的去离子过程
2.3电解再生
当淡水室的水变得越来越纯的时候，树脂将起一个媒介作用，使H2O分子在电场作用下，分解成H+和OH-来再生阴阳树脂。这使得EDI膜堆可以在运行的情况下，能够连续的再生，這也是为什么它不需要像传统混床那样加盐酸和氢氧化钠再生的原因，从而凸显了高效环保的制水特点。
3.半膜法与全膜法经济性比较
根据近期对西北两家电厂运营情况的调研结果，就上述两种制水工艺的产水品质、技术性能、前期投资及后期运行维护等情况进行了对比分析，具体情况参见表1、表2、表3、表4和表5。
其中，在表5中归纳的主体设备耗材比较包含树脂（国产品牌）、EDI膜元件（进口品牌）、超滤膜元件（进口品牌）、反渗透膜元件（进口品牌），根据除盐水制水能力150t/h及市场上主流元件的销售价格作出表内参照。原则上，主体耗材使用寿命均按5年更换一批进行核算。
小结：使用全膜法制水的电厂大幅度降低了酸碱的消耗及再生废水的治理费用，仅用药环节一年可节约成本约13万元（鉴于上述全膜法电厂未设置超滤，所以关于超滤侧消耗的氧化剂在节约成本中不考虑在内）
4.结论
通过对上述两种方案的技术、经济性比较，可以得出如下结论：
采用半膜法工艺的优点在于技术成熟可靠，出水水质稳定，基建期投资较低；但其系统复杂，控制阀门较多，操作维护繁琐；离子交换床需定期再生，消耗大量酸碱，其产生的酸碱废水需进一步处理用于脱硫，增加了工作量。
采用全膜法工艺的优点在于技术先进、水的回收率较高，出水水质高且保持稳定；运行自动化水平高、安装运行操作维护方便简单、大幅度降低对药品的消耗量；但其基建期投资成本较高，鉴于后期运行、检修成本较低，可在5到10年内收回投资差额。
因此，基于EDI的全膜法水处理工艺因其高效低耗、绿色环保的特点，具有较高的实用价值和投运生产的可行性。
参考文献：
[1]刘学军.全膜法水处理技术在电厂锅炉补给水处理中的应用[A].西安： 热力发电，2006（12）.
[2]付世权.基于EDI（电除盐）的除盐水处理方案和传统方案运行费用比较[J].山东： 科技信息， 2011.
[3]卢松涛，许晓，马林贵.混床离子交换和EDI在电厂锅炉补给水处理中的分析对比[J].中国科技财富，2010（18）.