16 févr. 2023
Qu’est-ce qui est le mieux, l’osmose inverse + EDI ou l’échange d’ions traditionnel ?
Le nom anglais complet de l’EDI est électrode ionisation, également connue sous le nom de technologie d’électrodéionisation, ou électrodialyse à lit garni
La technologie d’électrodéionisation combine les deux technologies de l’échange d’ions et de l’électrodialyse. Il s’agit d’une technologie de dessalement développée sur la base de l’électrodialyse, et c’est une technologie de traitement de l’eau qui a été largement utilisée et a obtenu de meilleurs résultats après des résines échangeuses d’ions.
Il tire non seulement parti des avantages du dessalement continu par la technologie d’électrodialyse, mais utilise également la technologie d’échange d’ions pour obtenir l’effet du dessalement en profondeur ;
Non seulement il améliore le défaut que l’efficacité du courant diminue lorsque le processus d’électrodialyse est utilisé pour traiter des solutions à faible concentration, améliore le transfert d’ions, mais permet également à l’échangeur d’ions d’être régénéré, évitant ainsi l’utilisation de régénérants et réduisant le secondaire généré lors de l’utilisation de régénérants acides-bases. Pollution secondaire, réaliser le fonctionnement continu de la déionisation.
TLe principe de base de la déionisation EDI comprend les trois processus suivants :
1. Processus d’électrodialyse
Sous l’action d’un champ électrique externe, l’électrolyte de l’eau migrera sélectivement à travers la résine échangeuse d’ions dans l’eau et sera déchargé avec l’eau concentrée, éliminant ainsi les ions dans l’eau.
2. Procédé d’échange d’ions
Les ions d’impuretés dans l’eau sont échangés par la résine échangeuse d’ions, et les ions d’impuretés dans l’eau sont combinés pour obtenir l’effet d’éliminer efficacement les ions dans l’eau.
3. Procédé de régénération électrochimique
La résine est régénérée électrochimiquement en utilisant les H+ et OH- générés par la polarisation de l’eau interfaciale de la résine échangeuse d’ions pour réaliser l’auto-régénération de la résine.
02 Facteurs d’influence et moyens de contrôle de l’EDI ?
1. Influence de la conductivité de l’influent
Sous le même courant de fonctionnement, à mesure que la conductivité de l’eau brute augmente, le taux d’élimination des électrolytes faibles par EDI diminue et la conductivité de l’effluent augmente également.
Si la conductivité de l’eau brute est faible, la teneur en ions est également faible, et la faible concentration d’ions rend le gradient de force électromotrice formé à la surface de la résine et de la membrane dans la chambre d’eau douce également important, ce qui entraîne une meilleure dissociation de l’eau, une augmentation du courant limite et le H+ généré et la quantité de OH- est supérieure, de sorte que l’effet de régénération de la résine échangeuse d’anions et de cations remplie dans la chambre d’eau douce est bon.
Par conséquent, il est nécessaire de contrôler la conductivité de l’eau entrante de sorte que la conductivité de l’eau entrante EDI soit inférieure à 40us/cm, ce qui peut garantir la conductivité qualifiée de l’eau d’effluent et l’élimination des électrolytes faibles.
2. L’influence de la tension et du courant de fonctionnement
Au fur et à mesure que le courant de travail augmente, la qualité de l’eau produite continue de s’améliorer.
Cependant, si le courant est augmenté après avoir atteint le point le plus élevé, en raison de la quantité excessive d’ions H+ et OH- générés par l’ionisation de l’eau, en plus d’être utilisés pour régénérer la résine, un grand nombre d’ions excédentaires agissent comme des ions porteurs pour la conduction, et en même temps en raison de la grande quantité de processus de mouvement des ions porteurs L’accumulation et le colmatage se produisent dans le milieu, Et même la rétrodiffusion se produit, ce qui entraîne une baisse de la qualité de l’eau produite.
Par conséquent, la tension et le courant de fonctionnement appropriés doivent être sélectionnés.
3. L’influence de la turbidité et de l’indice de pollution (IDS)
Le canal de production d’eau du module EDI est rempli de résine échangeuse d’ions. Une turbidité et un indice de pollution excessifs bloquent le canal, ce qui entraîne une augmentation de la différence de pression du système et une diminution de la production d’eau.
Par conséquent, un prétraitement approprié est nécessaire, et l’effluent d’OI répond généralement aux exigences de l’influent EDI.
4. L’influence de la dureté
Si la dureté résiduelle de l’eau d’alimentation dans l’EDI est trop élevée, cela provoquera un encrassement à la surface de la membrane du canal d’eau concentrée, le débit de l’eau concentrée diminuera, la résistivité de l’eau produite diminuera et la qualité de l’eau sera affectée. Dans les cas graves, les canaux d’eau concentrée et d’eau polaire du module seront bloqués. Entraînant la destruction des composants en raison de l’échauffement interne.
Il peut être combiné avec l’élimination du CO2 pour adoucir et ajouter de l’alcali à l’eau entrante OI ; lorsque la teneur en sel de l’eau entrante est élevée, elle peut être combinée avec le dessalement pour augmenter le niveau d’OI ou de nanofiltration afin d’ajuster l’impact de la dureté.
5. L’impact du COT (carbone organique total)
Si la teneur en matière organique de l’eau entrante est trop élevée, cela provoquera une pollution organique de la résine et de la membrane sélectivement perméable, ce qui entraînera une augmentation de la tension de fonctionnement du système et une diminution de la qualité de l’eau produite. Dans le même temps, il est également facile de former un colloïde organique dans le canal d’eau concentré et de bloquer le canal.
Par conséquent, lorsqu’il s’agit de ce phénomène, un niveau de R0 peut être ajouté en combinaison avec d’autres exigences de l’indice pour répondre aux exigences.
6. L’influence des ions métalliques tels que Fe et Mn
Les ions métalliques tels que le Fe et le Mn provoqueront un « empoisonnement » de la résine, et l'« empoisonnement » métallique de la résine provoquera une détérioration rapide de la qualité de l’effluent EDI, en particulier la baisse rapide du taux d’élimination du silicium.
De plus, l’effet catalytique oxydatif des métaux à valence variable sur les résines échangeuses d’ions causera des dommages permanents aux résines.
D’une manière générale, le Fe dans l’influent EDI est contrôlé pour être inférieur à 0,01 mg/L pendant le fonctionnement.
7. L’influence du C02 dans l’influent
Le HCO3- généré par le CO2 dans l’eau entrante est un électrolyte faible, qui peut facilement pénétrer dans la couche de résine échangeuse d’ions et entraîner une baisse de la qualité de l’eau produite.
Il peut être éliminé par tour de dégazage avant d’entrer dans l’eau.
8. Effet de la teneur anionique totale (TEA)
Un TEA élevé réduira la résistivité de l’eau produite par EDI, ou augmentera le courant de fonctionnement EDI, tandis qu’un courant de fonctionnement excessivement élevé augmentera le courant du système, augmentera la concentration de chlore résiduel dans l’eau de l’électrode et nuira à la durée de vie de la membrane de l’électrode.
En plus des huit facteurs d’influence ci-dessus, la température de l’eau d’entrée, la valeur du pH, le SiO2 et les oxydes ont également un impact sur le fonctionnement du système EDI.
03 Caractéristiques de l’EDI
Ces dernières années, la technologie EDI a été largement utilisée dans les industries ayant des exigences élevées en matière de qualité de l’eau, telles que l’énergie électrique, l’industrie chimique et la médecine.
La recherche d’application à long terme dans le domaine du traitement de l’eau montre que la technologie de traitement EDI présente les six caractéristiques suivantes :
1. La qualité de l’eau est élevée et le débit d’eau est stable
La technologie EDI combine les avantages du dessalement continu par électrodialyse et du dessalement profond par échange d’ions. Des recherches et des pratiques scientifiques continues ont montré que l’utilisation de la technologie EDI pour le dessalement peut à nouveau éliminer efficacement les ions dans l’eau, et la pureté de l’eau des effluents est élevée.
2. Faibles conditions d’installation de l’équipement et faible encombrement
Par rapport au lit d’échange d’ions, le dispositif EDI est de petite taille et léger, et n’a pas besoin d’être équipé de réservoirs de stockage d’acides et d’alcalis, ce qui permet d’économiser efficacement de l’espace.
De plus, le dispositif EDI est une structure autonome, la période de construction est courte et la charge de travail d’installation sur site est faible.
3. Conception simple, fonctionnement et entretien pratiques
L’appareil de traitement EDI peut être produit de manière modulaire et peut être régénéré automatiquement et en continu sans équipement de régénération volumineux et compliqué. Après sa mise en service, il est facile à utiliser et à entretenir.
4. Le contrôle automatique du processus de purification de l’eau est simple et pratique
L’appareil EDI peut être connecté au système en parallèle avec plusieurs modules. Les modules sont sûrs et stables en fonctionnement et fiables en qualité, ce qui rend le fonctionnement et la gestion du système faciles à réaliser et faciles à utiliser.
5. Pas de rejet d’acide et de lessive de déchets, ce qui est propice à la protection de l’environnement
L’appareil EDI n’a pas besoin de régénération chimique acide et alcaline, et il n’y a pratiquement pas de décharge de déchets chimiques.
6. Le taux de récupération de l’eau est élevé et le taux d’utilisation de l’eau de la technologie de traitement EDI est généralement aussi élevé que 90% ou plus
En résumé, la technologie EDI présente de grands avantages en termes de qualité de l’eau, de stabilité de fonctionnement, de facilité d’utilisation et d’entretien, de sécurité et de protection de l’environnement.
Mais il présente aussi certaines lacunes. L’appareil EDI a des exigences plus élevées en matière de qualité de l’eau entrante, et son investissement unique (coûts d’infrastructure et d’équipement) est relativement élevé.
Il convient de noter que bien que le coût de l’infrastructure et de l’équipement pour l’EDI soit légèrement supérieur à celui du procédé à lit mixte, la technologie EDI présente tout de même certains avantages si l’on tient compte du coût d’exploitation de l’appareil.
Par exemple, une station d’eau pure a comparé les coûts d’investissement et d’exploitation des deux procédés, et l’appareil EDI peut compenser la différence d’investissement avec le procédé à lit mixte après un an de fonctionnement normal.
04 Osmose inverse + EDI VS échange d’ions traditionnel
1. Comparaison de l’investissement initial du projet
En termes d’investissement initial du projet, dans le système de traitement de l’eau avec un faible débit d’eau, car le processus d’osmose inverse + EDI annule l’énorme système de régénération requis par le processus traditionnel d’échange d’ions, en particulier deux réservoirs de stockage d’acide et deux réservoirs de stockage d’alcalis. Taïwan réduit non seulement considérablement le coût de l’achat d’équipements, mais économise également environ 10% à 20% de la superficie des terres, réduisant ainsi le coût du génie civil et de l’acquisition de terrains pour la construction d’usines.
Étant donné que la hauteur des équipements d’échange d’ions traditionnels est généralement supérieure à 5 m, tandis que la hauteur des équipements d’osmose inverse et d’EDI est inférieure à 2,5 m, la hauteur de l’atelier de traitement de l’eau peut être réduite de 2 à 3 m, économisant ainsi 10 à 20 % supplémentaires de l’investissement dans la construction civile de l’usine.
Compte tenu du taux de récupération de l’osmose inverse et de l’EDI, l’eau concentrée de l’osmose inverse secondaire et de l’EDI est entièrement récupérée, mais l’eau concentrée de l’osmose inverse primaire (environ 25 %) doit être évacuée et le rendement du système de prétraitement doit être augmenté en conséquence. Lorsque le système adopte le processus traditionnel de coagulation, de clarification et de filtration, l’investissement initial doit augmenter d’environ 20 % par rapport au système de prétraitement du processus d’échange d’ions.
D’une manière générale, le procédé d’osmose inverse + EDI est à peu près équivalent au procédé traditionnel d’échange d’ions en termes d’investissement initial dans les petits systèmes de traitement de l’eau.
2. Comparaison des coûts d’exploitation
Comme nous le savons tous, en termes de consommation de réactifs, le coût d’exploitation du procédé d’osmose inverse (y compris le dosage de l’osmose inverse, le nettoyage chimique, le traitement des eaux usées, etc.) est inférieur à celui du procédé d’échange d’ions traditionnel (y compris la régénération de résine échangeuse d’ions, le traitement des eaux usées, etc.).
Cependant, en termes de consommation d’énergie, de remplacement des pièces de rechange, etc., le procédé d’osmose inverse plus EDI sera beaucoup plus élevé que le procédé traditionnel d’échange d’ions.
Selon les statistiques, le coût d’exploitation du procédé d’osmose inverse plus EDI est légèrement supérieur à celui du procédé traditionnel d’échange d’ions.
En général, le coût global d’exploitation et de maintenance du procédé d’osmose inverse plus EDI est de 50 % à 70 % supérieur à celui du procédé d’échange d’ions traditionnel.
3. L’osmose inverse + EDI a une forte adaptabilité, un haut degré d’automatisation et peu de pollution de l’environnement
Le procédé osmose inverse + EDI est très adaptable à la salinité de l’eau brute. Le processus d’osmose inverse peut être utilisé à partir de l’eau de mer, de l’eau saumâtre, de l’eau de drainage minier, de l’eau souterraine à l’eau de rivière, tandis que le processus d’échange d’ions a une teneur en solides dissous de plus de 500 mg dans l’eau entrante / L n’est pas rentable.
L’osmose inverse et l’EDI ne nécessitent pas de régénération acido-basique, consomment une grande quantité d’acide-base et ne génèrent pas une grande quantité d’eaux usées acido-basiques. Ils n’ont besoin d’ajouter qu’une petite quantité d’acide, d’alcali, d’antitartre et d’agent réducteur.
En termes d’exploitation et de maintenance, l’osmose inverse et l’EDI présentent également les avantages d’une automatisation élevée et d’un contrôle facile des programmes.
4. L’équipement d’osmose inverse + EDI est coûteux et difficile à réparer, et il est difficile de traiter la saumure concentrée
Bien que le procédé d’osmose inverse plus EDI présente de nombreux avantages, lorsque l’équipement tombe en panne, en particulier lorsque la membrane d’osmose inverse et la pile de membranes EDI sont endommagées, il ne peut être remplacé que par arrêt. Dans la plupart des cas, du personnel professionnel et technique est nécessaire pour le remplacer, et le temps d’arrêt peut être plus long.
Bien que l’osmose inverse ne produise pas une grande quantité d’eaux usées acido-basiques, le taux de récupération de l’osmose inverse primaire n’est généralement que de 75 % et une grande quantité d’eau concentrée sera produite. La teneur en sel de l’eau concentrée sera beaucoup plus élevée que celle de l’eau brute. Les mesures de traitement, une fois rejetées, pollueront l’environnement.
À l’heure actuelle, dans les centrales électriques domestiques, la majeure partie de la saumure concentrée issue de l’osmose inverse est recyclée et utilisée pour le lavage du charbon et l’humidification des cendres ; Certaines universités mènent des recherches sur l’évaporation et la cristallisation de la saumure concentrée, mais le coût est élevé et difficile, et il n’y a pas encore de problème majeur. gamme d’applications industrielles.
Le coût des équipements d’osmose inverse et d’EDI est relativement élevé, mais dans certains cas, il est même inférieur à l’investissement initial du procédé d’échange d’ions traditionnel.
Dans les systèmes de traitement de l’eau à grande échelle (lorsque le système produit une grande quantité d’eau), l’investissement initial des systèmes d’osmose inverse et d’EDI est beaucoup plus élevé que celui des procédés d’échange d’ions traditionnels.
Dans les petits systèmes de traitement de l’eau, le procédé d’osmose inverse plus EDI est à peu près équivalent au processus traditionnel d’échange d’ions en termes d’investissement initial dans les petits systèmes de traitement de l’eau.
En résumé, lorsque le rendement du système de traitement de l’eau est faible, le processus de traitement par osmose inverse plus EDI peut être privilégié. Ce processus a un faible investissement initial, un haut degré d’automatisation et une faible pollution de l’environnement.
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