Môi trường Hà Nội

Đặc tính kỹ thuật hệ thống lọc nước EDI:

Nước khử ion còn được gọi là nước khử khoáng là nước mà các ion khoáng trong nước đã bị loại bỏ, các ion khoáng trong nước như cation natri, canxi, sắt, đồng … và các anion như clorua, sunfat, nitrat .. là các ion phổ biến trong nước. Khử ion là quá trình vật lý trong đó sử dụng hạt nhựa trao đổi ion để thay thế các ion muối khoáng trong nước bằng các ion được cấy lên bề mặt hạt trao đổi ion. Kết quả là đa số các ion muối khoáng bị loại bỏ trong nước, quá trình khử ion tạo ra nước có độ tinh khiết cao, gần như là nước cất.

EDI ( Electrodeionization) – khử ion bằng điện là quá trình loại bỏ ion trong nước bằng điện. Nó khác với công nghệ khử ion bằng hạt nhựa trao đổi ion ở chỗ không cần phải sử dụng các hóa chất như axit và xút để tái sinh. EDI thường được sử dụng như một quá trình loại bỏ ion sau màng thẩm thấu ngược RO để tạo ra nước có độ tinh khiết cao.

Thiết bị EDI thường có màng trao đổi ion bán thấm, nhựa trao đổi ion. Quá trình EDI là quá trình liên tục, nó là sự kết hợp của hai quá trình là khử ion bằng trao đổi ion và lọc điện.

EDI liên tục là công nghệ được sử dụng ngày càng nhiều cho sản xuất nước cất hay còn gọi là nước siêu tinh khiết trong các ngành công nghiệp như: vi điện tử, sản xuất điện và dược phẩm.

Tổng quan về thiết bị EDI

Mỗi module EDI bao gồm năm thành phần chính là nhựa trao đổi ion, hai màng trao đổi ion và hai điện cực. Có hai loại khoang trong thiết bị EDI là khoang pha loãng và khoang tập trung. Khoang pha loãng là phần có chứa nhựa trao đổi ion hỗn hợp có nước tinh khiết hoặc có sự pha loãng các ion. Khoang tập trung là khu vực tập trung của các ion và trở thành nước thải. Khoang pha loãng và khoang tập trung được ngăn cách bởi màng trao đổi ion là màng trao đổi anion và màng trao đổi cation.

Thiết bị EDI điển hình có chứa xen kẽ màng trao đổi anion và cation bán thấm. Khoảng trống giữa các màng được ngăn cách bởi miếng đệm có chứa ngăn dòng chảy. Một nguồn điện từ bên ngoài được sử dụng tại giới hạn của màng và ngăn.

Các khoang phải chịu một điện trường. Các khoang bị ràng buộc bởi một màng anion phải đối mặt với cực dương và màng cation phải đối mặt với cực âm và được ngăn bởi khoang pha loãng. Để tạo điều kiện chuyển ion,các khoang pha loãng được làm đầy với nhựa trao đổi ion.

Cation trong nước cấp vào ngăn pha loãng được hấp phụ trên các loại nhựa trao đổi cation và được vận chuyển dưới điện trường áp dụng đối với cực âm. Khi một cation đi qua màng cation vào khoang tập trung liền kề, tiến trình của nó bị chặn bởi các màng anion trên phía bên kia của khoang, tương tự đối với các anion. Kết quả là các ngăn pha loãng bị cạn kiệt các ion và các khoang tập trung chứa nồng độ cao các ion.

Đặc điểm thiết bị lọc nước EDI;

Công nghệ EDI không cần đến hoá chất để khôi phục chức năng hạt nhựa trao đổi ion trong công nghệ xử lý nước truyền thống. Đặc điểm chủ yếu của nó như sau:

Liên tục hoạt động, chất lượng nước sạch ổn định ít biết đổi về chất lượng nước.
Không cần dùng hoá chất trong quy trình lọc nước.
Không vì tuần hoàn khôi phục mà ngưng máy.
Tiết kiệm nước dùng khôi phục và thiết bị xử lý nước bẩn
Hiệu suất sản xuất nước cao (đạt 95%) · Không cần thiết bị cất giữ, pha loãng axit
* Chiếm ít diện tích
*Sử dụng an toàn, tránh công nhân tiếp xúc axit và các chất độc hại khác.
Giảm chi phí vận hành và bảo dưỡng khi sử dụng công nghệ EDI trong công nghiệp.
Thiết bị đơn chiếc, có thể linh hoạt kết hợp lắp đặt với lượng nước sạch khác nhau.
Lắp đặt đơn giản, nhanh, dễ bảo trì hệ thống,chi phí thấp.
Đầu tư thiết bị ban đầu lớn so với các thiết bị khác.

Quá trình khử ion trong thiết bị EDI

+ Khử ion: Loại bỏ các ion bởi các cation tích điện dương và anion tích điện âm. Nhựa cation trong hình thức hydro sẽ loại bỏ các cation như canxi, magie, kali, lưu huỳnh, amoni .. Nhựa anion trong hình thức hydroxit thay thế các anion như clorua, bicacbonat, sulfat, nitrat, silica .. bằng ion hydroxit. Kết quả của việc trao đổi các ion trong nước là các ion H⁺ và ion OH^- thay thế cho các ion cation và anion trong nước kết hợp với nhau tạo thành nước tinh khiết.

+ Di chuyển ion: Khác với trao đổi ion, khi nhựa cation và anion đã thay thế hết các ion H⁺ và OH^- cần phải tái sinh bằng axit và xút. Với thiết bị EDI, nguồn điện cung cấp một dòng điện giữa 2 cực, dòng điện là di chuyển giữa các điện cực từ cực dương đến cực âm. Khi các ion bị loại bỏ khỏi nước cấp, các cation bị hút đến cực âm, các anion bị hút đến cực dương. Khi nước cấp được đưa vào thiết bị EDI, các ion tích điện dương di chuyển qua nhựa cation và di chuyển qua màng trao đổi cation vào khoang tập trung do bị hút đến cực âm. Tương tự các ion tích điện âm di chuyển qua nhựa anion và di chuyển qua màng trao đổi anion vào khoang tập trung do bị hút đến cực dương.

Khi các ion di chuyển qua các màng vào khoang tập trung sẽ không thể di chuyển đến điện cực do việc bố trí vị trí của màng, màng cation nằm về phía cực dương và màng anion nằm về phía cực âm. Nước tại khoang tập trung là nước thải có chứa các cation và anion cần loại bỏ

+ Tái sinh:

Khác với hình thức trao đổi ion thông thường là phải sử dụng axit và xút đế tái sinh nhựa, thiết bị EDI không cần phải tái sinh bằng axit và nhựa, mà thay vào đó nó tận dụng dòng điện được sử dụng trên toàn module EDI. Điện gây ra một tỷ lệ nhỏ các phân tử nước phân ly thành các ion hydro và hydroxit, nên nó liên tục tái sinh nhựa cation và nhựa anion mà không phải dừng thiết bị để tái sinh. Chính vì vậy hoạt động của thiết bị EDI là liên tục, các ion liên tục được loại bỏ và nhựa được tái sinh liên tục nhờ quá trình tách ion của điện.

Chất lượng nước sau khi lọc qua hệ thống khử khoáng có sử dụng thiết bị EDI đạt điện trở suất rất cao lên tới 18 MΩ-cm, đáp ứng tốt yêu cầu về nguồn nước siêu tinh khiết phục vụ cho các ngành sản xuất

So sánh thiết bị EDI và thiết bị trao đổi ion hỗn hợp khác

Thiết bị EDI và thiết bị trao đổi ion hỗn hợp đều là thiết bị xử lý nước tinh trong hệ thống xử lý nước, chúng ta hãy so sánh chất lượng nước, vốn đầu tư ban đầu, chi phí vận hành của chúng để thấy tính ưu việt của ứng dụng thiết bị EDI trong xử lý nước thải và lọc các loại nước khác.

(1) Chất lượng nước khi sử dụng công nghệ lọc nước EDI;

Thiết bị EDI có tính liên tục nên chất lượng nước sạch ổn định, điện trở suất lên đến18.25ＭΩ·cm, đạt tiêu chuẩn nước siêu sạch. Thiết bị trao đổi ion hỗn hợp có tính gián đoạn, sau khi khôi phục thì chất lượng nước sạch tốt nhưng trước khi khôi phục thì chất lượng nước kém.

(2) Vốn đầu tư ban đầu cho hệ thống lọc nước EDI;

So với thiết bị trao đổi ion hỗn hợp thì thiết bị EDI cần vốn đầu tư lớn hơn khoảng 20%, nhưng thiết bị trao đổi ion hỗn hợp cần thiết bị cất giữ axit, thêm axit và thiết bị xử lý nước thải. Nhân công bảo dưỡng, thay hạt nhựa trao đổi (khoảng 2 người) cũng ước khoảng 10%. Cùng với việc nâng cao kỹ thuật và sản xuất theo lô thì vốn đầu tư ban đầu của thiết bị EDI cũng ít dần và thiết bị này chiếm ít diện tích nhà xưởng.

(3) Chi phí vận hành

Chi phí vận hành bao gồm: chi phí điện: EDI mất 0.5kwh/t nước, thiết bị trao đổi ion hỗn hợp mất 0.35kwh/t nước, dung dịch thuốc ( chỉ có thiết bị trao đổi ion hỗn hợp mất), chi phí khấu hao (ngang nhau). Ngoài ra chi phí vận hành của thiết bị trao đổi ion hỗn hợp cao hơn thiết bị EDI (mất chi phí mua thiết bị lưu giữ, pha axit, mua dung dịch…). Nói tóm lại trong quá trình vận hành giá thành sản xuất nước của thiết bị EDI là khoảng 48,600 đồng/m³ nước, giá vận hành thiết bị trao đổi ion hỗn hợp là 86,400 đồng/m³. Như vậy thiết bị EDI trong 1-2 năm có thể thu hồi lại vốn đầu tư.

Table 1-1: Model numbers and nominal flow rates.

Order Number	Model Number	Nominal Flow	Description
W3T17286	IP-LXM04X	2 gpm [0.44 m³/hr]	Single LX Type – 4 Cell
W3T17291	IP-LXM10X	5 gpm [1.1 m³/hr]	Single LX Type – 10 Cell
W3T17297	IP-LXM18X	9 gpm [2.0 m³/hr]	Single LX Type – 18 Cell
W3T17303	IP-LXM24X	12.5 gpm [2.8 m³/hr]	Single LX Type – 24 Cell
W3T17312	IP-LXM30X	15 gpm [3.3 m³/hr]	Single LX Type – 30 Cell
W3T17314	IP-LXM45X	22.5 gpm [5.1 m³/hr]	Single LX Type – 45 Cell