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1 EDR水處理技術之運用與案例介紹 報告人： 報告人：梁德明 工研院能環所 工研院能環所 水科技組 水科技組 100 100 年 年 10 10 月 月 21 21 日 日 100 年度 「園區廠商節水節能減碳輔導計畫」-節水教育訓練
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EDR水處理技術之運用與案例介紹
報告人：報告人：梁德明
工研院能環所工研院能環所
水科技組水科技組
100100年年1010月月2121日日
100 年度「園區廠商節水節能減碳輔導計畫」-節水教育訓練
2
薄膜程序應用
(AWWA,1995)
3
薄膜種類
4Salt concentration (g/liter)
Ion exchange
ElectrodialysisReverse osmosis
Multi-effectevaporation
1 5 10 50 100
DesalinationCost
(NT/M3)
8
30
80
400
薄膜技術脫鹽成本
5
•電透析(electrodialysis, ED)
電透析處理技術是利用不同特性的薄膜對
水中的離子作分離選擇，水中離子的移動
則是靠正負直流電來當吸引的驅動力
•倒極式電透析(electrodialysis reversal, EDR)
倒極式電透析是將電透析處理技術作進一步
修正，乃利用直流電正負極和內部導流的切
換來延長薄膜使用壽命
分離原理
6
利用陽離子只能穿透陽離子交換膜，而陰離子只穿透陰離子交換膜的特性，在外加直流電場的作用下，水中的陰離子移向陽極、陽離子移向陰極，最後得到淡水及濃水，達到淡化除鹽的目的
1. 電透析原理
Ionic permselectivityof ion-exchange membranes
+
+
+
+
+
+
++
++
+
Na+
Cl-
Cl-
Cl-
Na+
Anion exchange membrane
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Cl-
Na+
Na+
Na+
Cl-
Cation exchange membrane
+
+
+
+
+
+
++
++
-
Na+
Cl-
Cl-
Cl-
Na+
Anion exchange membrane
+
+
+
+
+
+
++
++
+
Na+
Cl-
Cl-
Cl-
Na+
Anion exchange membrane
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Cl-
Na+
Na+
Na+
Cl-
Cation exchange membrane
+
+
+
+
+
+
++
++
-
Na+
Cl-
Cl-
Cl-
Na+
Anion exchange membrane
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Cl-
Na+
Na+
Na+
Cl-
Cation exchange membrane
+
+
+
+
+
+
++
++
-
Na+
Cl-
Cl-
Cl-
Na+
Anion exchange membrane
分離原理
7
離子交換膜的分類
膜中所含官能基的種類
(1)陽離子交換膜：含酸性官能基的膜，如強酸性磺酸型。
(2)陰離子交換膜：含鹼性官能基的膜，如強鹼性季銨型。
Cation exchange membrane
-COO-
SO3-
-
-
-
-
--
-
-
-
-
Anion exchange membrane
+ N+
+
+
+
+
++
+
+
+
+
8---------------------------------------------------
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Anion exchange membrane
Anion exchange membrane
Cation exchange membrane
Cation exchange membrane
分離原理
9
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
---------------------------------------------------Anion exchange membrane
Concentrate
Dilute
Concentrate
Cation exchange membrane
Anion exchange membrane
Cation exchange membrane
分離原理
10
Reverse Osmosis
Salt and water
waterwater
PP
Salt
Electrodialysis
Salt and water
CationsAnions
Water
E E
分離機制
11
允許進水水質差異
12
SDI test
進氣閥 壓力計 樣品閥薄膜過濾器
量筒
壓力鋼瓶空壓機
13
電透析模組示意
陽極
Ａ
極水
陰極
濃水淡水
Ｃ ＡＣＡ Ｃ
原水
原水
Ａ：陰離子交換膜 Ｃ：陽離子交換膜
+ -
-----
++ ++ +
極水
淡室
淡室
濃室
濃室
淡室
極室
極室
14
電透析
15
實驗室研究 實廠驗證模型廠試驗
• EDR薄膜面積：20cm x 40 cm
• EDR薄膜對數：20 對
• 處理量：100 ℓ/hr
• EDR薄膜面積：80 cm x 160 cm
• EDR薄膜對數：450對
• 處理量：450 m3 /day
• EDR薄膜面積：30 cm x 60 cm
• EDR薄膜對數：100 對
• 處理量：20 m3 /day
EDR技術研發
16
原水
工業廢水
砂濾
淡水
濃水
控制盤 電源供應器
藥槽
EDR
EDR 系統
濃水
17
不溶性陽極(在網板內) 離子交換膜
電源供應器
倒極控制器
電腦自動操作記錄
膜堆
膜組 (500 m3/day)
18
三級三段EDR 膜組
級/段 總膜對數 產水量 膜面積 極限操作電壓
3 級 3 段 450 200m3/day 160cm x 80 cm 160-180V
實場 EDR設備
19
實場 EDR設備
20
EDR 操作參數
21
EDR 膜組串連與並聯
22
倒極頻率
酸洗週期
回收率、脫鹽率
結垢防止
生物滋生沉積防止
搭配前處理技術
斷面流速的控制
pH控制
On-line 監測與控制
模組安排
電流與電壓
水質/水量 用途
EDR設計與操作
23
• 地下水脫鹽工程(50CMD,2003)• 河川水混凝沉澱脫鹽工程 (2400 CMD,2003)• 冷卻循環水脫鹽循環使用工程 (500 CMD, 2003)• RO濃縮水EDR脫鹽回收工程(300CMD, 2004)• RO濃縮水EDR脫鹽回收工程(300 CMD, 2005)• 工業廢水脫鹽回收 (200 CMD, 2006)• 晉億公司螺絲製造廢水脫鹽回收 (450 CMD, 2007)• 日東精密螺絲製造業廢水脫鹽回收 (350 CMD, 2007)• 瑞升電子含銅清洗水回收(1000 CMD, 2008)• 含氟清洗水脫鹽再生回收(600 CMD,2008)• 中鋼公司直接冷卻水脫鹽回收(560CMD,2008)• 義芳化學工業用水脫鹽回收(400 CMD, 2010)• 集盛實業公司廢水回收 (1200 CMD, 2011)
應用實績
24
實績照片
25
案例
1.鋼材直接冷卻水塔循環水
2.電器業冷卻水塔循環水
3.電鍍業冷卻水塔循環水
4.石化業廢水與冷卻水回收
5.西班牙都市汙水回收灌溉
26
中國鋼鐵股份有限公司 200D直排水回收設備EDR實場照片案例1
27
直接冷卻水回收
200D直排水 精密過濾器
原水槽
淡水槽
濃水槽
回用
排放至工業廢水道
mg/L340：SO42-
8.5：PH
m3/hr35：流量
mg/L280：Cl-mg/L400：總硬度
μS/cm1800：電導率
原水水質
mg/L≤120：SO42-
7.5~8.5：PH
m3/hr25：流量
mg/L≤30：Cl-mg/L≤50：總硬度
μS/cm≤350：電導率
處理後水質
mg/L1000：SO42-
8.5：PHm3/hr8.5：流量
mg/L1100：Cl-mg/L1500：總硬度
μS/cm6100：電導率
濃水水質
複合濾材過濾器
原水
極水
淡水
極水原水槽
濃水濃水
原水補充
濃水槽
EDR
清洗排放
1.5m3/hr
HCl 酸洗
EDR應用
28
鋼材直接冷卻循環水水質結果
420.51121112--116.2淡水
188121242983164248.5原水
Na+
(mg/L)Mg2+
(mg/L)Ca2+
(mg/L)Cl-
(mg/L)SO4
2-
(mg/L)SS
(mg/L)COD
(mg/L)pH樣品名稱
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
6月13日 6月14日 6月15日 6月18日 6月19日 6月20日 6月21日 6月22日
電導
度(u
s/cm
)
原水
EDR產水
案例1
29
4.25
維修費用
(元/m3)
11.1550.771.13EDR
合計
(元/m3)
設備攤提
(元/m3)
藥品費
(元/m3)
電費
(元/m3)
操作成本分析
案例1
30
自來水槽 E.D.R. 儲水塔 循環水槽 地下集水坑
新真空爐
舊真空爐
本體車間
冷卻水塔
砂濾塔
當循環水電導度高於250µ s/cm時，迴流至E.D.R.再精製
電氣用品製程用水再利用處理流程圖
案例2
電器業冷卻循環水
31
原水水質
EDR進水水源為:
•p H : 7.1
•M鹼度 : 78.3 mg/l
•電導度: 710 μS/cm
•總硬度: 147 mg/l
•全 鐵: 0.24 mg/l
•氯離子: 60.1 mg/l
•SO42- : 155 mg/l
案例2
32
自來水儲槽
處理後
水槽
EDR設備循環水儲槽 20T
精密過濾器
自來水水質
電導度: 710 μS/cm
總硬度: 150 mg/l
氯離子: 130 mg/l
冷卻水塔
EDR處理後水質
電導度: 200 μS/cm
總硬度: 50 mg/l
氯離子: 15 mg/l
現場機台設備
當水質偵測器偵測到循環水質電導度偏高時,會自動把水倒入EDR再做處理,使電導度控制在 200μs/㎝↓.
電導度計電導度計
EDR系統圖案例2
337.97.505.10.27
7.748.0405.9.29
6.327.6605.8.20
6.187.7205.7.23
6.556.9705.6.23
7.086.6805.5.28
7.47.6805.4.30
7.237.6805.3.26
7.367.2805.2.25
pHpH
淡水自來水檢測項目
日期pH
0
2
4
6
8
10
05.2.25
05.3.26
05.4.30
05.5.28
05.6.23
05.7.23
05.8.20
05.9.29
05.10.27
自來水
淡水
EDR分離功能案例2
34
19860305.10.27
19552405.9.29
176.872205.8.20
23382605.7.23
22476505.6.23
23371905.5.28
27171005.4.30
17752505.3.26
172.246505.2.25
導電度(μs/cm)
導電度(μs/cm)
淡水自來水檢測項目
日期
導電度
0
200
400
600
800
1000
05.2.
2505
.3.26
05.4.
3005
.5.28
05.6.
2305
.7.23
05.8.
2005
.9.29
05.10
.27
日期
μs/cm自來水
淡水
EDR分離功能案例2
35
11.257.405.10.27
16.151.805.9.29
8.0369.6805.8.20
9.5672.2605.7.23
12.5462.7105.6.23
10.941.9905.5.28
13.9440.6705.4.30
6.9727.8905.3.26
17.741.805.2.25
M鹼度(mg/L)
M鹼度(mg/L)
淡水自來水檢測項目
日期
M鹼度
0
20
40
60
80
05.2.25
05.3.26
05.4.30
05.5.28
05.6.23
05.7.23
05.8.20
05.9.29
05.10 .27
日期
mg/L自來水
淡水
EDR分離功能案例2
36
38.919505.10.27
21.911705.9.29
ND45.8205.8.20
ND69.7205.7.23
18.82190.1905.6.23
34.02194.1805.5.28
40.05188.1905.4.30
40.04188.1905.3.26
47198.905.2.25
總硬度(mg/L)
總硬度(mg/L)
淡水自來水檢測項目
日期
總硬度
0
50
100
150
200
250
05.2.25
05.3.26
05.4.30
05.5.28
05.6.23
05.7.23
05.8.20
05.9.29
05.10.27
日期
mg/L自來水
淡水
EDR分離功能案例2
37
13.789.805.10.27
12.777.305.9.29
9.9783.0505.8.20
12.6398.58905.7.23
40.26116.1705.6.23
22.899.305.5.28
13.3496.8605.4.30
11.3274.4905.3.26
3.875.405.2.25
Cl-
(mg/L)Cl-
(mg/L)
淡水自來水檢測項目
日期
氯離子
020406080
100120140
05.2.25
05.3.26
05.4.30
05.5.28
05.6.23
05.7.23
05.8.20
05.9.29
05.10 .27
曰期
mg/L自來水
淡水
EDR分離功能案例2
38
0.340.3605.10.27
0.70.7105.9.19
0.680.64805.8.20
0.7030.71105.7.23
0.2330.21205.6.23
0.30.305.5.28
3.13.405.4.30
0.150.305.2.19
SiO2
(mg/L)SiO2
(mg/L)
淡水自來水檢測項目
日期
SiO2
01234
05.2 .19
05.4 .30
05.5 .28
05.6 .23
05.7 .23
05.8 .20
05.9 .19
05.10.2
7
日期
mg/L自來水
淡水
EDR分離功能案例2
39
8611805.10.27
5211605.9.29
5411405.8.20
7213605.7.23
9015405.6.23
8215805.5.28
8119505.4.30
10515005.3.4
7517005.2.25
SO42-
(mg/L)SO4
2-
(mg/L)
淡水自來水檢測項目
日期
硫酸塩
050
100150200250
05.2.25
05.3.4
05.4.30
05.5.28
05.6.23
05.7.23
05.8.20
05.9.29
05.10 .27
日期
mg/
L 自來水
淡水
EDR分離功能案例2
40
3
設備攤提
(元/m3)
5.310.360.451.5EDR
合計
(元/m3)
維修費用
(元/m3)
藥品費
(元/m3)
電費
(元/m3)
操作成本分析
虎生電子電器有限公司虎生電子電器有限公司
案例2
41
晉億實業股份有限公司EDR實場照片
案例3
42
電導度
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
6000
6500
7000
7500
8000
2008年
Cd(
µS/c
m)
原水
淡水
原水 6350 6200 7350 7200 6520 7320 6500 7260 7360 7440 6800 7100
淡水 177 107 165 161 181 114 135 146 173 444 383 370
1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月
酸洗清洗水脫鹽
EDR應用案例3
43
Cl-
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
2008年
Cl- (m
g/L)
原水
淡水
原水 1533 2150 2350 1900 2380 2210 2340 1866 1922 2300 2290 2055
淡水 29 18 26 38 29 18 20 24 20 12 20 42
1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月
酸洗清洗水脫鹽EDR應用案例3
44
5
設備攤提
(10年)
(元/m3)
13.62.62.53.5EDR
合計
(元/m3)
維修費用
(元/m3)
藥品費
(元/m3)
電費
(元/m3)
操作成本分析
電鍍業廢水(回收300 CMD)案例3
45
EDR實場照片日東精密螺絲工業（浙江）有限公司EDR實場照片
46
Water
DC
EDR
UF
Product
Concentrate
Backwash
Recycle
Cleanwater
Waste
Pilot plant of UF and EDR units
石化廢水處理廠放流水脫鹽回收
四、EDR案例案例4
47
Item Discharged stream from treatment plant
Water of EDR product
pH 8.1~8.3 7.1~7.5 SS mg/L 42 - Conductivity µS/cm 3,240~4,100 440~640 COD mg/L 56~80 45~75 Ca mg/L 15~38 5~8.5 Mg mg/L 12~19 2.5~4 Fe mg/L 0.52 - Na+ mg/L 1,676~1,830 180~195 Cl- mg/L 182~220 46~69 NO2
- mg/L 76~92 15~32 NO3
- mg/L 42~105 10~35 PO4
3- mg/L ND - SO4
2- mg/L 16~40 - SiO2 mg/L 6.5 2.5 Hardness mg/L as CaCO3 80~135 20~38 Alkalinity mg/L as CaCO3 520~580 160~195
石化廢水處理廠放流水脫鹽回收
四、EDR案例案例4
48
0
1
2
3
4
5
6
7
8/7 8/27 9/16 10/6 10/26 11/15 12/5 12/25
DATE
Conductivity(ms/cm)
UF/SUF permeate
EDR product
石化廢水處理廠放流水脫鹽回收
電導度去除
四、EDR案例案例4
49
0
20
40
60
80
100
8/14 8/29 9/13 9/28 10/13 10/28 11/12 11/27 12/12
DATE
Ca2+(mgL)
石化廢水處理廠放流水脫鹽回收
鈣離子去除
四、EDR案例案例4
50
冷卻排放水：
項目 5月2日 5月4日 5月7日 5月9日 5月10日 原水平均
PH 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5
電導度 μS/cm 3060 3080 3100 3100 2990 3066
總硬度 ppm as CaCO3 1733 1780 1733 1743 1657 1729
鈣硬度 ppm as CaCO3 1093 1153 1150 1127 1083 1121
氯 鹽 ppm as Cl 97 97 99 104 101 100
硫酸鹽 ppm as SO4 1649 1713 1679 1691 1515 1649
矽酸鹽 ppm as SiO2 55.5 57.3 57.6 56.0 54.2 56.1
EDR產水
項目 5月2日 5月4日 5月7日 5月9日 5月10日 平均
PH 4.0 3.7 4.4 3.5 3.6 3.8
電導度 μS/cm 947 814 1086 869 1018 947
總硬度 ppm as CaCO3 246 184 354 214 278 255
鈣硬度 ppm as CaCO3 151 111 222 134 167 157
氯 鹽 ppm as Cl 8 7 11 10 10 9
硫酸鹽 ppm as SO4 393 313 499 344 425 395
矽酸鹽 ppm as SiO2 51.0 47.2 51.3 47.0 49.2 49.1
案例4石化業冷卻水塔
51
污水廠放流水脫鹽回收
處理程序
四、EDR案例案例5
52
污水廠放流水脫鹽回收
設計資料
四、EDR案例案例5
53
污水廠放流水脫鹽回收
水質
操作成本
52
四、EDR案例案例5
54
比較 RO and EDR特性
濃水濃度大幅升高會沉積造成阻塞
濃水的濃度不會上升,不沉積
SiO2 沉積
~70%70~90 %Recovery
膜表面切線流速小較差膜表面切線流流速大較佳流力抗沉積作用
壓力驅動電荷驅動分離機制
差/加酸/抑垢劑好/倒極控制/加酸抗結垢(碳酸鈣碳酸鎂與硫酸鈣)
差/殺菌劑
(RO膜不耐氯)
好/添加次氯酸鈉生物性黏著與沉積物
特殊清洗劑搭配酸鹼HCl/NaOH膜清洗
highhighDesalination ratio
<2 (不耐)< 15 (較耐高微粒子濃度SDI(水中微粒子密度指標)
最好用UF可用砂滤/UF/MF前處理方式
> 1,000200~ 8,000Conductivity, μS/cm
ROEDR
自來水的SDI值通常>5
55
敬請指正謝謝
![[報告] 電影欣賞報告 - 奧圖瑪塔](https://static.fdocument.pub/doc/165x107/58edf5eb1a28ab8c708b469b/-58edf5eb1a28ab8c708b469b.jpg)
