朝阳BR-5吨单级反渗透+EDI超纯水设备_超纯水设备-上海滨润环保科技有限公司

应用领域	环保,食品/农产品,化工,电子/电池,制药/生物制药

朝阳BR-5吨单级反渗透+EDI超纯水设备，是兼顾产水纯度与运行经济性的高效解决方案，广泛应用于电子元件清洗、实验室分析、化妆品生产等对水质要求较高的领域。该设备通过单级 RO 实现初步脱盐，再经 EDI 深度纯化，可稳定产出电阻率 15-18MΩ・cm、TOC≤50ppb 的超纯水，其工艺设计融合了 “高效脱盐 + 连续除离子" 的技术逻辑，在保证水质的同时，较双级 RO 系统降低约 20% 的初期投资。

朝阳BR-5吨单级反渗透+EDI超纯水设备

一、核心工艺原理与技术逻辑

该设备的工艺核心是 “单级 RO 预处理 + EDI 深度纯化" 的串联组合，通过两级处理的协同作用实现从原水到超纯水的质的飞跃。

单级 RO 作为预处理单元，在 1.0-1.4MPa 的操作压力下，利用芳香族聚酰胺复合膜（脱盐率≥99.2%）的选择性渗透特性，去除原水中 99% 以上的溶解盐、胶体、有机物及微生物。其产水 TDS 可降至 10-20mg/L，电导率≤20μS/cm，为 EDI 系统提供合格的进水水质（通常要求电导率≤50μS/cm、硬度≤1ppm）。与双级 RO 相比，单级 RO 虽脱盐率稍低，但通过优化膜元件排列（8 支 8040 膜元件并联，每组 4 支串联）和运行参数（回收率 75%），可在保证产水量的同时，将能耗控制在 1.0kW・h/m³ 左右。

EDI 系统是超纯水制备的核心，其原理是在直流电场（电压 300-600V）作用下，利用离子交换树脂的离子交换作用与离子选择性膜的渗透作用，实现水中残余离子的深度去除。EDI 模块内部填充混合离子交换树脂，在电场力驱动下，水中的阳离子向阴极迁移，阴离子向阳极迁移，最终通过浓水室排出，而树脂则在水电解产生的 H⁺和 OH⁻的作用下实现连续再生，无需化学药剂。5 吨 / 小时系统通常配置 3 台 EDI 模块并联运行（单台产水 1.7-1.8m³/h），可将 RO 产水的电阻率从 0.1-0.5MΩ・cm 提升至 15-18MΩ・cm，同时去除 90% 以上的 TOC 和微生物，使产水电子级纯水（ASTM D5127 Type E-1）和实验室一级水（GB/T 6682）的标准要求。

工艺设计中融入 “动态平衡" 理念：通过 PLC 控制系统实时监测 RO 产水电导率和 EDI 进水电流量，当 RO 产水水质波动时（如电导率突然升高至 30μS/cm），自动调节 EDI 的运行电流（从 4A 增至 6A），确保 EDI 产水电阻率稳定在 15MΩ・cm 以上。同时，设置浓水循环回路（浓水流量为产水量的 20%），通过调节浓水排放阀的开度，维持 EDI 模块内的水流分布均匀，避免局部浓差极化导致的结垢风险。

二、系统构成与模块化设计

设备采用 “预处理 - 单级 RO-EDI - 终端精制" 的四段式架构，各模块通过标准化接口连接，可根据用户需求灵活增减单元，单套系统安装调试周期仅需 10 天。

（一）预处理系统

预处理的目标是去除原水中可能污染 RO 膜和 EDI 模块的杂质，确保后续系统稳定运行，由四个关键单元组成：

多介质过滤单元：采用 φ800mm 的不锈钢过滤罐，内装石英砂（粒径 0.5-1.2mm）和无烟煤（粒径 0.8-1.5mm）的混合滤料（体积比 3:1），通过机械截留和吸附作用去除原水中的悬浮物、泥沙及大颗粒胶体，使进水浊度≤1NTU。运行流速 10-12m/h，每 24 小时自动反冲洗一次（反洗强度 15L/(m²・s)，时间 10 分钟），并配备手动正洗功能，确保滤料清洁度。

活性炭吸附单元：φ600mm 的不锈钢罐内填充 1.0m³ 的椰壳活性炭（碘值≥1000mg/g），主要去除原水中的余氯（降至 0.05mg/L 以下）、有机物（TOC 去除率 40-50%）及部分重金属离子（如铁、锰）。运行流速 8-10m/h，通过在线余氯监测仪（检测限 0.01mg/L）实时监控出口水质，当余氯＞0.03mg/L 时，自动启动再生程序（采用 5% 盐酸溶液浸泡 2 小时，再用纯水洗至中性）。

软化单元：采用双罐流量控制型钠离子交换系统（树脂型号 001×7），单罐树脂装填量 0.5m³，通过钠离子与水中钙、镁离子的交换反应，将原水硬度降至≤0.5ppm。双罐交替运行（一用一备），当单罐产水量达到 80 吨时，自动切换至备用罐并启动再生（再生液为 8% NaCl 溶液，用量为树脂体积的 1.5 倍），确保出水硬度稳定。

精密保安过滤单元：作为 RO 系统的最后一道保护屏障，采用 40 英寸 5μm 聚丙烯折叠滤芯（6 支并联），截留预处理过程中可能泄漏的微小颗粒和胶体，确保进入 RO 膜的水中颗粒粒径＜5μm。滤芯外壳为 316L 不锈钢材质，配备压差变送器（报警阈值 0.1MPa），当进出口压差超过设定值时，自动提醒更换滤芯。

（二）单级 RO 系统

该系统是脱盐的主要单元，由膜组件、高压泵、控制系统及辅助设备构成，采用撬装式设计（尺寸 4.0m×1.8m×1.6m），便于运输和安装：

膜组件：8 支 ESPA2-8040 苦咸水膜元件分为两组，每组 4 支串联，膜壳采用玻璃钢材质（工作压力 1.6MPa），端盖密封方式为 O 型圈密封（材质 EPDM）。膜组件的排列方式确保每支膜元件的进水压力和流量均匀，减少因水力不平衡导致的膜污染。

高压泵：采用卧式多级离心泵（流量 6.7m³/h，扬程 160m），配备变频控制器（0-50Hz 可调），可根据 RO 产水流量自动调节转速，避免因流量波动导致的压力冲击。泵出口安装压力传感器和安全阀（起跳压力 1.6MPa），确保系统运行安全。

辅助系统：包括阻垢剂投加装置（PTP-2000，浓度 2-3ppm），防止 RO 膜表面形成碳酸钙和硫酸钙垢；pH 调节装置（投加氢氧化钠溶液，将进水 pH 调至 7.5-8.5），提高 CO₂的去除率；以及在线监测仪表（进水压力、产水压力、浓水压力、电导率、流量），实时记录系统运行参数。

（三）EDI 深度纯化系统

该系统是超纯水制备的关键，由 EDI 模块、整流器、水泵及相关管路组成，可实现连续稳定的超纯水产出：

EDI 模块：3 台 EDI 模块（型号 IP-LXM45Z）并联运行，每台模块包含 100 对阴、阳离子交换膜，内部填充 0.5L 混合离子交换树脂（阳树脂：阴树脂 = 1:1）。模块运行温度控制在 15-35℃，进水压力 0.2-0.4MPa，浓水排放率 10-15%，确保模块内部的水流和电流分布均匀。

整流器：提供直流电源（输出电压 0-600V，电流 0-10A），并具备恒压 / 恒流两种控制模式，可根据 EDI 进水电导率自动调节输出电流，当进水电导率升高时，自动增加电流以保证脱盐效果。

循环系统：采用不锈钢离心泵（流量 1.5m³/h，扬程 30m）驱动浓水循环，通过流量计和调节阀控制浓水流量，确保浓水浓度在合适范围内（通常为进水的 5-8 倍），避免浓水室结垢。

（四）终端精制与储存分配系统

该系统的作用是进一步提升超纯水质量，并确保在储存和输送过程中不被污染，主要由以下单元组成：

终端抛光混床：采用 0.5m³ 的不锈钢柱（直径 300mm），内装核级离子交换树脂（阳树脂：阴树脂 = 2:1），作为 EDI 产水的最后一道精制工序，可将电阻率提升至 18.2MΩ・cm（理论极限值），并去除 EDI 未能去除的痕量有机物和离子。抛光混床的更换周期根据产水电阻率确定，当电阻率＜15MΩ・cm 时，提示更换树脂。

超纯水储罐：采用 316L 不锈钢材质（容积 8m³），内表面经电化学抛光（Ra≤0.4μm），配备 0.1μm 疏水性空气呼吸器（带加热防冻功能）、搅拌装置（转速 30r/min）及液位传感器（精度 ±10mm）。储罐设计有 1° 的坡度，确保排空，避免死角积水。

循环输送系统：采用卫生级离心泵（材质 316L，机械密封为 PTFE）提供动力，使管道内水流速维持在 1.5-2.0m/s（湍流状态），抑制微生物附着和繁殖。管道采用自动轨道焊接（焊缝内表面 Ra≤0.8μm），阀门为零死角隔膜阀，所有连接部位均采用快装接头，便于拆卸和清洗。

在线监测与消毒系统：总送管道安装电阻率仪（带温度补偿，精度 ±0.1MΩ・cm）、TOC 分析仪（检测限 5ppb）和颗粒计数器（0.1μm，计数精度 ±10%），总回管道安装电阻率仪。消毒采用紫外线杀菌（254nm，剂量 30mJ/cm²）和臭氧消毒（浓度 0.1-0.2ppm）相结合的方式，每周进行一次臭氧消毒（持续 30 分钟），每月进行一次紫外线灯管强度检测，确保杀菌效果。

三、关键工艺技术与质量控制

设备通过多项核心技术的集成应用，实现了超纯水的稳定产出和高效运行，以下五项关键技术是保障水质的核心：

EDI 进水预处理技术：为确保 EDI 模块的长期稳定运行，单级 RO 产水需经过精密过滤（1μm）和软化处理（硬度≤0.5ppm），防止 EDI 膜结垢和树脂污染。同时，在 RO 产水管道添加还原剂（亚硫酸氢钠，浓度 1-2ppm），去除残余的游离氯（降至 0.01mg/L 以下），避免氯对 EDI 膜的氧化降解。

电阻率精准控制技术：通过 PLC 控制系统实时采集 EDI 产水电阻率信号，当电阻率低于 15MΩ・cm 时，自动增加 EDI 运行电流（每降低 1MΩ・cm，电流增加 0.5A），直至电阻率恢复至 16MΩ・cm 以上。同时，在终端抛光混床出口安装电阻率仪，当电阻率＜17MΩ・cm 时，自动切换至备用抛光混床，确保产水质量。

TOC 深度去除技术：采用 “活性炭吸附 + RO 膜截留 + EDI 深度处理 + 终端紫外氧化" 的四级 TOC 控制工艺，可将原水 TOC（通常 1-5mg/L）降至≤50ppb。其中，185nm 紫外灯管（安装在 EDI 产水管道）产生的羟基自由基，可氧化分解水中的小分子有机物，TOC 去除率可达 30-40%。

节能运行技术：单级 RO 系统采用变频高压泵，根据产水需求动态调节转速，较定频泵节能 15-20%；EDI 系统采用恒电流控制模式，避免因电压过高导致的能耗增加；循环系统采用变频水泵，根据管道压力自动调节流量，使单位产水能耗控制在 1.5kW・h/m³ 以下。

系统防污染技术：RO 膜采用错流过滤（浓水排放率 25%），减少污染物在膜表面的沉积；EDI 模块定期进行浓水循环冲洗（每天 3 次，每次 5 分钟），防止树脂污染；超纯水储罐采用氮气保护（维持微正压 0.01-0.02MPa），避免空气中的 CO₂和微生物进入。同时，系统每小时自动记录各单元的运行参数，通过 AI 算法分析污染趋势，提前预警可能的污染风险（如 RO 膜胶体污染、EDI 树脂有机物污染）。

四、运行保障与维护管理

设备的长期稳定运行依赖于完善的运行保障体系和科学的维护管理策略，以下从三个方面进行阐述：

系统验证与合规管理：设备安装完成后，需进行全面的性能验证，包括 RO 系统的脱盐率、EDI 系统的电阻率、产水量等关键参数的测试，确保符合设计要求。对于用于制药和电子行业的设备，还需进行 GMP 合规性验证，包括 DQ（设计确认）、IQ（安装确认）、OQ（运行确认）和 PQ（性能确认），其中 PQ 阶段需连续 30 天监测产水水质，确保电阻率≥15MΩ・cm、TOC≤50ppb、微生物＜10CFU/ml。

预防性维护计划：制定详细的维护计划，包括日常维护、每周维护、月度维护和年度维护：

日常维护：检查各单元的运行压力、流量、水质参数，记录运行数据，及时处理异常情况；

每周维护：更换保安过滤器滤芯，清洗 EDI 模块浓水室，检查紫外线灯管运行状态；

月度维护：校准电阻率仪、TOC 分析仪和颗粒计数器，检查 RO 膜压差和脱盐率，进行 EDI 模块的性能测试；

年度维护：更换 RO 膜元件（根据运行情况，通常 3-5 年更换一次）、EDI 模块树脂（5-7 年更换一次），检查管道和阀门的腐蚀情况，进行系统的全面清洗和消毒。

故障诊断与处理：设备运行过程中可能出现各种故障，如 RO 产水电导率升高、EDI 电阻率下降、产水量减少等，需建立快速诊断和处理机制。例如，当 RO 产水电导率突然升高时，可能是膜元件损坏或密封圈老化，需关闭系统进行检查，更换损坏的膜元件或密封圈；当 EDI 电阻率下降时，可能是树脂污染或膜结垢，需进行化学清洗（酸洗或碱洗），恢复 EDI 性能。同时，设备配备远程监控系统，可实时传输运行数据至厂家技术中心，便于专业人员进行远程诊断和指导。

四、应用场景与技术优势

该设备凭借其稳定的产水质量和灵活的运行方式，在多个领域得到广泛应用，其核心优势如下：

应用场景方面，在电子行业，可用于半导体芯片清洗、液晶显示屏制造和印刷电路板蚀刻，满足电子级超纯水的严格要求；在实验室领域，为原子吸收光谱（AAS）、高效液相色谱（HPLC）、质谱分析（MS）等精密仪器提供分析用水；在化妆品行业，用于高档护肤品和彩妆的原料配制和容器清洗，确保产品的纯度和安全性；在电力行业，可作为锅炉补给水，减少锅炉结垢和腐蚀，延长设备使用寿命。

技术优势主要体现在三个方面：一是水质纯度高，可稳定产出电阻率 15-18MΩ・cm 的超纯水，满足多种领域的用水需求；二是运行成本低，单级 RO+EDI 的组合较双级 RO + 混床系统减少了化学药剂（酸碱）的消耗，每年可节省药剂费用约 3 万元，同时降低了废水处理成本；三是自动化程度高，采用 PLC 控制系统实现全流程自动化运行，可远程监控和操作，减少人工干预，提高运行稳定性和可靠性。