[00859185]环保型电去离子(EDI)集成膜技术及超纯水生产装置

该项目的发展目标是在3-5年内培育企业成为国内水处理界的知名工程公司之一，尤其是高端EDI领域的市场领导者。在制药、发电、电子、汽车、石化、冶金、电镀等工业和实验室领域，纯水与超纯水持续并将继续有着广泛的需求。因此，纯水的制备是一项渗透到多个工业和高科技研究领域中的重要技术，并由此而发展成为了一项庞大产业。传统的超纯水生产工艺一直使用离子交换法作为核心的深度除盐手段。该制水工艺有其先天性的缺陷，即离子交换树脂需周期性地使用大量酸碱再生。这种化学再生不仅操作不便、消耗大量清洗水，同时更产生大量废酸废碱，成为水体和土壤环境的严重污染源。国内每年因树脂再生所消耗的酸碱均在千万吨以上，产生的废酸废碱则更为可观，对经济社会的可持续发展带来很大危害。因此，开发高效便捷、环境友好的清洁纯水生产技术至关重要。以“反渗透/电去离子(RO/EDI)”为核心的集成膜过程是近年来迅速成熟，并很快得到大规模工业应用的最新一代超纯水制造技术，在国际上已逐渐成为纯水技术的主流。如2005年4月在美国科罗拉多州，Ionpure公司已建造成功产水量1500T/h的，世界最大规模的EDI水处理系统。作为技术关键，EDI是最新的第四代超纯水生产技术，能够全面解决超纯水生产的酸碱消耗、环境污染、自动化程度差、系统复杂等一系列问题。EDI将在相当长的时期内决定纯水技术的未来，因而也是当前各国在纯水产业领域竞争的重点所在。最近几年，国外进口EDI在中国获得了较快速的推广应用，但也存在价格昂贵，操作使用复杂，故障率偏高，售后服务不够完善等问题，国内的EDI市场仍处于培育阶段。该项目主创人员已积累有近10年的EDI技术研发经历，并取得突出成果。自1996年开始EDI研究，2001年研制成功面向实验室领域的微型EDI膜堆，以及产水量30L/h的超纯水器样机；2003年研制成功吨级规模工业EDI制水装置，性能均达到同期国外产品先进水平。实验室规模EDI纯水技术与装置亦已成熟，单台产水量3-5吨/小时的工业规模EDI模块即将研制成功，从而使该项目在产品水质与处理量两方面均达到进口产品的同等水平，但装置成本却显著降低，项目已具备产业化条件。值得强调的是，该项目可同时提供微型与工业级EDI技术及装置的技术支持，这是包括GE、Siemens等在内的跨国公司亦不具备的。目标市场与创业机会：项目的目标市场主要涉及医药、电子、电力、石化、冶金、汽车等主要工业领域，造水规模自数吨/小时至数百吨/小时不等。在市场细分方面，医药领域主要来自新建/扩建水处理工程和传统水处理工艺的更新换代。国内在电子、冶金、石化等领域已有较多的EDI工程应用实例，但绝大多数均为价格昂贵的进口产品，性价比优势明显的国产EDI技术与产品具有广阔的市场空间。此外，国内电力系统在最近的2-3年才刚刚开始推广EDI技术，市场属于发育和起步阶段。由于电力系统是各工业领域的头号用水大户，因此前景广阔。该项目的核心竞争优势：掌握核心技术、持续自主研发和价格优势三者的结合，是该项目的核心竞争优势。拥有领先技术的自主知识产权充分了解国内外行业现状价格优势。该项目拥有稳定的EDI配件及耗材的国内供应商和加工渠道，生产过程完全国产化；项目的技术开发和工艺流程的设计均立足国内实际，极大降低了生产和维护成本。同类产品与国外公司相比，优势明显。持续的研究开发优势：该项目不仅在国内具备核心技术研发优势，同时后续的研究开发计划有明确的阶段性目标和层次，以确保在技术的持续领先地位，保证项目公司的持续增长发展。该项目未来的新增长点有可能出现在EDI苦咸水淡化领域，以及新的膜集成技术制备纯水。这种新的系统集成技术与主流的“RO/RO/EDI”相比，可以节约近50%的设备投资获得同等电阻率的纯水。融资需求：该项目一期融资额度为200万元人民币，用于实体开办、建立研发中心(水处理技术联合实验室)，3-5T/h级工业规模成套EDI样机试制、实施示范工程及流动资金等。产业背景与行业现状：2.1应用领域：1、医药工业：药用纯水分为“纯化水”、“注射用水”和“灭菌注射用水”三类。纯化水用作配制普通药物制剂，注射用水用作配制注射剂。制药行业厂商众多，其中纯化水生产的新建/扩建工程和部分传统工艺的改造工程属于该项目的业务目标范围。2、发电厂：头号用水大户，用作锅炉补给水，水质要求较高，造水规模大。3、电子行业：微电子业：用于集成电路芯片、半导体芯片的清洗，对水质要求最高。其它：如电极箔厂的电极箔片清洗用水。4、其他工业领域：交通运输业：用于汽车、摩托车车身喷漆前的电泳涂装(磷化)；电池行业：电池用酸稀释等；石油化工业：用水大户，用途广泛；电镀行业：电镀件清洗；纤维素和纺织品工业：生产过程所需的脱盐水；军队野外医疗系统；胶片、光盘生产：感光胶片、光盘清洗用水；机械制造业、冶金工业、高压工程技术上的工作设备冷却用水及除盐水等。上述工业领域都是该项目的目标市场，其中很多部分尚未开始发育。具体来讲，该项目的目标市场在于上述领域中的新建项目和现有纯水制造系统或装置的改造更新。2.2EDI的技术优势：电去离子，简称EDI，是国际上九十年代才真正成熟的第四代超纯水生产技术。EDI集离子交换和电渗析技术两者的优点于一体，树脂用量极少且自动获得再生，既克服了电渗析和反渗透不能直接制取超纯水的弱点，又避免了使用酸碱再生离子交换树脂，过程相当于连续获得再生的混床离子交换。EDI无废酸废碱排放，其本身的水利用率最高可达98%，产水电阻率达15-18Mcm，是纯水制备领域中具有革命性的技术创新。相对于传统纯水技术而言，EDI的主要优越性有：离子交换树脂用量非常少(与传统离子交换技术相比节省树脂用量95%)；树脂不需酸碱再生；占地面积小；无废水处理问题；高度自动化；维护管理方便，可连续运转，节省人力。2.3国内外产品及行业现状：2.3.1行业现状：(1)国外情况：EDI已经获得大规模推广应用的工业领域主要是电子、制药、能源(发电厂/核电厂)、石油化工、冶金等。国外能够提供EDI产品或工程服务的主要公司有：美国通用电气GE下属的E-Cell公司、美国Ionpure公司(现为德国西门子Siemens的子公司)、美国Ioncis公司(现为GE子公司)、Electropure公司以及日本旭硝子株式会社，其中E-Cell、Ionpure、Ionics、Electropure均已进入中国，但主要的市场影响者为前二者。国外近年来在EDI技术的应用方面进展迅速，越来越多的工业系统开始使用EDI集成膜技术对其水处理过程更新换代，降低水资源消耗和对环境有害的污染物排放，同时大幅度提高生产效率。E-Cell预计今后85%以上的新建水处理工程将使用基于RO/EDI的系统设计。Ionpure公司在20世纪90年代初才开始开展EDI水处理业务。1991年的装机容量为11.3吨/小时，到1995年末这一数字已上升到784吨/小时，5年内业务总量增长了70倍。2005年上半年，Ionpure在美国科罗拉州建造了世界上最大规模的EDI水处理系统(发电厂)，产水量1500T/h(即36000吨/天)；E-Cell公司在上个世纪90年代中期开始提供EDI产品。到2002年，E-Cell的全球EDI装机容量已超过8500吨/小时(相当于100个小型发电厂)。2004年上半年，E-Cell在中国广东省连续获得了10个超过100T/h小时的大型EDI工程业务。2005年以来，E-Cell和Ionpure在中国的市场竞争日趋激烈。美国IONICS公司一直未在中国市场进行显著的市场推广，但是采取直接实施水处理工程方式，已做过数个著名的超纯水工程。最典型的例子为天津摩托罗拉公司和首钢日电二期工程。前者产水量135T/h，工程造价超过了1000万美元。这是迄今为止，国内单笔造价最高的EDI水处理工程。到2000年时，EDI的应用领域已经遍及医药、电子、电力、生物技术等领域，单个工程的最大造水规模达到450吨/小时，市场份额不断增大。截止到2003年底，全球投入使用的EDI装置已达1万台(套)，最大造水规模达到1500T/h。最近的5年来，EDI水处理工程均以几何级数增长。可见，EDI正在成为工业纯水技术的主流。(2)国内现状：近年国内主要有以下机构从事EDI技术和产品的研究开发与工程服务：南开大学，军事医学科学院卫生装备研究所，国家海洋局杭州水处理技术研究开发中心，浙江诸暨东大水处理设备有限公司，浙江湖州欧美公司(原湖州玉泉水处理设备有限公司，现为美国DOW公司收购)，北京易蒂艾水处理技术有限公司。国内EDI市场有以下特点是市场竞争者有所减少，2、主要的国外公司对中国市场的扩张力度增强。国内EDI市场的主要问题：一是进口产品价格昂贵，在一定程度上仍然限制了EDI的推广应用；二是国内绝大多数的水处理工程公司由于不掌握EDI核心技术，导致在EDI的工艺设计、装置使用上存在问题，从而导致工程故障。最为典型的问题有三类：一是不能确定EDI的确切操作参数，二是EDI模块设计存在缺陷，三是集成膜过程的工艺搭配不合理。这一问题近1、2年之中尤其明显。该项目的主要竞争对手：美国通用电气E-Cell公司、Ionpure公司、北京格兰特公司。2.3.2该项目研究开发状况：该项目已有主要技术、成果与资源：EDI膜堆的制造技术：淡水室隔板的设计与制造；膜与树脂的选型；树脂预处理方法；树脂的混合与填充；膜堆的放大设计方法。吨级规模工业EDI模块、“RO/EDI”系统集成工艺，技术成熟，性能先进。RO/EDI集成系统的工艺设计、控制方案，EDI工作参数的确定与放大方法，RO/EDI系统的非稳态开机调试方法。已申请多项国家专利：在将EDI用于初级脱盐(如饮用纯水)和锅炉软化水的生产方面进行了初步的研究，展示出了良好的商业开发前景(国内空白)。掌握有国外自20世纪50年代以来的EDI相关专利资料150余项，其他学术论文约200篇，深入了解国外EDI技术的细节与设计思想。EDI模块完全国产化，拥有稳定可靠的配件、材料供应渠道，且价格低廉。(3)该项目EDI的主要性能指标：原水条件：RO进水水质，电导率一般不超过5S/cm，温度5-35℃；电能消耗：0.19-0.24kW.h/m<'3>，与国外数据一致；产品水质：15-17Mcm，与国外先进水平相当；水利用率：80-95%；产量规模：实验室EDI装置：15-30L/h；工业级EDI模块：1-1.5T/h(如右图所示)，目前正在研制3-5T/h规模EDI模块。(4)该项目EDI技术与装置的特点：树脂的预处理方法与他人有所不同，填充采用人工操作，需技术熟练才能掌握，他人难以剖析仿制。EDI内部水流程采取一级两段式设计，分离效率优于一级一段，而当前国内外其他EDI装置均为一级一段。EDI模块的淡水室隔板采取薄型设计，(当前E-Cell等公司的EDI装置淡水室采用厚隔板)，不仅使得导电树脂的比例增大，膜堆电阻降低，而且对原水水质波动的适应能力更优。EDI浓水室隔板采用了先进的流体力学设计方案，能充分促进湍流和浓度均匀分布。浓缩水不需单独循环，也不必添加强电解质而直接回收到反渗透的进水。E-Cell、杭州水中心、浙江东大、北京格兰特等公司的EDI模块，其浓缩水均需部分加盐循环，这使得EDI成套装置需要增加相应的浓缩水循环泵、加盐装置、电磁阀、管路等系统，系统复杂程度和成本均有所提高，易导致故障。多数情况下，EDI装置可实现一键操作不需复杂的自动控制系统。其他公司的EDI成套装置一般采取PLC控制，较为复杂，长期运行的故障率有所提高。EDI模块所用的离子交换膜、离子交换树脂、浓淡水室隔板、电极板、夹紧装置均为国产，制造成本显著降低。正在研制的最新型EDI模块，容易实现在浓水室中填充树脂，有利于分离性能的进一步提升。此外，该新型EDI模块在EDI初级除盐和苦咸水淡化方面具有通用性。(5)该项目产品与格兰特EDI的比较：北京格兰特公司是目前在EDI的研发方面投入相当大精力的国内公司之一，是国产EDI技术与产品的典型代表，