标的

北美膜电容脱盐水处理技术

产业背景

电容去离子技术(Capacitive Deionization,CDI)利用静电吸附,在正负电极两侧富集水中的离子成分,从而达到除去水中的盐分的目的, 其除盐原理和RO(反渗透)正好相反。在过去的20年间,CDI因为其预处理需求低,设备维护简单,能耗低,水回收率高等技术优势,与RO和ED(电渗析)技术形成较强的竞争关系。虽然在海水淡化、地下水修复,工农业用水回用和生活用水除盐等市场的前景一直被看好, 但却因为和RO相比造价过高导致大规模的应用项目寥寥无几。

随着近年来电极材料的研究突破,超级电容技术的普及,CDI产品的成本和除盐效率已经大大优化。同时,新型的MCDI(Membrane Capacitive Deionization, MCDI)技术,通过在正负电极表面各紧贴一层离子交换膜,达到既保证离子的正常迁移、吸附,又同时避免了再生过程中脱附离子被二次吸附于对侧电极,脱盐效率较CDI提高50%左右,减少了总体项目的投资需求。

整体而言, MCDI和RO在项目投资上基本一致,运行成本更低,且电吸附核心元件具有长达10年的使用寿命。 如果以产品生命周期(Life-cycle Assessment, LCA)的原则为计算标准,每立方米的产水成本低于RO,具有更好的长远经济价值。 同时,MCDI技术在不影响水回收率的情况下,对几乎所有的离子型污染物都有较好的吸附能力,包括:硫酸根、硝酸根、铁、砷、钠、镁、钙、铵根等等。因此在特定的环境下,MCDI也可以作为贵重金属的富集处理方式。

MCDI和常用除盐技术的各项参数对比可以参照下图:

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公司背景

该企业为多伦多交易所创业板上市公司,作为全球CDI技术商业化的领军人物,以20年的技术研发和行业经验,独一无二的电极材料,推出了基于该技术的膜电容除盐产品(ESD)。 该产品主要瞄准低盐水处理市场(TDS < 3000 ppm),在饮用水、地下水处理,、工业纯水和高纯水的制备领域上,都证明了其产品的杰出处理效果,产品被GE、威立雅、碧水源、华电等水务大型企业测试认可。

技术简介

MCDI的每一个周期由吸附和再生两个步骤组成。当原水通过双电极层的毫米级通道时,通过施加在流体上的静电场,使其所含有的离子向带有相反电荷的电极处移动,并被吸附在电极表面形成的双电层中,使溶液中的离子浓度大大降低,从而达到去除离子的目的。当设计的吸附时间达到时(或电极上吸附的离子达到饱和后),反转外加电场,使被吸附的离子从释放到溶液中,从而达到电极再生。由活性碳材料制备的电极不仅导电性能良好,而且具有很大的比表面积以及较好的化学和电化学稳定性,因此该技术可以达到95%以上的水回收率和低于1 µS/cm 的高纯水制备要求。

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电容去离子作用原理示意图

技术优势

•水回收率可达到95%以上 ,除盐率可以达到95%以上;
•MCDI的电极再生和清洗效率比CDI更高
吸附单元小,系统控制灵活;
出水水质可以根据需求调节;
无高压操作环境;
可根据需求去除某种特定的离子;
核心电极元件的设计使用寿命为10年
对于入水的预处理需求低

和RO相比特点如下:

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预期成本核算和性能对比

以某纺织行业5000吨生产用水除盐项目为例,进水导电率500 µS/cm,出水要求导电率低于200 µS/cm,当地的工业用水和排放合并收费为4.15元/吨, 企业年用水量为72万吨。 该项目若使用ESD产品,与现有CDI吸附工艺亮相比,运行相对更灵活,长期收益更好,具体比较如下:

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产品图示

根据处理量需求可设计为撬装式,也同时提供集装式设备满足移动处理的需求。

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撬装式设备及其电控、电容模块

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集装箱式设备

服务行业

可独立使用或者与RO、ED等工艺配合使用,服务工业生产用水除盐、饮用水处理、地下水修复、纯水和高纯水制备等需求

案例信息

案例一、某地下水处理项目
项目描述:地下水修复,加拿大市政服务项目
项目规模:100吨/天
配备设备:36处理单元集装箱式
处理效果:处理后硝酸根离子低于5 mg/L, 去除率 86-98%,水回收率 >90%
耗电量:0.33 – 0.37 kWh/吨

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案例二、某工业废水处理项目
项目描述:锅炉用水制备,中东工业项目
项目规模:100吨/天
配备设备:36处理单元集装箱式
处理效果:入水电导率230-700 µS/cm, 出水电导率 4.5-12 µS/cm, 平均去除率 98%, 水回收率90%

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合作方式

该公司在中国地区寻找股权投资和合资公司的合作伙伴

宇墨点评

从行业视角来看,CDI在全球范围的市场中目前处于重要的提升期,行业领先的各大技术公司纷纷在积极地扩大产品的渗透范围和融资力度,未来几年的政府投资力度和股权投资也都被看好。这一领域的前景直接与国家对工业节水(水回用率)的硬性目标相关联。目前最为明确的目标是“水十条”提出的“到2020年,缺水城市再生水利用率达到20%以上,京津冀地区达到30%以上”而2013年全国的再生水回用率是8.3%,可估算出还有比较大的提高空间,因此这一市场应该在成长期的后半段。

该技术主要面对工业客户的中水回用市场,资质门槛低。但潜在客户大多为大型国企,因此需要有经营企业(政府)关系的能力。此外,全球范围内拥有该技术的公司非常少,因此大部分竞争企业较难直接获得此项技术。在资本型企业的挤压之下,比如:环能科技、巴安水务、万邦达等技术型企业将在日后的宣传上着重突出其技术标签。因而有卖点的“绝活”式技术(可成为企业名片)将很受这些企业青睐,投资(并购)价值较高。