omexell-螺旋卷式电除盐器EDI210型 产品技术手册

2004 年版
螺旋卷式电除盐器 （EDI 210 型）
产 品 技 术 手 册
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欧 梅 塞 尔（北京）膜 技 术 有 限 公 司
Omexell Membrane Technology Ltd.


产品技术手册
2004 年版
目
录
工作原理与特性------------------------------------------------------------------------------------1 1 概述--------------------------------------------------------------------------------------------1 2 离子交换除盐过程------------------------------------------------------------------------- 1 3 电渗析脱盐过程-----------------------------------------------------------------------------1
4
EDI 的脱盐过程----------------------------------------------------------------------------2
EDI210Ⅱ组件性能参数--------------------------------------------------------------------------4 1 进水水质指标--------------------------------------------------------------------------------4 2 操作参数--------------------------------------------------------------------------------------4 组件的包装、运输、安装与贮存---------------------------------------------------------------6 1 包装与运输-----------------------------------------------------------------------------------6 2 EDI 系统集成要求--------------------------------------------------------------------------6 3 使用环境--------------------------------------------------------------------------------------7 4 贮存条件--------------------------------------------------------------------------------------7 使用指导----------------------------------------------------------------------------------------------8 1 进水水质要求--------------------------------------------------------------------------------8 2 操作电流--------------------------------------------------------------------------------------9 3 流量-------------------------------------------------------------------------------------------10 4 操作压力-------------------------------------------------------------------------------------11 系统维护几故障分析-----------------------------------------------------------------------------12 1 系统的日常维护-----------------------------------------------------------------------------12 2 系统的故障分析-----------------------------------------------------------------------------12 EDI 组件的清洗------------------------------------------------------------------------------------14 1 概述-------------------------------------------------------------------------------------------14 2 EID 组件清洗前的准备--------------------------------------------------------------------14 3 清洗-------------------------------------------------------------------------------------------16


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工作原理与特性
1 概述 螺旋卷式电除盐器（以下简称 EDI）技术是离子交换和电渗析技术相结合的产 物，因此 EDI 的除盐机理具有很强的离子交换和电渗析的工作特征。

因此我们先 对离子交换和电渗析的工作原理作一简单介绍。

离子交换除盐过程 离子交换是将水中的离子和离子交换 树脂上的功能基团所进行的等电荷反应。

它 利用阴、阳离子交换树脂上的活性基团对水 中阴、阳离子的不同选择性吸附特性，在水 与离子交换树脂接触的过程中，阴离子交换
－ 树脂中的氢氧根离子（OH ）同溶解在水中 － 的阴离子（例如CI 等）进行交换，阳离子 ＋ 交换树脂中的氢离子（H ）同溶解在水中的
离子交换脱盐过程示意图
＋ 阳离子（例如Na 等）交换。

从而使溶解在水中的阴阳离子被去除以达纯化的目的。

电渗析脱盐过程 电渗析技术是利用多组交替排列的阴、 阳 离子交换膜进行脱盐过程。

这种膜具有很高的 离子选择透过性，阳膜排斥水中阴离子而允许 阳离子透过，阴膜排斥水中的阳离子，而允许 阴离子透过。

在外直流电场的作用下，淡水室 中的离子做定向迁移，阳离子穿过阳膜向负极 方向运行，并被阴膜阻拦于浓水室中。

阴离子 穿过阴膜而向正极方向运动，并被阳膜阻拦于
电渗析脱盐过程示意图
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浓水室中。

从而达到对淡水室中水的脱盐的目。

EDI 的脱盐过程： EDI 的脱盐核心实际上就是在电渗析的淡水室填装了阴、阳离子交换树脂，示 意图如下：
EDI 的脱盐过程示意图
EDI 的这种结构上的变化， 使淡水室的脱盐过程发生了质的变化， 这种结构特 点确保了它在运行过程中能同时进行着三个主要过程： 1、在直流电场作用下，水中电解质通过离子交换膜发生选择性迁移； 2、阴阳离子交换树脂对水中电解质进行着离子交换，并构成“离子通道”；
＋ － 3、离子交换树脂界面水发生极化所产生的H 和OH 对交换树脂进行着电化
学再生。

EDI 对离子的脱除顺序与离子交换树脂对离子的吸附顺序相同，如上图所示。

同时我们可以这样认为， OMEXELL EDI 组件中的离子交换树脂， 在 沿淡水流向按 其工作状态可以分为三个层面，第一层为饱和树脂层，第二层为混合树脂层，第三 层为保护树脂层。

饱和树脂层主要起吸附和迁移大部电解质的作用，混合树脂层则 承担着去除象弱电解质等较难清除的离子的任务，而保护树脂层树脂则处于较高的 活化状态，它起着最终纯化水的作用。

结垢是浓室存在的主要问题。

Ca2+和Mg2+进入浓室后在阴膜表面富集，而淡水 室阴膜极化产生的OH-透过阴膜。

造成了浓水室阴膜表面有一个高 pH值层面， 这一 特点导致浓水室结垢趋势明显增大。

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为了防止结垢生成， 必须严格控制运行水的回收率和进水水质， 尤其是硬度的 含量。

水回收率的确定详见操作指导。

进水水质指标 （详见进水水质要求部 分），如果进水中的各项水质指标没有达到 要求，将可能导致组件的破坏。

极水将电极表面产生的气体（O2、H2、 Cl2）带出系统（如右图所示）。

为了保证气 体的排放，这部分水必须以非满流状态排放 并保证通风。

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EDI 210 组件性能参数
1 进水水质指标 项 目 pH 硬度 CO2 SiO2 TOC Cl2 Fe、Mn、H2S SDI15 油或油脂 浊度 氧化剂 ㎎/L NTU ㎎/L ㎎ ㎎/L ㎎/L ㎎/L ㎎/L ㎎/L 单 位 EDI 210 II ≤50 5~11 ≤2 ≤5 ≤1.0 ≤0.25 ≤0.05 ≤0.01 ≤1.5 未检出 ≤1.0 未检出
进水电导率
μs/cm
2 操作参数
项 目 单 位 m3/h MΩ.cm % ℃ MPa MPa m3/h Mpa us/cm EDI 210 II 1.5～2.0 5 – 17** 80～95* 10～40 0.3～ 0.7 ≤0.25 0.4 ～0.7 小于淡水 0.06 150～600 8 300
产水流量 产水电阻率 水利用率 工作温度 工作压力 工作压差 浓水流量 浓水压力 浓水电导率
最大工作电流 （Ac） 安培 最大工作电压 （Dc） 伏
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注*
：水回收率是由进水硬度决定的。

在进水硬度高的条件下，必须降低水
的回收率，从而有效控制浓水室的结垢趋势。

进水硬度与水回收率的关系见下表： 进水硬度 （以CaCO3计算） 0.0~0.5 0.5~1.0 1.0~1.5 1.5~2.0 EDI 回收率 95% 90% 85% 80% 浓水电导率（µS/cm） 150--600 150--600 150--600 150--600
为了提高电流强度、改善产水质量，有时需要向浓水循环系统中添加盐溶液。

但为了避免设备长期运行出现结垢和污染问题，对 NaCl 品质做如下要求： NaCl（干重）含量 Ca 和 Mg（按 Ca 计） Cu 铁（按自由 Fe 计） 其它重金属（按 Pb 计） ＞99.80% ＜0.05% ＜0.5mg/l ＜5.0mg/l ＜2.0mg/l
注** ：典型条件下所需产水电阻率要求与进水水质控制条件见下表： 产水电阻率 进水最大电导率 （MΩ.cm） （μs/cm） ≥ 16 ≥ 10 ≥ 5 ≤ 30 ≤ 40 ≤ 50 进水最大CO2 ( mg/l ) ≤3 ≤5 ≤8 进水最大 TOC (μg/l ) ≤ 100 ≤ 150 ≤ 250
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组件的包装、运输、安装与贮存
1、包装与运输 每个 OMEXELL EDI 组件均有专用箱独立包装，毛重 50Kg。

运输过程中应将 其平放在运输载体上，最大允许叠放层数为 4 层；同时，整个运输过程环境温度应 保持在 5-45℃。

2、EDI 系统集成要求 用 EDI 组件组装成 EDI 装置，必须遵循如下原则： 2.1 EDI 组件应垂直竖放在装置的钢架平台上，并与与平台牢固固定；
2.2 装置的工艺系统最低配置应能满足控制 EDI 组件运行参数的要求，即可有效的 控制浓水、淡水、极水流量和浓水、淡水压力差； 2.3 装置仪表的最低配置应能准确反映装置运行中的下列参数： a) 淡水进水压力（bar） b) 浓水进口压力（bar） c) 淡水出口压力（bar） d) 浓水出口压力（bar） e) 浓水排放流量（m3/h） f) 浓水循环流量（m3/h） g) 淡水流量（m3/h） h) 极水流量（L/h） i) 产水电阻（Mohm.cm） j) 浓水电导率（µs/cm） k) 进水电导率（µs/cm） 2.4 向 EDI 组件供给直流电源的整流器，必须是安全、可靠的，在所需电流范围内 可任意调节，一旦设定后，其输出的电流允许波动范围为±5%。

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2.5 为确保组件安全，装置必须满足如下最低安全保护措施： a) 产水、浓水、排放水设低流量开关； b) 产水出口压力设高压开关。

特别注意：要确保 EDI 组件在断水情况下，处于断电状态，否则将会造成组件 的毁坏。

3 使用环境
由 EDI 组件组装而成的 EDI 装置应该安装在厂房内，并符合下表要求。

参 数 范 45℃ 5℃ 最大 90% 无 无 围
环境最高温度 环境最低温度 湿度 污染物 震动
4 贮存条件
4.1 EDI 组件应该放于室内，不应该曝晒于日光下。

4.2 EDI 组件不允许结冰并且温度也不允许高于 40°C 4.3 EDI 组件不允许脱水。

如果贮存少于三天，设备必须保持满水状态。

4.4 EDI 组件需较长时间贮存，应将组件内滞留的水排干，并确保 EDI 组件保持湿 态，并关闭所有进、出水阀门。

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使用指导
EDI 组件组装的 EDI 装置要达到持续生产高品质水，必须同时满足四个条件, 它们包括：合格的进水水质，足够的运行电流，合适的流速以及浓淡水压力差。

1 进水水质要求 进水的水质要求在EDI 210 组件性能参数已经详细给出。

为了确定进水离子的 组成，需要对进水进行详细的水质分析。

虽然所有的水质参数都很重要，但需要特 别重视的是：进水电导率、CO2、TOC, 硬度以及硅含量。

如果进水水质不能满足“EDI 210 组件性能参数”章节所述要求。

需对上一级 水处理设备进行必要的调整，以提高其产水的质量。

1.1 进水电导率 EDI 组件允许处理的水的电导率最大值为 50μs/cm。

虽然不同的离子有不同的 电导率，电导率不能完全反映水中所含离子的总量。

但由于大多数 EDI 进水均为反 渗透产水，水中离子一般以一价离子为主，其他离子含量甚微，且电导率可以较直 观的表证进水中金属离子的含量变化，故以电导率作为进水离子浓度的控制指标。

1.2 CO2 水中或多或少含有CO2，且在水中为非离子态，而反渗透对CO2无脱除能力， 如果对进水CO2没有给予充分的考虑， 往往会造成EDI组件产水水质下降。

进水中的 CO2进入EDI组件后，与水电解产生的OH-结合产生如下变化： CO2 + OH- = HCO3HCO3- + OH- = CO32- + H2O 同时，CO32-作为交换顺序在SiO2之后的弱电解质，它在水中的浓度将干扰EDI 过高的CO2可以通过调整RO进水 pH值或对RO产水脱气予以去除。

1.3 硬度 进水硬度限制为＜2.0mg/l（CaCO3计），是为了防止在EDI组件内产生结垢。

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淡水室阴膜极化产生的OH-，在EDI组件浓水室中向阳极方向的定向移动使浓水室的阴膜表面维持一个高的 pH值层面，致使淡水室透过阳膜的Ca2+和Mg2+在此处极易生成沉淀。

阴极表面由于水电解产生的OH-，也使阴极区存在 pH值较高的现象。

进水水质的瞬时超标也是不允许的，以避免晶核的形成。

当进水硬度＜0.5mg/l时，水的回收率可以达到95%，而且在进水硬度稳定的情况下，装置可以长期稳定运行。

当进水硬度＞0.5mg/l时，水的回收率应该相应降低。

对于EDI组件进水硬度高于2mg/l的操作，本公司的承诺无效。

同时对于无论是短时间的还是连续性的超过允许水回收率的操作，本公司的承诺同样无效。

2 操作电流
为了使EDI组件生产高品质水，必须确保有足够的电流通过组件。

一般可按以下参数调试；并根据实际调试结果，最终确定操作电流。

进水电导率（25℃） 每个膜组件所需电流（A）
≤ 15 mg/l 3.0
≤ 25 mg/l 4.0
≤ 35 mg/l 5.0
≤ 50 mg/l 7.0
SiO2脱除率要求 每个膜组件所需电流（A）
70 % 4.0
90 % 6.0
95 % 8.0
3 流量
3.1 淡水流量
范围是1.50～2.00m3/h/每EDI组件。

淡水室保证一定的流速，有利于减薄膜及树脂表面的扩散层厚度，减少局部水流分布的不均匀性。

如果EDI组件运行流量超过最大值，淡水室所产生的压力降将使系统难以进行压力平衡。

同时在过高流速情况下，不合格水也容易穿过膜组件内保护层树脂，造成产品水质不稳定。

3.2 浓水流量
范围在 0.4～0.7m3/h/每个组件。

淡水中所有被去除的离子最终都汇集到浓水中来，虽然我们给出了流速的一个范围，但是流速本身很难设定，仅仅是用来监测的。

浓水的进出口压力必须低于相应的淡水进出水压力。

因此应对浓水的进出口压力进行设定，而不设定流速。

监控浓水的流速目的是观察EDI组件的运行情况。

在运行过程中，浓水的电导率因淡水中的离子迁移到浓水中而得以升高，浓水又是被循环使用，因此浓水的电导率不断地被提高，整个EDI组件的电阻得以降低。

通过EDI组件的循环浓水尽可能采用高的流速。

高的流速可以降低浓水室结垢的机会。

浓水的最小流量为0.30m3/h。

低于这个流量，浓室中水的流速将不足以控制结垢。

同时也存在着组件因极水室过热而引起组件变形损坏的问题。

为了防止浓水中离子的浓度超过溶解度而发生结垢，需要将浓水中有一小部分排掉，即浓水的排放水。

排放掉的这部分水将由进水通过浓水补充阀来补充。

浓水的排放量由水的回收率决定，而水的回收率又由产水量和进水硬度来决定。

浓水的电导率应该保持在150～600µS/cm之间，以保证EDI组件有足够的电流通过。

当装置进水电导率较低时，即使是采用浓水循环方式也很难达到浓水的最低电导率要求。

这就需要向浓水循环系统添加盐以提高电导率。

具体操作详见概述部分。

注意：决不能为了提高浓水循环系统的电导率而盲目提高水的回收率。

为了控制水的回收率，浓水排放的流量必须进行设定。

如果浓水排放流量过低，会导致浓室中发生结垢。

3.3 浓水和极水排放流量
淡水中被去除的离子是通过浓水和极水被排放的。

如果离子不被排放，它们会迅速在浓水室中累积并以结垢的形式在膜表面沉积出来。

为了避免这种破坏，浓水和极水必须被适量排放。

极水排放流量范围在50～70L/h/每个膜组件。

浓水排放流量可以通过下面公式计算。

淡水流量
浓水排放流量 =——————－淡水流量－极水流量
水回收率
由于一般排放浓水的水质比RO进水水质要好，因此可以将这部分水回到RO 的进口，这样系统总的水回收率可以提高。

由于极水中含有O2、Cl2，因此极水排放时应该注意通风。

4 操作压力
EDI组件的另一个重要参数是运行压力。

虽然膜是有一定的抗渗透性，然而当膜两侧的压力不平衡时渗漏现象就会发生。

只要浓水进入了淡水室，就会引起产水质量迅速下降。

为了避免这种现象发生，必须保持淡水室压力永远高于浓水室压力。

浓水的进、出口压力较对应的淡水压力低0.4-0.7Bar。

当压差低于0.4Bar时，压差不足以保证浓水不渗入淡水室。

当压差高于0.7Bar时，也不能改善系统性能。

浓水进口应设置阀门控制进口压差。

关小阀门可以降低浓水的进口压力，因此可增大了浓淡水室的进口压差。

淡水室的出口也应设置背压阀以控制了淡水出口压力，调节阀门开度可以调节浓淡水室的出口压差。

EDI组件的最大进水压力是 7.0Bar。

系统的维护及故障分析
1 系统的日常维护
每天检查一次水的回收率是否低于设计最低值。

每周检查一次进水水质。

进水水质的要求和检查的具体细节，详见概述部分；同时检测OMEXELL EDI 系统的流速和运行压力。

检查EDI 系统的泄漏情况，一旦发现立即维护。

因泄漏的水可能带电，维修人员必须非常注意安全，维修工作应在停水、停电后进行。

核查EDI 装置上电源的连接情况，防止接线松动。

警告： EDI 组件输入电源的正负极绝对不能接反，否则将引起EDI 组件的破
坏事故。

有关电方面的操作，必须由经过训练并且取得资格证书的人员操作。

由于设备使用较高电压，因此不能用水冲洗EDI 组件。

2 系统的故障分析
现 象 可能存在的原因
修正措施
OMEXELL EDI 组件被污染查出污染原因，采取相应的清洗方法 组件的 压力降太大 流量太大 根据操作指导中的要求调整流量 组件的 压力降较小
流量太小
根据操作指导中的要求调整流量
OMEXELL EDI 组件被污染
查出污染原因，采取相应的清洗方法 阀门开度设置不正确
检查并且保证所有应该打开的阀处于开启状态、并调整阀门开度
流量仪出问题 检查流量仪，保证正确运行 产水流量 太小
进水压力太低
确定并且解决这一问题
进水水质超出了允许范围检查进水水质，CO2浓度过高是影响产水水质
的常见原因
电极接线不正确立即将系统卸载，更正线路。

个别组件浓淡水接口错位关闭错接膜组件进出口阀，更正接管。

一个或多个的组件没有通电检查整流器的分组输出电流，接线电阻。

总电流太低检查浓水的电导率值是否太低，检查组件是
否发生结垢，此外还需检查整流器。

一个或多个组件电流太低或太大检查组件接线是否将分组串联接线错为并联接线。

产水水质
较差
浓水的压力较产水高重新设置浓水压力，使其低于淡水压力之间
0.4~0.8bar。

详见操作指导
水的回收率低检查浓水排放流量，可能太高。

进水电导率下降向浓水中添加盐以提高其水的电导率
浓水电导率
过低加盐系统确认计量容器中有盐溶液，确认计量泵的动
力电源正常，确认计量泵处于正常工作状态。

浓水泵确认浓水泵已启动且空气已排净
组件被污染检查污染原因，采取相应的清洗方法。

浓水流量
过低
阀门检查浓水泵旁路阀门的设置
浓水排放
流量过低
阀门检查浓水排放阀门的设置
极水排放
流量过低
阀门检查极水排放阀门的设置
EDI组件的清洗
1 概述
一般情况下，每半年应对EDI组件进行一次清洗，因为，一些程度较小、时间较短的偏离操作条件的操作会引起轻微的结垢，但随着时间的增加而会连续积累。

一旦达到较严重的程度再进行清洗，通常很难被去除。

1.1 造成EDI组件污染，需要进行清洗的原因：
1.2 由于硬度引起EDI组件浓室的结垢。

1.3 EDI组件内离子交换树脂或者膜受到无机物的污染。

1.4 EDI组件内离子交换树脂或者膜受到有机物的污染。

1.5生物对EDI组件以及系统管道的污染。

1.6以上各种污染的综合情况。

2 EDI组件清洗前的准备
2.1 清洗方案的选择
清洗方案（1）：采用酸性溶液对浓水循环系统进行清洗。

清洗方案（2）：采用用酸性溶液同时酸洗浓水室、淡水室。

该清洗方案适用于，由于当进水中Fe或Mn的含量超过设计标准，或者EDI 组件的进水中TDS偶尔特别高，都将引起淡室中离子交换树脂被非有机物污染；此外在这些条件下，浓室中也极易结垢。

因此建议清洗EDI组件中的所有的淡水室和浓水室。

清洗方案（3）：采用用碱性溶液同时碱洗浓水室、淡水室。

当进水中有机物含量超过设计标准，可能引起淡室中离子交换介质受到有机物污染。

高 pH值的碱溶液通过淡室，可以将离子交换介质中有机物清洗出来。

同样的溶液通过浓水循环系统，可以去除浓室中由任何有机物引起的污染。

清洗方案（4）：采用用碱性溶液同时碱洗浓水室、淡水室。

当条件有利于生物生存时，一些细菌和藻类将在EDI组件中产生,由此引起生物污染。

清洗受污染严重的EDI组件，不如在此之前定期EDI组件进行清洗。

建议定期采用清洗方案（3）和（4），对组件进行预防性清洗。

清洗方案（5）：对生物污染严重更有效的清洗方案。

清洗方案（6）：适用于无机物污染或结垢污染与生物污染同时存在的情况。

2.2 结垢和污染状况对应的最适合的清洗方案：
组件污染原因适用的清洗方案
浓水室结垢清洗方案1
浓水室、淡水室结垢清洗方案2
有机物污染清洗方案3
有机物污染和结垢清洗方案4
生物污染清洗方案3
生物污染和结垢清洗方案4
较重生物污染清洗方案5
较重生物污染和结垢清洗方案6
警告：在进行任何清洗操作之前，请认真阅读和理解清洗方案。

注意：
1. EDI装置的整个清洗过程约需要数个小时。

2. 清洗后EDI组件必须进行再生（除清洗方案1外）。

再生时间约为16小
时。

3. 如果清洗后EDI装置停机时间超过三天，必须按照长时间关闭的要求进行
维护。

2.3 化学清洗药剂的质量要求
NaCl为分析纯（≥99.8%）、ACS等级。

次氯酸钠为分析纯、ACS等级。

HCl为ACS等级。

NaOH颗粒分析纯，ACS 等级或40%隔膜碱溶液。

2.4 清洗系统设备的配置
清洗罐、清洗泵各一台，用软管与OMEXELL EDI系统连接后，即可进行系统设备的清洗。

3 清洗
3.1 清洗方案（1）：
酸洗EDI组件浓水室的基本程序如下：
清洗系统的准备。

在浓水循环系统中补充和循环酸性清洗溶液。

清洗浓水循环系统并且返回生产运行状态。

3.2 清洗方案（2）：
酸洗EDI组件所有的隔室的基本程序如下：
清洗系统的准备。

在组件所有的隔室中补充和循环酸性清洗溶液。

清洗组件并且返回工作运行状态。

对组件进行再生。

3.3 清洗方案（3）
5 %NaCl + 1%NaOH溶液, 用于清洗由有机物引起OMEXELL EDI组件的污染；因为同时存在无机盐结垢，故应先对膜组件进行酸洗。

清洗的工作程序如下：
清洗系统的准备。

酸洗组件。

冲洗组件
用碱性盐溶液清洗组件。

冲洗组件
对组件进行再生。

3.5 清洗方案（5）
次氯酸钠清洗溶液对生物污染的去除特别有效，亦能清洗有机物的污染。

由于清洗溶液具有氧化性，因此不能经常使用，并且要求严格按照下面的方法使用。

清洗工作程序如下：
清洗系统的准备；
用盐溶液清洗组件；
冲洗组件；
次氯酸钠对组件进行清洗；
再用碱溶液清洗组件；
冲洗组件；
对组件进行再生。

注意：次氯酸钠溶液有较强的腐蚀性，避免与其直接接触。

在次氯酸钠清洗膜组件期间，可能产生一些气体，容易引起EDI组
件的压力降增大；注意将气排除。

3.6 清洗方案（6）
当系统中存在无机盐结垢同时还存在严重的生物污染时，在用次氯酸钠溶液清洗OMEXELL EDI组件之前，需要进行酸洗。

清洗工作程序如下：
清洗系统的准备；
酸洗组件；
用盐溶液清洗组件；
冲洗组件；
用次氯酸钠对组件进行清洗；
再用碱溶液清洗组件；
冲洗组件；
对组件进行再生。

注意：次氯酸钠溶液有较强的腐蚀性，避免与其直接接触。

NaOH及HCl均具有强腐蚀性，操作者应穿戴全部防护用品，避免
与其直接接触。