關(guān)于反滲透水處理系統(tǒng)工程淺析

楊丕華，鄔翼天

摘 要：反滲透水處理技術(shù)是當(dāng)代先進(jìn)的水處理脫鹽技術(shù)，其應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛。它廣泛應(yīng)用于電力、化工、石油、飲料、鋼鐵、制藥、電子、市政、環(huán)保等行業(yè)，既用于生產(chǎn)鍋爐補(bǔ)給水和飲用水、淡化海水、制備電子級(jí)超純水，也用于廢水處理、物質(zhì)回收與濃縮的分離過程等領(lǐng)域。

關(guān)鍵詞：水處理；反滲透系統(tǒng)；工程

反滲透水處理技術(shù)成功應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，在很大程度上是由于其操作簡(jiǎn)單和運(yùn)行經(jīng)濟(jì)。它與許多高科技產(chǎn)品一樣，技術(shù)含量高，科技附加值高，但其使用易于掌握。反滲透技術(shù)是利用壓力表差為動(dòng)力的膜分離過濾技術(shù)，源于美國(guó)二十世紀(jì)六十年代宇航科技的研究，后逐漸轉(zhuǎn)化為民用，目前已廣泛運(yùn)用于科研、醫(yī)藥、食品、飲料、海水淡化等領(lǐng)域，在日常生活中的運(yùn)用：各種各樣的熱水鍋爐，中央空調(diào)，換熱系統(tǒng)，家用中央空調(diào)、掛鍋爐等在特殊行業(yè)的運(yùn)用：食品、制藥、酒精和其他工業(yè)用水設(shè)備力學(xué)防垢、除垢，磁化、殺菌滅藻建立環(huán)境友好的水電建設(shè)體系。

1 滲透基本原理

當(dāng)純水和鹽水被理想半透膜隔開，理想半透膜只允許水通過而阻止鹽通過，此時(shí)膜純水側(cè)的水會(huì)自發(fā)地通過半透膜流入鹽水一側(cè)，這種現(xiàn)象稱為滲透，若在膜的鹽水側(cè)施加壓力，那么水的自發(fā)流動(dòng)將受到抑制而減慢，當(dāng)施加的壓力達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，水通過膜的凈流量等于零，這個(gè)壓力稱為滲透壓力，當(dāng)施加在膜鹽水側(cè)的壓力大于滲透壓力時(shí)，水的流向就會(huì)逆轉(zhuǎn)，此時(shí)，鹽水中的水將流入純水側(cè)，上述現(xiàn)象就是水的反滲透處理的基本原理。

反滲透膜孔徑小至納米級(jí)（1納米=10-9米），在一定的壓力下，H2O分子可以通過RO膜，而源水中的無機(jī)鹽、重金屬離子、有機(jī)物、膠體、細(xì)菌、病 毒等雜質(zhì)無法通過RO膜，從而使可以透過的純水和無法透過的濃縮水嚴(yán)格區(qū)分開來。膜過濾后的純水電導(dǎo)率 5 s/cm， 符合國(guó)家實(shí)驗(yàn)室三級(jí)用水標(biāo)準(zhǔn)。再經(jīng)過原子級(jí)離子交換柱循環(huán)過濾，出水電阻率可以達(dá)到18.2M .cm，超過國(guó)家實(shí)驗(yàn)室一級(jí)用水標(biāo)準(zhǔn)（GB682—92）。

2 滲透預(yù)處理目的及考慮因素

使用反滲透系統(tǒng)時(shí)，尤其應(yīng)注意原水預(yù)處理。為了避免堵塞反滲透系統(tǒng)，原水應(yīng)經(jīng)預(yù)處理以消除水中的懸浮物，降低水的濁度；此外，還應(yīng)進(jìn)行殺菌以防微生物的孽生長(zhǎng)大。

由于反滲透對(duì)原水中的懸浮物的要求很高，所以常用一種水質(zhì)對(duì)受懸浮物污染情況的污染指數(shù)來對(duì)水質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)。此法實(shí)質(zhì)上是測(cè)定反滲透系統(tǒng)受水中懸浮物的污堵的情況。進(jìn)入反滲透系統(tǒng)水的污染指數(shù)以不大于5為宜，建議值一般小于3。預(yù)處理時(shí)還應(yīng)該考慮到進(jìn)水的pH值。各種半透膜都有其最適宜的運(yùn)行pH值，故需按反滲透膜的要求，調(diào)節(jié)進(jìn)水的pH值。預(yù)處理時(shí)還應(yīng)該考慮到進(jìn)水的溫度。膜的透水量是隨水溫的增高而增大的，但溫度過高會(huì)加快醋酸纖維素膜的水解速度，且使有機(jī)膜變軟，易于壓實(shí)。所以，對(duì)于有機(jī)膜來說，通常將溫度控制在約20—40℃范圍內(nèi)為宜，復(fù)合膜溫度控制在約5—45℃范圍內(nèi)為宜。

反滲透方法可以從水中除去90 %以上的溶解性鹽類和99 %以上的膠體微生物及有機(jī)物等。尤其以風(fēng)能、太陽(yáng)能作動(dòng)力的反滲透凈化苦咸水裝置，是解決無電和常規(guī)能源短缺地區(qū)人們生活用水問題的既經(jīng)濟(jì)又可靠的途徑。反滲透淡化法不僅適用于海水淡化，也適合于苦咸水淡化。現(xiàn)有的淡化法中，反滲透淡化法是最經(jīng)濟(jì)的，它甚至已經(jīng)超過電滲析淡化法。由于反滲透過程的推動(dòng)力是壓力，過程中沒有發(fā)生相變化，膜僅起著“篩分”的作用，因此反滲透分離過程所需能耗較低。在現(xiàn)有海水和苦咸水淡化中，反滲透法是最節(jié)能的。反滲透膜分離的特點(diǎn)是它的“廣譜”分離，即它不但可以脫除水中的各種離子，而且可以脫除比離子大的微粒，如大部分的有機(jī)物、膠體、病毒、細(xì)菌、懸浮物等，故反滲透分離法又有廣譜分離法之稱。

3 反滲透水處理技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)

反滲透技術(shù)是當(dāng)今較先進(jìn)、穩(wěn)定、有效的除鹽技術(shù)；

*與傳統(tǒng)的水處理技術(shù)相比，膜技術(shù)具有工藝簡(jiǎn)單、操作方便、易于自動(dòng)控制、無污染、運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)，特別是幾種膜技術(shù)的配合使用，再輔之經(jīng)其他水處理工藝，如石英砂、活性炭吸附、脫氣、離子交換、UV殺菌等；具體優(yōu)點(diǎn)有原水含鹽量較高時(shí)對(duì)運(yùn)行成本影響不大，可連續(xù)運(yùn)行，產(chǎn)品水水質(zhì)穩(wěn)定，無須用酸堿再生，不會(huì)因再生而停機(jī)， 節(jié)省了反沖和清洗用水， 以高產(chǎn)率產(chǎn)生超純水（產(chǎn)率可以高達(dá)95%）， 無再生污水，不須污水處理設(shè)施，無須酸堿儲(chǔ)備和酸堿稀釋運(yùn)送設(shè)施，減小車間建筑面積， 使用安全可靠，避免工人接觸酸堿，減低運(yùn)行及維修成本， 安裝簡(jiǎn)單、安裝費(fèi)用低廉.

缺點(diǎn)：預(yù)處理要求較高、初期投資較大.

4 反滲透水處理發(fā)展前景

反滲透海水淡化技術(shù)發(fā)展很快，工程造價(jià)和運(yùn)行成本持續(xù)降低，主要發(fā)展趨勢(shì)為降低反滲透膜的操作壓力，提高反滲透系統(tǒng)回收率，廉價(jià)高效預(yù)處理技術(shù)，增強(qiáng)系統(tǒng)抗污染能力等。

參考文獻(xiàn)

[1]馮逸仙，反滲透水處理系統(tǒng)工程，中國(guó)電力出版社，2004

[2]嚴(yán)煦世，范瑾初，給水工程，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1999

[3]張自杰，排水工程，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2000

作者簡(jiǎn)介

楊丕華（1991-），男，漢族，河南林州人，鄭州大學(xué)給水排水2011級(jí)本科生。

鄔翼天（1994-），男，漢族，安徽合肥人，鄭州大學(xué)給水排水2011級(jí)本科生。