水處理反滲透系統(tǒng)運(yùn)行效果評價(jià)研究

【摘要】本文章對反滲透系統(tǒng)使用常用術(shù)語進(jìn)行了界定，并通過對反滲透系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)產(chǎn)水回收率、標(biāo)準(zhǔn)化壓差、標(biāo)準(zhǔn)化脫鹽率、產(chǎn)水水質(zhì)等數(shù)據(jù)分析，評價(jià)出反滲透系統(tǒng)運(yùn)行效果的好壞，從而達(dá)到延長反滲透膜使用壽命，降低反滲透系統(tǒng)運(yùn)行成本的目的。

【關(guān)鍵詞】反滲透；運(yùn)行效果；回收率；壓差；脫鹽率

引言：隨著人類現(xiàn)代文明不斷發(fā)展，水源污染問題越來越嚴(yán)重，反滲透在水處理方面的應(yīng)用越來越廣泛，但是水處理在反滲透使用過程中由于沒有一個(gè)簡單、方便、有效的反滲透運(yùn)行效果評價(jià)方法，導(dǎo)致我們在實(shí)際操作反滲透設(shè)備時(shí)沒有一個(gè)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)，反滲透膜不能在一個(gè)正確的時(shí)間點(diǎn)上進(jìn)行清洗或更換，減低反滲透膜使用效果，反滲透膜使用壽命縮短，提高反滲透系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過程中成本。

一、反滲透原理

反滲透（簡稱RO）：是一種精密的膜法液體分離技術(shù)，其工作原理為把相同體積的稀溶液和濃液分別置于一容器的兩側(cè)，中間用半透膜阻隔，稀溶液中的溶劑將自然穿過半透膜，向濃溶液側(cè)流動(dòng)，濃溶液側(cè)的液面會(huì)比稀溶液的液面高出一定高度，形成一個(gè)壓力差，達(dá)到滲透平衡狀態(tài)，此種壓力差即為滲透壓。若在濃溶液側(cè)施加一個(gè)大于滲透壓的壓力時(shí)，濃溶液中的溶劑會(huì)向稀溶液流動(dòng)，此種溶劑的流動(dòng)方向與原來滲透的方向相反，這一過程稱為反滲透；反滲透水：利用反滲透法制造出來的高品質(zhì)水，采用高分子材料制成的反滲透膜，在高壓情況下可以截留水分子以外的所有雜質(zhì)，它利用孔徑為0.0001微米的反滲透膜對水進(jìn)行過濾，即將水壓通過該膜，顆粒直徑大于此孔徑的各種離子、分子及顆粒物均被阻于膜的一側(cè)，從而得到純凈的反滲透水（即純凈水、配料用水）。

二、反滲透技術(shù)術(shù)語及基本概念

反滲透膜：用特定的高分子材料制成的，具有選擇性半透性能的薄膜。它能夠在外加壓力作用下，使水溶液中的水和某些組分選擇性透過，從而達(dá)到純化或濃縮、分離的目的。

進(jìn)水：進(jìn)入反滲透系統(tǒng)之前的水；濃水：進(jìn)水未透過反滲透膜的部分；產(chǎn)水：進(jìn)水透過反滲透膜的部分；脫鹽率：反滲透系統(tǒng)對鹽的整體脫除率，用于評估對于鹽份去除率透鹽率：在單位時(shí)間、單位膜面積上透過的鹽量，是脫鹽率的相反值，它是進(jìn)水中可溶性固形物透過膜的百分率；回收率：指膜系統(tǒng)中進(jìn)水轉(zhuǎn)化成為產(chǎn)水或透過液的百分比產(chǎn)水量：指反滲透系統(tǒng)的產(chǎn)水能力，即單位時(shí)間內(nèi)透過反滲透膜的水量。流量：流量是指進(jìn)入膜元件的進(jìn)水流率，以每小時(shí)立方米（m3/h）或每分鐘加侖表示（gpm）。

污堵：有機(jī)物和膠體在膜面上的沉積。

結(jié)垢：為部分鹽類的濃度超過其溶度積在膜面上的沉淀，例如碳酸鈣、硫酸鋇、硫酸鈣等鈣、硫酸鍶、氟化鈣和磷酸鈣等。

膜降解：為RO膜元件性能的衰減，主要是由pH過低或高造成膜的水解，或氧化物質(zhì)造成膜的氧化分解，以及出水背壓、擠撞、或顆粒的摩擦造成膜的機(jī)械損壞，都會(huì)導(dǎo)致膜性能的衰減。

淤塞指數(shù)（SDI），是反滲透水處理系統(tǒng)中水質(zhì)指標(biāo)的重要參數(shù)之一，SDI值代表了水中顆粒、膠體和其他能阻塞各種水凈化設(shè)備的物體含量。

三、反滲透系統(tǒng)進(jìn)水要求：

a）淤塞指數(shù)SDI（15min）：<5；b）游離余氯：聚酰胺復(fù)合膜<0.1mg/L；乙酸纖維素膜0.2mg/L-1.0mg/L；c）鐵（總鐵計(jì)）/（mg/L）：≤0.1；d）水溫（℃）：4-45℃；e）進(jìn)水壓力：≤2.0MPa。

四、反滲透系統(tǒng)運(yùn)行效果評價(jià)方法

反滲透系統(tǒng)運(yùn)行以反滲透設(shè)備的產(chǎn)水回收率、標(biāo)準(zhǔn)化壓差、標(biāo)準(zhǔn)化脫鹽率、產(chǎn)水水質(zhì)四項(xiàng)指標(biāo)對反滲透系統(tǒng)運(yùn)行效果的評價(jià)，各項(xiàng)指標(biāo)具體計(jì)算公式如下：

產(chǎn)水回收率（%）：=產(chǎn)水流量/（產(chǎn)水流量+濃水流量）；一段壓差（MPA）：=進(jìn)水壓力-一段濃水壓力；二段壓差（MPA）：=一段濃水壓力-二段濃水壓力；總壓差（MPA）：=進(jìn)水壓力-二段濃水壓力；脫鹽率（%）：=（進(jìn)水電導(dǎo)率-產(chǎn)水電導(dǎo)率）/進(jìn)水電導(dǎo)率。

1、反滲透系統(tǒng)運(yùn)行正常的條件：

以下四個(gè)條件均符合時(shí)判定反滲透系統(tǒng)運(yùn)行正常，具體如下：

a產(chǎn)水回收率降低<12%；b進(jìn)水和濃水之間的標(biāo)準(zhǔn)化壓差增加<12%；c標(biāo)準(zhǔn)化脫鹽率降低≤5%。d產(chǎn)水水質(zhì)檢測符合工廠用水檢驗(yàn)計(jì)劃要求。

注：以上的標(biāo)準(zhǔn)（基準(zhǔn)）比較條件取自反滲透系統(tǒng)最近一次化學(xué)清洗或更換反滲透膜后系統(tǒng)運(yùn)行第2-4天的平均數(shù)（回收率、壓差、脫鹽率）作為標(biāo)準(zhǔn)比較數(shù)據(jù)。

2、反滲透系統(tǒng)清洗的條件：

在正常操作過程中，反滲透元件內(nèi)的膜片會(huì)受到無機(jī)鹽垢、微生物、膠體顆粒和不溶性的有機(jī)物質(zhì)的污染。操作過程中這些污染物沉積在膜表面，導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)水流量和系統(tǒng)脫鹽率分別下降或同時(shí)惡化。當(dāng)下列情況任意一項(xiàng)出現(xiàn)時(shí)，需要清洗反滲透膜：

a產(chǎn)水回收率降低12%-15%進(jìn)行清洗，不得出現(xiàn)>15%；

b進(jìn)水和濃水之間的標(biāo)準(zhǔn)化壓差增加12%-15%時(shí)進(jìn)行清洗，不得出現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化壓差增加>15%；

c標(biāo)準(zhǔn)化脫鹽率降低>5%。

注：以上的標(biāo)準(zhǔn)（基準(zhǔn)）比較條件取自反滲透系統(tǒng)最近一次化學(xué)清洗或換反滲透膜后系統(tǒng)運(yùn)行第2-4天的平均數(shù)（回收率、壓差、脫鹽率）作為標(biāo)準(zhǔn)比較數(shù)據(jù)。

3、反滲透系統(tǒng)膜更換的條件：

a、反滲透膜清洗后反滲透系統(tǒng)產(chǎn)水回收率、標(biāo)準(zhǔn)化壓差、標(biāo)準(zhǔn)化脫鹽率三項(xiàng)指標(biāo)無法恢復(fù)到反滲透系統(tǒng)運(yùn)行正常的條件規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)；b、反滲透膜清洗后產(chǎn)水水質(zhì)（電導(dǎo)率、硬度、氯化物（氯離子）等）達(dá)不到配料用水標(biāo)準(zhǔn)要求；c、反滲透系統(tǒng)三項(xiàng)指標(biāo)產(chǎn)水回收率、標(biāo)準(zhǔn)化壓差、標(biāo)準(zhǔn)化脫鹽率短時(shí)間內(nèi)發(fā)生明顯變化（產(chǎn)水回收率短時(shí)間內(nèi)明顯增加、標(biāo)準(zhǔn)化壓差短時(shí)間內(nèi)明顯增加、標(biāo)準(zhǔn)化脫鹽率短時(shí)間內(nèi)明顯降低）經(jīng)排查后確定是由反滲透膜發(fā)生泄漏。

備注說明：反滲透系統(tǒng)膜更換的三個(gè)條件為關(guān)鍵條件，當(dāng)反滲透系統(tǒng)任意出現(xiàn)以上三個(gè)條件之一時(shí)，操作人員要聯(lián)合相關(guān)技術(shù)人員現(xiàn)場進(jìn)行全系統(tǒng)故障分析評估后確定是否對反滲透膜進(jìn)行更換。確保產(chǎn)水水質(zhì)符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

4、反滲透系統(tǒng)清洗周期

反滲透系統(tǒng)清洗周期要通過測定反滲透進(jìn)水的SDI值來確定具體如下：

反滲透進(jìn)水SDI<3：反滲透清洗周期>3個(gè)月；反滲透進(jìn)水SDI3-5：反滲透清洗周期>1.5-2個(gè)月；反滲透進(jìn)水SDI>5：反滲透清洗周期>3-4周。

五、總結(jié)

通過在實(shí)際工作中對反滲透系統(tǒng)性能指標(biāo)的研究，總結(jié)出一套簡單有效的評價(jià)反滲透運(yùn)行效果的方法，方便大家實(shí)際操作。

參考文獻(xiàn)：

[1]GB/T 19249-2003《反滲透水處理設(shè)備》主要起草人：張桂英、沈炎章、王立國、陳偉、李明、李素。