反滲透技術(shù)在環(huán)境工程當(dāng)中的應(yīng)用

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，城市化進(jìn)程的加快，我國環(huán)境污染尤其是水資源的污染情況加劇，而反滲透作為一種先進(jìn)的污水處理技術(shù)，是一項(xiàng)當(dāng)前較為先進(jìn)的液體分離技術(shù)，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用與眾多的領(lǐng)域，具有操作簡便，能耗低，無二次污染等優(yōu)點(diǎn)。在環(huán)境工程方面發(fā)揮了重要的作用。

關(guān)鍵詞：反滲透技術(shù)；環(huán)境工程；應(yīng)用

一、反滲透技術(shù)原理

它是一種逆向分離過程，完成反滲透分離過程需要滿足兩個條件：1、操作壓力必須大于溶液的滲透壓；2、反滲透膜需要有較為良好的選擇性及脫水性。反滲透膜表面具有直徑小于1mm的微孔，故可以對無機(jī)鹽、溶解性有機(jī)物、溶解性固體以及膠體保持極高的去除率。但反滲透膜對原水PH、以及溫度較為敏感，所以進(jìn)水PH值應(yīng)該控制在4～10之間，水溫小于40℃。原水進(jìn)入反滲透系統(tǒng)前需要進(jìn)行預(yù)處理，待原水水質(zhì)條件滿足反滲透膜處理要求之后，利用加壓泵將原水送入膜組件，使原水經(jīng)過反滲透么成為產(chǎn)水，原水中的無機(jī)鹽、有機(jī)物等被截留在進(jìn)水一側(cè)而形成濃液。濃液可以被回收或者進(jìn)行再處理。

二、反滲透技術(shù)的特點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：（1）反滲透操作僅依靠壓力作為推動力，相對于其他傳統(tǒng)物理處理手段具有最低的能耗；（2）反滲透在室溫環(huán)境下即可進(jìn)行，無需發(fā)生相變；（3）無需使用化學(xué)處理試劑，無化學(xué)廢液的排放，幾乎沒有環(huán)境污染；（4）操作設(shè)備所需空間較小，設(shè)備占地面積小，操作簡單，無需頻繁維護(hù)。

三、反滲透技術(shù)常用的工藝技術(shù)流程

1、一級一段的方法

一級一段就是在料液進(jìn)到膜組件以后，濃縮液（濃水）與產(chǎn)水被連續(xù)不斷地引出，這種方式對水的回收率不夠高，因此，在工業(yè)中的應(yīng)用也就比較少。還有一種形式就是一級一段的循環(huán)型的工藝技術(shù)，主要就是其濃水中的一部分有回到了料液的槽內(nèi)，這樣就會不斷地提升其濃縮液的濃度，所以產(chǎn)水量就會很大，可是水質(zhì)會在一定程度上有所降低。

2、兩級一段的方法

在一級的方法無法達(dá)到水質(zhì)要求的時候，我們就可以分成兩步來進(jìn)行。如果膜除鹽的效率低，而這時候水的滲透性升高時，就可以使用兩步的方法。這在一定程度上節(jié)約了成本，同時其也能夠在很低的壓力與濃度之下運(yùn)行，提升其膜的壽命。

3、一級多段的方法

應(yīng)用反滲透技術(shù)在濃縮過程中時，如果一次的濃縮無法達(dá)到要求，還可以使用多步的濃縮方式。這樣的方式會在一定程度上減小濃縮液的體積，但是又會在一定程度上使?jié)饪s液的濃度有所提升，從而使產(chǎn)水量增加。

四、反滲透技術(shù)在環(huán)境工程中的應(yīng)用

1、海水淡化

反滲透技術(shù)于20世紀(jì)60年代應(yīng)用到海水脫鹽，是目前海水淡化的一項(xiàng)主流技術(shù)，近十年來發(fā)展極為迅速。目前全球海水淡化裝置中有30%采用反滲透技術(shù)。利用反滲透技術(shù)去除海水中99%以上的鹽離子以獲得飲用水。進(jìn)入21世紀(jì)后，能量回收技術(shù)迅猛發(fā)展，這使得反滲透技術(shù)的生產(chǎn)成本急劇降低，并且提高了反滲透系統(tǒng)的能源使用效率。另外，高通量反滲透膜以及大直徑卷式膜組件等新型反滲透膜組件的出現(xiàn)也使系統(tǒng)的運(yùn)行成本得到降低。全球最大的反滲透海水凈化廠位于以色列阿什克倫市，日產(chǎn)量達(dá)到3.3×105msup3；占以色列全部需水量的15%，成本為每立方米0.53美元。我國于1997年在浙江省嵊泗縣建成國內(nèi)首個反滲透海水淡化工程，工程采用透平式能力回收裝置，將生產(chǎn)能耗控制在5.5kWh/t，使我國在反滲透海水淡化領(lǐng)域的空白得以填補(bǔ)。目前我國最大的反滲透海水凈化廠位于大連市長?？h，生產(chǎn)規(guī)模為1000m3/d， 淡水成本6元/m3。隨著反滲透系統(tǒng)的各個階段的不斷優(yōu)化，反滲透在海水淡化方面的生產(chǎn)成本以及能量利用效率的優(yōu)勢將會更加明顯。

2、純水、超純水的制備

純水與超純水在現(xiàn)代工業(yè)中是一種極其重要的生產(chǎn)原料，在化工、電子、半導(dǎo)體、醫(yī)藥等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，我國在20世紀(jì)80年代開始將反滲透與離子交換相結(jié)合應(yīng)用在純水與超純水的制備中，與單純的離子交換技術(shù)相比，其節(jié)約酸堿消耗量約為90%，樹脂再生產(chǎn)周期造水量提升近20倍，總體造水成本下降約30%。由于其具有客觀的經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)保效益，目前純水與超純水膜工藝純水與超純水制備系統(tǒng)的市場占有率已經(jīng)在95%以上。清華紫光古漢集團(tuán)衡陽制藥廠采用混床技術(shù)+反滲透處理技術(shù)對原來的全離子交換工藝進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)后產(chǎn)水增加，水質(zhì)改善，制水成本得到降低。另外，出水純度會隨著反滲透級數(shù)的增加而提高，但會導(dǎo)致出水量減少，為此，反滲透裝置連用一般不多于二級。為了克服出水不能徹底除鹽的缺陷，常在反滲透的過程中加以電去離子技術(shù)，以提高整體凈水效果。

3、城市污水的深度處理

反滲透技術(shù)在城市污水的深度處理的應(yīng)用在眾多國家受到高度重視。許多缺水國家在利用反滲透淡化海水的同時將該技術(shù)引入污水的二級處理以擴(kuò)大淡水水源。悉尼在舉行奧運(yùn)會期間，各體育場館日產(chǎn)廢水2200t，利用微濾系統(tǒng)對所產(chǎn)生的污水進(jìn)行深度處理后得到?jīng)_廁用中水，部分中水再進(jìn)行反滲透系統(tǒng)處理用于場地周邊綠化。此舉節(jié)約了大量自來水，并大大減少了市政污水處理負(fù)擔(dān)，充分展現(xiàn)了綠色奧運(yùn)理念。

利用超濾+反滲透+連續(xù)電去離子模塊聯(lián)合工藝對城市污水處理廠二級出水進(jìn)行深度處理，出水供給大連泰山熱電廠440t/h超高壓鍋爐。該系統(tǒng)采用陶氏化學(xué)公司的BW30-400FR復(fù)合反滲透膜以及BW30-365FR抗污染復(fù)合反滲透膜，單膜脫鹽率高達(dá)99.6%，出水水質(zhì)充分滿足超高壓鍋爐的補(bǔ)給水水質(zhì)要求，保證了其生產(chǎn)的可靠性及安全性。

五、反滲透技術(shù)研究重點(diǎn)及發(fā)展趨勢展望

1、操作壓力的降低

由于反滲透分離的主要動力為壓力，操作壓力的大小直接決定著生產(chǎn)能耗的大小。目前，在海水淡化生產(chǎn)中反滲透所需的壓力成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于膜組件成本。因此，降低操作壓力，提高膜通量成為當(dāng)前反滲透技術(shù)的一個研發(fā)熱點(diǎn)。目前降低操作壓力的一個較為實(shí)際可行的方法是對于出水要求不太嚴(yán)格的廢水處理，將反滲透膜置換為納濾膜，這樣可在保證出水水質(zhì)的前提下降低能耗。

2、膜污染問題

反滲透技術(shù)應(yīng)用于城市污水處理時，其作用原理是利用空間排阻作用及電荷斥力來移除水中的化合物。若使用時間較長或污水負(fù)荷過大，膜表面便易形成沉積層，降低膜性能。為此，膜污染的防治、膜清洗工藝與膜清洗劑的開發(fā)、預(yù)處理工藝的優(yōu)化將會是反滲透系統(tǒng)應(yīng)用于污水處理領(lǐng)域的關(guān)注重點(diǎn)。

3、設(shè)備防霉問題

反滲透技術(shù)應(yīng)用與海水淡化與苦咸脫鹽時，由于兩者的原水都具有鹽離子濃度極高的特點(diǎn)，故設(shè)備難免被腐蝕。當(dāng)下建成投產(chǎn)的反滲透海水淡化工程中，大部分的設(shè)備及管道都發(fā)生了明顯的銹蝕。這個問題一定要引起重視，否則會嚴(yán)重影響系統(tǒng)的使用壽命以及淡化效率。

參考文獻(xiàn)：

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