反滲透水處理技術(shù)的研究及應(yīng)用

文_朱泓宇 趙海光

1. 昆明佩奇環(huán)?？萍加邢薰?2.云南省環(huán)境科學(xué)研究院，云南省重金屬污染控制工程技術(shù)研究中心

1 反滲透水處理技術(shù)應(yīng)用的基本原理

近些年，反滲透水處理技術(shù)在城市水資源應(yīng)用與處理等領(lǐng)域當(dāng)中的應(yīng)用愈加深入，反滲透技術(shù)是一種先進(jìn)的分離隔斷技術(shù)，是利用具有精密性的模制液體加入到水資源當(dāng)中，將想要分離的物質(zhì)進(jìn)行有效的分隔。采用的精密模制液體加入水溶液中后，能夠在兩側(cè)形成壓力差，對水溶液產(chǎn)生力的作用，使被處理的溶液反復(fù)地經(jīng)過反滲透膜，從而將溶液中的溶劑進(jìn)行分離。在精密模兩側(cè)形成的壓力差是處理期間的滲透壓，滲透壓值上升，則處理分離的效果也會同比例上升。反滲透水處理技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵設(shè)備是反滲透膜，這是一種緊密性良好的裝置，但卻極容易受到不良因素的影響，出現(xiàn)堵塞、污染或損壞等問題，這些問題會導(dǎo)致設(shè)備應(yīng)用的質(zhì)量和效果下降。該技術(shù)在水處理中應(yīng)用時，需要對進(jìn)水的水質(zhì)進(jìn)行管控，根據(jù)待處理水資源的水質(zhì)情況酌情進(jìn)行預(yù)先處理，使其水質(zhì)達(dá)到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)后再放入反滲透裝置中。

2 反滲透水處理技術(shù)的研究及應(yīng)用

反滲透水處理技術(shù)由于其先進(jìn)、高能效等優(yōu)勢，在城市生活用水、城市污水處理、工業(yè)廢水處理等多領(lǐng)域中應(yīng)用，并且在不同領(lǐng)域中應(yīng)用均發(fā)揮著顯著的作用，下面對反滲透水處理技術(shù)的具體應(yīng)用情況進(jìn)行分析研究。

2.1 反滲透水處理技術(shù)在城市生活用水中的應(yīng)用

目前，我國城市生活用水主要來源于江河湖泊、地下水等，由于不同來源的水資源的組成成分存在差異，在將水資源提供給城市生活用水時，需要對水進(jìn)行相應(yīng)的處理，使水資源達(dá)到國家生活飲用水的標(biāo)準(zhǔn)后再提供給用戶。反滲透水處理技術(shù)在城市生活用水中應(yīng)用，主要負(fù)責(zé)將自然水資源進(jìn)行凈化處理，保證提供的水資源是健康、優(yōu)質(zhì)的。來源于江河湖泊的水資源，導(dǎo)電性為500us/cm，利用反滲透水處理技術(shù)將水資源當(dāng)中的電導(dǎo)離子以及其中的雜質(zhì)進(jìn)行清除即可，使水資源的水質(zhì)達(dá)到國家統(tǒng)一的飲水健康標(biāo)準(zhǔn)。來源于地下的水資源，其含鹽量、電導(dǎo)離子較高，利用常規(guī)的反滲透水處理技術(shù)無法將水質(zhì)處理達(dá)到國家統(tǒng)一飲水健康標(biāo)準(zhǔn)，需要采用更加先進(jìn)的反滲透工藝進(jìn)行徹底的處理。目前升級的反滲透水處理技術(shù)應(yīng)用以海水淡化為質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，通過使用8.5英寸的中空纖維組件，透水水質(zhì)在200～250ppm，水回收利用率高達(dá)45%，該工藝性能可靠穩(wěn)定。我國青海湖的湖水苦咸水淡化工程采用的就是升級版的登攀-1號反滲透水處理裝置，利用醋酸纖維素膜，對水中的鈣離子、鎂離子、四氧化硫離子有較高的脫除率，水回收率達(dá)到75%左右。

2.2 反滲透水處理技術(shù)在城市污水處理中的應(yīng)用

城市污水處理是將污水資源中雜質(zhì)與污染物進(jìn)行清除，回收純凈的水資源，城市污水處理當(dāng)中包括兩項(xiàng)環(huán)節(jié)，水資源回收和污水凈化。反滲透水處理技術(shù)在城市污水處理當(dāng)中應(yīng)用，能夠發(fā)揮節(jié)約水資源，提高水資源利用率的作用，能夠有效促進(jìn)城市水資源的循環(huán)再利用發(fā)展。如今，利用高級的反滲透水處理技術(shù)，利用雙介質(zhì)流反滲透系統(tǒng)進(jìn)一步的優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用水平，能夠更好地優(yōu)化反滲透處理技術(shù)應(yīng)用水平，污水處理的回收率在80%以上。

2.3 反滲透水處理技術(shù)在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用

現(xiàn)代城市工業(yè)化發(fā)展水平提升，規(guī)模擴(kuò)大，在工業(yè)生產(chǎn)活動中會產(chǎn)生大量的工業(yè)廢水，并且工業(yè)廢水當(dāng)中含有大量的金屬、廢油等具有污染性的物質(zhì)，對城市工業(yè)廢水的處理需要保持嚴(yán)謹(jǐn)性，要將工業(yè)廢水當(dāng)中的污染物質(zhì)進(jìn)行清除，避免工業(yè)廢水排放造成環(huán)境污染問題。反滲透水處理技術(shù)在工業(yè)廢水處理中應(yīng)用的專用裝置多樣化，能夠?qū)崿F(xiàn)對工業(yè)廢水當(dāng)中的電鍍、重金屬物質(zhì)的全面分離。常用的工業(yè)廢水處理中反滲透處理裝置組件為內(nèi)管式或卷狀式操作壓強(qiáng)在218Mpa，對鎳離子的分離率高達(dá)97.17%，水通量在0.15m3/(m2·d)時，鎳元素的回收率接近100%。

2.4 反滲透水處理技術(shù)在垃圾填埋場水處理中的應(yīng)用

垃圾填埋場的水資源組成成分具有較強(qiáng)的復(fù)雜性，水資源當(dāng)中包含的雜質(zhì)種類較多，還包含大量的有機(jī)物質(zhì)、重金屬物質(zhì)、氨氮分子等，在水處理期間需要分離處理的物質(zhì)較多，處理的工序也相對復(fù)雜，對水資源處理的方式還需要根據(jù)垃圾填埋的時間進(jìn)行分析。目前我國在垃圾填埋場水處理中，反滲透水處理技術(shù)還沒有全面科學(xué)地應(yīng)用，水處理技術(shù)水平較低。而一些發(fā)達(dá)國家已經(jīng)將反滲透處理技術(shù)與其它的水資源處理技術(shù)進(jìn)行有機(jī)融合，能夠?qū)崿F(xiàn)對垃圾填埋場水質(zhì)的高效處理，使垃圾填埋場的水質(zhì)達(dá)到正常排放的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。比如將反滲透處理技術(shù)與傳統(tǒng)污水處理、滲濾液廢水處理進(jìn)行結(jié)合應(yīng)用，以電導(dǎo)率為1400/(mS·m-1)，采用A 類濾液膜，濃縮倍數(shù)為4.8，當(dāng)ρ（COD）/(mg·L-1)時，處理過后的水質(zhì)就達(dá)到正常排放的標(biāo)準(zhǔn)。

2.5 反滲透水處理技術(shù)在食品和藥品生產(chǎn)中的應(yīng)用

反滲透水處理技術(shù)在食品和藥品生產(chǎn)領(lǐng)域當(dāng)中也有廣泛的應(yīng)用，并且應(yīng)用的歷程也比較長。反滲透水處理技術(shù)主要是應(yīng)用于奶制品的濃縮、加工、乳清蛋白液回收等方面，其技術(shù)的應(yīng)用能夠促進(jìn)產(chǎn)品生產(chǎn)加工資源利用的有效提升，并保證生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量。經(jīng)過多年的應(yīng)用發(fā)展，反滲透水處理技術(shù)還在啤酒釀造生產(chǎn)當(dāng)中得到應(yīng)用，提高了啤酒、果汁等濃縮率，并大大改良了啤酒與果汁的口感?，F(xiàn)代有很多的食品生產(chǎn)企業(yè)都應(yīng)用反滲透水處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)了水果濃縮汁的分離提取，例如從山楂果肉中提取濃縮汁和果膠干粉，就可以利用“反滲透水處理技術(shù)+超級過濾技術(shù)”，實(shí)現(xiàn)從山楂果實(shí)中提取3.5%果膠干粉、20Brix濃縮汁。在藥品生產(chǎn)中，反滲透水處理技術(shù)能夠?qū)趼逋衅窂U水中的氨和醛進(jìn)行分解消除，其中的HA廢水提純能夠提升7倍，提純后通透量基本為0.85m3/(m2·d)，此時的提純?nèi)芤嚎梢曰厥赵倮谩?/p>

3 反滲透水處理技術(shù)未來發(fā)展的相關(guān)建議

反滲透水處理技術(shù)從發(fā)展至今，在各領(lǐng)域的水處理當(dāng)中都發(fā)揮著積極的作用，為水資源污染改善、水資源回收再利用、水資源凈化、水資源應(yīng)用等方面的發(fā)展提供了助力。在未來發(fā)展中要持續(xù)加強(qiáng)對該技術(shù)的研發(fā)力度。首先，現(xiàn)代社會經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域的發(fā)展都在持續(xù)深化環(huán)保節(jié)能原則、生態(tài)保護(hù)原則，反滲透水處理技術(shù)采用的技術(shù)裝置、技術(shù)方法在未來發(fā)展時需要向降低裝置運(yùn)行使用能源消耗、提升水處理技術(shù)水平的方向發(fā)展，要不斷地提升水處理的質(zhì)量，促進(jìn)我國水資源的可持續(xù)發(fā)展。如今，超低壓型的反滲透性裝置就能夠在保持處理質(zhì)量的基礎(chǔ)上降低裝置運(yùn)行壓力值，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行能源消耗量的降低。

其次，目前反滲透水處理技術(shù)應(yīng)用于多個領(lǐng)域，但是仍存在一些問題，如對水質(zhì)的要求較高，對外界污染元素的抵抗能力較弱，現(xiàn)有的技術(shù)處理裝置在應(yīng)用過程中比較容易出現(xiàn)損壞等情況。因而在反滲透水處理技術(shù)未來發(fā)展期間，需要對水質(zhì)適用性、污染源抵抗能力進(jìn)行全面的強(qiáng)化，提升裝置的應(yīng)用性能，加強(qiáng)反滲透處理裝置的耐磨損性，促使技術(shù)應(yīng)用能夠發(fā)揮更大的能效。目前，為了防止裝置受到污染，要使用相應(yīng)的藥物進(jìn)行清洗，但是這會使裝置的使用壽命相應(yīng)減少。此種情況下，可以通過應(yīng)用抗污染性強(qiáng)的系統(tǒng)來提高裝置的污染源免疫能力，解決這一問題。