反滲透水處理技術(shù)及其應(yīng)用趨勢(shì)研究

郭冠軍 韓夢(mèng)龍 莫冰玉 海景雯

摘要：我國(guó)是一個(gè)水資源嚴(yán)重短缺的國(guó)家，水災(zāi)害、水污染嚴(yán)重影響國(guó)家的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境發(fā)展。水污染治理刻不容緩，將反滲透技術(shù)處理應(yīng)用在水污染處理技術(shù)中不僅能大大提升水處理效果還能使廢水有效回收利用。在水處理工作上做好反滲透技術(shù)應(yīng)用尤為重要。反滲透水處理技術(shù)操作簡(jiǎn)單、易于掌握、成本低廉得到人們的廣泛關(guān)注。本文圍繞淺析反滲透水處理技術(shù)的基本原理、反滲透水處理具體應(yīng)用技術(shù)和反滲透水處理技術(shù)未來(lái)應(yīng)用趨勢(shì)，三個(gè)維度展開深入解析。

Abstract： China is a country with severe water shortage. Water disasters and water pollution have seriously affected the country's economic and environmental development. The treatment of water pollution is urgent. Applying the reverse osmosis technology to the water pollution treatment technology can not only greatly improve the water treatment effect， but also enable the effective recycling of wastewater. The application of reverse osmosis technology in water treatment is particularly important. Reverse osmosis water treatment technology has attracted widespread attention due to its simple operation， easy grasp and low cost. This article analyzes the basic principles， specific application technology and future application trends of reverse osmosis water treatment technology， and conducts in-depth analysis in three dimensions.

關(guān)鍵詞：反滲透水處理;技術(shù)特點(diǎn);應(yīng)用前景

Key words： reverse osmosis water treatment;technical characteristics;application prospects

中圖分類號(hào)：TQ085.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2020）03-0201-02

0? 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和工業(yè)的進(jìn)步，水環(huán)境污染亦日趨嚴(yán)重，水環(huán)境污染問(wèn)題成為世界性的頭號(hào)環(huán)境治理難題。水環(huán)境嚴(yán)重影響生態(tài)環(huán)境的同時(shí)，已經(jīng)嚴(yán)重影響到人們的生產(chǎn)及生活問(wèn)題。為此，加強(qiáng)水污染防治工作迫在眉睫[1]。反滲透技術(shù)在水污染中日益受到人們的關(guān)注。特別是在城市水污染治理、日常飲用水處理等方面得到普遍應(yīng)用。

1? 淺析反滲透水處理技術(shù)的基本原理

反滲透膜是實(shí)現(xiàn)反滲透技術(shù)的核心元件，是具有一定特性人工半透膜，采用高分子材料，模擬生物半透膜材料制成[2]。

反滲透又稱逆滲透，是以壓力差為推動(dòng)力，從水溶液中分離出溶劑的膜分離操作，是實(shí)現(xiàn)水過(guò)濾雜質(zhì)的過(guò)程。因?yàn)樗妥匀粷B透的方向相反，故稱反滲透。技術(shù)原理是在高于溶液滲透壓的作用下，對(duì)膜一側(cè)施加壓力，當(dāng)壓力超過(guò)它的滲透壓時(shí)，溶劑會(huì)向反方向滲透，將這些物質(zhì)和水分離開來(lái)[3]。在膜的低壓側(cè)得到的溶劑稱為滲透液;高壓側(cè)得到濃縮的溶液稱為濃縮液。若用反滲透技術(shù)處理海水，在膜的低壓側(cè)得到淡水，在高壓側(cè)得到鹵水。就可以使反滲透壓力，達(dá)到分離、提取、純化和濃縮的目的。

2? 反滲透水處理具體應(yīng)用

2.1 反滲透水處理在城市水污染應(yīng)用

有數(shù)據(jù)表明：中國(guó)是一個(gè)干旱缺水嚴(yán)重的國(guó)家，淡水資源總量不足28000億立方米，占全球水資源的6%（而中國(guó)人口占比全球超過(guò)18%），僅次于巴西、俄羅斯和加拿大，名列世界第四位。但是，我國(guó)的人均水資源量只有2300立方米，僅為世界平均水平的1/4，是全球人均水資源最貧乏的國(guó)家之一。隨著城市化進(jìn)程節(jié)奏加快，城市生產(chǎn)生活用水呈現(xiàn)逐年上升趨勢(shì)。城市對(duì)水污染治理包括對(duì)污染水的回收及凈化工作，污水處理廠將回收回來(lái)的污水通過(guò)凈化后，提取水中優(yōu)質(zhì)的淡水資源。反滲透水處理技術(shù)現(xiàn)已廣泛應(yīng)用到城市水污染回收利用中。例如，日本屬于島國(guó)，地域狹窄、資源匱乏。日本政府對(duì)水資源問(wèn)題高度重視。在日本污水處理廠注重對(duì)污水回收利用，將反滲透水處理技術(shù)通過(guò)改進(jìn)后，提高污水回收率。

2.2 反滲透水處理在日常飲用水應(yīng)用

在我國(guó)長(zhǎng)江以北流域，城市用水多為地下水，地下水中鹽分及微生物含量較高，致使水分子中攜帶電離子含量極高。在這些地區(qū)的污水處理廠采用高科技反滲透水處理技術(shù)，提高地下水使用率。通過(guò)升級(jí)后的反滲透水處理技術(shù)使用8.5inch的中空纖維組件，透水水質(zhì)在200～2500ppm，反滲透水處理工藝可靠穩(wěn)定污水回收率高達(dá)45%[4]。

城市日常水污染處理采用反滲透水處理的集成技術(shù)，替代傳統(tǒng)沉淀+過(guò)濾+臭氧-活性炭等較粗處理工藝，100%去除市政給水中的藻類、微生物、細(xì)菌、大腸桿菌等，大幅降低殺菌用氯用量，保障飲用水安全。此項(xiàng)集成技術(shù)處理出的水質(zhì)較為穩(wěn)定，而且也不受未處理前的水質(zhì)波動(dòng)影響;處理工藝流程短，整體占地面積?。ū葌鹘y(tǒng)減少1/2-2/3）;使用壽命長(zhǎng)，產(chǎn)水率高;是市政給水管理的發(fā)展方向。作為新一代自來(lái)水生產(chǎn)技術(shù)，能夠很好解決生活飲用水的安全和衛(wèi)生問(wèn)題，出水水質(zhì)好，滿足或超過(guò)國(guó)家《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749-2006）[5-8]。

2.3 反滲透水處理在工業(yè)廢水中的應(yīng)用

環(huán)境污染伴隨著工業(yè)發(fā)展而來(lái)，工業(yè)廢水中含有大量的金屬物質(zhì)，工業(yè)廢水處理中主要是去除化學(xué)需氧量、懸浮物、硫化物、石油類、氰化物、六價(jià)鉻、鉛、鎘等物質(zhì)。工業(yè)廢水區(qū)別于其他的廢水，根據(jù)排放廢水的水質(zhì)結(jié)構(gòu)制定不同的治理和回收方法。工業(yè)廢水回收是一項(xiàng)有效的防治水污染措施，既可以充分利用循環(huán)利用水資源，又可以有效減少和避免水環(huán)境污染。

針對(duì)現(xiàn)階段我國(guó)工業(yè)廢水反滲透水技術(shù)處理及應(yīng)用實(shí)行分別收集的制度。反滲透水技術(shù)處理工藝在工業(yè)廢水處理中利用，符合工業(yè)經(jīng)濟(jì)合理的總體設(shè)計(jì)原則，力求節(jié)能降耗、工程投資低、運(yùn)行成本低、操作管理方便的廢水處理要求。其中，用于工業(yè)上，如處理鉻、鎬、鎳，含氰，含酸，含堿，含有大量重金屬離子和處理電鍍廢水的反滲透水處理裝置已經(jīng)達(dá)到120臺(tái)套。在反滲透水處理裝置中的組件采用卷狀式及內(nèi)管式結(jié)構(gòu)，當(dāng)裝置過(guò)濾運(yùn)行時(shí)，壓強(qiáng)在218MPa，可以充分的、有效的對(duì)重金屬離子回收[9]。

2.4 反滲透水處理在火電廠中的應(yīng)用

火電廠在水污染處理中，主要包括：沉淀、過(guò)濾、超濾、反滲透和電滲析幾個(gè)方面。為了達(dá)到火電廠廢水零排放的目標(biāo)，廢水治理系統(tǒng)可分為廢水處理系統(tǒng)和廢水回收系統(tǒng)兩個(gè)部分。廢水處理系統(tǒng)由反滲透、弱酸及外排方式，其中，反滲透技術(shù)應(yīng)用于處理微濾過(guò)程，將回水直接返還到管網(wǎng)中，有效提升水資源循環(huán)利用率減少水資源的浪費(fèi)。廢水回收系統(tǒng)將火電廠內(nèi)各處廢水集中回收后，利用電廠的除塵和除渣作用直接回收利用。通過(guò)反滲透技術(shù)在火電廠的污水處理中的應(yīng)用，能夠高效的加快火電廠污染防治工作的發(fā)展。

3? 反滲透水處理技術(shù)未來(lái)應(yīng)用趨勢(shì)

反滲透水處理技術(shù)具有低能耗、高效率等突出優(yōu)點(diǎn)，是目前應(yīng)用最為廣泛的分離技術(shù)之一。反滲透膜的性能是影響反滲透過(guò)程效率的決定因素，反滲透膜的研制一直是國(guó)內(nèi)外膜領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。特別是近年來(lái)，石墨烯、碳納米管等新型材料展現(xiàn)出優(yōu)異的水傳遞行為，成為新型反滲透膜材料的研究熱點(diǎn)[10]。

20世紀(jì)60年代，反滲透膜在廢水處理和海水淡化方面發(fā)揮了重要作用，隨著我國(guó)近年來(lái)對(duì)水污染治理力度上不斷的加強(qiáng)，在反滲透水處理技術(shù)和新型的反滲透膜研制領(lǐng)域?qū)⒂瓉?lái)新的發(fā)展機(jī)遇。反滲透水處理工藝應(yīng)用向低耗能、高效率過(guò)濾水、抗污染、適用于更為廣泛的水質(zhì)方向發(fā)展。反滲透水處理技術(shù)被廣泛應(yīng)用，是現(xiàn)代社會(huì)對(duì)水環(huán)境及生態(tài)環(huán)境重視的結(jié)果，隨著時(shí)代的發(fā)展，必將加速反滲透水處理革新。當(dāng)前我國(guó)反滲透水處理水平與外國(guó)技術(shù)相比存在一定差距。這需要提升國(guó)家對(duì)防治水污染工作高度重視的同時(shí)，相關(guān)行業(yè)積極開展反滲透水的研究實(shí)驗(yàn)工作，開展在膜反應(yīng)機(jī)制與膜性能調(diào)控研究、連續(xù)化成膜條件控制與膜結(jié)構(gòu)關(guān)系、膜產(chǎn)品應(yīng)用性能評(píng)價(jià)等將是規(guī)?；礉B透膜研究的方向工作，為反滲透水處理技術(shù)的發(fā)展助力[11-12]。

4? 結(jié)束語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、時(shí)代文明的進(jìn)步，帶來(lái)人口數(shù)量的迅猛增長(zhǎng)、水環(huán)境受到污染等一系列生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境問(wèn)題。水污染問(wèn)題已經(jīng)不單是地域性，逐步走向全球性。隨著時(shí)代發(fā)展，反滲透水處理技術(shù)被廣泛應(yīng)用到廢水處理中，依托當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的變革創(chuàng)新和反滲透水處理技術(shù)的日趨成熟，充分發(fā)揮滲透膜在分離技術(shù)中的作用。更好的服務(wù)于水處理工作同時(shí)，提高污染水的回收利用價(jià)值[13]。

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