关于反渗透水处理系统工程浅析

杨丕华，邬翼天

摘 要：反渗透水处理技术是当代先进的水处理脱盐技术，其应用领域越来越广泛。它广泛应用于电力、化工、石油、饮料、钢铁、制药、电子、市政、环保等行业，既用于生产锅炉补给水和饮用水、淡化海水、制备电子级超纯水，也用于废水处理、物质回收与浓缩的分离过程等领域。

关键词：水处理；反渗透系统；工程

反渗透水处理技术成功应用于各个领域，在很大程度上是由于其操作简单和运行经济。它与许多高科技产品一样，技术含量高，科技附加值高，但其使用易于掌握。反渗透技术是利用压力表差为动力的膜分离过滤技术，源于美国二十世纪六十年代宇航科技的研究，后逐渐转化为民用，目前已广泛运用于科研、医药、食品、饮料、海水淡化等领域，在日常生活中的运用：各种各样的热水锅炉，中央空调，换热系统，家用中央空调、挂锅炉等在特殊行业的运用：食品、制药、酒精和其他工业用水设备力学防垢、除垢，磁化、杀菌灭藻建立环境友好的水电建设体系。

1 渗透基本原理

当纯水和盐水被理想半透膜隔开，理想半透膜只允许水通过而阻止盐通过，此时膜纯水侧的水会自发地通过半透膜流入盐水一侧，这种现象称为渗透，若在膜的盐水侧施加压力，那么水的自发流动将受到抑制而减慢，当施加的压力达到某一数值时，水通过膜的净流量等于零，这个压力称为渗透压力，当施加在膜盐水侧的压力大于渗透压力时，水的流向就会逆转，此时，盐水中的水将流入纯水侧，上述现象就是水的反渗透处理的基本原理。

反渗透膜孔径小至纳米级（1纳米=10-9米），在一定的压力下，H2O分子可以通过RO膜，而源水中的无机盐、重金属离子、有机物、胶体、细菌、病 毒等杂质无法通过RO膜，从而使可以透过的纯水和无法透过的浓缩水严格区分开来。膜过滤后的纯水电导率 5 s/cm， 符合国家实验室三级用水标准。再经过原子级离子交换柱循环过滤，出水电阻率可以达到18.2M .cm，超过国家实验室一级用水标准（GB682—92）。

2 渗透预处理目的及考虑因素

使用反渗透系统时，尤其应注意原水预处理。为了避免堵塞反渗透系统，原水应经预处理以消除水中的悬浮物，降低水的浊度；此外，还应进行杀菌以防微生物的孽生长大。

由于反渗透对原水中的悬浮物的要求很高，所以常用一种水质对受悬浮物污染情况的污染指数来对水质进行检测。此法实质上是测定反渗透系统受水中悬浮物的污堵的情况。进入反渗透系统水的污染指数以不大于5为宜，建议值一般小于3。预处理时还应该考虑到进水的pH值。各种半透膜都有其最适宜的运行pH值，故需按反渗透膜的要求，调节进水的pH值。预处理时还应该考虑到进水的温度。膜的透水量是随水温的增高而增大的，但温度过高会加快醋酸纤维素膜的水解速度，且使有机膜变软，易于压实。所以，对于有机膜来说，通常将温度控制在约20—40℃范围内为宜，复合膜温度控制在约5—45℃范围内为宜。

反渗透方法可以从水中除去90 %以上的溶解性盐类和99 %以上的胶体微生物及有机物等。尤其以风能、太阳能作动力的反渗透净化苦咸水装置，是解决无电和常规能源短缺地区人们生活用水问题的既经济又可靠的途径。反渗透淡化法不仅适用于海水淡化，也适合于苦咸水淡化。现有的淡化法中，反渗透淡化法是最经济的，它甚至已经超过电渗析淡化法。由于反渗透过程的推动力是压力，过程中没有发生相变化，膜仅起着“筛分”的作用，因此反渗透分离过程所需能耗较低。在现有海水和苦咸水淡化中，反渗透法是最节能的。反渗透膜分离的特点是它的“广谱”分离，即它不但可以脱除水中的各种离子，而且可以脱除比离子大的微粒，如大部分的有机物、胶体、病毒、细菌、悬浮物等，故反渗透分离法又有广谱分离法之称。

3 反渗透水处理技术的优缺点

反渗透技术是当今较先进、稳定、有效的除盐技术；

*与传统的水处理技术相比，膜技术具有工艺简单、操作方便、易于自动控制、无污染、运行成本低等优点，特别是几种膜技术的配合使用，再辅之经其他水处理工艺，如石英砂、活性炭吸附、脱气、离子交换、UV杀菌等；具体优点有原水含盐量较高时对运行成本影响不大，可连续运行，产品水水质稳定，无须用酸碱再生，不会因再生而停机， 节省了反冲和清洗用水， 以高产率产生超纯水（产率可以高达95%）， 无再生污水，不须污水处理设施，无须酸碱储备和酸碱稀释运送设施，减小车间建筑面积， 使用安全可靠，避免工人接触酸碱，减低运行及维修成本， 安装简单、安装费用低廉.

缺点：预处理要求较高、初期投资较大.

4 反渗透水处理发展前景

反渗透海水淡化技术发展很快，工程造价和运行成本持续降低，主要发展趋势为降低反渗透膜的操作压力，提高反渗透系统回收率，廉价高效预处理技术，增强系统抗污染能力等。

参考文献

[1]冯逸仙，反渗透水处理系统工程，中国电力出版社，2004

[2]严煦世，范瑾初，给水工程，中国建筑工业出版社，1999

[3]张自杰，排水工程，中国建筑工业出版社，2000

作者简介

杨丕华（1991-），男，汉族，河南林州人，郑州大学给水排水2011级本科生。

邬翼天（1994-），男，汉族，安徽合肥人，郑州大学给水排水2011级本科生。