關(guān)于反滲透技術(shù)及其影響因素的研究

楊孟

中煤科工集團北京華宇工程有限公司西安分公司 陜西西安 710075

1 研究現(xiàn)狀

隨著社會的發(fā)展與進步，水資源短缺的問題也日益嚴重，不能所有的生產(chǎn)生活用水都用一樣的水質(zhì)，應(yīng)該分質(zhì)供水，中水回用等，另外，某些工業(yè)領(lǐng)域，對水質(zhì)的要求也較高，傳統(tǒng)的水處理工藝已經(jīng)達不到這些工業(yè)用水的要求，慢慢衍生出了一些新的水處理工藝，反滲透就是其中一種。反滲透（Reverse Osmosis，RO）是滲透的逆過程，在外加壓力的作用下，借助半透膜的截留的作用，溶液中溶劑與溶質(zhì)相互分開的膜分離的過程。隨著社會的發(fā)展與進步，反滲透工藝也得到了不斷的突破與發(fā)展，并運用到了海水的淡化、飲用水的生產(chǎn)、工業(yè)純水的制備、食品工業(yè)方面、醫(yī)藥工業(yè)方面、鍋爐給水的高純水和電子行業(yè)的超純水生產(chǎn)等行業(yè)中。

2 制約因素

反滲透系統(tǒng)主要是由預(yù)處理的部分、反滲透的主機、后處理的部分和系統(tǒng)的清洗部分組成。影響反滲透的制約因素有預(yù)處理的工藝的選擇、進水的水質(zhì)、進水的壓力、膜的清洗等。

2.1 預(yù)處理工藝

調(diào)溫處理是一種常用的預(yù)處理方法，一般的中空型和渦卷型纖維膜的水溫應(yīng)該控制在15～30℃，另有文章研究顯示：復(fù)合型生物膜耐溫高度可達45℃，三醋酸纖維膜溫度不超過35℃。

殺菌工藝和除氯工藝可防止反滲透膜的微生物的污染，一般，在進水的余氯控制中，醋酸纖維膜的余氯應(yīng)控制在0.1-1.0mg/L，聚酰胺復(fù)合膜不應(yīng)含氯，常用的活性炭吸附可除去反滲透進水中超標的余氯，另外活性炭吸附過程中還能去除部分的膠體和部分的有機物，另有研究表明：去掉傳統(tǒng)的固定床吸附過濾器，將活性炭懸浮在待處理的料液中，在活性炭和混凝劑的綜合作用下，可以提高部分凈水效率，減少細菌對反滲透膜的后期的污染。

其余常用的預(yù)處理工藝還包括混凝沉淀、軟化和過濾、酸化處理和阻垢處理等，這些預(yù)處理工藝對降低進水濁度、去除進水懸浮物、固體雜質(zhì)、降低及延緩后期反滲透的膜污染等起著十分重要的作用。結(jié)垢現(xiàn)象是影響反滲透系統(tǒng)運行的困難之一，酸化處理可以去除碳酸鹽中的堿性，預(yù)防反滲透膜表面的結(jié)垢現(xiàn)象。另外選擇阻垢劑的時候應(yīng)該根據(jù)進水的水質(zhì)、系統(tǒng)的特殊性等方面進行綜合考慮，反滲透系統(tǒng)的大部分故障主要是由有機生物污染引起的[1]。

2.2 反滲透的運行參數(shù)

進水水質(zhì)、進水水壓、膜的清洗這三項參數(shù)是影響反滲透運行的主要參數(shù)，下面將對這三項參數(shù)進行逐一分析。

（1）進水水質(zhì)對反滲透工藝的影響。反滲透是一種較新型的工藝，反滲透系統(tǒng)對進水的水質(zhì)有一定的要求。尤其是進水淤泥指數(shù)和總有機碳的影響較大。進水淤泥密度指數(shù)（SDI）的值越低，反滲透膜的使用時間就越長，反滲透膜進水的SDI應(yīng)小于4.0。總有機碳（TOC）過多會引起反滲透膜的物生物污染，經(jīng)過殺菌及消毒的過程，如果水溫較高，會使殘存在反應(yīng)器中的細菌在反應(yīng)器中的繁殖速率更快，加重膜污染的程度。

（2）進水壓力對反滲透工藝的影響。在恒定流量的反滲透系統(tǒng)中，為保證產(chǎn)水水量的穩(wěn)定，隨反滲透的運行時間的增加，反滲透進水的壓力也會有所增加，當(dāng)反滲透系統(tǒng)的壓力增長過快時要考慮膜組件的污染與堵塞。反滲透設(shè)備的出水量與加在反滲透膜上的壓力是成正比的，但通過增壓來提高反滲透膜的出水水量是有限的。另外雖然靠增加壓力可以提高出水水量，但同時也降低了反滲透膜的使用壽命。

（3）膜清洗對反滲透工藝的影響。反滲透正常運行的情況下，系統(tǒng)產(chǎn)水量會下降、透鹽率會提高、壓力容器壓力損失會增加，當(dāng)這三項指標改變一定比例時，此時應(yīng)進行膜的清洗。膜的清洗能有效減少反滲透膜表面的污染物和堵塞物，可以延長反滲透膜的運行時間，提高產(chǎn)水水量，降低反應(yīng)器系統(tǒng)的運行能耗，降低制水成本等。

反滲透膜清洗的方法包括物理清洗和化學(xué)清洗。物理清洗包括反洗、振動清洗及汽水沖洗等。化學(xué)清洗在原水處加入常用的清洗劑，調(diào)至合適的pH值后，使其沿膜面流動，利用清洗劑和污染物的化學(xué)作用，以及膜表面的剪切作用將污染物清除。利用不易沉積的膠體顆粒作為“移動攪拌器”，也可以減少膠體污染物在膜表面的沉淀從而降低膜污染。在反滲透系統(tǒng)的運行過程中合適的選擇膜清洗的方法，將物理清洗和化學(xué)清洗相結(jié)合，以達到相對較好的清洗效果[2]。

良好的反滲透系統(tǒng)的進水水質(zhì)可以有效防止反滲透膜后續(xù)的污染、堵塞和結(jié)垢等現(xiàn)象；阻垢劑能夠有效的降低無機污染物的飽和析出；降低微生物污染的重要途徑是選擇合適的預(yù)處理工藝和選擇合適的清潔劑。

2.3 運行經(jīng)濟

反滲透處理雖然能制備出水質(zhì)較好的水以用以各種工業(yè)、食品及醫(yī)用等相關(guān)產(chǎn)業(yè)，但制水成本也是我們應(yīng)該考慮的因素，影響反滲透系統(tǒng)制水成本的主要是處理能耗問題，如何降低反滲透處理系統(tǒng)的能耗將成為未來研究的重點。有研究顯示在低水回收率的條件下使用高通量的反滲透膜，可以有效地降低制水成本。但與此同時，低水回收率又會導(dǎo)致預(yù)處理和鹽水管理的成本增高。如何平衡制水成本和水的回收率將是未來的研究方向[3]。

3 結(jié)語

反滲透預(yù)處理的常用方法有：調(diào)溫處理，殺菌和除氯，混凝沉淀及軟化和過濾、酸化處理和阻垢處理等。

（1）進水的水質(zhì)，系統(tǒng)的運行壓力及膜的清洗對反滲透系統(tǒng)的運行有著非常重要的作用。

（2）膜污染的控制的影響因素主要包括膜的材質(zhì)、濃差極化、系統(tǒng)的回收率、進水的水質(zhì)、阻垢劑的選擇和溫度的控制等。

（3）運行經(jīng)濟：反滲透工藝運行能耗還有降低的空間，降低其能耗將是未來研究的重點。