反渗透膜分离技术在饮用水处理中的应用

　　随着社会的不断进步和人民生活水平的提高，饮水安全越来越被重视。而膜分离作为一项高新技术在水处理中应用十分普遍，尤其在海水和苦咸水淡化、饮用水净化、地下水补救、废水深度处理及回用、传统工艺改造和实现清洁生产等，推广与应用潜力很大。

　　1.反渗透膜分离技术简介

　　反渗透膜分离技术是常见膜分离技术中应用比较广泛的一种,其基本原理是：对透过物质具有选择性的薄膜称为半透膜，一般将只能透过溶剂而不能透过溶质的薄膜称之为理想的半透膜。当把相同体积的稀溶液(例如淡水)和相同的体积的浓溶液(例如盐水)分别置于半透膜的两侧时稀溶液的溶剂将自发的向浓溶液的一侧流动，这一现象称为渗透。当渗透过程达到平衡时，浓溶液侧的液面将会比稀溶液的液面高出一定高度，即形成一个压差，称为渗透压。渗透压的大小取决于溶液的固有性质，即与溶液的种类、浓度和温度有关而与半透膜的性质无关。若在浓溶液的一侧施加一个大于渗透压的压力，溶剂的流动方向将与原来的渗透方向相反，开始从浓溶液向稀溶液一侧流动，这一现象称为反渗透。反渗透装置就是利用这一原理用高压泵将待处理水经过增压以后，借助半透膜的选择截留作用来去除水中的无机离子的，由于反渗透膜在高压情况下只允许水分子通过，而不允许钾、钠、钙、锌等离子及病毒、细菌通过，所以它能获得高质量的纯水。反渗透膜分离技术应用十分广泛，主要应用于海水淡化、纯水和超纯水制备、城市给水处理、城市污水处理及应用、工业废水处理等方面。

　　2.反渗透膜分离技术应用

　　引滦工程宜兴埠管理处地处天津市北辰区东部永定新河北岸，土地高度盐碱，地下水质污染严重，氟化物与细菌指标均超标。

　　1983年成立管理处时在院内打深井一眼，但多年来职工一直饮用高氟水，给身体健康带来不利影响。为解决职工饮水安全问题，于2002年经认真调研，选择安装了天津天磁净水公司的反渗透纯水设备(CJS-200A型)。该反渗透纯水设备是以反渗透膜为核心的水处理设备，反渗透膜之前的部分可称为前处理，反渗透膜之后称为后处理。

　　2.1前处理

　　前处理是对我处地下原水进行初级净化，为反渗透膜提供水源。其主要作用是保护反渗透膜。前处理必须具备的两级滤芯：沉淀滤芯、活性碳滤芯。沉淀滤芯又称PP(聚丙烯)熔喷棉，其过滤精度为微米级，主要作用是去除原水中的铁锈、泥沙、悬浮物等大颗粒杂质。经沉淀滤芯净化的原水可达到基本无色、无肉眼可见物，可防止反渗透膜被堵塞。前置活性碳芯不仅能去除原水中的异味，还可对水的浊度、色度、有机物、铁、酚、F、As、Hg、Al、CHCl3、CCL4、余氯等具有明显降低作用。通过去除自来水中余氯，可防止氧化性极强的氯对反渗透膜的损坏。

　　2.2后处理

　　该纯水设备的后处理采用了活性碳滤芯。后置活性碳滤芯的作用是将反渗透膜制造的纯水进行深度处理，去除水中挥发性有机物、气味、改善纯净水的口感。尤其是使用压力式储水桶的纯水设备，后置活性碳能有效去除储水桶产生的橡胶味。

　　2.3增压泵和控制系统

　　由于反渗透膜需要0.4～0.8MPa的原水压力，所以纯水系统必须加装特殊的增压泵。增压泵一般采用24V直流电源，由水位开关或压力开关进行控制。

　　该反渗透纯水设备采用国际上较为先进的反渗透除盐技术来制备去离子水，是一种纯物理过程的制备技术。反渗透纯水机组核心元件反渗透(RO)膜采用原产进口著名品牌卷式复合膜，高压泵亦采用著名品牌的进口产品。系统配置了前级处理系统，如活性炭吸附过滤器和精密保安过滤器，在电控和自控方面，装备了压力自动保护系统和水质自动在线监测仪表系统，并且有前级进水增压，后级水箱液位联动接口。该纯净水设备净水效果好，水质清纯甘甜，产水生饮，热饮均可，并且具有臭氧消毒功能，使所制纯净水保存期加长，并富含大量深解氧；设备机架采用不锈钢材料精工制作，干净卫生、永不生锈，易于保养。反渗透纯水机组具有能长期不间断工作，自动运行无需专人看管，操作简单，且水质长期稳定，无污染物排放，制取纯水成本低廉等优点。

　　该反渗透纯水设备实际运行效果良好，检测结果水质均达到国家饮用水相应标准。

　　在正常运行一段时间后，反渗透膜元件会受到给水中存在的悬浮物质或难溶物质的污染，这些污染物中最常见的为碳酸钙垢、硫酸钙垢、金属氧化物垢、硅沉积物及有机或生物沉积物。

　　污染物的去除可通过化学清洗和物理冲洗来实现，有时亦可通过改变运行条件来实现。清洗反渗透膜元件时采用RT-818系列RO膜系统清洗剂。清洗无机污染物使用RT-818A，清洗硫酸钙及有机物污染使用RT-818B，清洗严重有机物污染使用RT-818C。所有清洗可以在最高温度为摄氏40℃以下清洗60min，配制清洗液时按比例加入药品及清洗用水，采用不含游离氯的反渗透产品水来配制溶液并混合均匀。清洗反渗透膜元件时采用以下步骤：用泵将干净、无游离氯的反渗透产品水从清洗箱打入压力容器中并排放几分钟,然后用干净的产品水在清洗箱中配制清洗液，并将清洗液在压力容器中循环1h或预先设定的时间。清洗完成以后，排净清洗箱并进行冲洗，然后向清洗箱中充满干净的产品水以备下一步冲洗。再用泵将干净、无游离氯的产品水从清洗箱打入压力容器中并排放几分钟,冲洗反渗透系统后，在产品水排放阀打开状态下运行反渗透系统，直到产品水清洁、无泡沫或无清洗剂(通常15～30min)。用专门的清洗装置来完成该工作，清洗效果良好。

　　3.反渗透膜技术改进与建议

　　在生产运行中发现反渗透膜表面结垢大部分是钙离子沉积物，所以前处理根据实际需要增加了树脂滤芯以降低原水的硬度，防止反渗透膜表面结垢。后来在前级入水口处又加设了水软化器以进一步降低原水的硬度。

　　由于日实际用水量并不均匀分布,有时远低于设备的实际处理能力,制出的纯净水需要大量保存,为此在后处理阶段又加装了紫外线灭菌灯，可防止纯净水被二次污染。

　　任何水处理技术都有它的适用范围，因此在实际应用中通常将不同的技术进行组合使用，这样可以发挥各自的特点，取得更大的技术和经济效果。

　　4.结语

　　反渗透膜分离技术作为安全饮水设备技术先进实用，运行维护十分方便，造价较低，有着广阔的推广应用前景。