反滲透水處理技術(shù)要點(diǎn)

1.反滲透基本原理
當純水和鹽水被理想半透膜隔開(kāi)，理想半透膜只允許水通過(guò)而阻止鹽通過(guò)，此時(shí)膜純水側的水會(huì )自發(fā)地通過(guò)半透膜流入鹽水一側，這種現象稱(chēng)為滲透，若在膜的鹽水側施加壓力，那么水的自發(fā)流動(dòng)將受到抑制而減慢，當施加的壓力達到某一數值時(shí)，水通過(guò)膜的凈流量等于零，這個(gè)壓力稱(chēng)為滲透壓力，當施加在膜鹽水側的壓力大于滲透壓力時(shí)，水的流向就會(huì )逆轉，此時(shí)，鹽水中的水將流入純水側，上述現象就是水的反滲透（RO）處理的基本原理。

2.反滲透簡(jiǎn)介
RO反滲透膜孔徑小至納米級（1納米=10-9米），在一定的壓力下，H2O分子可以通過(guò)RO膜，而源水中的無(wú)機鹽、重金屬離子、有機物、膠體、細菌、病 毒等雜質(zhì)無(wú)法通過(guò)RO膜，從而使可以透過(guò)的純水和無(wú)法透過(guò)的濃縮水嚴格區分開(kāi)來(lái)。

RO膜過(guò)濾后的純水電導率 5 s/cm, 符合國家實(shí)驗室三級用水標準。再經(jīng)過(guò)原子級離子交換柱循環(huán)過(guò)濾，出水電阻率可以達到18.2M .cm，超過(guò)國家實(shí)驗室一級用水標準（GB682—92）。

3.反滲透預處理目的及考慮因素
使用反滲透系統時(shí)，尤其應注意原水預處理。為了避免堵塞反滲透系統，原水應經(jīng)預處理以消除水中的懸浮物，降低水的濁度；此外，還應進(jìn)行殺菌以防微生物的孽生長(cháng)大。

由于反滲透對原水中的懸浮物的要求很高，所以常用一種水質(zhì)對受懸浮物污染情況的污染指數來(lái)對水質(zhì)進(jìn)行檢測。此法實(shí)質(zhì)上是測定反滲透系統受水中懸浮物的污堵的情況。進(jìn)入反滲透系統水的污染指數以不大于5為宜，建議值一般小于3。預處理時(shí)還應該考慮到進(jìn)水的pH值。各種半透膜都有其最適宜的運行pH值，故需按反滲透膜的要求，調節進(jìn)水的pH值。預處理時(shí)還應該考慮到進(jìn)水的溫度。膜的透水量是隨水溫的增高而增大的，但溫度過(guò)高會(huì )加快醋酸纖維素膜的水解速度，且使有機膜變軟，易于壓實(shí)。所以，對于有機膜來(lái)說(shuō)，通常將溫度控制在約20—40℃范圍內為宜，復合膜溫度控制在約5—45℃范圍內為宜。

4.滅菌的必要性
在水處理工藝中，活性碳過(guò)濾器用于對有機物的吸附和對過(guò)量氯（余氯）的吸附去除，對前者去除能力較差，通常為50%，對后者則很強，可以完全脫除余氯，這是由于在對余氯吸附的同時(shí)，還有自身被氯化的作用。

活性碳吸附水中營(yíng)養物質(zhì)，可以成為細菌微生物的溫床，微生物對水的阻力影響較大，因此，應定期進(jìn)行反洗處理。如果反洗不能奏效時(shí)，應進(jìn)行滅菌處理。實(shí)際上，按照進(jìn)水濁度安排合理的反沖洗制度更具有實(shí)際意義，由于微生物膜與微生物黏泥難于清凈，采取空氣擦洗是必要的。

5.預處理中滅菌應怎樣做
水的常規滅菌處理為投藥與紫外線(xiàn)滅活。例如目前廣泛作為飲料水的純凈水就是經(jīng)反滲透脫鹽后，再經(jīng)紫外線(xiàn)殺菌處理的。小容量用水（小于10t/h），可以使用二氧化氯或臭氧殺菌。工業(yè)上生產(chǎn)中則以氯氣或次氯酸鈉為多見(jiàn)，也可使用二氧化氯或臭氧。外購的氯氣用鋼瓶貯存，用加氯機投加，電解食鹽（或海水）得到的是次氯酸鈉，無(wú)需專(zhuān)用投加設備，即可送入被處理水中。

臭氧用凈化過(guò)的空氣經(jīng)高壓放電裝置制取，目前有中小型臭氧發(fā)生器用于小區供水或中央空調冷卻水系統的滅菌，同樣適用于反滲透裝置的滅活處理，多余的臭氧同樣可以用活性碳吸收處理。二氧化氯可由氯酸鈉制取，在飲用水處理和工業(yè)冷卻水處理中使用的也很多。氯酸鈉有爆炸危險，應謹慎使用。

在反滲透水處理工藝中，除了運轉中的殺菌之外，還有設備停用中的殺菌問(wèn)題。通常在停機48h以?xún)瓤捎迷�水沖洗，超過(guò)48h可用1.5%亞硫酸氫鈉液保存，達到2周應使用甲醛消毒液殺菌或廠(chǎng)家提供的消毒液滅菌。

6.如何減少故障和降低反滲透清洗頻率
減少故障和降低反滲透清洗頻率，應該采取以下措施。
a) 在取得水質(zhì)全分析的基礎上設計反滲透系統；
b) 在進(jìn)行設計前確定RO進(jìn)水SDI值；
c) 如果進(jìn)水水質(zhì)變化，需要作出相應的設計調整；
d) 必須保證足夠的預處理；
e) 選擇正確的膜元件，醋酸纖維素膜或者低污染膜元件對于處理比較復雜的地表水或污水可能更為適用；
f) 選擇比較保守的水通量；
g) 選擇合理的水回收率；
h) 設計足夠的橫向流速及濃水流速；
i) 對運行數據進(jìn)行標準化。

7.膜元件長(cháng)期停用保護措施如何
長(cháng)期停用保護方法適用于停止使用30天以上，膜元件仍安裝在壓力容器中的反滲透系統中，保護措施的具體步驟如下：
a) 清洗系統中的膜元件；
b) 用反滲透產(chǎn)出水配制殺菌液，并用殺菌液沖洗反滲透系統。殺菌劑的選用及殺菌液的配制方法可參見(jiàn)膜公司相應技術(shù)文件或與膜公司當地代表處聯(lián)系以獲取有關(guān)技術(shù)建議；
c) 用殺菌液充滿(mǎn)反滲透系統后，關(guān)閉相關(guān)閥門(mén)使殺菌液保留于系統中，此時(shí)應確認系統完全充滿(mǎn)；
d) 如果系統溫度低于27℃，應每隔30天用新的殺菌液進(jìn)行前兩個(gè)步驟，如果系統溫度高于27℃，則應每隔15天更換一次保護液（殺菌液）；
e) 在反滲透系統重新投入使用前，用低壓給水沖洗系統1h，然后再用高壓給水沖洗系統5—10min，無(wú)論低壓沖洗還是高壓沖洗時(shí)，系統的產(chǎn)水排放閥均應全部打開(kāi)。在恢復系統至正常操作前，應檢查并確認產(chǎn)品水中不含有任何殺菌劑。

8.膜元件長(cháng)期停用保護措施如何
芳香族聚酰胺反滲透復合膜元件在任何情況下都不應該與含有殘余氯的水接觸，否則將給膜元件造成無(wú)法修復的損傷。在對RO設備及管路進(jìn)行殺菌、化學(xué)清洗或或封入保護液時(shí)應絕對保證配制藥液的水中不含任何殘余氯。如果無(wú)法確定是否有殘留氯存在，應進(jìn)行化學(xué)測定。在有殘留氯存在時(shí)，應使用亞硫酸氫鈉還原殘余氯，并保持足夠的接觸時(shí)間以保證還原完全。
短期保存方法適用于那些停止運行5—30天的反滲透系統。此時(shí)反滲透膜元件仍安裝在RO系統的壓力容器內。保存操作的具體步驟如下：
（1） 用給水沖洗反滲透系統，同時(shí)注意將氣體從系統中完全排除；
（2） 將壓力容器及相關(guān)管路充滿(mǎn)水后，關(guān)閉閥門(mén)，防止氣體進(jìn)入系統；
（3） 每隔5天按上述方法沖洗一次。

9.如何查找反滲透系統和膜元件的故障
經(jīng)過(guò)“標準化”后的產(chǎn)品水流量和鹽透過(guò)率才可用于查找故障。分為在線(xiàn)研究和離線(xiàn)研究。
（1）在線(xiàn)研究
當發(fā)現某個(gè)壓力容器的鹽透過(guò)率高，則需要測量每一個(gè)膜元件的產(chǎn)品水電導率來(lái)確定問(wèn)題的起源，使用一根塑料或不銹鋼管在產(chǎn)品水管不同位置取樣測量電導率，取樣管上可以做上記號，這些記號的位置相當于需取樣的位置，取樣管先插入到產(chǎn)品水管最遠端，取樣測電導率，然后一段段向回抽，得到電導率變化曲線(xiàn)。當給水流過(guò)壓力容器時(shí)逐漸變濃，引起產(chǎn)品水濃度增加，取樣的電導率從上一個(gè)游到下一個(gè)膜元件電導率的變化約為10%，如果這個(gè)變化幅度過(guò)大，則表明問(wèn)題所在，如果某點(diǎn)位置電導率介躍變化，表明機械泄露。從分析產(chǎn)品水中二價(jià)離子與一價(jià)離子的比率的變化也可推測出是否發(fā)生了泄露。

（2）離線(xiàn)研究
卷式膜元件的非破壞性離線(xiàn)研究只有真空試驗一種方法，（是美國ASTM標準，B3923），如果真空破壞超過(guò)每分鐘20kPa亦即6in汞柱則表明膜元件嚴重泄露而不能再使用。如果試驗不能揭示問(wèn)題，則可能需要進(jìn)行破壞性（解剖）分析，可以檢查膜元件內部情況，對部件進(jìn)行試驗和分析污染物。

10.多介質(zhì)過(guò)濾器的濾料選擇應注意什么
多介質(zhì)過(guò)濾器（含雙濾料過(guò)濾器）的過(guò)濾材料應有足夠的化學(xué)穩定性，各介質(zhì)的相對密度和粒徑應有一定差別，由無(wú)煙煤與石英砂組成的雙層濾料過(guò)濾器所用的無(wú)煙煤相對密度為1.4—1.6，粒徑為0.8—1.8mm，石英砂相對密度為2.6—2.65，粒徑為0.5—1.2mm；3層濾料過(guò)濾器除了以上兩種濾料外還可以用錳砂、磁鐵礦之類(lèi)的重質(zhì)礦石，其相對密度為4.7—5.0，粒徑為0.5—4mm。

應該注意的是，多介質(zhì)過(guò)濾器雖然有一定的簡(jiǎn)化預處理系統作用，但是不能以一種過(guò)濾器代替必須設置的其他濾器，這主要取決于原水情況。如果使用自來(lái)水作原水，通�？梢悦獬�過(guò)濾器，直接配置活性炭過(guò)濾器即可；如果使用深井水作原水，深井水的鐵、錳等變價(jià)離子含量很低，使用多介質(zhì)過(guò)濾器即可；如果使用河床淺井水則還應布置細紗過(guò)濾器作前置過(guò)濾；如果使用地表水做原水，則混凝和多級過(guò)濾都是必要的。

11.怎樣初步確定系統所需膜元件使用數目
膜元件設計產(chǎn)水量為設計人員在設計反滲透系統時(shí)所賦予每支膜元件的實(shí)際產(chǎn)水量，以使設計人員有據可依。設計導則建議應根據不同的進(jìn)水水源來(lái)選取不同的設計產(chǎn)水量，認為地表水水源含較多的污染物，污染指數SDI值介于3—5，因而其單位面積上的設計產(chǎn)水量應選取較低值，地下水水源含的污染物要比地表水水源含的污染物少，污染指數SDI值較低，一般小于3，因而其單位面積上的設計產(chǎn)水量應選取較高的數值，如果采用一級反滲透系統的產(chǎn)水作為二級反滲透進(jìn)水，則幾乎不帶雜質(zhì)，污染指數SDI值更低，一般小于1，其單位面積上的設計產(chǎn)水量可選取比地下水更高的數值。

據此，可知每根反滲透膜元件的設計產(chǎn)水量與其標準產(chǎn)水量無(wú)關(guān)，只與其有效膜面積、進(jìn)水水源、SDI值等有關(guān)，CPA2的設計產(chǎn)水量不應該是10000gpd，而只能是該公司設計導則建議的，即：設計產(chǎn)水量=平均水流量×膜元件的有效面積，查找該公司設計導則，其建議的平均水通量分別為8—14gfd（以地表水作為進(jìn)水水源），14—18gfd（以地下水作為進(jìn)水水源），20—30gfd（一級反滲透系統的產(chǎn)水作為二級反滲透系統的進(jìn)水），故在地表水作為進(jìn)水水源時(shí)，CPA2膜元件的設計產(chǎn)水量=（8—14gfd）×365ft2 =2920—5110gfd，折合成0.5—0.8t/h。
依此類(lèi)推以地下水作為進(jìn)水水源時(shí)，CPA2膜元件的設計產(chǎn)水量為0.8—1t/h。以一級反滲透系統的產(chǎn)水作為二級反滲透的進(jìn)水時(shí)，CPA2膜元件的設計產(chǎn)水量為1.2—1.7t/h。

如果設計人員要設計一個(gè)產(chǎn)水量為100t/h的反滲透系統時(shí)，設計選用CPA2膜元件，以地表水作為進(jìn)水水源，所需CPA2膜元件的數量可估算為：膜元件數量=系統產(chǎn)水量/CPA2膜元件的設計產(chǎn)水量，即膜元件數量=（100t/h）/（0.5—0.8t/h）=200—125支。

假設每支壓力容器中裝膜元件6支，則可取6的倍數，本系統設計膜元件數量應為198—126支；當地下水作為進(jìn)水水源時(shí)，本系統設計膜元件數量應為126—102支；以一級反滲透系統的產(chǎn)水作為二級反滲透的進(jìn)水時(shí)，本系統設計膜元件數量應為84—60支。

12.如何決定系統采用4＂膜元件還是8＂膜元件
根據膜公司設計導則，其建議的平均水量分別為8—14gfd（以地表水作為進(jìn)水水源），14—18gfd（以地下水作為進(jìn)水水源），20—30gfd（一級反滲透系統的產(chǎn)水作為二級反滲透系統的進(jìn)水）。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

根據該設計導則可知，單支8040膜元件的最低產(chǎn)水量為0.46t/h（以地表水作為進(jìn)水水源），0.80t/h（以地下水作為進(jìn)水水源），1.15t/h（一級反滲透系統的產(chǎn)水作為二級反滲透系統的進(jìn)水）。當系統產(chǎn)水量大于上述值時(shí)從理論上來(lái)說(shuō)就可以采用8040膜元件。但是是否采用8040膜元件還要考慮到系統的回收率要求，是否允許濃水回流，系統占地面積，壓力容器造價(jià)以及系統整體的經(jīng)濟性等諸多因素。

根據各種因素的綜合平衡，一般認為5t/h以上的反滲透系統采用8040膜元件比較合適，3t/h以下的系統都用4040膜元件比較合適，3—5t/h的反滲透系統采用8040或者4040膜元件都可以。