自來水廠中反滲透工藝的應(yīng)用

習(xí)興梅 李 倩

1　引言

反滲透工藝作為當(dāng)前最先進和最節(jié)能有效的分離技術(shù)被自來水廠廣泛應(yīng)用。反滲透技術(shù)的原理主要是運用高于溶液滲透壓的壓力作用并利用只允許水透過并不允許其他物質(zhì)透過的半透膜對待凈化污水進行截流凈化，從而達到將溶液中的溶質(zhì)與溶液分離的目的。通過反滲透膜的分離作用，可以對待處理水源中存在的溶解鹽、細菌、有機物、膠體以及微生物等雜質(zhì)進行有效的去除。反滲透技術(shù)具有很多優(yōu)勢跟特點，其中能耗低、無污染、工藝先進、操作維護是其主要優(yōu)點，因此，被廣泛應(yīng)用于自來水廠的對原水源的凈化過程。反滲透工藝在自來水廠的廣泛應(yīng)用，不僅可以提高水源凈化的質(zhì)量，為生產(chǎn)生活用水提供技術(shù)保障，提高居民的生活質(zhì)量和工業(yè)生產(chǎn)水平，最終達到自然與環(huán)境協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展的目的。

2　反滲透工藝的工作原理

反滲透技術(shù)作為當(dāng)前最為精密的利用反滲透膜進行的膜法液體分離技術(shù)，其工作原理具體為：由于來源水源中存在不同程度的細小顆粒物、細菌、微生物等物質(zhì)，造成水體的濃度差，通過反滲透技術(shù)在水體進行進水過程中對其一側(cè)施加進水壓力，從而達到克服自然滲透壓的目的。順濃度梯度及逆濃度梯度是反滲透工藝進行中必須考慮的問題，當(dāng)高于自然滲透壓的操作壓力離加于濃溶液側(cè)時水分子自然滲透的流動方向就會逆轉(zhuǎn)，反正，則會順應(yīng)。凡是分子量大于100的有機物都可以通過反滲透膜都可以以大于98%的概率通過，但水分子除外，水分子可以通過反滲透膜。正如圖1所示：在自來水廠中水源凈化過程需要經(jīng)過層層的過濾器最后使原有水分子分離成一級離子的形式，使一級離子進行交換，從而實現(xiàn)自來水廠中來水的凈化。同時，反滲透工藝作為一種反向的遷移運動，不僅只應(yīng)用于自來水廠的給水來源凈化中，而且也廣泛應(yīng)用于各種液體的提純于濃縮活動。目前在我國最常用的就是卷式聚酰胺復(fù)合膜，其還會收到壓力、溫度、回收率及進水含鹽量和酸堿度等因素的影響。

圖1　自來水廠反滲透工藝系統(tǒng)流程圖

3　反滲透工藝的發(fā)展歷程

反滲透裝置由于具有結(jié)構(gòu)緊湊、安裝簡單、操作簡便、能耗低、在常溫下易操作，易于工業(yè)化生產(chǎn)等優(yōu)點，得到相關(guān)產(chǎn)業(yè)的廣泛應(yīng)用。

3.1　80年代反滲透膜的初步發(fā)展

80年代發(fā)明的復(fù)合膜，由超薄的反滲透膜、多孔支撐層、織物增強自疊家而成，透水量極大，除鹽率高達99%，因此，在當(dāng)時的技術(shù)水平的發(fā)展下，是理想中的反滲透膜。在80年代，反滲透膜被廣泛應(yīng)用于分離小分子有機化合物領(lǐng)域，具體表現(xiàn)在有機化工、釀造工業(yè)、三廢處理等領(lǐng)域。但是存在一個極為嚴(yán)重的問題就是，反滲透技術(shù)被國外所壟斷，但是我國使用反滲透技術(shù)大多受到國外技術(shù)的限制，從而制約著我國技術(shù)水平的提高和經(jīng)濟的發(fā)展。

3.2　20世紀(jì)反滲透膜獲得重大發(fā)展

在21世紀(jì)以前，我國的反滲透技術(shù)發(fā)展并不成熟，受到國外的技術(shù)壟斷，因此我國的反滲透技術(shù)一直受制于國外，處于相對弱勢的地位，直到90年代末期隨著經(jīng)濟的發(fā)展，我國才逐漸掌握了反滲透膜的生產(chǎn)技術(shù)。在1967年，國家科委組織全國海水淡化會戰(zhàn)，組織全國技術(shù)人員進行相關(guān)方面的研究，在水處理和化學(xué)方面取得了突破性的成就。直到1992年，我國為了追趕世界先進水平，縮小與發(fā)達國家的技術(shù)差距，加大對反滲透膜的研究，組建國家液體分離膜工程技術(shù)研究中心，并開展國產(chǎn)反滲透膜的研究。

3.3　21世紀(jì)我國進入獨立發(fā)展階段

進入21世紀(jì)以來，我國研發(fā)中心采用集團化分體管理的管理方式，由三個中外合資公司合資研發(fā)。同年，我國第一家技術(shù)成熟的生產(chǎn)反滲透膜的公司在杭州成立，從此，中國的反滲透膜技術(shù)邁入了一個新的發(fā)展階段，使反滲透膜真正實現(xiàn)中國研發(fā)，中國制造，中國由此成為世界上第四個獨立掌握自主反滲透技術(shù)的國家。

4　反滲透工藝應(yīng)用的注意事項

4.1　需對原水進行預(yù)處理

由于自來水廠的原水來源大多來自于大型的江河湖泊，其中所含的顆粒物較大而且較多，為了避免堵塞反滲透系統(tǒng)，需要實現(xiàn)進行預(yù)處理，在進行凈化前應(yīng)存在幾層針對不同物質(zhì)的過濾器，從而高效系統(tǒng)的處理掉書中存在的各種大分子懸浮物，以降低水源的渾濁度。

4.2　需對原水進行殺菌處理

由于原水水源地處于一個開放的自然系統(tǒng)內(nèi)，為自然界內(nèi)眾多的水生生物和陸生生物提供棲息地和天然的水源，因此，會受到不同程度的污染，在原水中會含有大量的損害人類身體健康的微生物及細菌，因此，在應(yīng)用反滲透工藝之前還應(yīng)對原水進行殺菌處理，利用紫外線殺菌技術(shù)可以有效的對水體中含有的細菌起到抑制作用，以防止微生物的繁殖和成長。

4.3　需進行水質(zhì)檢驗

由于反滲透技術(shù)對原水中的懸浮物要求很高，所以常用一種水質(zhì)對懸浮物污染指數(shù)對水質(zhì)進行檢測，同時還應(yīng)考慮反滲透膜最佳適宜的pH值，因此需要事先按照反滲透膜的要求，對原水的pH值進行調(diào)節(jié)。

5　反滲透膜的特點

（1）在常溫正常條件下，可以有效地分離溶質(zhì)跟水，同時所消耗的能量很少。

（2）反滲透膜的分離技術(shù)適用范圍廣，可應(yīng)用與去除一般性雜質(zhì)。

（3）具有較高的脫鹽率及水回用率，對幾個納米以上的溶質(zhì)可以進行有效的截流。

（4）分離裝置簡單，利用低壓進行分離，便于操控，衛(wèi)生安全，受到廣泛應(yīng)用。

6　結(jié)束語

綜上所述，隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，生產(chǎn)生活對水質(zhì)的要求越來越高，反滲透工藝在自來水廠中的廣泛應(yīng)用，一方面對自來水廠當(dāng)?shù)丨h(huán)境和經(jīng)濟增長速度得到持續(xù)發(fā)展，另一方面，又解決了當(dāng)?shù)赜盟畣栴}，實現(xiàn)了不與民爭水的目標(biāo)，解決了用水難題，給政府開展工作帶來便利，同時，實現(xiàn)了水源的多樣化，實現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展。本文針對自來水廠反滲透工藝的研究，對廣大工作者以啟示，達到自然環(huán)境與經(jīng)濟建設(shè)的和諧發(fā)展的目的。

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