反滲透系統在工業(yè)水處理應用

反滲透技術(shù)( RO) 是一種采用膜分離的技術(shù)，它具有環(huán)保、適應性強、脫鹽率高的特點(diǎn)。80 年代初開(kāi)始在我國得到發(fā)展，近些年在鋼鐵電力等行業(yè)的水處理技術(shù)中得到廣泛的運用。

　　1、反滲透技術(shù)

　　1． 1 反滲透膜及技術(shù)原理

反滲透膜是用高分子材料制成、具有選擇性半透性質(zhì)的薄膜。用于水處理的反滲透膜可以允許水分子透過(guò)膜，但水中所含的離子、有機物分子等不能透過(guò)。反滲透的除鹽原理是水在外加壓力的作用下，水分子克服反滲透膜兩側的滲透壓，透過(guò)膜到達膜的另一側( 淡水側) ; 而水中的鹽分、有機物分子等雜質(zhì)則被膜攔截住，留在膜上，從而達到水質(zhì)凈化的目的。反滲透技術(shù)從本質(zhì)上講是一種橫流性的過(guò)濾技術(shù)，過(guò)濾液體會(huì )橫向流過(guò)反滲透膜，部分原水在外界壓力下透過(guò)這層膜形成成品水，而未被轉化為成品水的液體和鹽類(lèi)繼續流過(guò)反滲透膜表皮，逐漸形成濃水被排掉，這一過(guò)程還可以將截留的懸浮物沖刷帶走，阻止了垂直過(guò)濾技術(shù)下固體的沉積。

　　1． 2 反滲透膜的類(lèi)型及卷式膜組件的特點(diǎn)

　　按照材料來(lái)分，用于水處理的反滲透膜主要有兩種類(lèi)型: 一種是醋酸纖維膜，這是最早應用于水處理領(lǐng)域的反滲透膜。另一類(lèi)是用聚酰胺類(lèi)材料制成的復合膜，我國很多工廠(chǎng)所用的反滲透膜是抗污染聚酰胺復合膜，這種復合膜的特征是由兩種以上的材料制成，用很薄的致密層與較厚的多孔支撐層復合而成，多孔支撐層起增強機械強度作用，致密層起脫鹽作用。膜形式是卷式復合膜，卷式膜元件相對于平板式、圓管式、中空纖維式膜元件來(lái)說(shuō)，它的特點(diǎn)是: ①水流通道有隔網(wǎng)空隙構成，水在流動(dòng)過(guò)程中被隔網(wǎng)反復切割反復匯集呈波浪起伏前進(jìn)，提高了水流的紊動(dòng)強度，減少了濃差極化;②水沿膜表面呈薄層流動(dòng)，這種薄層的流動(dòng)設計既提高了膜的裝填密度，又有利于降低膜表面的滯流層厚度，同樣有利于減少濃差極化; ③膜的裝填密度比較高，僅次于中空纖維膜組件; ④與中空纖維和板框式結構相比較，卷式膜元件在給水通道抗污染能力、設備空間要求、投資和運行費用等方面具有明顯的優(yōu)越性。

　　2．反滲透系統在工業(yè)水處理中的實(shí)際應用情況

水處理系統工藝流程為原水 →生水箱→自清洗過(guò)濾器→超濾裝置→清水箱→保安過(guò)濾器→反滲透裝置→除碳器→除碳水箱→陽(yáng)離子交換器→混合離子交換器→除鹽水箱→機爐或化工裝置。

反滲透裝置由膜組件、高壓泵以及相關(guān)儀表、閥門(mén)和管件組成。高壓泵前設有保安過(guò)濾器，保安過(guò)濾器內裝有過(guò)濾孔徑為5μm 的濾芯，這些濾芯會(huì )過(guò)濾掉任何大于5μm 的膠體顆粒，對下游RO 膜起保護作用，否則RO 膜表面極易結垢污堵。進(jìn)水管道上連有還原劑、阻垢劑加藥管道，此外進(jìn)水管道上設有取樣口便于測量進(jìn)水SDI 值。

　　2.1、系統連接與運行方式

　　原水其實(shí)就是最先進(jìn)入化學(xué)處理裝置的水， 而在沒(méi)有經(jīng)過(guò)處理過(guò)的原水還要在經(jīng)過(guò)一系列的設備才可以真正的進(jìn)入反滲透膜，而在經(jīng)過(guò)處理過(guò)后的水就會(huì )被稱(chēng)作是淡水。主要包括多級高壓泵、反滲透膜元件、膜殼（壓力容器）、支架等組成。其主要作用是去除水中的雜質(zhì)，使出水滿(mǎn)足使用要求。

　　2.2、反滲透系統組成

　　據本人了解，反滲透系統普遍是由以下幾點(diǎn)構成的：預處理系統、反滲透裝置、后處理系統、清洗系統、電氣控制系統。

　　2.2.1 保安過(guò)濾器

　　精密過(guò)濾器又稱(chēng)保安過(guò)濾器，一般設置在壓力容器之前，以去除濁度1 度以上的細小微粒， 其可以保證在工作運行的過(guò)程中滿(mǎn)足此工序對進(jìn)水速度、量的要求；有時(shí)也設置在整個(gè)水處理系統的末端，防止細小微粒進(jìn)入成品水。

　　2.2.2 高壓泵

　　其設計的最主要目標其實(shí)就是為了能夠保證純水滲透進(jìn)反滲透裝置的時(shí)候可以達到標準， 最主要的作用就是給予其足夠的壓力。

　　2.2.3 反滲透膜組

　　在滲透膜裝置中的水被分為了兩種：淡水、濃水。而對于這兩種水都有其控制閥門(mén)， 在控制其濃度比例的時(shí)候要保證其回收率可以達到四分之三，尤其是脫鹽率的要求就更加嚴格，不得少于98%。

　　2.2.4 阻垢劑投加系統

反滲透阻垢劑是專(zhuān)門(mén)用于反滲透（RO）系統及納濾（NF）和超濾（UF）系統的阻垢劑，可防止膜面結垢，能提高產(chǎn)水量和產(chǎn)水質(zhì)量，降低運行費用。

　　2.2.5 清洗裝置

　　必須要定期的對其進(jìn)行清潔，一般是3~6 個(gè)月清洗一次，并且，即使是清洗工作也是要專(zhuān)業(yè)人士為其設計專(zhuān)門(mén)的工作程序。

　　3． 反滲透長(cháng)期運行出現的一些問(wèn)題

　　為了保證膜長(cháng)期安全穩定運行，應嚴格遵照膜廠(chǎng)家規定的膜元件使用限制條件，包括操作壓力、進(jìn)水流量、溫度、進(jìn)水pH 值范圍、進(jìn)水濁度、進(jìn)水SDI，進(jìn)水余氯等，由于本廠(chǎng)的反滲透系統前設有超濾裝置，且一段反滲透前設有保安過(guò)濾器( 壓差達到0． 1MPa 即進(jìn)行濾芯更換) ，反滲透進(jìn)水水質(zhì)相對較好，水溫控制在25 ± 2℃，一段進(jìn)水壓力一般不超過(guò)1． 0MPa，進(jìn)水pH7 ～ 9，電導1000μs /cm，經(jīng)過(guò)加還原劑處理后ORP 一般控制在小于250mv，SDI值嚴格控制小于4，濁度＜ 1NTU，余氯＜ 0． 1mg /L，因此對膜元件的保護較好。但隨著(zhù)運行時(shí)間的增加，反滲透裝置也相繼出現了一些問(wèn)題，集中表現為淡水水質(zhì)、產(chǎn)水量或運行壓力的異常，主要特征是淡水電導率上升、產(chǎn)水量減少或運行壓力增加。

　　根據具體情況分析污染主要來(lái)自?xún)煞矫妗５谝弧⒎礉B透進(jìn)水中所含的膠體、微生物等物質(zhì)。這些污染物會(huì )截留在膜的表面形成污染層，且污染主要分布在膜的前段。為了防止微生物在膜上的滋生，我廠(chǎng)采用的方法是加氯殺菌，由于水中殘留的余氯對膜元件具有破壞性，因此在加氯殺菌后，在反滲透進(jìn)水管加還原劑，控制反滲透進(jìn)水余氯不超過(guò)0． 1mg /L。盡管原水中所含的絕大部分微生物、膠體、懸浮物、顆粒等雜質(zhì)會(huì )在預處理中去除，以確保水質(zhì)達到RO 膜的進(jìn)水要求，但進(jìn)水中仍會(huì )殘留少量膠體、微生物等物質(zhì)，長(cháng)時(shí)間勢必會(huì )運行影響反滲透的脫鹽效果。第二、反滲透運行過(guò)程中可能產(chǎn)生的結垢物質(zhì)。

　　膜元件內沉積鹽類(lèi)主要為鈣鹽和鎂鹽及鐵離子污染。由于本廠(chǎng)采用的是復合膜，因此日常運行中采用加阻垢劑方式來(lái)防垢。針對長(cháng)時(shí)間運行產(chǎn)生的以上兩種類(lèi)型污染，平均三個(gè)月進(jìn)行一次化學(xué)清洗。根據污染物情況，清洗過(guò)程分酸洗和堿洗，酸洗溶液為1% ～ 2%檸檬酸，堿洗溶液為1． 0%EDTA + 0． 1%氫氧化鈉，清洗方式采用靜態(tài)浸泡和循環(huán)清洗相結合的方式，靜態(tài)浸泡一般設定為30min，具體時(shí)間根據膜的污染程度而定。清洗過(guò)后均采用低壓沖洗，直到排出的淡水清潔、無(wú)泡沫或無(wú)清洗液。經(jīng)過(guò)三年運行實(shí)踐證明，清洗過(guò)后效果較好，壓差和流量基本可以恢復，但后期幾次清洗后產(chǎn)水電導變化不大。

　　在人口眾多，水資源不斷匱乏的今天，如何提高水資源利用率和降低水處理成本，對企業(yè)而言是關(guān)系到企業(yè)發(fā)展，環(huán)境保護以及社會(huì )利益的重大問(wèn)題。為了解決這些問(wèn)題，水處理方法也在不斷地發(fā)展和成熟。20 世紀60 年代迅速崛起的膜分離技術(shù)，無(wú)論是在產(chǎn)品結構調整、降低能耗及污染防治等方面都有明顯的優(yōu)勢。反滲透技術(shù)的凈化效率高，設計和操作簡(jiǎn)單，切實(shí)解決了目前水處理面臨的許多難題。