反滲透膜分離技術(shù)在飲用水處理中的應(yīng)用

    摘要：隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步和人民生活水平的提高，飲水安全越來(lái)越被重視。而膜分離作為一項(xiàng)高新技術(shù)在水處理中應(yīng)用十分普遍，尤其在海水和苦咸水淡化、飲用水凈化、地下水補(bǔ)救、廢水深度處理及回用、傳統(tǒng)工藝改造和實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)等，推廣與應(yīng)用潛力很大。

　　1.反滲透膜分離技術(shù)簡(jiǎn)介

　　反滲透膜分離技術(shù)是常見(jiàn)膜分離技術(shù)中應(yīng)用比較廣泛的一種,其基本原理是：對(duì)透過(guò)物質(zhì)具有選擇性的薄膜稱為半透膜，一般將只能透過(guò)溶劑而不能透過(guò)溶質(zhì)的薄膜稱之為理想的半透膜。當(dāng)把相同體積的稀溶液(例如淡水)和相同的體積的濃溶液(例如鹽水)分別置于半透膜的兩側(cè)時(shí)稀溶液的溶劑將自發(fā)的向濃溶液的一側(cè)流動(dòng)，這一現(xiàn)象稱為滲透。當(dāng)滲透過(guò)程達(dá)到平衡時(shí)，濃溶液側(cè)的液面將會(huì)比稀溶液的液面高出一定高度，即形成一個(gè)壓差，稱為滲透壓。滲透壓的大小取決于溶液的固有性質(zhì)，即與溶液的種類、濃度和溫度有關(guān)而與半透膜的性質(zhì)無(wú)關(guān)。若在濃溶液的一側(cè)施加一個(gè)大于滲透壓的壓力，溶劑的流動(dòng)方向?qū)⑴c原來(lái)的滲透方向相反，開(kāi)始從濃溶液向稀溶液一側(cè)流動(dòng)，這一現(xiàn)象稱為反滲透。反滲透裝置就是利用這一原理用高壓泵將待處理水經(jīng)過(guò)增壓以后，借助半透膜的選擇截留作用來(lái)去除水中的無(wú)機(jī)離子的，由于反滲透膜在高壓情況下只允許水分子通過(guò)，而不允許鉀、鈉、鈣、鋅等離子及病毒、細(xì)菌通過(guò)，所以它能獲得高質(zhì)量的純水。反滲透膜分離技術(shù)應(yīng)用十分廣泛，主要應(yīng)用于海水淡化、純水和超純水制備、城市給水處理、城市污水處理及應(yīng)用、工業(yè)廢水處理等方面。

　　2.反滲透膜分離技術(shù)應(yīng)用

　　引灤工程宜興埠管理處地處天津市北辰區(qū)東部永定新河北岸，土地高度鹽堿，地下水質(zhì)污染嚴(yán)重，氟化物與細(xì)菌指標(biāo)均超標(biāo)。

　　1983年成立管理處時(shí)在院內(nèi)打深井一眼，但多年來(lái)職工一直飲用高氟水，給身體健康帶來(lái)不利影響。為解決職工飲水安全問(wèn)題，于2002年經(jīng)認(rèn)真調(diào)研，選擇安裝了天津天磁凈水公司的反滲透純水設(shè)備(CJS-200A型)。該反滲透純水設(shè)備是以反滲透膜為核心的水處理設(shè)備，反滲透膜之前的部分可稱為前處理，反滲透膜之后稱為后處理。

　　2.1前處理

　　前處理是對(duì)我處地下原水進(jìn)行初級(jí)凈化，為反滲透膜提供水源。其主要作用是保護(hù)反滲透膜。前處理必須具備的兩級(jí)濾芯：沉淀濾芯、活性碳濾芯。沉淀濾芯又稱PP(聚丙烯)熔噴棉，其過(guò)濾精度為微米級(jí)，主要作用是去除原水中的鐵銹、泥沙、懸浮物等大顆粒雜質(zhì)。經(jīng)沉淀濾芯凈化的原水可達(dá)到基本無(wú)色、無(wú)肉眼可見(jiàn)物，可防止反滲透膜被堵塞。前置活性碳芯不僅能去除原水中的異味，還可對(duì)水的濁度、色度、有機(jī)物、鐵、酚、F、As、Hg、Al、CHCl3、CCL4、余氯等具有明顯降低作用。通過(guò)去除自來(lái)水中余氯，可防止氧化性極強(qiáng)的氯對(duì)反滲透膜的損壞。

　　2.2后處理

　　該純水設(shè)備的后處理采用了活性碳濾芯。后置活性碳濾芯的作用是將反滲透膜制造的純水進(jìn)行深度處理，去除水中揮發(fā)性有機(jī)物、氣味、改善純凈水的口感。尤其是使用壓力式儲(chǔ)水桶的純水設(shè)備，后置活性碳能有效去除儲(chǔ)水桶產(chǎn)生的橡膠味。

　　2.3增壓泵和控制系統(tǒng)

　　由于反滲透膜需要0.4～0.8MPa的原水壓力，所以純水系統(tǒng)必須加裝特殊的增壓泵。增壓泵一般采用24V直流電源，由水位開(kāi)關(guān)或壓力開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制。

　　該反滲透純水設(shè)備采用國(guó)際上較為先進(jìn)的反滲透除鹽技術(shù)來(lái)制備去離子水，是一種純物理過(guò)程的制備技術(shù)。反滲透純水機(jī)組核心元件反滲透(RO)膜采用原產(chǎn)進(jìn)口著名品牌卷式復(fù)合膜，高壓泵亦采用著名品牌的進(jìn)口產(chǎn)品。系統(tǒng)配置了前級(jí)處理系統(tǒng)，如活性炭吸附過(guò)濾器和精密保安過(guò)濾器，在電控和自控方面，裝備了壓力自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)和水質(zhì)自動(dòng)在線監(jiān)測(cè)儀表系統(tǒng)，并且有前級(jí)進(jìn)水增壓，后級(jí)水箱液位聯(lián)動(dòng)接口。該純凈水設(shè)備凈水效果好，水質(zhì)清純甘甜，產(chǎn)水生飲，熱飲均可，并且具有臭氧消毒功能，使所制純凈水保存期加長(zhǎng)，并富含大量深解氧；設(shè)備機(jī)架采用不銹鋼材料精工制作，干凈衛(wèi)生、永不生銹，易于保養(yǎng)。反滲透純水機(jī)組具有能長(zhǎng)期不間斷工作，自動(dòng)運(yùn)行無(wú)需專人看管，操作簡(jiǎn)單，且水質(zhì)長(zhǎng)期穩(wěn)定，無(wú)污染物排放，制取純水成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。

　　該反滲透純水設(shè)備實(shí)際運(yùn)行效果良好，檢測(cè)結(jié)果水質(zhì)均達(dá)到國(guó)家飲用水相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。

　　在正常運(yùn)行一段時(shí)間后，反滲透膜元件會(huì)受到給水中存在的懸浮物質(zhì)或難溶物質(zhì)的污染，這些污染物中最常見(jiàn)的為碳酸鈣垢、硫酸鈣垢、金屬氧化物垢、硅沉積物及有機(jī)或生物沉積物。

　　污染物的去除可通過(guò)化學(xué)清洗和物理沖洗來(lái)實(shí)現(xiàn)，有時(shí)亦可通過(guò)改變運(yùn)行條件來(lái)實(shí)現(xiàn)。清洗反滲透膜元件時(shí)采用RT-818系列RO膜系統(tǒng)清洗劑。清洗無(wú)機(jī)污染物使用RT-818A，清洗硫酸鈣及有機(jī)物污染使用RT-818B，清洗嚴(yán)重有機(jī)物污染使用RT-818C。所有清洗可以在最高溫度為攝氏40℃以下清洗60min，配制清洗液時(shí)按比例加入藥品及清洗用水，采用不含游離氯的反滲透產(chǎn)品水來(lái)配制溶液并混合均勻。清洗反滲透膜元件時(shí)采用以下步驟：用泵將干凈、無(wú)游離氯的反滲透產(chǎn)品水從清洗箱打入壓力容器中并排放幾分鐘,然后用干凈的產(chǎn)品水在清洗箱中配制清洗液，并將清洗液在壓力容器中循環(huán)1h或預(yù)先設(shè)定的時(shí)間。清洗完成以后，排凈清洗箱并進(jìn)行沖洗，然后向清洗箱中充滿干凈的產(chǎn)品水以備下一步?jīng)_洗。再用泵將干凈、無(wú)游離氯的產(chǎn)品水從清洗箱打入壓力容器中并排放幾分鐘,沖洗反滲透系統(tǒng)后，在產(chǎn)品水排放閥打開(kāi)狀態(tài)下運(yùn)行反滲透系統(tǒng)，直到產(chǎn)品水清潔、無(wú)泡沫或無(wú)清洗劑(通常15～30min)。用專門的清洗裝置來(lái)完成該工作，清洗效果良好。

　　3.反滲透膜技術(shù)改進(jìn)與建議

　　在生產(chǎn)運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)反滲透膜表面結(jié)垢大部分是鈣離子沉積物，所以前處理根據(jù)實(shí)際需要增加了樹脂濾芯以降低原水的硬度，防止反滲透膜表面結(jié)垢。后來(lái)在前級(jí)入水口處又加設(shè)了水軟化器以進(jìn)一步降低原水的硬度。

　　由于日實(shí)際用水量并不均勻分布,有時(shí)遠(yuǎn)低于設(shè)備的實(shí)際處理能力,制出的純凈水需要大量保存,為此在后處理階段又加裝了紫外線滅菌燈，可防止純凈水被二次污染。

　　任何水處理技術(shù)都有它的適用范圍，因此在實(shí)際應(yīng)用中通常將不同的技術(shù)進(jìn)行組合使用，這樣可以發(fā)揮各自的特點(diǎn)，取得更大的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效果。

　　4.結(jié)語(yǔ)

　　反滲透膜分離技術(shù)作為安全飲水設(shè)備技術(shù)先進(jìn)實(shí)用，運(yùn)行維護(hù)十分方便，造價(jià)較低，有著廣闊的推廣應(yīng)用前景。