反渗透技术在饮用水处理中的应用08级给水排水（2）班李上兴0817040055摘要：反渗透技术是一种新兴的饮用水处理技术，本文就反渗透技术在饮用水水处理中的应用进行探讨。

具有一定的参考价值。

关键词：反渗透技术；饮用水水处理；应用Application of the reverse osmosisto the drinking water treatmentAbstract：The reverse osmosis was an emerging technology for the drinkingwater treatment，application of the reverse osmosisto the drinking water treatment is discussed in this article.It has a certain reference value.Key words：reverse osmosis；drinking water treatment；application1引言在各种膜分离技术中，反渗透技术是近年来国内应用最成功、发展最快、普及最广的一种。

估计自1995年以来，反渗透膜的使用量每年平均递增20％；据保守的统计，1999年工业反渗透膜元件的市场供应量为8英寸膜6000支，4英寸膜26000支。

2000年和2001年的市场更为强劲，膜用量一年比一年有较大幅度的提高。

据估算，反渗透技术的应用已创造水处理行业全年10亿人民币以上的产值。

国内反渗透膜工业应用的最大领域仍为大型锅炉补给水、各种工业纯水，饮用水的市场规模次之，电子、半导体、制药、医疗、食品、饮料、酒类、化工、环保等行业的应用也形成了一定规模。

本文就反渗透技术在饮用水处理中的应用进行探讨。

2反渗透技术的内涵及基本原理RO(Reverse Osmosis)反渗透技术是利用压力表差为动力的膜分离过滤技术，源于美国二十世纪六十年代宇航科技的研究，后逐渐转化为民用，目前已广泛运用于科研、医药、食品、饮料、海水淡化等领域。

RO反渗透膜孔径小至纳米级(1纳米=10-9米)，在一定的压力下，H20分子可以通过RO膜，而源水中的无机盐、重金属离子、有机物、胶体、细菌、病毒等杂质无法通过RO膜，从而使可以透过纯水和无法透过的浓缩水严格区分开来。

RO膜过滤后的纯水电导率5s/cm，符合国家实验室三级用水标准。

再经过原子级离子交换柱循环过滤，出水电阻率可以达到18.2M.cm，超过国家实验室一级用水标准(GB682—92)。

当纯水和盐水被理想半透膜隔开，理想半透膜只允许水通过而阻止盐通过，此时膜纯水侧的水会自发地通过半透膜流入盐水一侧，这种现象称为渗透，若在膜的盐水侧施加压力，那么水的自发流动将受到抑制而减慢，当施加的压力达到某一数值时，水通过膜的净流量等于零，这个压力称为渗透压力，当施加在膜盐水侧的压力大于渗透压力时，水的流向就会逆转，此时，盐水中的水将流入纯水侧，上述现象就是水的反渗透(RO)处理的基本原理。

3反渗透技术在饮用水处理中的应用3.1原水预处理使用反渗透系统时，尤其应注意原水预处理。

为了避免堵塞反渗透系统，原水应经预处理以消除水中的悬浮物，降低水的浊度：此外，还应进行杀菌以防微生物的孽生长大。

由于反渗透对原水中的悬浮物的要求很高，所以常用一种水质对受悬浮物污染情况的污染指数来对水质进行检测。

此法实质上是测定反渗透系统受水中悬浮物的污堵的情况。

进入反渗透系统水的污染指数以不大于5为宜，建议值一般小于3。

预处理时还应该考虑到进水的pH值。

各种半透膜都有其最适宜的运行pH值，故需按反渗透膜的要求，调节进水的pH值。

预处理时还应该考虑到进水的温度。

膜的透水量是随水温的增高而增大的，但温度过高会加快醋酸纤维素膜的水解速度，且使有机膜变软，易于压实。

所以，对于有机膜来说，通常将温度控制在约20—40℃范围内为宜，复合膜温度控制在约5—45℃范围内为宜。

3.2灭菌在水处理工艺中，活性碳过滤器用于对有机物的吸附和对过量氯(余氯)的吸附去除，对前者去除能力较差，通常为50％，对后者则很强，可以完全脱除余氯，这是由于在对余氯吸附的同时，还有自身被氯化的作用。

活性碳吸附水中营养物质，可以成为细菌微生物的温床，微生物对水的阻力影响较大，因此，应定期进行反洗处理。

如果反洗不能奏效时，应进行灭菌处理。

实际上，按照进水浊度安排合理的反冲洗制度更具有实际意义，由于微生物膜与微生物黏泥难于清净，采取空气擦洗是必要的。

水的常规灭菌处理为投药与紫外线灭活。

例如目前广泛作为饮料水的纯净水就是经反渗透脱盐后，再经紫外线杀菌处理的。

小容量用水(小于10t/h)，可以使用二氧化氯或臭氧杀菌。

工业上生产中则以氯气或次氯酸钠为多见，也可使用二氧化氯或臭氧。

外购的氯气用钢瓶贮存，用加氯机投加，电解食盐(或海水)得到的是次氯酸钠，无需专用投加设备，即可送入被处理水中。

臭氧用净化过的空气经高压放电装置制取，目前有中小型臭氧发生器用于小区供水或中央空调冷却水系统的灭菌，同样适用于反渗透装置的灭活处理，多余的臭氧同样可以用活性碳吸收处理。

二氧化氯可由氯酸钠制取，在饮用水处理和工业冷却水处理中使用的也很多。

氯酸钠有爆炸危险，应谨慎使用。

在反渗透水处理工艺中，除了运转中的杀菌之外，还有设备停用中的杀菌问题。

通常在停机48h以内可用原水冲洗，超过48h可用1．5％亚硫酸氢钠液保存，达到2周应使用甲醛消毒液杀菌或厂家提供的消毒液灭菌。

万万不可用市售的84消毒液对膜元件杀菌！3.3多介质过滤器的滤料选择多介质过滤器(含双滤料过滤器)的过滤材料应有足够的化学稳定性，各介质的相对密度和粒径应有一定差别，由无烟煤与石英砂组成的双层滤料过滤器所用的无烟煤相对密度为1.4—1.6，粒径为0.8—1.8mm，石英砂相对密度为2.6—2.65，粒径为0.5—1.2mm；3层滤科过滤器除了以上两种滤料外还可以用锰砂、磁铁矿之类的重质矿石，其相对密度为4.7—5.0，粒径为0.5—4mm。

应该注意的是，多介质过滤器虽然有一定的简化预处理系统作用，但是不能以一种过滤器代替必须设置的其他滤器，这主要取决于原水情况。

如果使用自来水作原水，通常可以免除过滤器，直接配置活性炭过滤器即可：如果使用深井水作原水，深井水的铁、锰等变价离子含量很低，使用多介质过滤器即可；如果使用河床浅井水则还应布置细纱过滤器作前置过滤；如果使用地表水做原水，则混凝和多级过滤都是必要的。

3.4海水淡化反渗透膜分离技术已被广泛应用于海水淡化。

反渗膜法海水淡化工艺最高运转压力为5．6～7MPa，能耗为多段蒸发法的1／2～1／3，淡水水质好(反渗透膜对1价金属离子的阻止率>99．4％，对2价金属离子的阻止率为99．9％，总溶解固体量阻止率>99．6％)。

在全世界海水淡化装置中约有30％用反渗透方式来实现，用反渗透膜可脱去海水中99％以上的盐离子。

反渗透法是现在海水淡化的主要方法，也是海水淡化过程中除硼的主要方法，反渗透膜的组分和水分子形成氢键，不断交换，达到只能有水分子通过膜而其他的离子不能通过反渗透膜，在这个过程中硼酸和水具有相类似的结构，所以在海水淡化的过程中反渗透膜对硼酸不能有较好去除作用。

但是，当随着pH值的增加，硼酸在水溶液中和羟基的结合反应如下所示：B(OH)3+OH-一B(OH)-4。

此时溶液中的硼酸就以B(OH)-4的离子形式存在，这种形式的硼比较难通过反渗透膜。

3.4.1反渗透膜海水淡化工艺流程反渗透膜海水淡化工艺流程。

通常分为一级流程和二级流程2种。

根据技术水平、装置形式、水源及水质等情况采用合适的流程。

3.4.1.1一级海水淡化流程一级海水淡化只需1套设备。

动力消耗少。

一级海水淡化流程往往采用多段操作．其简要流程如图1所示。

一级海水淡化对膜的性能要求高．普通海水若通过一级淡化达到饮用水标准(含盐质量浓度<500 mg／L)．半透膜的脱盐率必须在99％以上，操作压力需要超过7．8 MPa，膜的抗压实性必须高。

因为若膜的抗压强度低．则在7．8 MPa以上的压力下．膜性能会迅速衰减㈤。

高的压力对反渗透装置及系统(包括高压泵、管路等)的材质要求也高。

3.4.1.2二级海水淡化流程二级海水淡化流程如图2所示。

二级海水淡化比一级海水淡化的条件大为降低．膜的脱盐率在90％～95％即可符合要求，操作压力一般为5．88～7．85 MPa。

因此．二级海水淡化对膜的抗压密性、装置及系统的密封及抗腐蚀性的要求都大大降低。

但二级海水淡化的最大缺点是设备需配备2套．因而投资费用及动力消耗大。

3.4.2反渗透膜的清洗在正常运行过程中．可通过产品水含盐量、RO装置各段压差、出水流量等指标的波动情况，判断反渗透膜是否被污染。

而反渗透膜上常出现的污染物主要来自于海水(或苦咸水)中的无机物垢、胶体、微生物、金属氧化物等，这些物质沉积在膜表面，会导致反渗透装置的处理能力下降或脱盐率下降，因此．为了保证反渗透膜稳定运行．必须定期对膜进行化学清洗。

3.4.3清洗设备清洗反渗透膜常用的清洗箱应防腐蚀．清洗箱的材料可选用玻璃钢、聚氯乙烯塑料、钢罐内衬橡胶等。

由于RO膜对温度有具体要求．在一些特别寒冷或炽热的地区，应考虑箱内安装加热或冷却装置。

一般要求清洗温度不低于15℃．因为温度太低会影响清洗效果。

选用的清洗泵应耐腐蚀．如玻璃钢泵。

清洗泵的压力应能克服保安过滤器的压降、膜组件的压降、管道阻力损失等．一般选用压力为0．3～0．5 MPa。

3.4.4清洗药剂在清洗作业中。

除配备耐腐蚀的清洗箱、清洗泵等设备外．还须根据不同材质的膜及污染物的特点配制化学清洗剂。

一般来说，碳酸钙、金属氢氧化物等无机沉淀物可用酸清洗除去．一般酸性清洗剂的pH控制在2-4：有机物、微生物等用碱性清洗剂即可除去，碱性清洗剂的pH须控制在10-12，此pH范围内清洗效果较佳。

3.4.5反渗透一海水淡化膜应用现状国内日前已建和在建的反渗透海水淡化装置日产水量35争一1000吨，单段反渗透海水淡化的水利用率最高为35％，渔船上装载的反渗透海水淡化膜多用直径为2．5英寸的小型膜元件。

批量生产海水淡化装置的公司很少。

河北建设的日产水量18000吨的“亚海水”脱盐装置是国内最大的使用海水淡化膜的反渗透装置。

今后国内海水淡化膜的应用将进入一个新时期．国内已开始商业生产海水淡化反渗透膜元件。

3.5淡化苦咸水3.5.1基本原理和特点用一种选择透过性膜将一容器分为两半，在膜的两侧分别加入纯水和盐水，使膜两侧的液面一样高，过一定时间会发现盐水侧的液面升高、纯水侧的液面下降，这是由于水分子透过半透膜向盐水侧迁移的结果，这种现象称为渗透；相反地，当向盐水侧施加压力并使压力超过盐水的渗透压，则盐水侧的水分子在压力驱动下透过半透膜到纯水侧，这个过程叫“反渗透”，该装置称为“反渗透装置”。