浅析反渗透技术在供水工程中的应用

科技创新与应用

2012年2月（下）

给水排水

浅析反渗透技术在供水工程中的应用

乔惠平

（哈尔滨供排水集团有限责任公司供水公司，黑龙江哈尔滨150010）

摘

要：随着社会经济的发展，供水技术也发展迅速，反渗透技术以其特殊的应用条件、良好的应用效果而备受工作在沿海地区的

同仁们的喜爱。本文主要探讨了反渗透技术，并深入地研究了反渗透技术在供水工程中的应用。反渗透（RO ）是利用反渗透膜选择性

的透过溶剂（通常是水）而截留离子物质，以膜两侧静压差为动力，克服溶剂的渗透压，使溶剂通过反渗透膜而实现对液体混合物进行分离的膜过程。自1995年美国海德能公司的反渗透膜产品进入国内市场后，已在电力、石油、化工、冶金、电子、医药、食品等行业

直饮水等民用方面得到了广泛的应用。目前，反渗透技术正快速地向污水处理、回用的环保领域发展。以及市政给水、

关键词：反渗透；技术；供水；工程；应用1反渗透分离原理

渗透是水从稀溶液一侧通过半透膜向浓溶液一侧自发流动的过程。半透膜只允许水通过，而阻止溶解的固体物质的通过。浓溶液

当水向浓溶液流动而产生的压力足够随着水的流入而不断被稀释。

用以阻止水继续净流入时，渗透处于平衡状态。平衡时，水从任一边通过半透膜向另一边流入的数量相等，即处于动态平衡状态，而此时压力称为溶液的渗透压。当在浓溶液上有外加压力，而且压力大于渗透压时，浓溶液中的水就会通过半透膜流向稀溶液，使得浓溶液的浓度更大，这一过程就是渗透的相反过程，称为反渗透。

反渗透是渗透作用的逆过程，实现反渗透有两个条件：一是外加压力必须大于溶液的渗透压；二是必须有一种高选择性、高透水性的半透膜。用于反渗透的半透膜表面微孔尺寸一般在1nm 左右，能去除绝大部分离子、质量分数90％～95％的溶解固形物、95％以上的溶解有机物、生物和胶体以及80％～90％的硅酸。利用反渗透原理就可将溶液中的不同组分分离。反渗透的去除性能一般有如下规律：

1.1高价离子去除率大于低价离子A13+>Fe3+>Mg2+>Ca2+>Li+1.2去除有机物的特性受分子构造与膜亲和性的影响

分子量：高分子量>低分子量亲和性：醛类>酸类>胺类侧链结构：第三级>异位>第二级>第一级。

1.3对分子量>300的电解质、非电解质都可有效的除去，其中分子量在100～300之间的去除率为90%以上。

2反渗透主要特点

2.1反渗透是利用反渗透膜只能透过溶剂(通常是水) 而截留离子物质或小分子物质的选择透过性，以膜两侧静压为推动力，而实现的对液体混合物分离的膜过程。

2.2反渗透是膜分离技术的一个重要组成部分，因具有产水水质高、运行成本低、无污染、操作方便、运行可靠等诸多优点，而成为海水和苦咸水淡化，以及纯水制备的最节能、最简便的技术。

2.3对水中所有离子进行截留。

2.4所需动力较纳滤高。反渗透技术已成为现代工业中首选的

目前已广泛应用于医药、电子、化工、食品、海水淡化等水处理技术。

诸多行业。制水成本为1.5～1.8元/t。通过比较析，本工程采用" 预处理+单级反渗透" 水处理工艺，该方案设计合理、运行稳定、产水的品质满足要求，并已在多项类似工程中得到应用。反渗透设备具有安装、使用、操作、维护方便，运行稳定、节能、环保、自动化程度高，经济实用等特点。因此建议采用" 预处理+单级反渗透" 深度处理工艺。因该水源属极高硬度、高硫酸盐型苦咸水，溶解性总固体、总硬度、硫酸盐、严重氯化物超标，要使处理后的水质达到国家饮用水标准GB5749-2006，必须对其进行软化、脱盐等工艺深度处理。对此采用了反渗透技术。在进入反渗透处理之前，需对原水先进行部分软化、除铁锰、除浊等预处理，使其符合反渗透膜系统的进水要求。

3反渗透技术在供水工程应用3.1预软化（部分软化）和吸附过滤

为防止难溶盐如碳酸钙、碳酸镁、硫酸钙等硬度构成盐分在反

渗透系统内因浓缩而结晶析出，形成垢物，以及悬浮物、胶体等对膜的污染，保证反渗透系统长期稳定运行，需对原水进行预软化（部分软化）和吸附过滤。为保证反渗透系统长期稳定运行，采用多介质吸附过滤器，滤料选用公司专有的天然矿物质多功能净水滤料和石英砂、无烟煤，可达到预软化、去除悬浮物和胶体的多重效果。预处理如图1所示。

3.2pH 调节和投加阻垢剂

高硫为了进一步确保反渗透系统长期稳定运行，对极高硬度、

酸盐型苦咸水，需调节pH 和投加阻垢剂以防止难溶盐在膜系统内沉淀结垢。

3.3反渗透系统精密过滤器。为了防止细小悬（浮物和胶体进入反渗透系统，反渗透设备前安装精密过滤器，防止各种微粒进入高压泵和膜元件。高压泵。为RO 系统提供必要的压力，系统采用不锈钢立式多级离心泵。

反渗透膜元件。反渗透膜元件采用性能优越的复合膜组件，具有面积大、水通量大、操作压低、单根脱盐率高（99.5%）、稳定性好的优点。

（1）反渗透仪器、仪表。为了控制、监测反渗透系统正常运行，本装置配有一系列在线测试仪器、仪表，包括产水电导率仪、产水和浓水流量计、系统各段压力表、反渗透系统进水和产品水pH 计、高低压保护开关和取样装置。反渗透装置设置一块仪表盘和控制箱，在仪表盘上可读出反渗透系统的有关工艺参数，在控制箱上启停反渗透系统进水高压泵及相关的单元；浓水误操作或引起人为故障。浮物和胶体进入反渗透系统，反渗透设备前安装精密过滤器，防止各种微粒进入高压泵和膜元件。

（2）高压泵。为RO 系统提供必要的压力，系统采用不锈钢立式多级离心泵。

（3）反渗透膜元件。反渗透膜元件采用性能优越的复合膜组件，具有面积大、水通量大、操作压低、单根脱盐率高（99.5%）、稳定性好的优点。

（4）反渗透仪器、仪表。为了控制、监测反渗透系统正常运行，本装置配有一系列在线测试仪器、仪表，包括产水电导率仪、产水和浓水流量计、系统各段压力表、反渗透系统进水和产品水pH 计、高低压保护开关和取样装置。反渗透装置设置一块仪表盘和控制箱，在仪表盘上可读出反渗透系统的有关工艺参数，在控制箱上启停反渗透系统进水高压泵及相关的单元；浓水排放流量由安装在反渗透浓水端的调节阀控制。能实现运行、备用、冲洗等自动和手动操作功能。

（5）化学清洗装置。本系统为反渗透设备附件，备用。以清洗膜组件内各种原因形成的污染物。该工程产水规模为600t/d，产水水质符合国家生活饮用水卫生标准(GB5749-2006)。反渗透脱盐率≥96%；回收率≥75%。

4结束语

总之，反渗透技术适用于沿海地方及供水质量不够的农村地区。只有掌握反渗透技术，明确反渗透技术在供水工程中应用范围，才能取得最大的经济效益和社会效益。

图1反渗透技术预处理图示

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