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長(zhǎng)沙市兆冠環(huán)?？萍加邢薰?

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反滲透

簡(jiǎn)介反滲透又稱(chēng)逆滲透，一種以壓力差為推動(dòng)力，從溶液中分離出溶劑的膜分離操作。對(duì)膜一側(cè)的料液施加壓力，當(dāng)壓力超過(guò)它的滲透壓時(shí)，溶劑會(huì)逆著自然滲透的方向作反向滲透。從而在膜的低壓側(cè)得到透過(guò)的溶劑，即滲透液；高壓側(cè)得到濃縮的溶液，即濃縮液。

應(yīng)用范圍太空水、純凈水、蒸餾水等制備； 酒類(lèi)制造及降度用水； 醫(yī)藥、電子等行業(yè)用水的前期制備； 化工工藝的濃縮、分離、提純及配水制備； 鍋爐補(bǔ)給水除鹽軟水； 海水、苦咸水淡化； 造紙、電鍍、印染等行業(yè)用水及廢水處理。 以高分子分離膜為代表的膜分離技術(shù)作為一種新型、流體分離單元操作技術(shù)，30年來(lái)取得了令人矚目的飛速發(fā)展，已廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。

RO反滲透的由來(lái):1950年美國(guó)科學(xué)家DR.S.Sourirajan有一回?zé)o意發(fā)現(xiàn)海鷗在海上飛行時(shí)從海面啜起一大口海水,隔了幾秒后,吐出一小口的海水,而產(chǎn)生疑問(wèn),因?yàn)殛懙厣嫌煞魏粑膭?dòng)物是無(wú)法飲用高鹽份的海水的.經(jīng)過(guò)解剖發(fā)現(xiàn)海鷗體內(nèi)有一層薄膜,該薄膜非常精密,海水經(jīng)由海鷗吸入體內(nèi)后加壓,再經(jīng)由壓力作用將水分子貫穿滲透過(guò)薄膜轉(zhuǎn)化為淡水,而含有雜質(zhì)及高濃縮鹽份的海水則吐出嘴外,此即往后反滲透法的基本理論架構(gòu);并在1953年由University of Florida應(yīng)用于海水淡化去除鹽份設(shè)備,在1960年經(jīng)美國(guó)聯(lián)邦政府專(zhuān)案支助美國(guó)U.C.L.A大學(xué)醫(yī)學(xué)院教授Dr.S.Sidney Lode配合DR.S.Soirirajan博士著手研究反滲透膜,一年約投入四億美元經(jīng)費(fèi)研究,以運(yùn)用于太空人使用,使太空船不用運(yùn)載大量的飲用水升空,直到1960年投入研究工作的學(xué)者、專(zhuān)家越來(lái)越多,使之質(zhì)與量更加精進(jìn),從而解決了人類(lèi)欽用水中的難題.

反滲透膜是實(shí)現(xiàn)反滲透的核心元件，是一種模擬生物半透膜制成的具有一定特性的人工半透膜。

反滲透膜過(guò)濾精度

反滲透膜能截留大于0.0001微米的物質(zhì)，是精細(xì)的一種膜分離產(chǎn)品，其能有效截留所有溶解鹽份及分子量大于100的有機(jī)物，同時(shí)允許水分子通過(guò)

材料

醋酸纖維素

醋酸纖維素又稱(chēng)乙酰纖維素或纖維素醋酸酯。常以含纖維素的棉花、木材等為原料，經(jīng)過(guò)酯化和水解反應(yīng)制成醋酸纖維素，再加工成反滲透膜。

聚酰胺

聚酰胺包括脂肪族聚酰胺和芳香族聚酰胺兩大類(lèi)。20世紀(jì)70年代應(yīng)用的主要是脂肪族聚酰胺，如尼龍—4、尼龍—6和尼龍—66膜；目前使用多的是芳香族聚酰胺膜。膜材料為芳香族聚酰胺、芳香族聚酰胺—酰肼以及一些含氮芳香聚合物。

衡量反滲透膜性能的主要指標(biāo)

脫鹽率

脫鹽率=（1–產(chǎn)水含鹽量/進(jìn)水含鹽量）×

透過(guò)速度

水通量

指反滲透系統(tǒng)的產(chǎn)水能力，即單位時(shí)間內(nèi)透過(guò)膜水量，通常用噸/小時(shí)或加侖/天來(lái)表示。

鹽透過(guò)速度——在單位時(shí)間、單位膜面積上透過(guò)的鹽量，也叫透鹽率、鹽通量。

回收率

回收率——指膜系統(tǒng)中給水轉(zhuǎn)化成為產(chǎn)水或透過(guò)液的百分比。依據(jù)預(yù)處理的進(jìn)水水質(zhì)及用水要求而定的。膜系統(tǒng)的回收率在設(shè)計(jì)時(shí)就已經(jīng)確定，

回收率=（產(chǎn)水流量/進(jìn)水流量）×

尺寸

主要是直徑和長(zhǎng)度，例如8040膜俗稱(chēng)8寸膜指直徑8英寸，長(zhǎng)度40英寸。

有8040，4040兩種

品牌

美國(guó)海德能膜 美國(guó)陶氏膜 美國(guó)通用流體膜 日本東麗膜 美國(guó)GE膜 韓國(guó)世韓膜等！

反滲透系統(tǒng)中的級(jí)與段

級(jí)與段總起來(lái)說(shuō)就是一個(gè)橫向一個(gè)縱向：

反滲透系統(tǒng)中膜元件的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試回收率、實(shí)際回收率與系統(tǒng)回收率

膜元件標(biāo)準(zhǔn)回收率為膜元件生產(chǎn)廠家在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件所采用的回收率。海德能公司苦咸水膜元件的標(biāo)準(zhǔn)回收率15%,海水膜元件10%。

膜元件實(shí)際回收率是膜元件實(shí)際使用時(shí)的回收率。為了降低膜元件的污染速度、保證膜元件的使用壽命，膜元件生產(chǎn)廠家對(duì)單支膜元件的實(shí)際回收率作了明確規(guī)定，要求每支l米長(zhǎng)的膜元件實(shí)際回收率不要超過(guò)18％，但當(dāng)膜元件用于第二級(jí)反滲透系統(tǒng)水處理時(shí)，則實(shí)際回收率不受此限制，允許超過(guò)18％。

系統(tǒng)回收率是指反滲透裝置在實(shí)際使用時(shí)總的回收率。系統(tǒng)回收率受給水水質(zhì)、膜元件的數(shù)量及排列方式等多種因素的影響，小型反滲透裝置由于膜元件的數(shù)量少、給水流程短，因而系統(tǒng)回收率普遍偏低，而工業(yè)用大型反滲透裝置由于膜元件的數(shù)量多、給水流程長(zhǎng)，所以實(shí)際系統(tǒng)回收率一般均在75％以上，有時(shí)甚至可以達(dá)到90％。

在某些情況下，對(duì)于小型反滲透裝置也要求較高的系統(tǒng)回收率，以免造成水資源的浪費(fèi)，此時(shí)在設(shè)計(jì)反滲透裝置時(shí)就需要采取一些不同的對(duì)策，常見(jiàn)的方法是采用濃水部分循環(huán)，即反滲透裝置的濃水只排放一部分，其余部分循環(huán)進(jìn)入給水泵入口，此時(shí)既可保證膜元件表面維持一定的橫向流速，又可以達(dá)到用戶(hù)所需要的系統(tǒng)回收率，但切不可通過(guò)直接調(diào)整給水／濃水進(jìn)出口閥門(mén)來(lái)提高系統(tǒng)回收率，如果這樣操作，就會(huì)造成膜元件的污染速度加快，導(dǎo)致嚴(yán)重后果。

系統(tǒng)回收率越高則消耗的水量越少，但回收率過(guò)高會(huì)發(fā)生以下問(wèn)題。

①產(chǎn)品水的脫鹽率下降。

②可能發(fā)生微溶鹽的沉淀。

③濃水的滲透壓過(guò)高，元件的產(chǎn)水量降低。

一般苦咸水脫鹽系統(tǒng)回收率多控制在75％，即濃水濃縮了4倍，當(dāng)原水含鹽量較低時(shí)，有時(shí)也可采用80％，如原水中某種微溶鹽含量高，有時(shí)也采用較低的系統(tǒng)回收率以防止結(jié)垢。

被膜除去的總?cè)芙夤腆w（TDS）量稱(chēng)脫鹽率，用百分?jǐn)?shù)表示。99%的脫鹽率意味著水中可溶性固體的99%被膜除去。用下面公式計(jì)算脫鹽率：

脫鹽率（%）= ×100

上式原水TDS是指進(jìn)入系統(tǒng)的水中總?cè)芙庑怨腆w的含量，產(chǎn)品水TDS是指清潔水總?cè)芙庑怨腆w的含量。例如：原水TDS是35000ppm，產(chǎn)品水TDS是350ppm

脫鹽率（%）= ×100=99%

因TDS與電導(dǎo)率近似成正比關(guān)系，通常情況下也可采用進(jìn)水和產(chǎn)水的電導(dǎo)率儀讀數(shù)來(lái)計(jì)算脫鹽率。

可以回收使用的水量（純水量）占進(jìn)入反滲透裝置處理的水量的百分比叫回收率。用下列公式計(jì)算回收率：

回收率（%）= ×

注：原水流量等于產(chǎn)品水流量加上廢水（濃水）流量， 兩者很容易測(cè)量。

注意：當(dāng)系統(tǒng)中有多個(gè)膜組件串聯(lián)時(shí)，個(gè)膜件的濃水要作為第二個(gè)膜件的原水參與回收率的計(jì)算，并以此類(lèi)推。

例如：一個(gè)模殼內(nèi)共有3個(gè)膜件串聯(lián)，個(gè)膜件進(jìn)水（原水）流量是5噸/時(shí)，以單個(gè)膜件回收率15%計(jì)算，假設(shè)單個(gè)膜件的回收率用P表示，單個(gè)膜件的產(chǎn)水量用Q表示，那么該膜件系統(tǒng)回收率是多少？

答：Q1=5×15%=0.75

Q2=（5—0.75）×15%=0.64

Q3=【（5—0.75）×（1—15%）】×15%=0.48

P（系統(tǒng)）=（0.75+0.64+0.48）/5×=37.4%

預(yù)處理（進(jìn)水要求）

反滲透進(jìn)水的水質(zhì)要求

反滲透進(jìn)水的水質(zhì)要求

導(dǎo)致膜污染指標(biāo) 允許值 解決辦法

懸浮物等 濁度 SDI 顆粒物 微生物 金屬氧化物 鐵，F(xiàn)e3+ 錳 有機(jī)物 油 0 氣浮，吸附

TOC COD BOD PH值 3-10 加入酸或堿調(diào)節(jié)

溫度 5-450C 換熱器

氧化劑 余氯 臭氧 0

其他 0

表面活性劑 選擇陽(yáng)離子或兩性表面活性劑時(shí)要注意

酒精 預(yù)處理的方法

去除膠體和顆粒物

1介質(zhì)過(guò)濾

從水中去除懸浮固體普遍的方法是多介質(zhì)過(guò)濾。多介質(zhì)過(guò)濾器以成層狀的無(wú)煙煤、石英砂、細(xì)碎的石榴石或其他材料為床層。床的頂層由質(zhì)輕和質(zhì)粗品級(jí)的材料組成，而重和細(xì)品級(jí)的材料放在床的底部。其原理為按深度過(guò)濾——水中較大的顧粒在頂層被除去，較小的顆粒在過(guò)濾器介質(zhì)的較深處被除去。

由于膠體懸浮物既很細(xì)小又由于介質(zhì)電荷之間的排斥，所以單獨(dú)過(guò)濾不起作用。在這些情況下，在過(guò)濾前必須加絮凝劑或絮凝化學(xué)藥品。常用的絮凝劑有三氯化鐵、礬和PAC。

2 微絮凝

如果過(guò)濾前對(duì)原水中的膠體進(jìn)行絮凝或混凝處理，可以大幅度地提高介質(zhì)過(guò)濾器效率，使出水的SDI降低到5左右。硫酸鐵和三氯化鐵可以用于對(duì)膠體表面的負(fù)電荷進(jìn)行失穩(wěn)處理，將膠體捕捉到新生態(tài)的氫氧化鐵微小絮狀物上，使用含鋁絮凝劑其原理相似，但因其可能有殘留鋁離子污染問(wèn)題，并不推薦使用，除非使用高分子聚合鋁。迅速的分散和混合絮凝劑十分重要，建議采用靜態(tài)混合器或?qū)⒆⑷朦c(diǎn)設(shè)在增壓泵的吸入段，通常加藥量為10－30mg/L，但應(yīng)針對(duì)具體的項(xiàng)目確定加藥量。

3 脫氯藥劑－消除余氯

RO及NF進(jìn)水中的游離氯要降到0.05ppm以下，才能達(dá)到聚酰胺復(fù)合膜的要求。除氯的預(yù)處理方法有兩種，粒狀活性炭吸附和使用還原性藥劑如亞硫酸鈉。在小系統(tǒng)（50－100gpm）中一般采用活性碳過(guò)濾器，投資成本比較合理。推薦使用酸洗處理過(guò)的優(yōu)質(zhì)活性炭，去除硬度、金屬離子，細(xì)粉含量要非常低，否則會(huì)造成對(duì)膜的污染。新安裝的碳濾料一定要充分淋洗，直到碳粉被完全除去為止，一般要幾個(gè)小時(shí)甚至幾天。我們不能依靠5μm的保安過(guò)濾器來(lái)保護(hù)反滲透膜不受碳粉的污染。碳過(guò)濾器的好處是可以除去會(huì)造成膜污染的有機(jī)物，對(duì)于所有進(jìn)水的處理比添加藥劑更為可靠。但其缺點(diǎn)是碳會(huì)成為微生物的飼料，在碳過(guò)濾器中孳生，其結(jié)果是造成反滲透膜的生物污染。

4軟化預(yù)處理

原水中含有過(guò)量的結(jié)垢陽(yáng)離子，如Ca2+、Ba2+和Sr2+等，需要進(jìn)行軟化預(yù)處理。軟化處理的方法有石灰軟化和樹(shù)脂軟化。

樹(shù)脂軟化

使用鈉離子置換除去結(jié)垢型陽(yáng)離子，如Ca2＋、Ba2＋、Sr2＋，樹(shù)脂交換飽和后用鹽水再生。鈉離子軟化法在常壓鍋爐水處理中廣泛應(yīng)用。這種處理方法的弊端是耗鹽量高，增加了運(yùn)行費(fèi)用，另外還有廢水排放問(wèn)題。

5微濾/超濾

采用超濾/微濾預(yù)處理工藝的反滲透系統(tǒng)叫做集成膜系統(tǒng)（IMS）。與采用傳統(tǒng)預(yù)處理工藝的反滲透系統(tǒng)相比，IMS設(shè)計(jì)具有一些明顯的優(yōu)勢(shì)。

工藝流程

標(biāo)準(zhǔn)工藝流程如下：

井水（自來(lái)水）原水箱原水泵砂濾活性炭過(guò)濾全自動(dòng)軟化水設(shè)備保安過(guò)濾器反滲透主機(jī)純凈水箱器集中取水點(diǎn)。

為什么要設(shè)置自動(dòng)沖洗功能

給水進(jìn)入反滲透系統(tǒng)后分成兩路，一路透過(guò)反滲透膜表面變成產(chǎn)水，另一路沿反滲透膜表面平行移動(dòng)并逐漸濃縮，在這些濃縮的水流中包含了大量的鹽分，甚至還有有機(jī)物、膠體、微生物和、病毒等。在反滲透系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，給水／濃水流沿著反滲透膜表面以一定的流速流動(dòng)，這些污染物很難沉積下來(lái)，但是如果反滲透系統(tǒng)停止運(yùn)行，這些污染物就會(huì)立即沉積在膜的表面，對(duì)膜元件造成污染。所以要在反滲透系統(tǒng)中設(shè)置自動(dòng)沖洗系統(tǒng)，利用干凈的水源對(duì)膜元件表面進(jìn)行停運(yùn)沖洗，以防止這些污染物的沉積。