探讨反渗透系统在工业水处理中的应用

郭素珍　李俊恒

[摘要]介绍乌海热电厂反渗透系统在工业水处理中应用的必要性、原理、优点、注意事项及反渗透系统的设置情况。

[关键词]反渗透 预脱盐 膜元件 多介质过滤器 保安过滤器 产水率

中图分类号：X7文献标识码：A文章编号：1671－7597（2009）0510102－01

一、前言

反渗透是上世纪60年代发展起来的一种新型膜分离技术，目前发展很快，已用于水处理的各个领域，如海水淡化、废水处理、锅炉补给水处理及城市用水处理等。

二、反渗透系统在工业水处理中应用的必要性

通常在工业水处理中，尤其是火力发电厂锅炉补给水处理一直采用一级除盐加混床全除盐方式，即离子交换除盐，经多年的运行发现，离子交换树脂的性能通常受到原水中的有机物和悬浮物的影响较大，这经污染物会堵塞树脂网孔或交换器的床层通流面积而使除盐系统的出水品质降低，尤其是增加离子交换树脂的负担，同时，随着离子交换树脂再生次数的增多，树脂除盐的效率和可靠性会逐渐降低，并且增大了酸、碱的耗量，因此，只有在离子交换除盐系统前增设反渗透系统进行预脱盐，才能提高工业水处理的经济效益，经我厂实践证明是可取的，而且效果很好。

三、反渗透的原理及优点

反渗透系统是采用膜分离手段去除水中的离子、有机物及微细悬浮物（细菌胶体微粒）以达到水的脱盐纯化目的，其原理是水与溶液以渗透膜相隔，水则向溶液渗透，两相之间有渗透压，若在溶液相上加压大于渗透压，则溶液相中的水就会向水相反方向渗透过去，利用反渗透而取得脱盐水，即原水在足够的压力下，通过渗透膜而变成纯净的水，没有透过膜的水溶液、悬浮物浓度逐渐增大最后排掉。

反渗透原理的膜分离过程不需加热，也没有相的变化，所以具有能量消耗小、设备体积小、操作简便和适用范围广的优点，同时渗透压的大小与溶液的种类、浓度和温度有关，它可用压力表示，但必须通过反渗透膜才能表现出来，而反渗透膜是一种具有不带电荷的亲水性基团的膜，其性能好坏是实现反渗透膜分离的关键，良好的反渗透膜应具备以下性能，透水率大、除盐率高、机械强度高、压缩性小、化学稳定性好、耐酸、耐碱、耐微生物侵袭、使用寿命长、性能衰减小、价格便宜、货源易得，目前在工业水处理中应用较多的有醋酸纤维膜和芳香聚酰胺膜。

四、反渗透系统应用注意事项

由于反渗透的产水率都是有限的，所以在设计反渗透设备时都要求每单位体积设备容器中有很大的反渗透面积，为了达到这个目的，有多种设计，如板框式、管式、螺蜁卷式和中空纤维式等，而目前使用最多的是中空纤维式反渗透装置，在这种装置中有几十万甚至上百万根纤维组成圆柱形管束，纤维管一端敞开，另一端用环氧树脂封住或将空心纤维管制成U型，使敞口端聚集在一起，另一端不需封住，将这种管束放在一个圆柱形压力容器内，高压溶液从容器的侧面进入，水分子经过空心纤维的外壁进入空心纤维管中，从空心纤维管束的敞口端收集淡水，浓水从容器的另一侧连续排掉，该系统的优点是没有应用再生剂，不需要支撑材料，单位体积内的膜面积大，减少劳动量，并减少树脂再生量，节约再生剂，同时也大大减少废水处理问题，但它对进水水质要求高，即适用于含盐量＞800mg/1的水的淡化，淡化后的水再经离子交换除盐可制得高纯水，正好适合大机组火力发电厂的补给水处理，在应用反渗透除盐进应注意以下几点。

（一）原水必须进行预处理

为了避免堵塞反渗透器，原水应经过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滋生，由于反渗透对水中的悬浮物的要求很高，所以就拟定了一个很有用的指标污染指数（FI）来衡量反渗透进水水质。

（二）调节进水PH值

各种半透膜都有最适宜的运行PH值，主要是为防止在膜表面上产生碳酸盐水垢、膜水解，一般采用加酸调节PH值。

（三）温度适宜

膜的透水量随水温度升高而增大，温度过高会加快膜的水解速度，有机膜会变软，易于压实，对于有机膜控制温度在20～30°为宜。

五、反渗透系经的设置

根据反渗透除盐的原理及应用注意事项，特将反渗透处理系统作如下设置。

（一）多介质过滤器

为了使原水或深井水得到预处理，首先设置多介质过滤器，器内填料依下至上为粗砂、细砂、无烟煤，可以逐室填加，运行流量65×6m3/h，从而达到预处理的目的。

（二）保安过滤器

为了使反渗透装置能长期可靠的运行，一个主要的问题是必须保持膜表面的清洁，不被杂质污堵，如果机械过滤出水中的杂质颗粒过多，从而造成它们通过膜元件的浓水通道留在膜的表面上，将会引起反渗透装置出力下降，或脱盐率的下降，因此，应在多介质过滤器后设置5um保安过滤器，从而有效地控制反渗透进水杂质。

（三）反渗透装置

这为了防止发生浓差极化进入反渗透装置的水应由高压泵将压力提升至1.2-1.4MPa，并进口安装慢开阀门以防冲击膜元件，反渗透系统采用并联运行，整套系统全自动控制，不仅可以节约用水，也可以节省费用，反渗透装置的布置要使其中每一台都可单独解列、运行、冲洗或化学清洗并且设置清洗系统，经实践证明，反渗透出水DD＜10um/cm，已大大降低含盐量，使脱盐率达99%。

六、结束语

反渗透系统在工业水处理中的应用，使淡水较原水大大降低含盐量，从而使淡水在经离子除盐后能更好地得到纯度很高的水供大机组锅炉使用，同时延长离子交换设备寿命，降低工业水处理的成本，提高整体经济效益。

参考文献：

[1]武汉水电学院电厂化学教研室，《热力发电厂水处理（修订本）》，北京：水利电厂出版社，1984.

[2]能源部西安热工研究所主编，热工技术手册，电厂化学，北京：水利电力出版社，1993.

作者简介：

郭素珍，女，内蒙古人，毕业于内蒙古大学，学士学位，助理工程师，现从事水化验工作。