自来水厂中反渗透工艺的应用

习兴梅 李 倩

1　引言

反渗透工艺作为当前最先进和最节能有效的分离技术被自来水厂广泛应用。反渗透技术的原理主要是运用高于溶液渗透压的压力作用并利用只允许水透过并不允许其他物质透过的半透膜对待净化污水进行截流净化，从而达到将溶液中的溶质与溶液分离的目的。通过反渗透膜的分离作用，可以对待处理水源中存在的溶解盐、细菌、有机物、胶体以及微生物等杂质进行有效的去除。反渗透技术具有很多优势跟特点，其中能耗低、无污染、工艺先进、操作维护是其主要优点，因此，被广泛应用于自来水厂的对原水源的净化过程。反渗透工艺在自来水厂的广泛应用，不仅可以提高水源净化的质量，为生产生活用水提供技术保障，提高居民的生活质量和工业生产水平，最终达到自然与环境协调可持续发展的目的。

2　反渗透工艺的工作原理

反渗透技术作为当前最为精密的利用反渗透膜进行的膜法液体分离技术，其工作原理具体为：由于来源水源中存在不同程度的细小颗粒物、细菌、微生物等物质，造成水体的浓度差，通过反渗透技术在水体进行进水过程中对其一侧施加进水压力，从而达到克服自然渗透压的目的。顺浓度梯度及逆浓度梯度是反渗透工艺进行中必须考虑的问题，当高于自然渗透压的操作压力离加于浓溶液侧时水分子自然渗透的流动方向就会逆转，反正，则会顺应。凡是分子量大于100的有机物都可以通过反渗透膜都可以以大于98%的概率通过，但水分子除外，水分子可以通过反渗透膜。正如图1所示：在自来水厂中水源净化过程需要经过层层的过滤器最后使原有水分子分离成一级离子的形式，使一级离子进行交换，从而实现自来水厂中来水的净化。同时，反渗透工艺作为一种反向的迁移运动，不仅只应用于自来水厂的给水来源净化中，而且也广泛应用于各种液体的提纯于浓缩活动。目前在我国最常用的就是卷式聚酰胺复合膜，其还会收到压力、温度、回收率及进水含盐量和酸碱度等因素的影响。

图1　自来水厂反渗透工艺系统流程图

3　反渗透工艺的发展历程

反渗透装置由于具有结构紧凑、安装简单、操作简便、能耗低、在常温下易操作，易于工业化生产等优点，得到相关产业的广泛应用。

3.1　80年代反渗透膜的初步发展

80年代发明的复合膜，由超薄的反渗透膜、多孔支撑层、织物增强自叠家而成，透水量极大，除盐率高达99%，因此，在当时的技术水平的发展下，是理想中的反渗透膜。在80年代，反渗透膜被广泛应用于分离小分子有机化合物领域，具体表现在有机化工、酿造工业、三废处理等领域。但是存在一个极为严重的问题就是，反渗透技术被国外所垄断，但是我国使用反渗透技术大多受到国外技术的限制，从而制约着我国技术水平的提高和经济的发展。

3.2　20世纪反渗透膜获得重大发展

在21世纪以前，我国的反渗透技术发展并不成熟，受到国外的技术垄断，因此我国的反渗透技术一直受制于国外，处于相对弱势的地位，直到90年代末期随着经济的发展，我国才逐渐掌握了反渗透膜的生产技术。在1967年，国家科委组织全国海水淡化会战，组织全国技术人员进行相关方面的研究，在水处理和化学方面取得了突破性的成就。直到1992年，我国为了追赶世界先进水平，缩小与发达国家的技术差距，加大对反渗透膜的研究，组建国家液体分离膜工程技术研究中心，并开展国产反渗透膜的研究。

3.3　21世纪我国进入独立发展阶段

进入21世纪以来，我国研发中心采用集团化分体管理的管理方式，由三个中外合资公司合资研发。同年，我国第一家技术成熟的生产反渗透膜的公司在杭州成立，从此，中国的反渗透膜技术迈入了一个新的发展阶段，使反渗透膜真正实现中国研发，中国制造，中国由此成为世界上第四个独立掌握自主反渗透技术的国家。

4　反渗透工艺应用的注意事项

4.1　需对原水进行预处理

由于自来水厂的原水来源大多来自于大型的江河湖泊，其中所含的颗粒物较大而且较多，为了避免堵塞反渗透系统，需要实现进行预处理，在进行净化前应存在几层针对不同物质的过滤器，从而高效系统的处理掉书中存在的各种大分子悬浮物，以降低水源的浑浊度。

4.2　需对原水进行杀菌处理

由于原水水源地处于一个开放的自然系统内，为自然界内众多的水生生物和陆生生物提供栖息地和天然的水源，因此，会受到不同程度的污染，在原水中会含有大量的损害人类身体健康的微生物及细菌，因此，在应用反渗透工艺之前还应对原水进行杀菌处理，利用紫外线杀菌技术可以有效的对水体中含有的细菌起到抑制作用，以防止微生物的繁殖和成长。

4.3　需进行水质检验

由于反渗透技术对原水中的悬浮物要求很高，所以常用一种水质对悬浮物污染指数对水质进行检测，同时还应考虑反渗透膜最佳适宜的pH值，因此需要事先按照反渗透膜的要求，对原水的pH值进行调节。

5　反渗透膜的特点

（1）在常温正常条件下，可以有效地分离溶质跟水，同时所消耗的能量很少。

（2）反渗透膜的分离技术适用范围广，可应用与去除一般性杂质。

（3）具有较高的脱盐率及水回用率，对几个纳米以上的溶质可以进行有效的截流。

（4）分离装置简单，利用低压进行分离，便于操控，卫生安全，受到广泛应用。

6　结束语

综上所述，随着我国经济的发展，生产生活对水质的要求越来越高，反渗透工艺在自来水厂中的广泛应用，一方面对自来水厂当地环境和经济增长速度得到持续发展，另一方面，又解决了当地用水问题，实现了不与民争水的目标，解决了用水难题，给政府开展工作带来便利，同时，实现了水源的多样化，实现了可持续发展。本文针对自来水厂反渗透工艺的研究，对广大工作者以启示，达到自然环境与经济建设的和谐发展的目的。

[1]刘建华，高飞亚，许越峰，金豪杰，郭庆英.超滤/反渗透工艺用于高含盐再生水处理[J].中国给水排水，2016，32（16）：88～91.

[2]徐峰，操家顺，蔡娟.反渗透工艺处理电厂循环冷却排污水[J].给水排水，2004（06）：40～42.

[3]郭健，邓超冰，冼萍，王孝英，彭木，韦阳凤.“微滤+反渗透”工艺在处理垃圾渗滤液中的应用研究[J].环境科学与技术，2011，34（05）：170～174+182.