关于反渗透技术及其影响因素的研究

杨孟

中煤科工集团北京华宇工程有限公司西安分公司 陕西西安 710075

1 研究现状

随着社会的发展与进步，水资源短缺的问题也日益严重，不能所有的生产生活用水都用一样的水质，应该分质供水，中水回用等，另外，某些工业领域，对水质的要求也较高，传统的水处理工艺已经达不到这些工业用水的要求，慢慢衍生出了一些新的水处理工艺，反渗透就是其中一种。反渗透（Reverse Osmosis，RO）是渗透的逆过程，在外加压力的作用下，借助半透膜的截留的作用，溶液中溶剂与溶质相互分开的膜分离的过程。随着社会的发展与进步，反渗透工艺也得到了不断的突破与发展，并运用到了海水的淡化、饮用水的生产、工业纯水的制备、食品工业方面、医药工业方面、锅炉给水的高纯水和电子行业的超纯水生产等行业中。

2 制约因素

反渗透系统主要是由预处理的部分、反渗透的主机、后处理的部分和系统的清洗部分组成。影响反渗透的制约因素有预处理的工艺的选择、进水的水质、进水的压力、膜的清洗等。

2.1 预处理工艺

调温处理是一种常用的预处理方法，一般的中空型和涡卷型纤维膜的水温应该控制在15～30℃，另有文章研究显示：复合型生物膜耐温高度可达45℃，三醋酸纤维膜温度不超过35℃。

杀菌工艺和除氯工艺可防止反渗透膜的微生物的污染，一般，在进水的余氯控制中，醋酸纤维膜的余氯应控制在0.1-1.0mg/L，聚酰胺复合膜不应含氯，常用的活性炭吸附可除去反渗透进水中超标的余氯，另外活性炭吸附过程中还能去除部分的胶体和部分的有机物，另有研究表明：去掉传统的固定床吸附过滤器，将活性炭悬浮在待处理的料液中，在活性炭和混凝剂的综合作用下，可以提高部分净水效率，减少细菌对反渗透膜的后期的污染。

其余常用的预处理工艺还包括混凝沉淀、软化和过滤、酸化处理和阻垢处理等，这些预处理工艺对降低进水浊度、去除进水悬浮物、固体杂质、降低及延缓后期反渗透的膜污染等起着十分重要的作用。结垢现象是影响反渗透系统运行的困难之一，酸化处理可以去除碳酸盐中的碱性，预防反渗透膜表面的结垢现象。另外选择阻垢剂的时候应该根据进水的水质、系统的特殊性等方面进行综合考虑，反渗透系统的大部分故障主要是由有机生物污染引起的[1]。

2.2 反渗透的运行参数

进水水质、进水水压、膜的清洗这三项参数是影响反渗透运行的主要参数，下面将对这三项参数进行逐一分析。

（1）进水水质对反渗透工艺的影响。反渗透是一种较新型的工艺，反渗透系统对进水的水质有一定的要求。尤其是进水淤泥指数和总有机碳的影响较大。进水淤泥密度指数（SDI）的值越低，反渗透膜的使用时间就越长，反渗透膜进水的SDI应小于4.0。总有机碳（TOC）过多会引起反渗透膜的物生物污染，经过杀菌及消毒的过程，如果水温较高，会使残存在反应器中的细菌在反应器中的繁殖速率更快，加重膜污染的程度。

（2）进水压力对反渗透工艺的影响。在恒定流量的反渗透系统中，为保证产水水量的稳定，随反渗透的运行时间的增加，反渗透进水的压力也会有所增加，当反渗透系统的压力增长过快时要考虑膜组件的污染与堵塞。反渗透设备的出水量与加在反渗透膜上的压力是成正比的，但通过增压来提高反渗透膜的出水水量是有限的。另外虽然靠增加压力可以提高出水水量，但同时也降低了反渗透膜的使用寿命。

（3）膜清洗对反渗透工艺的影响。反渗透正常运行的情况下，系统产水量会下降、透盐率会提高、压力容器压力损失会增加，当这三项指标改变一定比例时，此时应进行膜的清洗。膜的清洗能有效减少反渗透膜表面的污染物和堵塞物，可以延长反渗透膜的运行时间，提高产水水量，降低反应器系统的运行能耗，降低制水成本等。

反渗透膜清洗的方法包括物理清洗和化学清洗。物理清洗包括反洗、振动清洗及汽水冲洗等。化学清洗在原水处加入常用的清洗剂，调至合适的pH值后，使其沿膜面流动，利用清洗剂和污染物的化学作用，以及膜表面的剪切作用将污染物清除。利用不易沉积的胶体颗粒作为“移动搅拌器”，也可以减少胶体污染物在膜表面的沉淀从而降低膜污染。在反渗透系统的运行过程中合适的选择膜清洗的方法，将物理清洗和化学清洗相结合，以达到相对较好的清洗效果[2]。

良好的反渗透系统的进水水质可以有效防止反渗透膜后续的污染、堵塞和结垢等现象；阻垢剂能够有效的降低无机污染物的饱和析出；降低微生物污染的重要途径是选择合适的预处理工艺和选择合适的清洁剂。

2.3 运行经济

反渗透处理虽然能制备出水质较好的水以用以各种工业、食品及医用等相关产业，但制水成本也是我们应该考虑的因素，影响反渗透系统制水成本的主要是处理能耗问题，如何降低反渗透处理系统的能耗将成为未来研究的重点。有研究显示在低水回收率的条件下使用高通量的反渗透膜，可以有效地降低制水成本。但与此同时，低水回收率又会导致预处理和盐水管理的成本增高。如何平衡制水成本和水的回收率将是未来的研究方向[3]。

3 结语

反渗透预处理的常用方法有：调温处理，杀菌和除氯，混凝沉淀及软化和过滤、酸化处理和阻垢处理等。

（1）进水的水质，系统的运行压力及膜的清洗对反渗透系统的运行有着非常重要的作用。

（2）膜污染的控制的影响因素主要包括膜的材质、浓差极化、系统的回收率、进水的水质、阻垢剂的选择和温度的控制等。

（3）运行经济：反渗透工艺运行能耗还有降低的空间，降低其能耗将是未来研究的重点。