反渗透技术在多种水处理应用中的分析

孙 芮

上海清宁环境规划设计有限公司

1 引言

当前，社会经济、工业领域迅速发展，水污染问题的严重程度随之提升，为了更好地实现生态文明建设，满足资源可持续发展的现实要求，必须要落实有效地水处理。其中，反渗透工艺发挥出了较高优势，在当前的水处理中得到了广泛应用，特别是在城市水污染治理、饮用水处理等方面得到了重点应用。

2 反渗透水处理技术的基本原理概述

依托透过/半透过膜的功能，在压力的作用下实现反渗透（图1），本质上来说，反渗透水处理技术属于一种膜分离技术。实践过程中，为了克服自然渗透压，需在进水侧进行操作压力的施加，促使水分子自然渗透的流动方向发生改变；依托反渗透膜，出水成为稀溶液侧的净化产水，实现水处理。

图1 反渗透水处理技术的基本原理

3 反渗透水处理的基本工艺分析

第一，一级一段处理工艺。液体进入膜组件后，将纯水与浓度液引出。相比于其他反渗透水处理工艺来说，该工艺的整体流程更加便捷、操作简单，但是有着较高的局限性，无法满足更高的水质要求。

第二，一级多段处理工艺。在一级一段处理工艺的基础上，对液体进行多步浓缩。相比于一级一段处理工艺来说，该工艺的复杂性更高，可以满足更高的水质要求，实现水资源的循环利用。

第三，两级一段处理工艺。在使用一级方法难以达到实际水质要求的情况下，可以使用二级一段处理工艺。相比于上述两种一级工艺来说，二级一段处理工艺的使用可以延长反渗透膜的应用年限，且不需要过多的人力操作，相应处理成本也有所降低。

4 反渗透在水处理方面的具体应用场景探究

4.1 在城市水污染深度处理中的应用

当前，城市化建设加速推行，城市中的生活用水量大幅增长，且表现出逐年上升的趋势。在城市水污染深度处理中，反渗透水处理技术得到了广泛应用，促使污水回收率增高。

不同材质的反渗透膜所产生的水污染深度处理效果存在差异。通常来说，在城市水污染深度处理中，在城市居民生活污水的处理达标后，对处理后水质的要求更高（例如进行中水回用），此时，三醋酸纤维素中空纤维膜、螺旋卷式聚乙烯醇复合膜等能够发挥出更好地效果。相比于其他材质的反渗透膜来说，上述两种材质的反渗透膜对粪便大肠菌类的截留率均达到100%、色度不高于1 度、渗透液在1mg/L～2mg/L。同时，这两种材质的反渗透膜有着更高的水通量，抗污染能力更强。在相应反渗透膜发生污染后，使用化学清洗即可完成处理，并使得水通量99%以上恢复[1]。

另外，反渗透水处理技术在垃圾渗滤液的处理中也发挥出较高优势。现阶段，我国虽然已经推行了垃圾分类处理的方式，但是垃圾处理场中依旧存在着大量的垃圾渗滤液，其中包含得成分相对复杂（有机物、高浓度氨氮、重金属离子等），若是不进行及时有效地处理，则会随着渗入地面而污染地下水及周边环境。而常规的污水治理技术不能保证垃圾渗滤液废水处理达标。此时，使用常规污水处理技术与反渗透水处理技术相结合的方式，就能够实现较好地垃圾渗滤液废水处理效果。

4.2 在工业给水中的应用

在工业生产中，纯水发挥着重要作用，作为工业生产中的重要原料，纯水的制备与提炼也受到了重点关注。将反渗透水处理技术应用于纯水的制备与提炼过程，能够达到提升纯水质量的效果。依托反渗透水处理技术，纯水制备与提炼的成本有所下降，对环境的污染程度大幅缓解，且相应的制水质量得到增强。可以说，在纯水制备与提炼的过程中，反渗透水处理技术的使用优势更为明显，实现了酸、碱消耗量的降低[2]。

基于反渗透的纯水制备与提炼工艺流程主要如下：在原水泵的加压后，原水移动至多介质过滤器区域展开粗滤操作；在SDI 达到不高于4 的条件下，加入适量的阻垢剂，并由管道混合器实现充分混合；混合后的液体进入安保过滤器中；经过预处理且达到标准的原水由高压泵加压，促使压力提升至1.05MPa～1.2MPa 的范围内，移动至反渗透装置；脱出二氧化碳后，部分移入混床展开进一步处理，并提供至电解与电站应用；部分移入聚合水箱，浓水移入浓水箱，用于多介质滤器的反洗，达到节约水资源消耗量的效果。

在使用反渗透水处理技术生产纯水的过程中，要着重关注两点内容，即具有选择性的膜（半透膜）与压力。在反渗透膜中，包含大量的孔洞，这些孔洞的大小与水分子的大小基本一致。由于病毒、细菌、多数有机污染物和水合离子的大小比水分子更大，因此无法透过反渗透膜。当前，溶解性盐类的清除难度较大，此时需要应用具备更高选择性的反渗透膜。实践中，较高选择性的反渗透膜除盐率可以达到99.7%。

4.3 在工业废水处理中的应用

4.3.1 重金属物质的处理

随着我国工业的迅速发展，工业废水量也随之增长，其中含有大量的重金属物质，若是直接排放于生态水系统中，则会造成大范围的、严重地水资源污染与环境污染。因此，必须要对工业废水进行有效地处理，降低其中的重金属物质、硫化物、悬浮物、氰化物、石油类物质等。相比于其他废水来说，工业废水的处理与回收方法较多，且具有针对性，需结合其中成分的不同完成差异性处理回收方案的设计。依托工业废水处理与回收，不仅能够实现水资源利用率的提升（水资源的循环使用），还可以降低工业生产对水资源、环境的污染程度。

通过将反渗透水处理技术应用于工业废水处理中，能够达到较好地效果，该处理方法符合工业经济合理的总体设计原理，可以达到能耗、运行成本、工程投资、管理操作难度降低的效果。现阶段，用于工业废水处理的反渗透装置普遍使用了内压管式或是卷式的组件，压强一般稳定在218MPa 左右，在重金属离子回收方面发挥出了更好效果。其中，基于内压管式组件的反渗透装置操作压力稳定在217MPa，此时，镍的回收率在99%以上、镍的分离率在97.12%～97.17%的范围内。

4.3.2 火电厂水污染处理

目前，风力发电、水力发电等在我国得到了迅速发展，但是在一些城市，火力发电依旧为主要的发电形式。而在火电厂的日常生产运行中，会产生大量废水，直接排入生态水系统中会引发严重地环境污染，必须严格落实火电厂水污染的处理。实践中，火电厂水污染处理可以分为沉淀、过滤、超滤、反渗透、电渗析这几项关键环节，相应的水污染处理系统可以划分为废水处理系统、废水回收系统两个模块[2]。其中，废水处理系统在实际的运行中主要完成了反渗透、弱酸与外排功能，依托反渗透水处理技术实现微滤，相应回水进入管网中。此时，不仅实现了水资源利用率的提升（水资源循环使用），也避免了资源的浪费。废水回收系统在实际的运行中主要完成了火电厂生产中所产生的所有废水的收集，结合除尘、除渣作用完成废水的直接利用。总体来说，通过将反渗透水处理技术应用于火电厂水污染的处理中，能够降低水资源的消耗量，避免对水系统与环境造成污染，推动火电厂污染防治的工作升级[3]。

4.3.3 含油废水的处理

就当前的工业生产来看，含油废水的产出量相对较大，若是不对其展开处理并直接排入生态环境中，则会造成严重地生态污染问题。基于此，含油废水必须要经过相应的处理后才能进行排放。通常来说。含油废水中的油分主要以三种形式存在，包括乳化油、分散油、浮上油。相比较来说，分散油、浮上油的处理方法较为简单，依托机械分离、沉淀、活性炭吸附处理后，即可促使相应油分的含量大幅降低。但是，对于乳化油来说，其包含有机物，能够发挥出表面活性剂的作用，且油分普遍以微米数量级大小的粒子存在，因此具备极高的稳定性，难以有效、迅速实现水油分离。针对这一情况，应用反渗透水处理技术就能够解决上述问题，实现含乳化油废水的处理。在反渗透水处理技术的支持下，可以在不破坏乳化液的情况下实现浓缩分离，随后，对浓缩液展开焚烧处理、对渗透液进行回收利用或排放即可。

现阶段，在含油废水的处理中，出于是对最终处理效果、出水水质的考量，普遍会将反渗透水处理技术与其他处理方法结合使用。例如，采用自配的DEMUL-B1作为破乳剂对高浓度的O/W型纺丝油剂废水进行破乳，然后以OSMONICS 公司的SE反渗透膜对破乳后的水样进一步处理。结果表明：经“破乳-反渗透”处理净化后的水质，其COD的去除率达到99.96%，含油量几乎检测不出[4]。

4.4 在淡化苦咸水中的应用

在淡化苦咸水的过程中，通过引入反渗透水处理技术，能够有效地抑制咸水中包含的镁离子、钙离子等无机盐离子，实现纯净水质量的增强，以此达到强化城市居民饮用水安全性的效果。现阶段，人们对纯净水的质量要求提升，原有的处理方式（在咸水中加入阻垢剂）难以满足人们的现实要求，基于此，引入反渗透水处理技术为必然选择，实现苦咸水淡化工作的升级。

在使用反渗透装置展开苦咸水淡化操作中，需要定期测试SDI指数、严格控制回收率、关注膜组件之间的压差、并实时测定产水量与脱盐率的变化。实践中，反渗透装置的脱盐率稳定在96%以上，淡化后的水质符合我国生活饮用水标准，值得重点探究与推广。

4.5 锅炉水补给处理中的应用

在化工企业或电厂中常涉及锅炉的使用，而反渗透技术能对锅炉补给水进行妥善处理，由此最大化提升水源品质，且降低锅炉水污染性。在实际应用过程中，反渗透技术主要是运用脱盐手段对补给水中水所含有的无机物进行净化，便于锅炉内部减少更多水体杂质。然而，单纯性应用反渗透技术将增加电厂等企业的投入成本。故而，常将反渗透技术与脱盐系统融合在一起对锅炉补给水加以处理。在反渗透技能促使锅炉将产生较强的供热效果。同时，为了促使锅炉补给水真正达到净化目的，还应合理设计高压泵，防止在应用反渗透技术时出现水流速度与流量无法达到技术应用要求的状况而影响最终水处理结果。另外，还可在实践应用中适量投放除垢剂等物质，这样可确保锅炉在正常运行状态下不会发生堵塞问题[5]。

比如在某电厂中，为了保证锅炉设备中补给水不含有氨氮等有害成分，它专门借助反渗透技术在补给水管道中设置过滤装置，对0.01μm的蛋白质等物质以及直径为0.001μm的无机盐等物质加以处理，由此确保该电厂在锅炉补给水处理方面节约了一定经济成本[6]。因此，反渗透技术在水处理中有着重要实用价值。

4.6 设备维护中水处理的应用

当在水处理过程中应用反渗透技术时还能提高设备维护水平，由此避免企业遭受较大的设备维修经济压力。比如在电厂中常需要采用储水设备对水源进行储存，但沉淀下来的杂质若得不到有效处理，将增加设备的维修频率。因此，可在其中应用反渗透技术，一来可以对设备中零部件的腐蚀影响加以削弱；二来还能帮助设备强化水源品质。一般在应用反渗透技术时主要是借助过滤装置，在滤网处结合反渗透原理对水源进行净化、过滤，以便在后期分流阶段保证水质达标。因此，针对企业水处理设备应用反渗透技术能有效延长设备维护周期，促使企业在反渗透技术的辅助下实现长远发展目标，为企业提高自身经济效益带来更大的保障。对此，应结合每个企业的具体规模与经济实力引进反渗透水处理技术。

5 总结

综上所述，反渗透工艺有着较高的优势，在当前的水处理中得到了广泛应用。其处理工艺多样，能够适应不同的应用条件与水质要求[7]。现阶段，在城市水污染深度处理、工业纯水制备、工业废水处理、火电厂水污染处理、淡化苦咸水、锅炉补给水等领域中，反渗透水处理技术均得到了较好应用，降低了水污染及环境污染程度，实现了水资源的循环使用。