反渗透法的介绍

1、定义

反渗透法指的是在半透膜的原水一侧施加比溶液渗透压高的外界压力，原水透过半透膜时，只允许水透过，其他物质不能透过而被截留在膜表面的过程。

2、工作原理

在进水(浓溶液)侧施加操作压力以克服自然渗透压，当高于自然渗透压的操作压力加于浓溶液侧时水分子自然渗透的流动方向就会逆转，进水(浓溶液)中的水分子部份通过反渗透膜成为稀溶液侧的净化产水;由于反渗透膜的膜孔径非常小(仅为10A左右)，因此能够有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等(去除率高达97%-98%)。反渗透是目前高纯水设备中应用最广泛的一种脱盐技术，它的分离对象是溶液中的离子范围和分子量几百的有机物。

3、反渗透水处理设备

（1）原水箱

该装置防止增压泵直接抽取管网的水因流量不足及压力不稳定而损坏增压泵或影响系统正常运行，原水箱内置进水不锈钢浮球阀及液位传感器。大型设备须设置进水电动碟阀。

1）浮球阀作用是控制原水进水量，在系统运行时能及时补水。

2）液位传感器有中水位和低水位，作用是控制增压泵的启动和停止；当水箱水位处于中水位以上时，增压泵才能自动启动；当水箱水位低于低水位时，增压泵自动停止。

（2）原水泵

为了保证系统供水的流量和压力恒定而设置，系统原水增压泵进口品牌---丹麦格兰富、德国威乐、西班牙亚士霸，免维修机械密封泵，效率高，噪音小，性能稳定可靠。或者选用国内知名品牌---南方特种泵、无锡九阳泵。原水泵由原水箱水位控制其自动启、停。

（3）预处理（又称前处理）

目前我们常过预处理过滤器有不锈钢过滤器、玻璃钢过滤器和碳钢内衬胶过滤器三种。预处理过滤分为多介质过滤、除铁锰装置、活性碳过滤和软化过滤三部分；可采用美国阿图祖多路阀来自动控制器按照所设定的时间对过滤罐内的滤料进行反冲洗和正冲洗；或者选用手动操作控制。

水在精制处理之前，预先进行的初步处理，以便在水的精处理时取得良好效果，提高水质。由于自然界的水都有大量的杂质，如泥沙、粘土、有机物、微生物、机械杂质等，这些杂质的存在，严重影响精制水的水质与处理效果，因此必须在精处理之前将一些杂质降低或除去，这就需要预处理。

1）多介质过滤器（又称机械过滤器）

多介质过滤器主要用于去除水中的悬浮物、泥沙及颗粒性杂质。

主要填料有：石英砂、无烟煤、纤维球等。

2）活性碳过滤器

活性碳过滤器内装粒状净水型活性碳，主要去除水中的大分子有机物、胶体、异味、余氯等杂质,其吸腐力强,平均可去除90％以上。其中余氯是强氧化剂，对RO膜有氧化作用，必须限制在≤0．1mg/L。

活性炭有圆条状炭、不定型果壳炭和椰壳炭三种。

3）阳离子树脂软化器

钠离子交换软化处理的原理：将原水通过钠型阳离子交换树脂，使水中的硬度成分Ca2+、Mg2+与树脂中的Na2+离子相交换，从而吸附水中的Ca2+、Mg2+，使水得到软化。

作用：防止反渗透膜表面结垢、提高反渗透工作寿命和处理效果有积极意义，因此在系统中配置软化器，当总硬度小于200mg/LCaCO3以下，则不需要软化器。其控制方式最好选用自动控制。

（4）加阻垢剂装置

1、用阴离子型或非离子型的聚合物把胶体颗粒包围起来，使它们稳定在分散状态，这类药剂称为分散剂。如：磷酸盐

2、把金属离子变成一种螯合离子或络和离子，这就抑制它们和阴离子结合产生沉淀物，这类药剂称为螯合剂和络合剂。如：EDTA

3、利用高分子混凝剂的凝聚架桥作用，把胶体颗粒结成矾花，悬浮在水中。如：聚丙稀酰胺

本装置主要作用是防止反渗透膜结垢，采用美国计量泵进行药剂的投加，投加量准确且设备的稳定性能好。

常用阻垢剂有：六偏磷酸钠、有机磷酸盐、多聚丙稀酸盐。

控制：同一级高压泵同步启动。

（5）精过滤器（又称保安滤器）

该装置主要是对反渗透系统进水进行精过滤，目的是减低或消除前处理设备漏出的滤料碎粒起最后保护作用，确保最终进入反渗透系统的水符合要求。

过滤精度：一般有10um、5um、1um

精过滤器有（蓝色滤器）ABS材质和不锈钢材质两种；蓝色滤器有10寸和20寸，不锈钢滤器有10寸、20寸、30寸和40寸5芯、7芯、10芯、20芯共16种规格。

（6）压控开关

控制高压泵启动和停止，防止高压泵在缺水和供水不足情况下运行，导置高压泵的损坏。

一般高压泵进水压力大于1kg以上才能自动启动，小于0.5kg以下自动停止。

（7）高压泵

对反滲透系统加以恒定的滲透压力。

控制：由原水箱水位、压力开关、再生微动开关、纯水箱水位来控制自动启、停。

（8）进水电磁阀

该装置主要功能为：当纯水箱水满或自动机头反洗再生时，系统自动控制电磁关闭从而实现系统自动停止运行。

（9）反渗透装置（RO膜技术）

1）工作原理：

渗透----当用半透膜隔开两钟不同浓度的溶液时,稀溶液中的溶剂就会透过半透膜进入浓溶液中。反渗透----是反其自然渗透过程的科学办法,在浓溶液一侧,施加一外来压力大于渗透压力时,溶剂会反其原来的渗透方向,由浓溶液侧通过半透膜进入稀溶液中。

2）进水要求：

浊度≤2度水温：5-35℃SDI≤5Fe≤0．1mg/L

PH：4-11余氯≤0．1mg/L

3）系统可采用世界上最先进的美国陶氏膜元件、美国海德能膜元件、日本东丽膜元件、世韩膜元件为主要元件，其单根膜的脱盐率≥99%，系统脱盐率97-99%，并可有效去除水中的悬浮物、有机胶体、有机物、细菌、病毒、致热源等杂质，为保证RO装置的性能稳定和长期运行，设置了定时自动冲洗装置。

4）现我国使用的RO工作压力有：超低压膜----7-10kg、低压膜-----15kg、高压膜----55kg。

5）膜材质：常用的膜为全芳香高交联度聚酰胺复合膜（简称：聚酰胺复合膜）

6）反渗透膜的保养与清洗：

保养：随着净水设备在水处理行业的广泛应用，反渗透膜也渐渐的被人重视。反渗透膜的成本是消费者最关心的问题之一，良好的保养，有助于延长反渗透膜的使用寿命。新的反渗透膜元件通常浸润1%NaHSO3和18%的甘油水溶液后贮存在密封的塑料袋中。在塑料袋不破的情况下，贮存1年左右，也不会影响反渗透膜寿命和性能。当塑料袋开口后，应尽快使用，以免因NaHSO3在空气中氧化,对元件产生不良影响。因此膜应尽量在使用前开封。

设备试机完后，我们两种方法保护反渗透膜。设备试机运行两天(15～24h)，然后采用2%的甲醛溶液保养；或运行2～6h后,用1%的NaHSO3的水溶液进行保养反渗透膜(应排尽设备管路中的空气，保证设备不漏，关闭所有的进出口阀)。两种方法均可得到满意的效果，第一种方法成本高些，在闲置时间长时使用，第二种保养反渗透膜的方法在闲置时间较短时使用。

清洗：清洗反渗透膜元件的一般步骤为：

（一）用泵将干净、无游离氯的反渗透产品水从清洗箱(或相应水源)打入压力容器中并排放几分钟。

（二）用干净的产品水在清洗箱中配制清洗液。

（三）将清洗液在压力容器中循环1小时或预先设定的时间。

(四）清洗完成以后，排净清洗箱并进行冲洗，然后向清洗箱中充满干净的产品水以备下一步冲洗。

(五)用泵将干净、无游离氯的产品水从清洗箱(或相应水源)打入压力容器中并排放几分钟。

(六)在冲洗反渗透系统后，在产品水排放阀打开状态下运行反渗透系统，直到产品水清洁、无泡沫或无清洗剂(通常15~30分钟)。

（10）一级纯水中间箱（又称中间水箱）

中间水箱作用是控制增压泵、一级高压泵和二级高压泵运行和停止及保证对二级高压泵的供水，防止二级高压泵在缺水情况下运行，导置二级高压泵的损坏。

中间水箱有高、中、低三个水位。水箱低水位时二级高压泵自动停止运行，直至水箱的水达到中水位或高于中水位才能自动启动；水箱水位低于中水位时增压泵、一级高压泵自动启动制水，直至水箱高水位时，增压泵和一级高压泵自动停止运行。

（11）二级加碱装置

如设置本装置投加适量NaOH（氢氧化钠），对二氧化碳和透过RO膜的单分子化学反应后生成分子团，更好的进行二级离子去除，从而提高二级产水效果。一般二级产水电导可达2us/cm以下，调节得当还可达1us/cm以下。

控制：同二级高压泵同步启动。

用来储备产品水。

水箱内有高、中、低三个水位；当水箱水位处于低水位时纯水泵自动停止供水，直至水箱的水达到中水位或高于中水位才能自动启动，恢复供水；水箱水位低于中水位时二级高压泵自动启动制水，直至水箱高水位时，二级高压泵自动停止运行。

如有特殊杀菌要求可在水箱内加置浸入式紫外线杀菌装置。

（12）纯水泵

自动为用水点输送纯水。

控制：受纯水箱水位控制其自动启、停。

4、特性

（1）优点

与其他水处理方法相比具有无相态变化、常温操作、设备简单、效益高、占地少、操作方便、能量消耗少、适应范围广、自动化程度高和出水质量好等优点。反渗透法脱盐率及产水纯净程度都比电渗析法高,出水水质优于我国《生活饮用水卫生标准》,对高氟低矿化度苦咸水通过反渗透法淡化,出水水质可达到我国《饮用纯净水卫生标准》。

有资料表明,反渗透法淡化苦咸水的能耗---电耗、水耗均低于电渗析法,而且反渗透法设备结构紧凑、占地面积小、运行效果稳定可靠、符合"清洁生产"要求,反渗透法是较其他方法更为合理、有效的苦咸水淡化方法。

采用反渗透法对不同含盐量的苦咸水进行脱盐淡化,淡化过程中,系统运行稳定。系统的脱盐率达96 %以上,淡化水水质达到国家生活饮用水标准。反渗透系统苦咸水淡化装置具有较强的适应性,可根据原水的水质情况,调整运行参数来实现对不同含盐量的苦咸水连续进行处理。该装置高度集成化,可望成为定型的成套设备。

（2）缺点

需要高压设备，原水利用率只有75-80%。膜要定期清洗。

扩展资料

渗透膜的介绍

（1）常用品牌膜

u 东丽：TM系列表示低压大通量膜，工作压力16kg。

u 陶氏：BW30-4040表示苦咸水淡化膜---直径4英寸长度40英寸，工作压力15kg。

u TW30-4040表示普通市政水膜---直径4英寸长度40英寸，工作压力10kg。

u BW30-400表示苦咸水淡化膜---有效面积400平方英尺，工作压力15kg。

u SW30系列表示海水淡化膜，工作压力55kg。

u 海德能：ESPA系列表示超低压大通量膜，工作压力10kg，其中ESPA4为7kg。

u CPA系列表示苦咸水淡化膜，工作压力15kg。

u SWC系列表示表示海水淡化膜，工作压力55kg。

u 世韩：BE4040（8040）-BE系列表示高脱盐率膜，工作压力15kg。

u BE4040（8040）-BL系列表示超低压大通量膜，工作压力10kg。

u TMG系列表示超低压大通量膜，工作压力7.5kg。

（2）RO反渗透膜的介绍

RO反渗透膜孔径小至纳米级（1纳米=10*-9米），在一定的压力下，水分子可以通过RO膜，而源水中的无机盐、重金属离子、有机物、胶体、细菌、病毒等杂质无法通过RO膜，从而使可以透过的纯水和无法透过的浓缩水严格区分开来。

一般性的自来水经过RO膜过滤后的纯水电导率5μs/cm（RO膜过滤后出水电导=进水电导×除盐率，一般进口反渗透膜脱盐率都能达到99%以上，5年内运行能保证97%以上。对出水电导要求比较高的，可以采用2级反渗透，再经过简单的处理，水电导能小于1μs/cm）, 符合国家实验室三级用水标准。再经过原子级离子交换柱循环过滤，出水电阻率可以达到18.2M NaN，超过国家实验室一级用水标准（GB 6682—92）。

1）反渗透膜选择之脱盐率和透盐率

RO反渗透膜元件的脱盐率在其制造成形时就已确定，脱盐率的高低取决于反渗透RO膜元件表面超薄脱盐层的致密度，脱盐层越致密脱盐率越高，同时产水量越低。反渗透膜对不同物质的脱盐率主要由物质的结构和分子量决定，对高价离子及复杂单价离子的脱盐率可以超过99%，对单价离子如：钠离子、钾离子、氯离子的脱盐率稍低，但也可超过了98%(反渗透膜使用时间越长，化学清洗次数越多，反渗透膜脱盐率越低)对分子量大于100的有机物脱除率也可过到98%，但对分子量小于100的有机物脱除率较低。

反渗透膜的脱盐率和透盐率计算方法：

RO膜的盐透过率=RO膜产水浓度/进水浓度×100%

RO膜的脱盐率=(1–RO膜的产水含盐量/进水含盐量)×100%

RO膜的透盐率=100%–脱盐率

2）反渗透膜选择之产水量和渗透流率

RO膜的产水量——指反渗透系统的产水能力，即单位时间内透过RO膜的水量，通常用吨/小时或加仑/天来表示。

RO膜的渗透流率——也是表示反渗透膜元件产水量的重要指标。指单位膜面积上透过液的流率，通常用加仑每平方英尺每天(GFD)表示。过高的渗透流率将导致垂直于RO膜表面的水流速加快，加剧膜污染。

3）反渗透膜选择之回收率

RO膜的回收率——指反渗透膜系统中给水转化成为产水或透过液的百分比。依据反渗透系统中预处理的进水水质及用水要求而定的。RO膜系统的回收率在设计时就已经确定。

(1)RO膜的回收率=(RO膜的产水流量/进水流量)×100%

(2)反渗透(纳滤)膜组件的回收率、盐透过率、脱盐率计算公式如下：

反渗透膜组件的回收率= RO膜组件产水量/进水量×100%