高效反渗透技术在市政污水回用中的应用
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【摘要】随着我国市政污水回用的不断发展，研究高效反渗透技术在其中的应用凸显出重要意义。本文首先介绍了高效反渗透技术的基本原理，分析了反渗透膜的主要性能参数与运行工况条件，探讨了预处理技术，研究了避免反渗透技术系统异常的措施。
【关键词】高效反渗透技术；市政；污水回用；应用
中图分类号：C35文献标识码： A
一、前言
作为一项重要的市政工作，市政污水处理在城市发展中的作用越来越明显。同时，随着高效反渗透技术的不断成熟，有必要研究该项技术在市政污水回用中的应用。本课题的研究将更好地指导高效反渗透技术的应用以及市政污水回用工作的进步。
二、高效反渗透技术的基本原理
反渗透技术自从上世纪五十年代末发展成为实用的化工单元操作以来，正不断地拓展其应用领域和规模，早期主要是用于脱除海水和苦咸水中的盐份，制备淡水;由于淡水资源的短缺，工业界对节水、节能、污染控制和废水回用的需求日益增加，同时相对于蒸馏过程而言，膜法分离技术更有节能和不致产品过热变质，因而成为高附加值物质浓缩分离的先进过程。
高效反渗透除盐原理就是在有盐份的水中（如原水），利用高压泵将待处理水增压后，使渗透向相反方向进行，借助半透膜的选择截留作用来除去水中的无机离子，由于反渗透膜在高压情况下，只允许水分子通过，而不允许钾、钠、钙、锌、病毒、细菌通过，所以它能获得高质量的纯水。
当水渗透通过膜后，大部分的盐被留在盐水侧，因此盐水侧的溶液浓度变得越来越高。当难溶盐类在膜元件内不断被浓缩且超过其溶解度极限时，盐水侧的矿物质会析出而在膜上发生结垢。目前处于水源短缺或对环境影响考虑，设置反渗透浓水回收系统以提高回收率成为一种习惯做法，在这种情况下，实际应用中常常需要投加各类化学品以防止膜元件的污染和结垢。这些化学品本身不得对膜元件性能产生负面影响，但必须注意所投加的各类化学品之间是相互兼容匹配的，其投加浓度保持在适当的范围内，否则将会引发灾难性的结果。
三、反渗透膜的主要性能参数与运行工况条件
1.反渗透的主要性能参数
（一）透水率。是指单位时间透过单位膜面积的水量。主要取决于膜的材质和结构等因素，但一定的反渗透膜其透水率则取决于运行条件：a．透水率随温度的升高而增加，随工作压力的增加成比例的上升；b．透水率随进水浓度的增加而下降．C.透水率随回收率的增加而下降。
（二）回收率。即供水对渗透液的转换率，直接影响除盐系统的成本。对于苦盐水的回收率大约为90％；高苦盐水降为60％-65％；工业海水系统回收率是35％-45％。
（三）膜通量。是表明通过膜表面的一个特定区域的水流速度。对于地表水是8GFD14GFD（13L/m・h--23L/m・h）；经过反渗透出水是14GFD-l8GFD（23L/m3・h-30L/rn3・h）；对于海水为7GFD-8GFD。
2.反渗透装置的运行工况条件
为了确保反渗透装置安全可靠运行，选择一定适宜的工况条件是非常必要的。反渗透装置的主要工况条件为进水pH值、进水温度与运行压力。
（一）进水pH值。对于醋酸纤维膜运行时，水以偏酸性为宜，pH值一般控制在4-7之间，在此范围外加速膜的水解与老化。目前认为pH值在5-6之间最佳。膜的水解不仅会引起产水量的减少，而且会造成膜对盐去除能力的持续性降低，直至膜损坏为止。
（二）进水温度对产水量有一定的影响，温度增加112，膜的透水能力增加约2．7％。反渗透膜的进水温度底限为5℃-8℃，此时的渗滤速率很慢。当温度从11℃升至25℃时，产水量提高50％。但当温度高于30℃时，大多数膜变得不稳定，加速水解的速度。一般醋酸纤维膜运行与保管的最高温度为35℃，宜控制在25℃-35℃之间。
（三）运行压力。渗透压与原水中的含盐量成正比，与膜无关。提高运行压力后，膜被压密实，盐透过率会减少，水的透过率会增加，提高水的回收率。但当压力超过一定限度时会造成膜的老化，膜的变形加剧，透水能力下降。
四、反渗透技术在污水回用中的预处理技术分析
1.预处理必要性
我们进行反渗透预处理的主要目的，是为了保证膜组件良好的性能，能够长时间的稳定工作，提高渗透膜的使用寿命。通过反渗透的预处理，可以很好的预防并解决渗透系统的污堵、结垢和膜本身发生化学变化。这里所说的污堵是指有机物和胶体在膜表面的沉积；结垢是指由于硫酸钙、磷酸钙、碳酸钙等沉淀在膜表面，进而影响膜的渗透效果；而膜本身的化学变化指的是膜自身氧化和强酸、强碱的腐蚀。
2.水污染物的组成与预处理
（一）地下水：即井水，一般水质稳定，污染可能性低，水中溶解氧少，二价Fe、Mn、H2S等还原性物质多，微生物和菌类较少。仅需简单的预处理。例如：设置多介质过滤、加阻垢剂、5um保安过滤器即可。
（二）地表水：由于地表水受季节的影响很大，且非常容易受到地表的胶体和微生物的污染，因此，地表水的预处理复杂程度较高。地表水的预处理主要包括：絮凝/助凝、澄清、多介质过滤、超滤、脱氯、加酸、加阻垢剂等。
（三）市政和工业废水：该废水中还有点无机物和有机物比较丰富，这些有机物会严重影响反渗透膜的污水处理效果，严重时还会使渗透膜发生降解。所以对市政和工业废水进行预处理时，应该从多方面进行考虑，比如进水中的酸碱度、氯化物等，可以通过过滤、脱氯、阻垢等方法进行预处理。
（四）循环排污水：因为该进水具有PH值高、硬度大、碱度高的特点，经过循环系统浓缩后的水源一级处于高度饱和状态，各种杂质、微生物、细菌、有机物等含量都很高，因此，在进行预处理时一定要慎重选择预处理方法，以免影响水处理效果，甚至污染水源。
五、避免反渗透技术系统异常的措施
1.设备选型阶段尽可能选择业绩和口碑都好的厂家，反渗透膜和压力容器一定要选国际知名品牌，所选型号一定要适应于本厂源水水质和制水量。好的厂家在水泵、气动阀、加药设备及其他附件上的配置会考虑设备运行安全可靠多一些，不会为迎合客户或节约成本而配用一些质量差的附属设备。这一点，可能会对基建费用带来稍许的增加，但相对于生产中因设备故障而造成的损失，还是非常值得的。
2.设计阶段一定要选一个有经验的专工全程参与对系统设计的审核，并及时提出修改建议，尽可能避免因设计不合理造成的后期技术改造。事实证明，后期技术改造比前期设计变更在设备布置、管道走向要难得多，而且有的改造在系统建成后是根本无法进行的。
3.程控系统及逻辑一定要由工艺厂家一并来做，避免程控公司对工艺的不熟悉，以及与工艺厂家配合沟通不充分，而造成程序逻辑不合理或不能对系统进行有效保护的问题。一般来讲，业绩和口碑都好的工艺厂家在长期的调试实践中，对自己产品可能存在的问题以及用户使用过程中可能出现的问题，都积累了大量丰富的经验，并根据这些问题在程序设计上做了有效的防范和保护，而这些资料他们是决不会与其他程控公司去分享的。
4.反渗透装置的预处理是非常关键的，应根据本厂源水水质的特点（如地表水在不同季节的变化情况、水源周边具有污染风险的企业布置情况等），配套适合自己的预处理系统，避免因预处理设备达不到预处理效果造成的反渗透故障。
六、结束语
通过对高效反渗透技术在市政污水回用中的应用研究，我们可以发现，该项技术的运用要严格按照反渗透膜的性能参数与工况条件进行，更要做好预处理工作。有关人员应该从市政污水处理的实际出发，研究制定最为切实可行的反渗透技术应用方案。
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