孫 芮

上海清寧環(huán)境規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司

1 引言

當(dāng)前，社會經(jīng)濟(jì)、工業(yè)領(lǐng)域迅速發(fā)展，水污染問題的嚴(yán)重程度隨之提升，為了更好地實(shí)現(xiàn)生態(tài)文明建設(shè)，滿足資源可持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)要求，必須要落實(shí)有效地水處理。其中，反滲透工藝發(fā)揮出了較高優(yōu)勢，在當(dāng)前的水處理中得到了廣泛應(yīng)用，特別是在城市水污染治理、飲用水處理等方面得到了重點(diǎn)應(yīng)用。

2 反滲透水處理技術(shù)的基本原理概述

依托透過/半透過膜的功能，在壓力的作用下實(shí)現(xiàn)反滲透（圖1），本質(zhì)上來說，反滲透水處理技術(shù)屬于一種膜分離技術(shù)。實(shí)踐過程中，為了克服自然滲透壓，需在進(jìn)水側(cè)進(jìn)行操作壓力的施加，促使水分子自然滲透的流動方向發(fā)生改變；依托反滲透膜，出水成為稀溶液側(cè)的凈化產(chǎn)水，實(shí)現(xiàn)水處理。

圖1 反滲透水處理技術(shù)的基本原理

3 反滲透水處理的基本工藝分析

第一，一級一段處理工藝。液體進(jìn)入膜組件后，將純水與濃度液引出。相比于其他反滲透水處理工藝來說，該工藝的整體流程更加便捷、操作簡單，但是有著較高的局限性，無法滿足更高的水質(zhì)要求。

第二，一級多段處理工藝。在一級一段處理工藝的基礎(chǔ)上，對液體進(jìn)行多步濃縮。相比于一級一段處理工藝來說，該工藝的復(fù)雜性更高，可以滿足更高的水質(zhì)要求，實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)利用。

第三，兩級一段處理工藝。在使用一級方法難以達(dá)到實(shí)際水質(zhì)要求的情況下，可以使用二級一段處理工藝。相比于上述兩種一級工藝來說，二級一段處理工藝的使用可以延長反滲透膜的應(yīng)用年限，且不需要過多的人力操作，相應(yīng)處理成本也有所降低。

4 反滲透在水處理方面的具體應(yīng)用場景探究

4.1 在城市水污染深度處理中的應(yīng)用

當(dāng)前，城市化建設(shè)加速推行，城市中的生活用水量大幅增長，且表現(xiàn)出逐年上升的趨勢。在城市水污染深度處理中，反滲透水處理技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，促使污水回收率增高。

不同材質(zhì)的反滲透膜所產(chǎn)生的水污染深度處理效果存在差異。通常來說，在城市水污染深度處理中，在城市居民生活污水的處理達(dá)標(biāo)后，對處理后水質(zhì)的要求更高（例如進(jìn)行中水回用），此時，三醋酸纖維素中空纖維膜、螺旋卷式聚乙烯醇復(fù)合膜等能夠發(fā)揮出更好地效果。相比于其他材質(zhì)的反滲透膜來說，上述兩種材質(zhì)的反滲透膜對糞便大腸菌類的截留率均達(dá)到100%、色度不高于1 度、滲透液在1mg/L～2mg/L。同時，這兩種材質(zhì)的反滲透膜有著更高的水通量，抗污染能力更強(qiáng)。在相應(yīng)反滲透膜發(fā)生污染后，使用化學(xué)清洗即可完成處理，并使得水通量99%以上恢復(fù)[1]。

另外，反滲透水處理技術(shù)在垃圾滲濾液的處理中也發(fā)揮出較高優(yōu)勢?，F(xiàn)階段，我國雖然已經(jīng)推行了垃圾分類處理的方式，但是垃圾處理場中依舊存在著大量的垃圾滲濾液，其中包含得成分相對復(fù)雜（有機(jī)物、高濃度氨氮、重金屬離子等），若是不進(jìn)行及時有效地處理，則會隨著滲入地面而污染地下水及周邊環(huán)境。而常規(guī)的污水治理技術(shù)不能保證垃圾滲濾液廢水處理達(dá)標(biāo)。此時，使用常規(guī)污水處理技術(shù)與反滲透水處理技術(shù)相結(jié)合的方式，就能夠?qū)崿F(xiàn)較好地垃圾滲濾液廢水處理效果。

4.2 在工業(yè)給水中的應(yīng)用

在工業(yè)生產(chǎn)中，純水發(fā)揮著重要作用，作為工業(yè)生產(chǎn)中的重要原料，純水的制備與提煉也受到了重點(diǎn)關(guān)注。將反滲透水處理技術(shù)應(yīng)用于純水的制備與提煉過程，能夠達(dá)到提升純水質(zhì)量的效果。依托反滲透水處理技術(shù)，純水制備與提煉的成本有所下降，對環(huán)境的污染程度大幅緩解，且相應(yīng)的制水質(zhì)量得到增強(qiáng)?？梢哉f，在純水制備與提煉的過程中，反滲透水處理技術(shù)的使用優(yōu)勢更為明顯，實(shí)現(xiàn)了酸、堿消耗量的降低[2]。

基于反滲透的純水制備與提煉工藝流程主要如下：在原水泵的加壓后，原水移動至多介質(zhì)過濾器區(qū)域展開粗濾操作；在SDI 達(dá)到不高于4 的條件下，加入適量的阻垢劑，并由管道混合器實(shí)現(xiàn)充分混合；混合后的液體進(jìn)入安保過濾器中；經(jīng)過預(yù)處理且達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的原水由高壓泵加壓，促使壓力提升至1.05MPa～1.2MPa 的范圍內(nèi)，移動至反滲透裝置；脫出二氧化碳后，部分移入混床展開進(jìn)一步處理，并提供至電解與電站應(yīng)用；部分移入聚合水箱，濃水移入濃水箱，用于多介質(zhì)濾器的反洗，達(dá)到節(jié)約水資源消耗量的效果。

在使用反滲透水處理技術(shù)生產(chǎn)純水的過程中，要著重關(guān)注兩點(diǎn)內(nèi)容，即具有選擇性的膜（半透膜）與壓力。在反滲透膜中，包含大量的孔洞，這些孔洞的大小與水分子的大小基本一致。由于病毒、細(xì)菌、多數(shù)有機(jī)污染物和水合離子的大小比水分子更大，因此無法透過反滲透膜。當(dāng)前，溶解性鹽類的清除難度較大，此時需要應(yīng)用具備更高選擇性的反滲透膜。實(shí)踐中，較高選擇性的反滲透膜除鹽率可以達(dá)到99.7%。

4.3 在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用

4.3.1 重金屬物質(zhì)的處理

隨著我國工業(yè)的迅速發(fā)展，工業(yè)廢水量也隨之增長，其中含有大量的重金屬物質(zhì)，若是直接排放于生態(tài)水系統(tǒng)中，則會造成大范圍的、嚴(yán)重地水資源污染與環(huán)境污染。因此，必須要對工業(yè)廢水進(jìn)行有效地處理，降低其中的重金屬物質(zhì)、硫化物、懸浮物、氰化物、石油類物質(zhì)等。相比于其他廢水來說，工業(yè)廢水的處理與回收方法較多，且具有針對性，需結(jié)合其中成分的不同完成差異性處理回收方案的設(shè)計(jì)。依托工業(yè)廢水處理與回收，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)水資源利用率的提升（水資源的循環(huán)使用），還可以降低工業(yè)生產(chǎn)對水資源、環(huán)境的污染程度。

通過將反滲透水處理技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)廢水處理中，能夠達(dá)到較好地效果，該處理方法符合工業(yè)經(jīng)濟(jì)合理的總體設(shè)計(jì)原理，可以達(dá)到能耗、運(yùn)行成本、工程投資、管理操作難度降低的效果?，F(xiàn)階段，用于工業(yè)廢水處理的反滲透裝置普遍使用了內(nèi)壓管式或是卷式的組件，壓強(qiáng)一般穩(wěn)定在218MPa 左右，在重金屬離子回收方面發(fā)揮出了更好效果。其中，基于內(nèi)壓管式組件的反滲透裝置操作壓力穩(wěn)定在217MPa，此時，鎳的回收率在99%以上、鎳的分離率在97.12%～97.17%的范圍內(nèi)。

4.3.2 火電廠水污染處理

目前，風(fēng)力發(fā)電、水力發(fā)電等在我國得到了迅速發(fā)展，但是在一些城市，火力發(fā)電依舊為主要的發(fā)電形式。而在火電廠的日常生產(chǎn)運(yùn)行中，會產(chǎn)生大量廢水，直接排入生態(tài)水系統(tǒng)中會引發(fā)嚴(yán)重地環(huán)境污染，必須嚴(yán)格落實(shí)火電廠水污染的處理。實(shí)踐中，火電廠水污染處理可以分為沉淀、過濾、超濾、反滲透、電滲析這幾項(xiàng)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，相應(yīng)的水污染處理系統(tǒng)可以劃分為廢水處理系統(tǒng)、廢水回收系統(tǒng)兩個模塊[2]。其中，廢水處理系統(tǒng)在實(shí)際的運(yùn)行中主要完成了反滲透、弱酸與外排功能，依托反滲透水處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)微濾，相應(yīng)回水進(jìn)入管網(wǎng)中。此時，不僅實(shí)現(xiàn)了水資源利用率的提升（水資源循環(huán)使用），也避免了資源的浪費(fèi)。廢水回收系統(tǒng)在實(shí)際的運(yùn)行中主要完成了火電廠生產(chǎn)中所產(chǎn)生的所有廢水的收集，結(jié)合除塵、除渣作用完成廢水的直接利用?？傮w來說，通過將反滲透水處理技術(shù)應(yīng)用于火電廠水污染的處理中，能夠降低水資源的消耗量，避免對水系統(tǒng)與環(huán)境造成污染，推動火電廠污染防治的工作升級[3]。

4.3.3 含油廢水的處理

就當(dāng)前的工業(yè)生產(chǎn)來看，含油廢水的產(chǎn)出量相對較大，若是不對其展開處理并直接排入生態(tài)環(huán)境中，則會造成嚴(yán)重地生態(tài)污染問題。基于此，含油廢水必須要經(jīng)過相應(yīng)的處理后才能進(jìn)行排放。通常來說。含油廢水中的油分主要以三種形式存在，包括乳化油、分散油、浮上油。相比較來說，分散油、浮上油的處理方法較為簡單，依托機(jī)械分離、沉淀、活性炭吸附處理后，即可促使相應(yīng)油分的含量大幅降低。但是，對于乳化油來說，其包含有機(jī)物，能夠發(fā)揮出表面活性劑的作用，且油分普遍以微米數(shù)量級大小的粒子存在，因此具備極高的穩(wěn)定性，難以有效、迅速實(shí)現(xiàn)水油分離。針對這一情況，應(yīng)用反滲透水處理技術(shù)就能夠解決上述問題，實(shí)現(xiàn)含乳化油廢水的處理。在反滲透水處理技術(shù)的支持下，可以在不破壞乳化液的情況下實(shí)現(xiàn)濃縮分離，隨后，對濃縮液展開焚燒處理、對滲透液進(jìn)行回收利用或排放即可。

現(xiàn)階段，在含油廢水的處理中，出于是對最終處理效果、出水水質(zhì)的考量，普遍會將反滲透水處理技術(shù)與其他處理方法結(jié)合使用。例如，采用自配的DEMUL-B1作為破乳劑對高濃度的O/W型紡絲油劑廢水進(jìn)行破乳，然后以O(shè)SMONICS 公司的SE反滲透膜對破乳后的水樣進(jìn)一步處理。結(jié)果表明：經(jīng)“破乳-反滲透”處理凈化后的水質(zhì)，其COD的去除率達(dá)到99.96%，含油量幾乎檢測不出[4]。

4.4 在淡化苦咸水中的應(yīng)用

在淡化苦咸水的過程中，通過引入反滲透水處理技術(shù)，能夠有效地抑制咸水中包含的鎂離子、鈣離子等無機(jī)鹽離子，實(shí)現(xiàn)純凈水質(zhì)量的增強(qiáng)，以此達(dá)到強(qiáng)化城市居民飲用水安全性的效果。現(xiàn)階段，人們對純凈水的質(zhì)量要求提升，原有的處理方式（在咸水中加入阻垢劑）難以滿足人們的現(xiàn)實(shí)要求，基于此，引入反滲透水處理技術(shù)為必然選擇，實(shí)現(xiàn)苦咸水淡化工作的升級。

在使用反滲透裝置展開苦咸水淡化操作中，需要定期測試SDI指數(shù)、嚴(yán)格控制回收率、關(guān)注膜組件之間的壓差、并實(shí)時測定產(chǎn)水量與脫鹽率的變化。實(shí)踐中，反滲透裝置的脫鹽率穩(wěn)定在96%以上，淡化后的水質(zhì)符合我國生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)，值得重點(diǎn)探究與推廣。

4.5 鍋爐水補(bǔ)給處理中的應(yīng)用

在化工企業(yè)或電廠中常涉及鍋爐的使用，而反滲透技術(shù)能對鍋爐補(bǔ)給水進(jìn)行妥善處理，由此最大化提升水源品質(zhì)，且降低鍋爐水污染性。在實(shí)際應(yīng)用過程中，反滲透技術(shù)主要是運(yùn)用脫鹽手段對補(bǔ)給水中水所含有的無機(jī)物進(jìn)行凈化，便于鍋爐內(nèi)部減少更多水體雜質(zhì)。然而，單純性應(yīng)用反滲透技術(shù)將增加電廠等企業(yè)的投入成本。故而，常將反滲透技術(shù)與脫鹽系統(tǒng)融合在一起對鍋爐補(bǔ)給水加以處理。在反滲透技能促使鍋爐將產(chǎn)生較強(qiáng)的供熱效果。同時，為了促使鍋爐補(bǔ)給水真正達(dá)到凈化目的，還應(yīng)合理設(shè)計(jì)高壓泵，防止在應(yīng)用反滲透技術(shù)時出現(xiàn)水流速度與流量無法達(dá)到技術(shù)應(yīng)用要求的狀況而影響最終水處理結(jié)果。另外，還可在實(shí)踐應(yīng)用中適量投放除垢劑等物質(zhì)，這樣可確保鍋爐在正常運(yùn)行狀態(tài)下不會發(fā)生堵塞問題[5]。

比如在某電廠中，為了保證鍋爐設(shè)備中補(bǔ)給水不含有氨氮等有害成分，它專門借助反滲透技術(shù)在補(bǔ)給水管道中設(shè)置過濾裝置，對0.01μm的蛋白質(zhì)等物質(zhì)以及直徑為0.001μm的無機(jī)鹽等物質(zhì)加以處理，由此確保該電廠在鍋爐補(bǔ)給水處理方面節(jié)約了一定經(jīng)濟(jì)成本[6]。因此，反滲透技術(shù)在水處理中有著重要實(shí)用價(jià)值。

4.6 設(shè)備維護(hù)中水處理的應(yīng)用

當(dāng)在水處理過程中應(yīng)用反滲透技術(shù)時還能提高設(shè)備維護(hù)水平，由此避免企業(yè)遭受較大的設(shè)備維修經(jīng)濟(jì)壓力。比如在電廠中常需要采用儲水設(shè)備對水源進(jìn)行儲存，但沉淀下來的雜質(zhì)若得不到有效處理，將增加設(shè)備的維修頻率。因此，可在其中應(yīng)用反滲透技術(shù)，一來可以對設(shè)備中零部件的腐蝕影響加以削弱；二來還能幫助設(shè)備強(qiáng)化水源品質(zhì)。一般在應(yīng)用反滲透技術(shù)時主要是借助過濾裝置，在濾網(wǎng)處結(jié)合反滲透原理對水源進(jìn)行凈化、過濾，以便在后期分流階段保證水質(zhì)達(dá)標(biāo)。因此，針對企業(yè)水處理設(shè)備應(yīng)用反滲透技術(shù)能有效延長設(shè)備維護(hù)周期，促使企業(yè)在反滲透技術(shù)的輔助下實(shí)現(xiàn)長遠(yuǎn)發(fā)展目標(biāo)，為企業(yè)提高自身經(jīng)濟(jì)效益帶來更大的保障。對此，應(yīng)結(jié)合每個企業(yè)的具體規(guī)模與經(jīng)濟(jì)實(shí)力引進(jìn)反滲透水處理技術(shù)。

5 總結(jié)

綜上所述，反滲透工藝有著較高的優(yōu)勢，在當(dāng)前的水處理中得到了廣泛應(yīng)用。其處理工藝多樣，能夠適應(yīng)不同的應(yīng)用條件與水質(zhì)要求[7]。現(xiàn)階段，在城市水污染深度處理、工業(yè)純水制備、工業(yè)廢水處理、火電廠水污染處理、淡化苦咸水、鍋爐補(bǔ)給水等領(lǐng)域中，反滲透水處理技術(shù)均得到了較好應(yīng)用，降低了水污染及環(huán)境污染程度，實(shí)現(xiàn)了水資源的循環(huán)使用。