高延虎 陜西華電榆橫煤電有限責(zé)任公司

反滲透技術(shù)在1950年代首次被研究，1960年加州大學(xué)加利福尼亞制作了第一張醋酸纖維素膜。1980年代初出現(xiàn)了芳香聚酰胺復(fù)合膜。自1990年代以來，反滲透技術(shù)已進(jìn)入一個更廣泛和更迅速地在全球范圍內(nèi)發(fā)展和應(yīng)用的時代。反滲透膜具有以下特點(diǎn)：反滲透膜孔徑小于納米，排斥范圍廣，不僅能去除溶解的無機(jī)鹽，還能消除各種有機(jī)雜質(zhì)；反滲透膜具有生產(chǎn)水和水的優(yōu)勢，防污性能好，無二次污染，經(jīng)濟(jì)效益高。酰胺基團(tuán)（-CO-NH）的存在使聚酰胺反滲透膜表面具有良好的親水性和穩(wěn)定的機(jī)械性，并具有良好的熱穩(wěn)定性和水解作用。反滲透技術(shù)最初用于海水淡化，后來擴(kuò)大到純凈水、工業(yè)廢水處理、食品加工和醫(yī)療衛(wèi)生，從而帶來更高的經(jīng)濟(jì)效益。

一、反滲透技術(shù)簡介

防滲技術(shù)在膜分離技術(shù)中的應(yīng)用最為廣泛和成熟。其原理是對鹽水（如原水）施加比自然浸潤壓力更大，使其向相反方向滲透，并將原水的分子壓到薄膜的另一側(cè)，使其成為清潔水，從而消除水中的雜質(zhì)和鹽防滲透薄膜的分離可以有效地去除溶解鹽、膠水、有機(jī)物、細(xì)菌和水中的微生物等雜質(zhì)。目前，膜分離的主要技術(shù)是（RO）反滲透、（MF）微孔膜過濾、（UF）超過濾和（EDI）電滲析。其中RO、UF和EDI主要用于工業(yè)領(lǐng)域。這些技術(shù)主要用于純水生產(chǎn)和工業(yè)廢水處理，如電子、化學(xué)、食品和制藥廢水。

二、應(yīng)用反滲透技術(shù)的注意事項(xiàng)

使用防滲透技術(shù)時，請注意以下事項(xiàng)：

1.確定使用反滲透的數(shù)量。在礦井水處理中，飲用水的數(shù)量通常很少，通常使用反滲透裝置。如果處理量很大，而且設(shè)計(jì)至少需要兩個反滲透裝置，則每個反滲透裝置都配有單獨(dú)的進(jìn)口管道和高壓泵這對運(yùn)營管理有好處如果一條進(jìn)水管道發(fā)生故障，而不會影響反滲透設(shè)施的正常運(yùn)行。則可以及時更換閥門，并為另一條進(jìn)水管道供水。高壓水泵采用相同類型的變頻控制泵，其中一種可在維修時立即使用，簡化水處理系統(tǒng)可用變頻器控制。

2.清潔反滲透設(shè)備。常用的反滲透裝置通常配備自動泵或反滲透裝置。反滲透膜表面在反滲透裝置運(yùn)行一段時間或水質(zhì)發(fā)生變化時可能受到微生物的污染、堵塞。此時，水壓和厚水壓大幅度增加，膜間壓力差增大，產(chǎn)水量相對較低。膠卷需要立即清洗或消毒。否則，必須更換膜，增加生產(chǎn)投入，造成不必要的浪費(fèi)。

圖1 礦井水處理工藝流程

3.防滲透薄膜的選擇。反滲透的核心是膜。因此，合理選擇膜不僅有助于水處理過程的長期有效運(yùn)作，而且有助于節(jié)省投資和減少不必要浪費(fèi)。反滲透預(yù)處理方法因膜的選擇而異。同成品水獲得時，投資成本自然不同。常用的反滲透薄膜是TFC復(fù)合及醋酸纖維素薄膜。在大多數(shù)地區(qū)的水井水質(zhì)可以用TFC復(fù)合薄膜預(yù)處理。由于前礦井的水通常先由集成式自動凈水器處理，然后再用氯處理，所以，硫酸鈉或活性炭過濾的添加是在使用防滲透之前進(jìn)行的。

4.合理維護(hù)膜。如上所述，選擇不同的膜決定了不同的預(yù)處理方法，主要是為了滿足膜的用水需求。在操作和使用過程中，應(yīng)嚴(yán)格遵循薄膜裝配制造商提供的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，制定適當(dāng)有效的操作規(guī)則，確保膜的長期運(yùn)行。此外，設(shè)備調(diào)試后，應(yīng)特別注意過濾器的運(yùn)行，以確保預(yù)處理的正常運(yùn)行。如果過濾器核心發(fā)生故障，處理或更換應(yīng)立即進(jìn)行，以最大限度地延長薄膜壽命。

三、反滲透技術(shù)運(yùn)用于礦井水處理的可行性分析

由于膜的特殊性，水質(zhì)非常嚴(yán)格。水可能含有大量可溶性鹽，但對膠體、余氯、懸浮物、鐵離子和水中微生物的要求不應(yīng)過高。水質(zhì)濁度一般要求＜1.0NTU，ρ（余氯）＜0.1mg/L，SDI＜5，ρ（Fe）＜0.1mg/L，pH值介于4～11之間。關(guān)于礦井的水，水質(zhì)很好總的來說，一些地區(qū)的水質(zhì)比較硬。如果飲用水要再利用，就必須進(jìn)行軟化脫鹽。需要預(yù)處理原水，反滲透裝置水質(zhì)符合的要求，就可以對生產(chǎn)飲用水應(yīng)用反滲透技術(shù)。就礦井水而言，詳細(xì)介紹了防滲透技術(shù)如何應(yīng)用于礦井水處理。礦山水處理工藝見圖1。

反滲透裝置預(yù)處理后，水質(zhì)檢查如下：pH=6-9、ρ（游離氯）＜0.1mg/L、濁度＜1.0NTU、SDI（15分鐘）＜ 5、ρ（Fe）＜0.1mg/L），反滲透裝置應(yīng)進(jìn)行必要的防腐處理和抗焙燒處理，采用多介質(zhì)過濾器和不銹鋼活性炭濾清器對煤礦水進(jìn)行預(yù)處理。

多介質(zhì)過濾器有效地從地下水中去除少量沉積物和銹蝕?；钚蕴窟^濾器主要利用大面積表面和活性碳孔隙吸附水中的有機(jī)物，同時去除有機(jī)物，還可以去除水中的氯、油脂、膠體硅和懸浮物質(zhì)，這是污染設(shè)施正常運(yùn)行的重要保證。

四、反滲透處理的預(yù)期效果及其發(fā)展前景

該煤礦采用反滲透裝置處理飲用水礦山。自使用以來一直正常運(yùn)行。生產(chǎn)的總運(yùn)行成本約為0.62元/噸，年平均節(jié)水14.4萬噸，取得了令人滿意的效果。隨著經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展，人類對水資源的需求增加，特別是近年來，煤炭工業(yè)迅速發(fā)展，大量地下水流入地下，淡水供應(yīng)減少。有效利用礦井水、減少地表水排放和保護(hù)現(xiàn)有淡水已成為煤炭工業(yè)面臨的緊迫問題。已開始嘗試將一部分預(yù)處理礦井水用于井下滅火，另一部分用于深度處理，作為礦井的飲用水來源，以節(jié)約用水和減少排放。反滲透技術(shù)的特點(diǎn)是能源消耗低、運(yùn)營成本低、結(jié)構(gòu)合理、占地面積小、用水效率高和自動化程度高，將越來越多地用于煤炭工業(yè)。

總之，預(yù)處理和日常維護(hù)對于反滲透至關(guān)重要。只要保證水的預(yù)處理，日常維護(hù)工作做好，問題及時解決，就能保證反滲透裝置的長期穩(wěn)定運(yùn)行。此外，對于承包商來說，是否使用反滲透裝置必須根據(jù)其水源的水質(zhì)制定合理的水處理計(jì)劃。