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摘要：水资源可持续利用是关系到我国经济社会发展的重大战略问题。进入21世纪，我国水资源供需矛盾进一步加剧。对工业和生活废水进行处理从而转化成高品质的工业用水或可饮用水已经成为解决水资源危机的一条重要途径。本文主要对反渗透在排放水处理中的应用进行了分析探讨。
关键词：水资源短缺；反渗透膜；排放水；处理
中图分类号：S276 文献标识码： A
引言
反渗透水处理技术是当代较为先进的水处理技术之一，该技术因具有常温操作、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，不需要酸碱再生等优点，使其在半导体、微电子、医药及食品等行业的超纯水制备中得到广泛运用。在超纯水制备中，一方面由于制水成本较高，如何更高效的回收制造过程中的浓水，减少排放量是降低成本的一个重要途径；另一方面由于反渗透膜在处理水过程中，大量离子及杂质被截留，导致膜堵塞和水流量降低，不仅影响系统而且使得膜的寿命降低。
一、反渗透技术的原理
反渗透技术是在压力表差的基础上进行动力转换的膜分离技术。采用理想半透膜将纯水和盐水进行隔离，由于其只允许水通过但对盐有组织作用，纯水就会通过半透膜混入到盐水中，此种现象就是渗透。如果对盐水侧进行压力的施加，水的流动速度就会明显减慢至净流量值为零，此时产生的压力就是渗透压力。当半透膜盐水一侧的压力比渗透压力值大时，盐水侧的水就会逆流至纯水侧，这种技术被称为反渗透技术。
二、反渗透膜的污染
反渗透膜污染的原因主要包括物理污染、化学污染、有机物污染。物理污染是指污染物在膜表面的沉积、膜孔的堵塞；化学污染是指膜孔内的吸附；有机沉积物是由细菌粘泥、真菌、霉菌等生成的，在膜表面和膜孔内的吸附所引起的通量衰减及分离能力的降低,是造成膜通量衰减的主要原因。
1、化学污染
离子结垢是主要的化学污染之一。在反渗透运行过程中，由于浓差极化造成邻近膜表面溶质的浓度快速升高，引起边界层流体阻力增加给水中的CaCO3、CaSO4、BaSO4等溶解度较小的盐类被浓缩，致使浓水中这些盐类的浓度超过了它们的溶解度而析出，产生沉积物并停留在膜表面及膜孔内形成水垢，使膜受到污染，造成反渗透装置的透水量降低、压差明显上升，效率迅速降低。
2、物理污染
胶体污染是主要的物理污染。胶体是悬浮在水中的无机物或是有机与无机混合物的颗粒，它不会由自身重力而沉淀。胶体物通常含有以下一个或多个主要组份：粘土、SiO2、Al3+、Fe3+、硫化物或有机物。
3、有机物污染
原水中含有的有机物或者是前处理系统投有机药剂不当都会造成膜的污染。反渗透膜是有机材料，本身会引起细菌、病毒、藻类等的滋生和繁殖。当膜表面滋生出大量生命力旺盛的微生物時，覆盖在膜表面的微生物不仅会破坏反渗透膜的脱盐层，使膜的脱盐能力下降，微生物及其产生的粘液还会堵塞膜孔，使膜在运行中压差上升，产水量下降。
三、反渗透技术的构造及设计
1、多介质过滤器
利用多介质过滤器主要负责去除水中的悬浮物和胶体等颗粒物杂质，采用石英砂和无烟煤进行水质的过滤，减少水中的悬浮物和胶体，增强水的透明度，保证过滤出的水质SDI≤3，使其能够达到反渗透水的进水标准。
2、加阻垢剂系统
反渗透技术中的脱盐装置是利用压力的原理进行驱动。为了阻止反渗透压力容器中的膜元件的CaCO3、CaSO4因浓度过大而被析出，使膜元件受到影响，在原水进行到反渗透装置之前添加阻垢剂减少水质结垢。
3、保安过滤器
保安过滤器设置的目的在于对水中的颗粒物质进行过滤，防止其进入高压泵和反渗透膜的相关组件中，使机械的运转受到阻碍。
4、除二氧化碳设备
由于反渗透膜不能对二氧化碳进行有效的去除，因此采用除二氧化碳设备降低混床中阴离子交换树脂的符合，将渗透水中的二氧化碳减少至≤5mg·L-1。
5、反渗透装置
通过对水量的计算，配置满足水量要求的膜通过组合成一套完整的装置。水经过反渗透装置后，其中的细菌、离子等都得到极大的去除。
6、反渗透化学清洗设备
反渗透化学清洗设备能够对反渗透装置进行定期的清洗。其组成部分为清洗水箱、清洗水泵和过滤器及仪表、管件。
四、反渗透在浓水处理中应用
下面主要对某企业反渗透系统改造进行了分析。在现有超纯水设备基础上，增加一套反渗透系统，对原超纯水系统中的RO排放水进行收集处理，达到降低超纯水运行成本，提高水资源利用率的目的。
1、主要设计及参数
1.1反渗透系统
原超纯水系统预处理RO排放水电导高达1400us/cm，新增反渗透系统选用陶氏公司BW30-365FR抗污染膜，该膜抗污染能力强、不易污堵、运行压力低、使用寿命长。原超纯水系统预处理两套RO（一用一备），单套最大排放水量12t/h，故设计新增反渗透系统处理量≥12t/h，反渗透用四支装膜壳，一级两段2：1排列，低压运行。
1.2反渗透冲洗系统
该排放水收集系统原水水质差，设计冲洗量为不小于12t/h不大于16t/h冲洗泵一台，每运行2h原系统排放水冲洗2min，停机时用清洁水冲洗不少于2min。
1.3阻垢剂加药量
通过对原超纯水系统预处理RO排放水小试，发现阻垢剂加药量达到3ppm，已经能够起到极好的阻垢作用，阻垢剂投加量定在3ppm。
1.4再浓缩水输送系统
我们常用到强腐蚀性酸，如H2SO4、HCL,这部分酸的排放一般用以自来水为水源的射流器带走，通过分析发现再浓缩水偏弱碱性，这部分水替代抽酸用自来水，既不影响抽酸又可以节约自来水。目前，我所抽酸用自来水用量Qmax=45t/d&Qmax=6t/h，压力≥0.20Mpa，为保证生产需要我们选择泵的Qmax不小于8t/h，用压力变送器控制输送泵频率，压力设定为0.25±0.05Mpa。
2、工艺流程
通过对超纯水系统RO排放水水质、水量分析，针对其反渗透浓水电导高达1400us/cm、排放量在150吨/天并呈逐年上升趋势、项目可用占地面积较小的实际情况，通过甄选最终确定采用反渗透工艺处理。反渗透膜选用陶氏公司BW30-365FR抗污染膜，数量12支，一级两段2：1排列，处理量12T/H，最大处理量100000吨/年。回收系统产水电导在20us/cm以下，该部分水占处理量的65%，进入原纯水站制备系统；回收系统浓水电导在3400us/cm左右，该部分水占处理量的35%，替代自来水生产线抽取酸用。
3、改造结果
3.1改造后水质变化
该改造于2011年10月开工，2012年2月完成并投入调试，2012年3月正式投产运行。改造后超纯水系统RO滤芯的更换周期变长，RO清洗周期也有明显延长。未改造前RO进水电导率接近或等同于进水自来水电导率，改造完成后RO进水电导率较进水自来水电导率下降50-100us/cm，对RO进水水质具有明显改善作用；而且RO产水电阻率相较于未改造前有明显下降。
3.2改造后用水水量变化
该改造完成投产后目前实际日处理量约150吨/天，进入原超纯水系统优质水约100吨/天，抽酸用再浓水约50吨/天，每天可节约自来水约160吨/天。超纯水处理系统在用水水量基本不变的前提下，自来水用量有明显下降，超纯水系统产水率较改造前约上升9%，产水率由2011年3月62%上升到目前的71%，有明显提升。
结束语
综合上述，超纯水产水效率低，在目前纯水制备系统基础上，为提高产水效率，采用增加一套反渗透系统，对原有纯水系统排放水进行收集处理， 提高了水资源利用率，降低了超纯水制备成本。
参考文献
[1]倪国强、谢田、胡宏.反渗透技术在水处理中的应用进展［J］.化工技术与开发，2012，(10):23-27.
[2]王毛节.反渗透技术在火电厂水处理应用分析［J］.华东科技：学术版，2012，(12):5-5.
关键词：水资源短缺；反渗透膜；排放水；处理
中图分类号：S276 文献标识码： A
引言
反渗透水处理技术是当代较为先进的水处理技术之一，该技术因具有常温操作、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，不需要酸碱再生等优点，使其在半导体、微电子、医药及食品等行业的超纯水制备中得到广泛运用。在超纯水制备中，一方面由于制水成本较高，如何更高效的回收制造过程中的浓水，减少排放量是降低成本的一个重要途径；另一方面由于反渗透膜在处理水过程中，大量离子及杂质被截留，导致膜堵塞和水流量降低，不仅影响系统而且使得膜的寿命降低。
一、反渗透技术的原理
反渗透技术是在压力表差的基础上进行动力转换的膜分离技术。采用理想半透膜将纯水和盐水进行隔离，由于其只允许水通过但对盐有组织作用，纯水就会通过半透膜混入到盐水中，此种现象就是渗透。如果对盐水侧进行压力的施加，水的流动速度就会明显减慢至净流量值为零，此时产生的压力就是渗透压力。当半透膜盐水一侧的压力比渗透压力值大时，盐水侧的水就会逆流至纯水侧，这种技术被称为反渗透技术。
二、反渗透膜的污染
反渗透膜污染的原因主要包括物理污染、化学污染、有机物污染。物理污染是指污染物在膜表面的沉积、膜孔的堵塞；化学污染是指膜孔内的吸附；有机沉积物是由细菌粘泥、真菌、霉菌等生成的，在膜表面和膜孔内的吸附所引起的通量衰减及分离能力的降低,是造成膜通量衰减的主要原因。
1、化学污染
离子结垢是主要的化学污染之一。在反渗透运行过程中，由于浓差极化造成邻近膜表面溶质的浓度快速升高，引起边界层流体阻力增加给水中的CaCO3、CaSO4、BaSO4等溶解度较小的盐类被浓缩，致使浓水中这些盐类的浓度超过了它们的溶解度而析出，产生沉积物并停留在膜表面及膜孔内形成水垢，使膜受到污染，造成反渗透装置的透水量降低、压差明显上升，效率迅速降低。
2、物理污染
胶体污染是主要的物理污染。胶体是悬浮在水中的无机物或是有机与无机混合物的颗粒，它不会由自身重力而沉淀。胶体物通常含有以下一个或多个主要组份：粘土、SiO2、Al3+、Fe3+、硫化物或有机物。
3、有机物污染
原水中含有的有机物或者是前处理系统投有机药剂不当都会造成膜的污染。反渗透膜是有机材料，本身会引起细菌、病毒、藻类等的滋生和繁殖。当膜表面滋生出大量生命力旺盛的微生物時，覆盖在膜表面的微生物不仅会破坏反渗透膜的脱盐层，使膜的脱盐能力下降，微生物及其产生的粘液还会堵塞膜孔，使膜在运行中压差上升，产水量下降。
三、反渗透技术的构造及设计
1、多介质过滤器
利用多介质过滤器主要负责去除水中的悬浮物和胶体等颗粒物杂质，采用石英砂和无烟煤进行水质的过滤，减少水中的悬浮物和胶体，增强水的透明度，保证过滤出的水质SDI≤3，使其能够达到反渗透水的进水标准。
2、加阻垢剂系统
反渗透技术中的脱盐装置是利用压力的原理进行驱动。为了阻止反渗透压力容器中的膜元件的CaCO3、CaSO4因浓度过大而被析出，使膜元件受到影响，在原水进行到反渗透装置之前添加阻垢剂减少水质结垢。
3、保安过滤器
保安过滤器设置的目的在于对水中的颗粒物质进行过滤，防止其进入高压泵和反渗透膜的相关组件中，使机械的运转受到阻碍。
4、除二氧化碳设备
由于反渗透膜不能对二氧化碳进行有效的去除，因此采用除二氧化碳设备降低混床中阴离子交换树脂的符合，将渗透水中的二氧化碳减少至≤5mg·L-1。
5、反渗透装置
通过对水量的计算，配置满足水量要求的膜通过组合成一套完整的装置。水经过反渗透装置后，其中的细菌、离子等都得到极大的去除。
6、反渗透化学清洗设备
反渗透化学清洗设备能够对反渗透装置进行定期的清洗。其组成部分为清洗水箱、清洗水泵和过滤器及仪表、管件。
四、反渗透在浓水处理中应用
下面主要对某企业反渗透系统改造进行了分析。在现有超纯水设备基础上，增加一套反渗透系统，对原超纯水系统中的RO排放水进行收集处理，达到降低超纯水运行成本，提高水资源利用率的目的。
1、主要设计及参数
1.1反渗透系统
原超纯水系统预处理RO排放水电导高达1400us/cm，新增反渗透系统选用陶氏公司BW30-365FR抗污染膜，该膜抗污染能力强、不易污堵、运行压力低、使用寿命长。原超纯水系统预处理两套RO（一用一备），单套最大排放水量12t/h，故设计新增反渗透系统处理量≥12t/h，反渗透用四支装膜壳，一级两段2：1排列，低压运行。
1.2反渗透冲洗系统
该排放水收集系统原水水质差，设计冲洗量为不小于12t/h不大于16t/h冲洗泵一台，每运行2h原系统排放水冲洗2min，停机时用清洁水冲洗不少于2min。
1.3阻垢剂加药量
通过对原超纯水系统预处理RO排放水小试，发现阻垢剂加药量达到3ppm，已经能够起到极好的阻垢作用，阻垢剂投加量定在3ppm。
1.4再浓缩水输送系统
我们常用到强腐蚀性酸，如H2SO4、HCL,这部分酸的排放一般用以自来水为水源的射流器带走，通过分析发现再浓缩水偏弱碱性，这部分水替代抽酸用自来水，既不影响抽酸又可以节约自来水。目前，我所抽酸用自来水用量Qmax=45t/d&Qmax=6t/h，压力≥0.20Mpa，为保证生产需要我们选择泵的Qmax不小于8t/h，用压力变送器控制输送泵频率，压力设定为0.25±0.05Mpa。
2、工艺流程
通过对超纯水系统RO排放水水质、水量分析，针对其反渗透浓水电导高达1400us/cm、排放量在150吨/天并呈逐年上升趋势、项目可用占地面积较小的实际情况，通过甄选最终确定采用反渗透工艺处理。反渗透膜选用陶氏公司BW30-365FR抗污染膜，数量12支，一级两段2：1排列，处理量12T/H，最大处理量100000吨/年。回收系统产水电导在20us/cm以下，该部分水占处理量的65%，进入原纯水站制备系统；回收系统浓水电导在3400us/cm左右，该部分水占处理量的35%，替代自来水生产线抽取酸用。
3、改造结果
3.1改造后水质变化
该改造于2011年10月开工，2012年2月完成并投入调试，2012年3月正式投产运行。改造后超纯水系统RO滤芯的更换周期变长，RO清洗周期也有明显延长。未改造前RO进水电导率接近或等同于进水自来水电导率，改造完成后RO进水电导率较进水自来水电导率下降50-100us/cm，对RO进水水质具有明显改善作用；而且RO产水电阻率相较于未改造前有明显下降。
3.2改造后用水水量变化
该改造完成投产后目前实际日处理量约150吨/天，进入原超纯水系统优质水约100吨/天，抽酸用再浓水约50吨/天，每天可节约自来水约160吨/天。超纯水处理系统在用水水量基本不变的前提下，自来水用量有明显下降，超纯水系统产水率较改造前约上升9%，产水率由2011年3月62%上升到目前的71%，有明显提升。
结束语
综合上述，超纯水产水效率低，在目前纯水制备系统基础上，为提高产水效率，采用增加一套反渗透系统，对原有纯水系统排放水进行收集处理， 提高了水资源利用率，降低了超纯水制备成本。
参考文献
[1]倪国强、谢田、胡宏.反渗透技术在水处理中的应用进展［J］.化工技术与开发，2012，(10):23-27.
[2]王毛节.反渗透技术在火电厂水处理应用分析［J］.华东科技：学术版，2012，(12):5-5.