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摘要：反渗透水处理工艺是膜式水处理技术的一种。至今已有四五十年的应用历史。并且随着工业科技的迅速发展，反渗透技术也取得了长足的进步。其广泛地应用于工业及民用水处理领域，相对于其他一级除盐工艺而言，它虽然一次性投入较大，但无论是经济效益，还是环保效益都具有相当的优越性。本文结合反渗透工艺在我厂水处理系统中应用的实际情况，对反渗透水处理工艺作一系统介绍。
关健词：反渗透 系统 应用
1 反渗透的基本原理
水处理设备中有一种只能透过溶剂而不能透过溶质膜叫半透膜，将纯水溶剂的同体积同高度盐溶液分别置于半透膜的两侧，纯水会自发的通过半透膜流入浓水侧，淡水侧的水流入浓水侧，浓水侧的液位上升，当升到一定程度后，水通过膜的净流量等于零，此时过程达到平衡，与该液位高度差相对应的压力称为渗透压。当在盐水侧施加一个大于渗透压的压力时，水的流向就会逆转，此时浓水中的水将流入淡水侧，这种现象叫做反渗透。
2 反渗透的典型工艺流程及对进水水质要求
实际应用中针对特定水源条件和产水要求设定的，由预处理、加药装置、过滤器、高压泵、膜装置组成的膜法水处理工艺过程为一个完整的反渗透的水处理工艺系统。
给水经过高压泵加压泵入膜组件内，在膜元件内进水被分为产水和浓水。浓水调节阀控制产水和浓水的比例即回收率。
2．1污染指数
污染指数是一个人为的综合指标，它用来表示水质受悬浮颗粒杂质污染的情况，其一般要求小于4。水中的颗粒物质是指：水中的悬浮物以及颗粒状物质，其危害是堵塞或覆盖反渗透膜，采用正常的水处理方法，另外加装保安过滤器。
2.2有机物
有机物对膜的污染很复杂，其沉积在反渗透膜上易滋生微生物， TOC一般要求小于3 mg/L。一般采用过滤，活性炭吸附，甚至超滤来除掉有机物。
2.3细菌
细菌造成醋酸纤维膜的侵蚀，复合膜虽然不会被侵蚀，但细菌及微生物会聚集膜的表面，造成膜的污堵，孔道不畅。采用加氯或次氯酸钠来杀菌，要求对余氯含量进行控制。
2.4余氯
醋酸纤维膜要求反渗透给水中余氯含量最大为1 mg/L，余氯含量高会破坏膜，氧化膜的骨架，导致膜的性能下降，一般醋酸纤维膜控制反渗透给水中余氯含量为0.1—0.5 mg/L，而复合膜要求余氯含量为零，对于有余氯的反渗透给水要采用活性炭吸附过滤处理。
2.5硬度及其他金属物质
钙盐及其他物质过多都会产生危害，都需要除掉，归纳起来，只能根据各自的水质情况，采用不同的办法。基本上可采用的方法为：降低回收率，采取离子交换软化，加酸和六偏磷酸钠，加阻垢剂。
3.反渗透的污染及清洗
3．1膜的表面污染
很多原因都会导致反渗透膜的表面污染，造成膜的透水性能迅速降低，其主要原因有：
3．1．1系统设计不合理，经预处理的水不能满足反渗透进水指标的要求。
3．1．2运行人员没有按照工艺要求操作。没有定期冲洗设备。
要减少膜污染对系统的影响，必须加强给水的预处理，如杀菌、消毒、过滤，加入还原剂等，另外应对膜进行定期的清洗。
3．2反渗透膜的清洗
反渗透膜应定期进行清洗，一般半年一次，清洗应根据差压变化情况，出力，出水质量情况来选择确定清洗方案，根据膜污染性质选择相因药剂进行清洗。清洗工艺步序一般包括酸洗、碱洗、杀菌三步。
4.调顺电厂反渗透系统的具体应用
4.1 HERO技术介绍
常规反渗透由于其本身的局限性（例如污堵的限制），其整体的回收率较低，通常为75%左右；同时常规反渗透还经常受水中胶体、微生物、有机物、油及油脂的污染，影响反渗透系统的运行，甚至失效。
HERO(high efficiency reverse osmosis)技术是在常规反渗透技术基础上发展起来的一种新的反渗透技术，它克服了常规反渗透回收率较低的缺点，可将反渗透的回收率提高至90%以上，甚至98%。而在HERO系统中，水中胶体、微生物、有机物、油及油脂不会污染反渗透膜，对系统无任何影响。可以说，HERO是目前较先进的反渗透技术。
有鉴于此，根据目前调顺电厂原水为地下水的高硬度高含硅量水质状况，我厂采用了该技术。
HERO 工艺系统流程图
此基本工艺包含三个步骤：
硬度和悬浮固体物的除去
二氧化碳的除去
在高 pH条件下运行RO
HERO工艺的预处理步骤要根据水化学工况和现场的专门设计规范来确定。有一个条件是不变的，这就是RO是在高pH条件下运行。为了使RO能在高pH条件下运行，所有会引起膜结垢的硬度和其它阳离子成分必须除去。悬浮固体物应降至接近零以避免膜的堵塞，二氧化碳要除到一定程度以减少水的缓冲性。硅在高pH条件下是高度溶解的，以致不会限制RO的回收率。理论上说，经过预处理后，回收率只受浓液渗透压的限制。基于当前诸多工程的应用结果，此工艺可实现90%以上的回收率。
HERO工艺特别适用于处理高含硅量的水，硅的溶解度随温度升高而增大；当pH值大于8后，硅的溶解度也随pH值的增加而增加，此时H2SiO3电离为HSiO3-。HERO浓水温度30℃、pH值10.0时SiO2溶解极限值可达524.4 mg/L，可见浓水中硅的结垢极限浓度随着pH值升高得到明显的提高。相比之下，常规反渗透装置在进水pH值7.0、温度30℃时运行，浓水的硅结垢极限浓度只有138mg/L左右。
对于高TDS含量的水的硬度，我厂采用弱酸阳离子交换(WAC)。WAC离子交换在氢周期运行时，能有效地除去和碱度结合的硬度。碱的加入可用来调节给水的硬碱比。阳离子交换出来的氢离子会和碱度反应形成碳酸，然后在除碳器中除去。为了防止膜的结垢，WAC需要将剩余的硬度降到非常低的水平，可采用WAC串联运行来实现。
RO系统是在pH尽量高的条件下运行，但浓水的pH不得超过11.0（主要是受膜元件的限制）。pH的调节是在给水中加入氢氧化钠(液碱)。
4.2 系统组成及作用
原水经过多介质过滤器和弱酸阳离子交换器预处理后，使水的出水浊度小于1NTU，硬度小于0.1mg/L，然后由计量泵加入定量的NaOH，避免反渗透膜遭受有机物和细菌的污染，经过以上处理后，再通过3μm过滤器。此过滤器能去除绝大多数的悬浮物，通过微过滤器的水进入到高压泵，高压泵将水送到并联的或串联的反渗透膜压力容器内，进水在压力容器内被反渗透膜分离，以产水和浓水流出压力容器。产水管上装有止回阀，以阻止膜件受反向压力而损坏。浓水流出最后一个压力容器或浓水支管，流至浓水集水管道，浓水流量由机组的回收率和操作压力来控制。
4.2.2 高压泵
为反渗透本体装置提供足够的进水压力，保证反渗透膜的正常运行。
反渗透高压泵的变频调节控制通过反渗透产水流量变送器实现。
每套反渗透产水设置产水流量变送器，流量信号传送到PLC，经过PLC中的PID调节计算，输出信号控制高压泵变频器的运行频率，从而实现反渗透的恒产水量调节控制。
4.2.3 反渗透本体装置
反渗透装置是本系统中最主要的脱盐装置，反渗透系统采用膜分离手段来除去水中绝大部分可溶性盐分、胶体、有机物及微生物，以达到水的脱盐纯化目的。
5 总结
在电厂水处理工艺中反渗透系统应用是越来越普遍，它具有技术先进，运行可靠，经济安全应用广泛的特点。同一级除盐设备相较具有如下优点：
5.1运行操作简便，可实现自动化运行；
5.2连续出水，出水水质好；
5.3节省大量酸碱，节省运费，维护费用.
参考文献
[1]热力发电厂水处理.水利电力出版社.
[2]膜技术应用.化学工业出版社.
[3]反渗透——膜技术 水化学和工业应用.化学工业出版社.
[4]电厂化学.中国电力出版社.
[5]电厂水处理及化学监督.中国电力出版社.
论文作者:杨广文
论文发表刊物:《电力设备》2016年第23期
论文发表时间:2017/1/18
标签：反渗透论文; 回收率论文; 工艺论文; 水处理论文; 系统论文; 有机物论文; 水中论文; 《电力设备》2016年第23期论文;