超纯水器反渗透技术概述

　　自然界有这样一种自然现象，当将一张半透膜将稀薄溶液(如纯水)与浓厚溶液(如盐水)隔开，稀薄容液会向浓厚溶液渗透并保持相应的渗透压，此现象称为渗透现象，如在浓厚溶液处施压大于该渗透压的压力，则浓厚溶液会向稀薄溶液一侧渗透，此现象称为逆(反)渗透现象，该技术是目前国际上公认的高新技术，它借助外加压力的作用使溶液中的溶剂透过半透膜而阻留某些溶质，它是一种分离、缩和提纯的有效手段。反渗透膜表面微孔尺寸一般在10A左右，它能有效去除微粒、胶体、细菌、致热源及有机物和大部分离子。

　　目前国内外反渗透膜材质主要为芳香族聚酰胺低压复合膜、醋纤(CA)，近期又推出了更为先进的超低压复合膜，它们的主要性能比较如下：

项目	醋纤膜	低压膜（CAP）	超低压膜（ESPA）
脱盐率（以2000PPMNaCl为基准）	≈90%	≥99%	≥99%
操作压力（均为卷式结构）	2.6MPa	1.5 MPa	1.05 MPa
PH使用范围	5.5~6.0	2~10	2~10
使用寿命	1年	3~5年	3~5年

　　由于醋纤膜在材质及性能上存在先天不足(易被细菌吞蚀、PH使用范围窄、脱盐率低等)，因此推广应用困难较大，目前该材质膜已逐渐被淘汰，起而代之的是一种高脱盐率、低压、稳定性好的复合膜。

　　本公司现选用的是美国海德能公司CPA型低压、ESPA型超低压复合膜及美国陶氏化学FILM TEC公司BW型低压复合膜，由于上述两公司代表了国际膜技术高水准，因此组装的反渗透装置性能与国外新产品保持同步。

　　二、公司进口组装反渗透装置介绍：

　　本公司从1993年起开始同美国海德能公司、陶氏化学FILM TEC等公司合作，进口上述两公司的成品膜元件来国内组装，该反渗透装置由下列几部分组成：

　　1、由美国海德能公司及陶氏FILM TEC公司提供，材质为芳香族聚酰胺，有低压及超低压两种);

　　2、膜容器(由唯赛勃公司提供，材质为玻璃钢);

　　3、多级高压泵(由丹麦格兰公司及杭州南方提供，材质为优质不锈钢);

　　4、仪表电器部分：由电导仪、PLC程控器、水温显示、压力显示、高低压保护等组成，选用美国、台湾或国产名牌组成;

　　5、机架及管路系统：机架一般采用不锈钢材质，管路部分高压采用优质不锈钢、低压采用国产A.B.S或UPVC工程塑料，电磁阀均采用进口品牌。

　　根据国内水质特点，本装置中还设计了定期自动清洗功能，即在反渗透装置正常运行2~4小时后(可根据水质情况设定)自动用出水返作原水对膜表面冲洗3~5分钟，以冲去膜表面的悬浮杂质，胶体等的积累物，这样可有效防止膜表面因污染而造成的产水量衰减，脱盐率下降现象，并延长膜的使用寿命。

　　三、 反渗透法主要处理工艺介绍：

　　1、RO—I+MB型预处理—反渗透—离交系统

　　加絮凝剂

　　↓

　　原水箱→原水泵→多介质过滤器→活性炭吸附器(软化器)→精滤器→精滤器→高压泵→反渗透系统→混合离子交换器→微滤器→纯水箱纯水泵→用水点 ↑ ↑

　　清洗系统 再生系统

　　2、RO—II型预处理—二级反渗透

　　加絮凝剂

　　↓

　　原水箱→原水泵→多介质过滤器→活性炭吸附器(软化器)→精

　　调节PE值

　　↓

　　滤器→精滤器→一级高压泵→一级反渗透→中间水箱→二级高压泵

　　↑

　　清洗系统

　　→二级反渗透→纯水箱→纯水泵→用水点

　　工艺及设备有关说明：

　　RO—I+MB型纯水制取系统由预处理部分、反渗透脱盐部分、离子交换及精处理等几部分组成，该系统根据医药行业GMP规范中对水处理系统的要求设计，现已被广泛用于医药等行业。

　　该系统中预处理部分主要由计量加药、多介质过滤器、活性炭吸附器(或软化器)、精滤组成。一般情况下因地表水中含有余氯，故采用活性炭予以吸附去除，以保护反渗透膜不被氧化;地下水一般情况下硬度较高，故采用软化器软化以防止CaCO3及CaSO4在膜浓水侧的沉积，地表水源因浑浊度较高，故选用5μ、1μ两道精滤进行处理。

　　反渗透部分选用目前国际上先进的美国海德能公司、陶氏化学FILM TEC公司或GE公司产低压及超低压大通量复合膜，并配套丹麦格兰富公司或杭州南方产不锈钢多级泵，装置脱盐率达到≥97~98%国际同期先进水平，并能去除水中的大部分有机物、细菌及致热源物质。

　　离子交换部分地表水源因含盐量低，经反渗透去除97~98%后，所剩离子已不多，故仅采用混床即可。地下水源若含盐量在500PPM以下也可采用混床，500PPM以上则推荐选用阳、阴、混工艺，对HCO3—较高的水源为延长阴床使用周期，可考虑增加脱气塔装置。

　　精处理部分一般选用紫外线杀菌和0.22μ微孔膜过滤，本公司选用的是原装进口紫外线杀菌器，以确保杀菌效果。

　　RO—II型二级反渗透系统是一种先进的处理工艺，他是在反渗透出水的基础上再进入一次反渗透，在进水≤500PPM情况下，二级反渗透出水电导可≤2μs·cm-1，符合医药行业有关用水要求，该工艺的优点是彻底省去了离子交换再生过程中的酸碱处理，缺点是一次性投资较高，因此该工艺较适用于医院、高新技术企业等要求不能有废酸碱排放的用户。

　　本系统中其它主要配套件，增压泵全部选用进口产品或国产名牌，水质监测计量仪(电导仪、电阻仪、PH值仪、流量计等)选用进口产品或国产名牌，主要执行件(如电磁阀、高低压保护开关等)均选用进口产品。

　　四、反渗透系统设计运行中须注意的几个问题：

　　为确保反渗透系统长期稳定运行，应特别注意以下几个问题：

　　1、预处理：设计反渗透系统预处理时，应区别地表水源，地表水悬浮杂质和胶体含量较高，需要完善的预处理系统，一般须采用计量投加絮凝剂(如碱式氯化铝等)、助凝剂(如聚丙烯酰胺)，结合多介质精砂过滤器(滤速须控制在8米/时以下，砂粒径为0.4~0.6mm)、活性炭吸附器(主要用于去除余氯及有机物)，后面用一至两道精滤(本公司设计分别用3μ、1μ两道精滤)来进行保护。

　　由于各地的水质均不相同，因此投加絮凝剂须根据具体水质进行调整，过多、过少都不利于去除悬浮杂质及胶体，一般推荐市政自来水投加碱式氯化铝量为3~5PPM，水质较差则再投加助凝剂(聚丙烯酰胺)2PPM，同时须注意水温的变化，经精砂过滤、活性炭吸附、两道精滤后，出水一般浊度可达≤0.3NTU，SDI(污染指数)<4。

　　对于地下深井水，悬浮杂质和胶体不是主要去除对象，应重点防止硬度及铁、锰等离子的危害，硬度较高时须采用软化器，将Ca++、Mg++离子软化成Na+离子，彻底杜绝浓水侧结垢沉淀而致堵塞膜，对于系统考虑到投资费用困素，可采用投加阻垢剂来防止浓水侧结垢，但运行费用较高，而且硬度须在一定限度内，具体须由膜制造商提供的设计软件计算结果为准。

　　地下水源预处理是否需要活性炭吸附器须根据具体情况而定，从本公司的经验来看，若地下水经过市政自来水厂处理，处理过程中曾投加过含氯物质，则在设计中必须加上活性炭吸附器，而若用户直接从地下取水自用，未投加含氯物质，则可省去该设备以节省投资。

　　对预处理系统，应定期对多介质精砂过滤器进行反冲，定期更换滤芯。在活性炭吸附器工作六个月后，应每隔15天对其测定一次(有测试试纸)，观察是否失效，若吸附器失效应及时更换活性炭。对软化器，首先要确定其再生周期(有测试滴定液)，以防止未经软化的水进入反渗透系统，从而造成危害。

　　2、膜选型设计：

　　设计反渗透系统时，应考虑设备投资和运行成本的平衡，既能保证产水量和产水水质，又能减少投资、降低能耗。

　　设计时应考虑的主要因素如下：

　　(1)、膜材质类型：

　　目前国内外膜供货商主要有聚酰胺复合膜和醋酸纤维膜两种，醋纤膜虽较便宜，但因脱盐率底(≥95~97%)且膜易被细菌侵蚀，因此使用较少，复合膜脱盐率高(≥99%)、使用寿命长，因此被广泛采用，目前市场上用得较多的是美国海德能公司产的CPA和ESPA型，CPA型操作压力为15.5Kg/cm2，ESPA型操作压力10.5 Kg/cm2，可节省能耗，但价稍贵，本公司小系统采用ESPA型较多，中、大型基本上采用CPA型。

　　(2)、水通量：

　　产水通量是单位有效膜表面的产水量，水通量低，污染速度就低，要想降低水通量可选择膜面积较大的膜元件或采用更多数量的膜元件，但成本相应会增加，观察表明，一旦超过一定量的水通量，其污染速度将呈指数上升，对不同水质和不同污染物含量的水源膜供应商均给出了建议的水通量范围，当然这些设计原则的基础是必须有足够的预处理，具体有膜供应商提供的软件计算为准。

　　(3)、横向流速：

　　为了控制地表水反渗透系统中的污染速度，选择膜面横流速度与选择水通量同样重要，给水和其产生的浓水在膜表面的横向流速越高，膜污染速度就越低，高横向流速可增加湍流程度，从而减少颗粒物质在膜表面上的沉淀或在隔网空隙处的堆积，也提高了膜表面上的高浓度盐分向主体溶液的扩散速度，从而减少了难容盐沉淀在膜表面上的危险。

　　严格按照设计规范来设计每支膜的水利用率(单支膜水利用率≤15%)，从而确定整个装置的水利用率，将为保证膜的横向流速起到关键作用。

　　3、膜的清洗和维护：

　　反渗透系统最终是需要进行清洗的，在你的RO系统表现出污染的倾向、长时间停运之前、或按计划进行常规保养时，建议你清洗RO系统。当出现下列污染特征(标准化后产水量下降10~15%)时，标准化后产水水质下降10~15%，或者给水与浓水间的压降增加10~15%)时，表明你的RO系统需要清洗了。

　　由于RO系统出现污垢而需要清洗的频率随地点的不同而不同。一般习惯上接受的清洗频率是3至12个月一次。如果每个月你不得不清洗一次以上，你就应该改善RO的预处理系统，调整RO系统的运行参数，如果每1~3个月需要清洗一次，则需要在提高当前设备的运行水平上做工作，但是否需要改进预处理系统较难判断。

　　在RO设计中通常会忽视使用RO产品水冲洗系统中的污垢，采用该法可减少RO的清洗次数。在设备停运期间用产品水浸泡RO膜组件有助于溶解污垢和松散沉积物，因此降低化学清洗频率。

　　污垢地点不同所需要清洗掉的污垢物也不同。但往往存在的污染

　　物不止一种，因此使问题复杂化，常见的污染物种类有：

　　碳酸钙垢

　　硫酸钙、硫酸钡、硫酸锶垢

　　铁、锰、铝等的金属氧化物

　　二氧化硅

　　胶状沉积物(无机或无机、有机混合物)

　　自然或合成有机物

　　生物质(生物污泥、霉菌或真菌)

　　通常需按特定的次序使用各种不同的清洗药品清洗，以获得清洗效果。

　　基本的清洗步骤是：

　　1、用给水或产品水进行低压冲洗，以去除设备运行时的浓水和污染物。

　　2、按制造商的说明配制清洗液。(在此之前须根据具体情况确定污染种类)。

　　3、将清洗液加入到第一段中并保持60分钟(对小系统不分段，可一次性清洗)，此时你可能需要调节流量缓慢增加，防止清除出来的污染物将给水通道堵塞。在将清洗液回流到RO清洗箱之前应排放掉从系统中的水和刚开始的20%的清洗液。当PH值变化超过0.5单位时，重新调到目标值。

　　4、可选择浸泡和再循环步骤。浸泡时间为1小时至一夜，视制造商的建议而定。但是应该注意保持正确的温度和PH值，而且这也会增加膜与清洗药品的接触时间。

　　5、用产品水进行低压冲洗，以去除在清洗系统各反渗透系统中的所有残存药品。

　　6、一旦某设备的所有各段均清洗完成后，该RO装置可以重新投入运行。通常RO的产水水质要用数小时甚至几天的时间才能稳定下来，尤其是在经过高PH溶液清洗之后。

　　莱特莱德超纯水处理有限公司坚持以电子行业超纯水设备系统质量为根本，科学进步为导向，科技人才为根基，优良售后服务为天职。