反渗透技术处理苦咸水的工程应用

张平

摘要：随着社会的不断发展，环境污染已经变得非常严重，其中水资源的污染特别明显，这使得淡水资源变得更加稀缺，迫切需要在水处理方面的技术取得突破性进展，反渗透技术是当前比较先进的水处理技术，在我国城市给水处理、工业废水处理以及城市污水处理，甚至是海水淡化处理当中都有着十分广泛的应用。因此，文章就反渗透技术在苦咸水处理中的应用进行了分析。

关键词：反渗透技术；苦咸水处理；应用

随着环境的日益恶化，淡水资源变得日益紧缺，许多数河流水源都不同程度受到污染，地表水源当中钙、镁以及硫酸根等微溶解形式的无机盐离子过高，呈现苦咸特征，无法达到生活饮用的标准，需要对其进行除盐处理；同时许多地表水缺乏的地区，需开采地下水作为生活、生产用水唯一水源，许多地方地下水含盐量高，需进行除盐淡化处理，才能满足生活饮用水的标准，因此，工程中迫切需要经济、可靠的水处理工艺应用到苦咸水脱盐淡化处理中。反渗透水处理技术是一种高除盐率的物理除盐方法，对环境污染非常小、易于实现全自动控制、操作简单、运行维护工作量极少，是一项先进可靠的水处理技术，值得推广应用。

一、反渗透水处理技术的原理和特征

反渗透技术的工作原理十分简单：在进水侧施加压力以克服自然渗透压，当高于自然渗透压的压力加于进水侧时水分子自然渗透的流动方向就会逆转，进水中的水分子会部份通过反渗透膜成为产水侧的淡水。该项技术投资成本较少，操作简单方便，满足除盐水处理工作需要，在处理工作的应用也越来越广泛。作为一种先进的除盐水处理工艺，反渗透技术具有自身显著特征。例如：分离过程的工艺比较简单，相比海水多级闪蒸（MSF）等技术，反渗透过程为无相变过程，具有能耗低的特点，一般不需要另外进行加热，从而大大降低能源消耗，有利于节约成本；处理工艺操作简单、适应性强，易于实现除盐淡化水处理工艺自动化，生产效率高；脱盐效率高，出水稳定，满足实际需要面广；处理过程中所需要的酸、碱等药剂消耗量很少，废弃物的排放量也少，有利于保护环境。正是由于反渗透技术具有上述特点和优势，因而越来越受到人们重视，在海水淡化除盐水处理中的应用变得更加广泛。

但反渗透工艺的预处理要求严格，反渗透膜需定期更换，在原水温度非常低的情况下需加热处理，水温过低将严重影响反渗透膜的产水量，如无合适的可利用热源加热原水，其制水成本也将大幅提高。

二、反渗透技术处理苦咸水方面的优点

应用反渗透膜技术淡化苦咸水，具有其他方法没有的优点：

（1）反渗透采用无相变的物理方法使水得以淡化，水的处理仅依靠压力作为推动力，能耗较低；（2）工艺流程简单、操作方便，有利于实现水处理的连续化和自动化，产品水质稳定，出水质量高；（3）适用于较大盐度范围的原水水质；（4）设备装置结构紧凑，占地面积少；（5）运行维护和设备维修工作量极少；（6）可以从水中除去90%以上的溶解性盐类和99%以上的胶体、微生物及有机物等；（7）膜分离过程是清洁生产过程，几乎不使用化学试剂，废液排放量极少，对环境影响非常小。另外，随着国产反渗透膜制造工艺的成熟，反渗透膜的成本大幅下降，整套反渗透设备的成本也大幅下降。

三、反渗透技术在苦咸水淡化处理中的应用

（一）系统设备准备

为确保苦咸水除盐处理顺利进行，开展正式处理工作前必须准备好系统所需要的各项设备。其中的主要设备有提升泵、高压泵、保安过滤器、抗污染膜、酸、阻垢剂、还原剂加药系统、化学清洗系统等。处理前必须准备好这些设备，并加强清洗和维护工作，按照要求进行安装，为苦咸水除盐处理顺利进行奠定基础。

（二）反渗透除盐预处理

当采用地表水或水质复杂的地下水作为源水时，尤其应该做好预处理工作，比如对含铁锰高的地下水需要上先除铁锰工艺，达到减少和控制污染物的目的。事实上，也只有预处理工作顺利完成，反渗透技术除盐工艺系统才能正常运行。即使对于水质较好的苦咸水，一般也需要采取以下处理步骤：清水箱入口管道加杀菌剂，杀灭水中的细菌，并用活性炭过滤器除去残余氯。细砂过滤器前加入助凝剂，去除悬浮物。在进入水管道加入HCL调整pH值，避免膜上形成CaCO3污垢，并加入合适的阻垢剂，防止形成CaSO4等污垢。通过采取上述措施进行预处理之后，将有效保障反渗透膜的运转寿命，保证出水水质合格。

（三）反渗透除盐设计

在设计过程中，为取得更好处理效果，要对设备投资和运行成本进行全面考虑，既要保证产水量，又要保证产水水质，还应该降低能耗，节约成本。如果是比较难处理的地表水或废水，可以采用醋酸纤维膜，如果是去除胶体和有机污染物的地表水，可以采用芳香族聚酰胺膜，这样不仅可以提高产水质量，还能够延长使用寿命，便于对其进行清洗。确定好膜的材料之后，要考虑产水通量，根据不同膜的技术要求，确定合适的设计水通量范围。另外还要合理控制横向流速，设计最佳膜面横流速度，减少颗粒在膜表面堆积，降低对膜表面带来的不利影响，取得更好的除盐水处理效果。还要做好反渗透技术除盐工艺维护工作，例如，应用运行时浓水再循环、停运后低压冲洗、定期消毒等方法。

（四）反渗透处理工艺需要关注防垢药剂

苦咸水中有着很多的钙、镁以及硫酸根等微溶解形式的无机盐离子，在淡化苦咸水的过程中采取必要的措施，能够有效地抑制微溶解盐所形成的沉淀物对反渗透膜寿命的影响。目前在淡化苦咸水的过程中，我们通常运用的方式主要有进行阻垢剂的添加、对高硬度水进行预软化、在进水内加酸来清除其中的碳酸根等等措施，从而有效地避免出现高于其浓度积的现象，避免结垢现象，延长反渗透膜的使用寿命。目前，随着水处理药剂工业的快速发展，对防结垢问题的处理已变得相对简单易操作。

（五）反渗透处理苦咸水的应用

反渗透技术是当前淡化苦咸水过程中最有竞争力的一项处理技术。例如在甘肃定西10000m3/d苦咸水脱盐反渗透示范项目当中，利用反渗透技术取得了良好的效果。定西万吨级苦咸水淡化水处理系统是发改委与蓝星公司联合推广应用的高新科技示范项目，一期工程于2004年6月开工，2006年6月竣工。由于定西市区水资源极其贫乏，可利用的淡水水源只有距市区最远25公里的地下水，而且近年来的过度开采造成了地下水水位急剧下降，超过一半的水井综合硬度超过了国家饮用水标准的规定，个别井甚至达到了1000mg/L，因此该系统的投运对改善定西市区群众的饮水质量极其重要。该项目中，单套反渗透装置处理能力为210m3/h，共设置两套，总投资3850万。该工程采用集中淡化管网供水的方式，彻底解决了当地人民饮用水问题。原水浓度为3500mg/L，制取淡水的浓度为150mg/L，水回收率大于70%，估算成本为0.77元/m3。2007年12月，定西万吨级反渗透苦咸水淡化产业化示范工程项目完成并投人运行，该系统目前日淡水常量为5000t，水量回收率达70%，杂质去除率达到96%，矿化度、硬度降低，水质达到国家二级饮用水标准，可以作为纯净水直接饮用。

总之，反渗透技术具有自身显著特征，满足苦咸水淡化除盐处理工作需要，在实际应用中能够取得良好的经济效益。今后在实际工作中值得推广和应用，并结合实际工作需要，综合采取有效对策，严格遵循工艺流程，从而促进反渗透技术在苦咸水淡化除盐处理中得到有效应用，取得更好的经济效益。

参考文献：

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