反滲透設備

反滲透是一種藉助於選擇透過（半透過）性膜的功能以壓力為推動力的膜分離技術，當系統中所加的壓力大於進水溶液滲透壓時，水分子不斷地透過膜，經過產水流道流入中心管，然後在一端流出水中的雜質，如離子、有機物、細菌、病毒等，被截留在膜的進水側，然後在濃水出水端流出，從而達到分離淨化目的。

基本介紹

• 中文名：反滲透設備
• 特性：選擇透過（半透過）性膜
• 目的：分離淨化
• 所屬：科技

設備簡介

反滲透設備是將原水經過精細過濾器、顆粒活性碳過濾器、壓縮活性碳過濾器等，再通過泵加壓，利用孔徑為1/10000μm（相當於大腸桿菌大小的1/6000，病毒的1/300）的反滲透膜（RO膜），使較高濃度的水變為低濃度水，同時將工業污染物、重金屬、細菌、病毒等大量混入水中的雜質全部隔離，從而達到飲用規定的理化指標及衛生標準，產出至清至純的水，是人體及時補充優質水分的最佳選擇.由於RO反滲透技術生產的水純淨度是目前人類掌握的一切制水技術中最高的，潔淨度幾乎達到100%，所以人們稱這種產水機器為反滲透純淨水機。

反滲透是一種現代新型的純淨水處理技術。通過反滲透元件來提高水質的純淨度，清除水中含有的雜質和鹽。我們日常所飲用的純淨水都是經過反滲透設備處理的，水質清澈。

世界上最早使用反滲透技術的國家是美國，發明了以動力差為動力的膜分離技術。隨著該技術的推廣，我國開始使用反滲透技術。市場上的純淨水設備都是採用的反滲透膜處理技術，並且在我國經過了一定的改良和設計創新。技術已經非常成熟。

反滲透純淨水設備中設計了一種反滲透膜。膜兩側的壓力不同，通過兩側的壓力為動力，壓迫原水通過反滲透膜，鹽的濃度低的會向濃度高的鹽方向滲透，能夠達到的平衡狀態下，就是液體的滲透壓。當含有的鹽水一側的壓力對於另一側的滲透壓力時候，就會發生反方向的流動，就產生了反滲透過程。

反滲透純淨水設備都是採用了這種技術，採用了自動供水和斷水的智慧型化控制，這就是純淨水設備。

反洗工藝簡介

反滲透設備因為一些產品使用的材料強度不夠及其耐侵蝕性差，造成橫軸斷裂等設備故障，並且膜的種類不同對進水水質要求也有所不同。膜兩側有一個壓力差，如水處理設備中套用最廣泛的格柵除污機，因為一些產品使用的材料強度不夠及其耐侵蝕性差，反滲透設備造成橫軸斷裂等設備故障，還不包括因為維修影響運行造成的損失，嚴重影響了環境保護投資效益，還會使反滲透膜表面極易結垢，採用反滲透膜殼可以有效的保護膜元件。

由來

1950年美國科學家DR.S.Sourirajan有一回無意發現海鷗在海上飛行時從海面啜起一大口海水,隔了幾秒後,吐出一小口的海水,而產生疑問,因為陸地上由肺呼吸的動物是絕對無法飲用高鹽份的海水的.經過解剖發現海鷗體內有一層薄膜,該薄膜非常精密,海水經由海鷗吸入體內後加壓,再經由壓力作用將水分子貫穿滲透過薄膜轉化為淡水,而含有雜質及高濃縮鹽份的海水則吐出嘴外,此即往後反滲透法的基本理論架構;並在1953年由University of Florida套用於海水淡化去除鹽份設備,在1960年經美國聯邦政府專案支助美國U.C.L.A大學醫學院教授Dr.S.Sidney Lode配合DR.S.Soirirajan博士著手研究反滲透膜,一年約投入四億美元經費研究,以運用於太空人使用,使太空船不用運載大量的飲用水升空,直到1960年投入研究工作的學者、專家越來越多,使之質與量更加精進,從而解決了人類飲用水中的難題.

生活在海岸邊的海鷗，依靠喝海水可以補充身體的水分。1950年美國科學家DR.S.Sourirajan在觀察海鷗時發現，海鷗在掠過海面時會啜起一大口海水，在幾秒鐘的間隔後，吐出一小口的海水。他感到十分的困惑，因為陸生由肺呼吸的動物是絕對無法飲用含鹽量很高的海水的。後經過對海鷗的解剖發現，海鷗並沒有直接把海水喝下，而是把海水存在喉管里，海鷗喉管的結構是由一層層的黏膜組織構成的，海水經由海鷗吸入體內後加壓，再經由壓力作用將水分子貫穿滲透過黏膜轉化為淡水，海鷗把經過黏膜組織過濾的淡水吸收到身體內部，然後把剩下的高濃度海水再吐出來，海鷗之所以能喝海水的奧秘就在這裡。這也就是反滲透法的基本理論架構。

反滲透膜

反滲透膜是為了實現水溶液的反滲透現象，採用特殊工藝人工合成的一種半透膜。反滲透膜的孔徑為0.0001微米(μm)，只有水分子才能通過，而其溶質不能通過反滲透膜。在純水機的淨水系統中，反滲透膜專指成形的反滲透膜濾芯。反滲透膜濾芯是純水機淨水系統的核心部件，只有使用了反滲透膜，才能稱為純水機。RO膜可以去除水中的重金屬、化學物質、顆粒物、細菌病毒、放射性物質等對人體有害的物質。

系統組成

預處理

一般包括原水泵、加藥裝置、石英砂過濾器、活性炭過濾器、精密過濾器等。其主要作用是降低原水的污染指數和余氯等其他雜質，達到反滲透的進水要求。預處理系統的設備配置應該根據原水的具體情況而定。

反滲透

主要包括多級高壓泵、反滲透膜元件、膜殼（壓力容器）、支架等組成。其主要作用是去除水中的雜質，使出水滿足使用要求。

後處理

是在反滲透不能滿足出水要求的情況下增加的配置。主要包括陰床、陽床、混床、殺菌、超濾、EDI等其中的一種或者多種設備。後處理系統能把反滲透的出水水質更好的提高，使之滿足使用要求。

清洗

主要有清洗水箱、清洗水泵、精密過濾器組成。當反滲透系統受到污染出水指標不能滿足要求時，需要對反滲透進行清洗使之恢復功效。

電氣控制

是用來控制整個反滲透系統正常運行的。包括儀錶盤、控制盤、各種電器保護、電氣控制櫃等。

清洗方法

反滲透技術因具有特殊的優越性而得到日益廣泛的套用。反滲透淨水設備的清洗問題可能使許多技術力量不強的用戶遭受損失，所以要做好反滲透設備的管理，就可以避免出現嚴重的問題。

低壓沖洗反滲透設備

定期對反滲透設備進行大流量、低壓力、低pH值的沖洗有利於剝除附著在膜表面上的污垢，維持膜性能，或當反滲透設備進水SDI突然升高超過5.5以上時，應進行低壓沖洗，待SDI值調至合格後再開機。

反滲透設備停運保護

由於生產的波動，反滲透設備不可避免地要經常停運，短期或長期停用時必須採取保護措施，不適當地處理會導致膜性能下降且不可恢復。

短期保存適用於停運15d以下的系統，可採用每1～3d低壓沖洗的方法來保護反滲透設備。實踐發現，水溫20℃以上時，反滲透設備中的水存放3d就會發臭變質，有大量細菌繁殖。因此，建議水溫高於20℃時，每2d或1d低壓沖洗一次，水溫低於20℃時，可以每3d低壓沖洗一次，每次沖洗完後需關閉淨水設備反滲透裝置上所有進出口閥門。

長期停用保護適用於停運15d以上的系統，這時必須用保護液（殺菌劑）充入淨水設備反滲透裝置進行保護。常用殺菌劑配方（複合膜）為甲醛10（質量分數）、異噻唑啉酮20mg/L、亞硫酸氫鈉1（質量分數）。

反滲透膜化學清洗

在正常運行條件下，反滲透膜也可能被無機物垢、膠體、微生物、金屬氧化物等污染，這些物質沉積在膜表面上會引起淨水設備反滲透裝置出力下降或脫鹽率下降、壓差升高，甚至對膜造成不可恢復的損傷，因此，為了恢復良好的透水和除鹽性能，需要對膜進行化學清洗。

一般3～12個月清洗一次，如果每個月不得不清洗一次，這說明應該改善的預處理系統，調整的運行參數。如果1～3個月需要清洗一次，則需要提高設備的運行水平，是否需要改進預處理系統較難判斷。

工藝流程

原水罐

儲存原水，用於沉澱水中的大泥沙顆粒及其它可沉澱物質。同時緩衝原水管中水壓不穩定對水處理系統造成的衝擊。（如水壓過低或過高引起的壓力感測的反應）。

原水泵

恆定系統供水壓力，穩定供水量。

多介質過濾器

採用多次過濾層的過濾器，主要目的是去除原水中含有的泥沙、鐵鏽、膠體物質、懸浮物等顆粒在20um以上的物質，可選用手動閥門控制或者全自動控制器進行反衝洗、正沖洗等一系列操作。保證設備的產水質量，延長設備的使用壽命。

活性炭過濾器

系統採用果殼活性炭過濾器，活性炭不但可吸附電解質離子，還可進行離子交換吸附。經活性炭吸附還可使高錳酸鉀耗氧量（COD）由15mg/L(O2）降至2～7mg/L(O2），此外，由於吸附作用使表面被吸附複製的濃度增加，因而還起到催化作用、去除水中的色素、異味、大量生化有機物、降低水的余氯值及農藥污染物和除去水中的三鹵化物（THM）以及其它的污染物。同時，設備具有自我維護系統，運行費用很低。

離子軟化系統/加藥系統

R/O裝置為了溶解固體形物的濃縮排放和淡水的利用，為防止濃水端特別是RO裝置最後一根膜組件濃水側出現CaCO3,MgCO3,MgSO4,CaSO4,BaSO4,SrSO4,SiSO4的濃度積大於其平衡溶解度常數而結晶析出，損壞膜原件的應有特性，在進入反滲透膜組件之前，應使用離子軟化裝置或投放適量的阻垢劑阻止碳酸鹽，SiO2，硫酸鹽的晶體析出.

精密過濾器

採用精密過濾器對進水中殘留的懸浮物、非曲直粒物及膠體等物質去除，使RO系統等後續設備運行更安全、更可靠。濾芯為5um熔噴濾芯，目的是把上級過濾單元漏掉的大於5um的雜質除去。防止其進入反滲透裝置損壞膜的表面，從而損壞膜的脫鹽性能。

反滲透系統

反滲透裝置是用足夠的壓力使溶液中的溶劑（一般是水）通過反滲透膜（或稱半透膜）而分離出來，因為這個過程和自然滲透的方向相反，因此稱為反滲透。反滲透法能適應各類含鹽量的原水，尤其是在高含鹽量的水處理工程中，能獲得很好的技術經濟效益。反滲透法的脫鹽率提高，回收率高，運行穩定，占地面積小，操作簡便，反滲透設備在除鹽的同時，也將大部分細菌、膠體及大分子量的有機物去除。

臭氧殺菌器/紫外線殺菌器（可選）

殺滅由二次污染產生的細菌徹底保證成品水的衛生指標.

原水 → 原水箱 → 原水泵 →多介質過濾器 （石英砂過濾器）→活性炭過濾器 →軟水處理器（添加阻垢劑裝置） → 精密過濾器 → 高壓泵 → 一級反滲透（RO）裝置 →紫外線殺菌裝置（臭氧殺菌裝置） → 用水點

主要用途

⒈製取電子工業生產如顯像管玻殼、顯像管、液晶顯示器、線路板、計算機硬碟、積體電路晶片、單晶矽半導體等工藝所需的純水、高純水；

⒉製取熱力、火力發電鍋爐，廠礦企業中、低壓鍋爐給水所需軟化水、除鹽純水；

⒊製取醫藥工業所需的醫用大輸液、注射劑、藥劑、生化製品純水、醫用無菌水及人工腎透析用純水等；

⒋製取飲料（含酒類）行業的飲用純淨水、蒸餾水、礦泉水，酒類釀造水和勾兌用純水；

⒌海水、苦鹹水製取生活用水及飲用水；

⒍製取電鍍工藝用去離子水；電池（蓄電池）生產工藝的純水；汽車、家用電器、建材產品

表面塗裝、清洗沌水；鍍膜玻璃用純水；紡織印染工藝所需的除硬除鹽水；

⒎石油化工業如化工反應冷卻水；化學藥劑、化肥及精細化工、化妝品製造過程用工藝純?水；

⒏賓館、樓宇、社區機場房產物業的優質供水網路系統及游泳池水質淨化；

⒐線路板、電鍍、電子工業廢水處理及回用；

⒑生活、醫院、製革、印染、造紙工業廢水及垃圾滲瀝液的處理；

純水設備

技術說明：反滲透（簡稱RO）是膜分離技術的一種，它依靠反滲透膜在壓力下使溶液中的溶劑和溶質分離的特性工作。

“滲透”是一種物理的現象，逆滲透就是在含有鹽及各種細微雜質的水中（即原水）施加比自然滲透的更大的壓力，使水從濃度高的一方逆滲透濃度底的一方，而原水中絕大多數的細菌雜質、有機物、重金屬、細菌、及其它有害物質等都經污水口排放掉。反滲透設備特點及套用範圍：

反滲透設備

·脫鹽率高，又可以同時除去細菌、毒素及其它有機物，出水水質符合國標GBI7323－1998標準；

·反滲透設備主件採用進口美國的複合膜元件及進口高壓不鏽鋼泵，進水適應性、脫鹽率和使用壽命等方面，與其它反滲透元件相比，具有獨特的優點；

·設計壓力：1.05~1.6Mpa，脫鹽率：96~99%；

·自動化程度高，運行穩定，故障率低且運行費用低等優點；

·適用酒勾兌用水，罐頭產品加工用水，瓶、桶裝飲用水，各種飲料用水；

·適用於電子、化工、電力、製藥等行業用水的製備；

·適用於高純水的處理。

套用領域

反滲透膜分離技術是利用反滲透膜原理進行分離的，具有以下幾點顯著特點：

·在常溫不發生相變的條件下，可以對溶質和水進行分離，適用於對熱敏感物質的分離、濃縮，並且與有相變化的分離方法相比，能耗較低。

·反滲透膜分離技術雜質去除範圍廣。

·較高的脫鹽率和水回用率，可截留粒徑幾個納米以上的溶質。

·利用低壓作為膜分離動力，因此分離裝置簡單，操作、維護和自控簡便，現場安全衛生。

套用領域：

反滲透膜技術在電廠鍋爐補給水、電子、半導體行業超純水處理、化工及製藥行業的純水處理、食品、飲料、飲用水處理、海水、苦鹹水淡化、冶金、輕工業、電鍍及皮革等行業的廢水處理等行業內得到了廣泛套用。

故障分析

反滲透設備在長期運行中難免會出現這樣那樣的問題，而這些問題中有一部分是因為使用者的操作不當引起的。本文就針對操作不當引起的設備故障進行匯總分析。

一、反滲透設備的操作不當引起膜性能的損壞

1、反滲透設備中有殘餘氣體在高壓下運行,形成氣錘會損壞膜

常有兩種情況發生:A、設備排空後,重新運行時,氣體沒有排盡就快速升壓運行。應在2～4bar的壓力下將餘下的空氣排盡後,再逐步升壓運行。B、在預處理設備與高壓泵之間的接頭密封不好或漏水時(尤其是微濾器及其後的管路漏水)當預處理供水不很足時,如微濾發生堵塞,在密封不好的地方由於真空會吸進部分空氣。應清洗或更換微濾器,保證管路不漏。總之,應在流量計中沒有氣泡的情況下逐步升壓運行,運行中發現氣泡應逐漸降壓檢查原因。

2、反滲透設備關機時的方法不正確

A、關機時快速降壓沒有進行徹底沖洗。由於膜濃水側的無機鹽的濃度高於原水,易結垢而污染膜。B、用投加化學試劑的預處理水沖洗。因含化學試劑的水在設備停運期間可能引起膜污染。

反滲透水處理設備在準備關機時,應停止投加化學試劑,逐步降壓至3bar左右用預處理好的水沖洗10min,直至濃縮水的TDS與原水的TDS很接近為止。

3、反滲透設備消毒和保養不力導致微生物的污染

這是複合聚醯胺膜使用中普遍存在的問題,因為聚醯胺膜耐余氯性差,在使用中沒有正確投加氯等消毒劑,加上用戶對微生物的預防重視不夠,容易導致微生物的污染。許多廠家生產的純水微生物超標,就是消毒、保養不力造成的。

主要表現為:出廠時,RO設備沒有採用消毒液保養;設備安裝好後沒有對整個管路和預處理設備消毒;間斷運行不採取消毒和保養措施;沒有定期對預處理設備和反滲透設備消毒;保養液失效或濃度不夠。

4、反滲透設備余氯監測不力

如投加NaHSO3的泵失靈或藥液失效,或活性炭飽和時因余氯損壞膜。

二、清洗不及時與清洗方法不正確導致的膜性能的損壞

設備在使用過程中,除了性能的正常衰減外,由於污染而引起設備性能的衰減更為嚴重。EDI高純水設備通常的污染主要有化學垢,有機物及膠體污染,微生物污染等。不同的污染表現出的症狀是不同的。不同的膜公司所提出的膜污染的症狀也是有一定的差異。

在工程中我們發現,污染時間的長短不一樣,其症狀也不一樣。如:膜發生碳酸鈣垢污染,污染時間為一個星期時,主要表現為脫鹽率的迅速下降,壓差緩慢增大,而產水量變化不明顯,用檸檬酸清洗能完全恢復性能。污染時間為一年(某純水機),鹽通量由最初的2mg/L上升為37mg/L(原水為140mg/L～160mg/L),產水量由230L/h下降為50L/h,用檸檬酸清洗後,鹽通量降為7mg/L,產水量上升至210L/h。

再者污染往往不是單一的,其表現的症狀也有一定的差別,使得污染的鑑別更困難。

鑑別污染類型要綜合原水水質,設計參數,污染指數,運行記錄,設備性能變化及微生物指標等加以判斷:

(1)膠體污染:發生膠體污染時,通常伴隨著以下兩個特性:A、前處理中微濾器堵塞得很快,尤其是壓差增大很快,B、SDI值通常在2.5以上。

(2)微生物污染:發生微生物污染時,RO設備的透過水和濃縮水中的細菌總數都比較高,平時一定沒有按要求進行保養和消毒。

(3)鈣垢:可依據原水水質及設計參數進行判斷。對碳酸鹽型水而言,如果回收率為75%時,設計時投加了阻垢劑,濃縮液的LSI應小於1;不投加阻垢劑時濃縮液的LSI應小於零,一般不會產生鈣垢。

(4)可用1/4英寸的PVC塑膠管插入組件中測試組件不同部位的性能變化進行判斷。

(5)根據設備性能的變化判斷污染的類型。

(6)可用酸洗(如檸檬酸、稀HNO3),根據清洗的效果和清洗液判斷鈣垢,通過清洗液成分分析進一步證實。

(7)對清洗液進行化學分析:取原水、清洗原液、清洗液,三個樣分析。

在確定了污染的類型後,可按表1中的方法清洗,然後消毒使用。在不能確定污染的類型時,通常採用清洗(3)消毒0.1%HCl(pH為3)的步驟清洗。

三、防止膜性能的損壞

新的反滲透膜元件通常浸潤1%NaHSO3和18%的甘油水溶液後貯存在密封的塑膠袋中。在塑膠袋不破的情況下,貯存1年左右,也不會影響其壽命和性能。當塑膠袋開口後,應儘快使用,以免因NaHSO3在空氣中氧化,對元件產生不良影響。因此膜應儘量在使用前開封。

反滲透設備試機完後,我們採用過兩種方法保護膜。設備試機運行兩天(15～24h),然後採用2%的甲醛溶液保養;或運行2～6h後,用1%的NaHSO3的水溶液進行保養(應排盡設備管路中的空氣,保證設備不漏,關閉所有的進出口閥)。兩種方法均可得到滿意的效果。第一種方法成本高些,在閒置時間長時使用,第二種方法在閒置時間較短時使用。

安裝注意事項

1. 設備應採用旁通式安裝，以便設備在不停機狀態下檢修與維護。

2. 本設備可根據現場情況採用水平或垂直安裝，設備必須按進出水口方向與管道連線，當垂直安裝時，設備進水口朝上，水平安裝時，排污口朝下。