反渗透工程的应用及发展趋势

入了国家 “十五” 攻关项目" 受海洋环境和海水特性的影响， 海水淡化工程 与其他水处理工程相比， 在设计和施工上差异较大" 设计海水取水设施时， 应考虑潮位差、 风浪、 微生物 和贝类生长等因素； 设计海水预处理系统时， 应考虑 海水浊度的季节性变化、 细菌繁殖和有机物等因素； 设计反渗透系统时， 应考虑高压、 腐蚀性、 微溶无机 盐沉淀及浓差极化等因素" 图 ’ 为常用反渗透海水 淡化工艺流程示意图" 当海水浊度较高时， 如我国东 海、 渤海的沿海海域， 宜采用加氯、 混凝、 澄清、 过滤 的海水预处理工艺"
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第& 5卷
／ ／ 硬度" ／ 满足电力行 ! " #， ! $ % & ’! )， ’# * + )， ( &! ! 业 《火力发电厂水汽化学监督守则》 行业标准 （, ／ ) — ） 如要求产水水质电导率 #0! ／ . / 0 1 . 2 ! " # 时，
可选用反渗透和复床的组合工艺2 当反渗透产水中
量回收 装 置， 使海水淡化工程单位产水能耗降至 ／ 填补了我国反渗透海水淡化工程 0 5 06 7 8 3以下， 的空白+ 在国家科技部重点科技攻关项目 ’ " " " 年， “日产千吨级反渗透海水淡化系统及工程技术开发” 的支持下， 先后在山东长岛、 浙江嵊泗建成了 !" " "
［ ］ ／ 采用了压力 3 4 级的反渗透海水淡化示范工程 ) ， 交换式能量回收装置， 每吨淡水能耗降至 ( + ’6 7 8
反渗透和多级闪蒸是主要的应用方 ’0 & " 1 ! "/+ 法， 各占大约 ( 各种淡化技术在长 ) 2 的市场份额+
( )
期的工程应用中都在不断改善和提高， 如改善工程 和设备本身的用材、 改进原水预处理和运行管理计 算机化+ 然而， 由于反渗透技术适用范围广， 从事反 渗透技术研究的单位和成套工程的公司多， 近年来， 其发展速度相对于其他技术快得多+ 我国 反 渗 透 技 术 开 发 始 于 ’ "世纪* " 年 代， ! & * # ! ! & * &年全国海水淡化会战为乙酸纤维素不 对称反渗透膜的开发打下了基础， # " 年代进行中空 纤维和卷式反渗透组件的研究开发， % " 年代进行反 渗透复合膜的研究开发， 开始步入产业化， 在我国水 处理行业得到了广泛应用+ 尤其近些年来， 在国家开 放政策的引导下， 世界发达国家高性能膜组器大量 涌入国门， 带动了国内反渗透工程应用的高速发展+ 国内相关研发单位在高性能反渗透、 纳滤复合膜的 研究方面也已取得突破， 正在实施水膜的产业化计 划+ 经过) 尤其 “七五” 以来， 通过连续 "多年的发展， 实施国家)个五年科技计划， 我国的反渗透技术有
第’ )卷 第 (期 ’ " " )年 %月
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! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 文章编号： （ ） ! " " # $ % & ’ ( ’ " " ) " ( $ " ! ! " $ " *
6） 重碳酸根离子 （3 ／ 可在阳床后 4 % # . ’# ) 时， ( 5
设置脱气装置， 如图& 2
图& 热电厂中压锅炉补给水系统工艺流程示意图
由于反渗透膜元件具有大于 1 而且 7 8 除盐率， 还能去除水中大部分微粒、 有机物、 胶体等杂质， 所 以电厂中、 高压锅炉补给水制备系统中， 特别对高含 盐量的原水， 应用反渗透膜法除盐工艺， 能获得显著 的经济效益和环境效益2 据不完全统计， 目前在国内 电厂中运行的产水量大于 0 ／ ’ ’9 : 反渗透装置已超 过0 最大规模的反渗透装置产水量 ／ ’ ’套， ; ’ ’ 9 : 2 超纯水制备 ! 2 ! 电子工业用纯水、 电子元器件的制造需要大量高品质的纯水、 超 纯水， 电子级超纯水是目前世界上纯净品质要求最 在电子级超纯水制备系统中汇集了当前水 高的水2 处理技术最先进的工艺和设备， 如超滤、 微滤、 反渗 透、 膜脱气、 电去离子 （< ） 等， 其中反渗透装置是 , = 整个纯水、 超纯水制备系统工程中一关键的设备2 它 能有效地去除原水中1 7 8 以上的溶解性无机物质、 1 1 8以上的相对分子质量大于 5 ’ ’ 的有机物、 1 1 8 以上的包括细菌在内的各种微粒和 1 以上的二 . 8 反渗透工艺在纯水、 超纯水制备系统工程中 氯化硅2 的应用， 不但能提高了产水品质， 降低生产成本， 而 且防止环境污染， 有力地推进了电子工业的进步， 同 时也促进了纯水、 超纯水制造技术的发展2 通过国家 “七五” “八五” 、 科技攻关项目的实施， 我国超纯水制备系统工程设计和成套能力有了很大 的提高， 掌握了整套工程的系统工艺设计、 设备制造 和成套、 安装调试、 技术培训等关键技术， 工程应用 万 方数据 技术已达到了国际水平， 常用流程如图5 2
图’ 海水淡化工艺流程示意图
能耗是反渗透海水淡化工程的主要技术经济指 因此， 反渗透海水淡化工程通常采用能量回收装 标" 置来回收高压浓缩海水的剩余能量， 以便降低海水 淡化吨水能耗和造水成本" 目前常用的能量回收装 置有水力透平式能量回收装置和压力交换式能量回 收装置， 前 者 视 规 模 大 小， 可回收高压浓缩海水 而后者采用了直接接触正 ! # (! ) # (的剩余能量， 位移压力交换机理， 其对高压浓缩海水能量回收率 在* # (以上" 苦咸水通常指含盐量低于 !# ／ # #+ - 的天然 , 水、 地表水和井水， 也包括含盐量高于 !# ／ # #+ , 或含盐量接近海水的高浓度苦咸水" 由于苦咸水一 般含有较高的钙、 镁、 重碳酸根、 硫酸根等微溶无机 盐离子， 在反渗透苦咸水淡化工程中， 抑制和控制微 溶盐的结垢沉淀是十分重要的" 目前常用的方法有 添加阻垢剂、 离子交换软化、 加酸去除进水中的碳酸 根和重碳酸根以及降低水回收率， 避免超过溶度积" 反渗透是苦咸水淡化工程最具竞争力的方法， 技术相对成熟" 目前， 我国已有上千套规模不等的反 渗透苦咸水淡化装置应用在国民经济各个领域， 积 万 方数据 累了成功的经验"
以下， 各项技术经济指标达到国际先进水平+ 在示范 工程的引导下， 我国已建成百吨级以上反渗透海水 淡化工程十余个， 合计日产水近) 目前， 正在山 "6 3 + 东省荣成建设单机规模 0" ／ 的万吨级反渗透 " "34 海水淡化示范工程+ 目前， 我国反渗透海水淡化尚未 形成规模， 工程投资基本上在0" ／ （ ・ ） " " ! *" " "元 3 4 范围， 小型海水淡化工程的工程投资更高， 吨水能耗 在( 不同规模的海水淡化制水成本， 5 " ! 0 5 06 7 8 +
［ ］ . 超纯水制备 ! 纯水、
纯水、 超纯水是现代工业中一种十分重要的原 材料， 已被广泛应用于半导体、 微电子、 电力、 化工、 医药等领域" 我国从& 超纯 #世纪/ #年代起在纯水、 水制备系统中， 采用以反渗透 0 离子交换为主导工 艺， 比单一离子交换工艺， 其造水成本约下降 1 # (， 节省酸、 碱耗量约 * 提高树脂再生周期造水量 # (， 约& 反渗透膜法分离技术的先进性， 经济效益 #倍" 和环保社会效益已被大量反渗透工程实际运行结果 所证实" 目前纯水、 超纯水制备系统反渗透膜工艺的 市场占有率高达* ! (以上" 高压锅炉补给水制备 ! " " 电厂中、 大型纯水、 超纯水制备系统较集中应用于电厂 中、 高压锅炉补给水制备， 其主要工艺由原水预处 理、 反 渗 透 除 盐、 离子交换深度除盐或电去离子 （2 ） 根据原水水质和产水水质要求设 3 4 1部分组成" 计工程 的 工 艺 流 程 和 设 备 配 置" 原水含盐量小于 ／ 可选用一级反渗透和混床的组合工 ! # #+ - 时， , 艺； 原水含盐量大于 ! ／ 可选用二级反渗透 # #+ -， , 和混床的组合工艺， 达到产水电导率 （ & ! 5） !# " &
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反渗透工程的应用及发展趋势
谭永文 张维润 沈炎章
（国家海洋局杭州水处理技术研究开发中心，杭州 ) ） ! " " ! ’ 摘 要：综合叙述了反渗透技术在海水、 苦咸水淡化， 纯水、 超纯水制备， 分离、 浓缩、 提纯和废
! 2 " 饮用纯净水的制备 我国饮用纯净水的制备始于 & ’ 世纪 1 ’ 年代， 主要工艺流程为： 自来水 $ 机械过滤器 $ 活性炭过 滤$保安过滤$反渗透除盐$杀菌消毒$饮用纯净 水2 桶装饮用纯净水和小区 0 1 1 7 " 0 1 1 ; 年为瓶装、 楼层管道饮用纯净水生产发 展 的 高 峰 期2 0 1 1 1年 《瓶装饮用纯净水》 、 《 瓶装纯净水卫生 标 > ? 0 7 5 & 5 准》 《饮用纯净水质标准》 > ? 0 7 5 & @和 4 A 1 @ 标准的颁 布， 使饮用纯净水水质和卫生指标得到了有效的控 目 制， 有力地促进了饮用纯净水产业的健康发展2 前， 饮用纯净水制备中的反渗透装置单机产水容量 虽然不大， 多数处于数 0 ／ 小规 ’9 : 产量以下的中、 模， 但总数量不小， 据不完全统计， 全国大大小小的 饮用纯净水厂商达数千家， 饮用纯净水年生产总量 年总产值约 5 现供销市场 达. ’ ’万9以上， ’ 亿元， 已基本趋于稳定2