反滲透水處理設備在工業污水處理中的應用

摘要：反滲透是一種膜分離技術，包含過濾、凈化等一系列物理過程，具有處理效率高、可靠性強等特點，廣泛應用于工業污水處理。基于此，闡述反滲透水處理設備的基本組成和工作原理，分析反滲透水處理設備在工業污水處理應用中常見的膜污染和密封圈失效問題，最后根據存在的問題提出有效的解決對策，以供參考。

關鍵詞：反滲透水處理設備；工業污水；污水處理

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）12-0-0372

Application of Reverse Osmosis Water Treatment Equipment in Industrial Sewage Treatment

QIU Yue

（Guangxi Hualei New Material Co.， Ltd.， Baise 531400， China）

Abstract： Reverse osmosis is a membrane separation technology that involves a series of physical processes such as filtration and purification. It has the characteristics of high treatment efficiency and strong reliability， and is widely used in industrial wastewater treatment. Based on this， this article elaborates on the basic composition and working principle of reverse osmosis water treatment equipment， analyzes the common problems of membrane fouling and sealing ring failure in the application of reverse osmosis water treatment equipment in industrial wastewater treatment， and finally proposes effective solutions based on the existing problems for reference.

Keywords： reverse osmosis water treatment equipment; industrial sewage; sewage treatment

工業污水含有大量的有機物、重金屬、微生物以及其他有毒有害物質，污水直接排放會導致嚴重的水體污染、土壤退化以及生態系統失衡等問題，因此高效處理和凈化工業污水至關重要。反滲透水處理設備是一種利用反滲透技術來過濾水中雜質的設備，是一種高效的水處理技術，具有高效、可靠、節能等優點，常用于處理工業污水[1]。與傳統的化學處理方法相比，反滲透技術不產生二次污染，處理過程更為環保，同時能夠節約能源和化學藥劑，降低運營成本。本研究分析了反滲透水處理設備在工業污水治理中的應用。

1 反滲透水處理設備及工作原理

反滲透水處理設備可以應用于電子、化工、制藥、紡織、食品加工等領域的污水處理，出水電導率在0.055～10.000 μS/cm。其基本工作原理是利用選擇性膜的特性，通過施加壓力，使水分子從原水自然流向凈化水的方向。反滲透原理如圖1所示。

反滲透水處理設備主要由反滲透（Reverse Osmosis，RO）膜系統、隔欄裝置、加藥裝置以及超濾系統構成。RO膜是反滲透水處理設備的核心組件，其材質和性能直接影響設備的凈化效率和運行穩定性；隔欄裝置通常由3層空隙的隔欄組成，直徑分別為5、9、16 mm，用于支撐和保護RO膜系統，防止膜元件受到外部環境的污染；加藥裝置用于在處理過程中向水中加入化學藥劑，以控制水的pH值，防止膜污染、預防微生物生長等；超濾系統通常與RO膜系統配套使用，用于進一步過濾水中的微小顆粒、細菌、病毒等，以提高水的純度和安全性。

2 反滲透水處理設備在工業污水處理應用中的常見問題

2.1 常見RO膜材料問題

常見的RO膜材料有醋酸纖維素膜、聚酰胺膜、復合膜。醋酸纖維素膜具有良好的生物相容性和生物降解性，對環境友好，對水中微生物的阻隔效果好，同時具有較高的水通量和較低的能耗；聚酰胺膜具有良好的化學穩定性、機械強度及熱穩定性，能夠有效阻隔水中的溶解性鹽類、有機物及微生物等污染物；復合膜是由兩種或多種材料組成的多層結構膜材料，常見的復合膜包括聚酰胺/聚醚硫醚膜、聚酰胺/聚酰胺膜等[2]。復合膜綜合了各種材料的優點，具有高的分離效率、較低的能耗以及良好的機械性能，適用于水質要求較高的場合。

2.2 RO膜的污染

RO膜的污染物種類繁多，如膠體顆粒物污染、無機鹽污染和微生物污染。

2.2.1 微生物污染

反滲透運行中，水溫度通常控制在25 ℃左右，水中營養物質不斷富集在膜元件中，為微生物生長提供了溫床，導致微生物快速繁殖，進而形成生物膜。該膜層具有較強的黏附性，影響了膜的滲透性，增加了RO膜進水壓力和運行壓差。同時，生物膜不易受化學藥劑的影響，加大了膜的清洗難度。

2.2.2 無機物污染

無機物污染是指來自污水中的一些難溶鹽類物質，在膜元件內被濃縮，隨著濃度的不斷加大，就沉積在RO膜表面，出現結垢現象。在反滲透運行中，膜表面會有一層邊界層，水通過膜進入另一側，一些離子被截留，經過長時間的累積導致邊界層中的鹽濃度增大，當達到其飽和濃度后便會出現結垢現象。

2.2.3 膠體及顆粒物污染

膜元件遭受膠體及顆粒物污染時，會大大降低淡水產量，甚至還會降低脫鹽率。膠體污染的主要原因是水中的二氧化硅成分水解生產硅酸，硅酸在水中的溶解度極低，難以通過前端過濾系統濾除。另外，隨著金屬離子的濃縮，金屬氫氧化物沉積。顆粒物污染的主要原因是過濾器發生故障，會使得顆粒污染物進入系統，導致RO膜性能下降，還可能損壞膜層。

3 反滲透水處理設備問題的有效解決對策

3.1 優化RO膜清洗方案

膜清洗是降低膜污染的重要技術手段之一。常規的化學清洗效果不佳，嚴重影響設備的運行效果，而清洗過于頻繁也會加快膜的劣化。因此，技術人員不斷優化清洗方案，進一步提升膜清洗效果，減少膜的生物污染、無機物污染及膠體顆粒物污染，延長RO膜的使用壽命。

3.1.1 藥劑清洗方案

持續監測RO膜運行數據，當進水與濃水標準壓差超過15%時，需要清洗RO膜。常見的在線清洗和離線清洗均通過化學藥劑實現。例如：無機鹽垢的清洗藥劑為0.2%的HCL、0.5%的H3PO4、2.0%的檸檬酸；硫酸鹽垢的清洗藥劑為0.1%的NaOH或1.0%的乙二胺四乙酸四鈉鹽；金屬氧化物的清洗藥劑為0.5%的H3PO4、1.0%的Na2S2O4或2.0%的檸檬酸；無機膠體清洗藥劑為0.1%的NaOH或1.0%的乙二胺四乙酸四鈉鹽；微生物膜清洗藥劑為0.1%的NaOH或1.0%的乙二胺四乙酸四鈉鹽；有機物先采用0.1%的NaOH清洗，再采用0.2%的HCl清洗。

3.1.2 藥劑清洗注意事項

在反滲透水處理設備的清洗過程中，需要注意以下兩點：一是應以高流速、低壓力的方式進行清洗，流速控制在正常流速的1.2倍以內，進水壓強控制在小于0.4 MPa的范圍內，這種方式可以有效地清洗污染物，同時避免對RO膜造成不必要的損傷；二是清洗液的流動方向應與正常運行時一致，避免膜表面的結垢被清洗后流向未清洗的區域，導致結垢重新附著。

3.2 增設預處理

工業污水含有顆粒物、有機物、微生物等雜質，會對反滲透設備的穩定運行造成不良影響。結合大量實踐驗證，增設預處理能夠有效解決膜頻繁清洗導致的膜損傷問題。目前，應用較多的預處理方式有混凝沉淀、濾池過濾及超濾等。常見預處理手段如表1所示。

3.2.1 超濾膜的選擇

超濾膜應用較多的為中空纖維膜，污水處理過程中常常出現低流速的情況，中空纖維膜獨特的中空結構使得水可以自由地在纖維內部流動，在低流速下也能保持較高的處理效率，相比其他類型的超濾膜，中空纖維膜具有更高的透水速率和更低的阻力，能夠有效提高處理效率，降低能耗成本。此外，中空纖維膜的透水孔徑極小，能夠形成有效的屏障，有效減少污水中的膠狀物質、微生物、細菌等雜質通過膜的情況。這種屏障作用使得中空纖維膜在污水處理中能夠高效地過濾出水，同時將污染物截留在膜的另一側，從而實現了高效凈化水質的目標[3]。

3.2.2 阻垢劑的選擇

阻垢劑能夠有效阻止或緩解污垢在膜表面的形成，且添加阻垢劑方式操作簡單、成本低，因此逐漸成為改善膜使用性能的一個重要方向[4]。在選擇膜阻垢劑時，可以根據水質的不同特點和需要進行選擇和使用，以有效防止膜的結垢、污染和降低清洗頻率，保證反滲透水處理設備正常運行。常見的阻垢劑及主要適用情況如表2所示。

3.3 優化操作條件

生產廠家對膜的操作條件都有嚴格要求。例如，當膜表面結垢后，可適當通過降低系統回收率來降低離子濃度，進而減少沉淀的產生。另外，可以適調節水的溫度和pH值來提高難溶鹽的溶解度，進而減少沉淀的產生。但在實際應用中，當膜發生污染時，為保證回收率，通常會采用提高運行壓力的方式，該做法會加重膜的污染。因此，在調整參數時，要先掌握膜的性能變化，再進行參數調整，以免加重膜的污染。

4 結論

反滲透水處理設備綜合了物理、化學、膜分離等多種技術手段，能夠簡單、快速、高效地去除顆粒物、無機物、有機物以及微生物等污染物[5]。相比傳統的污水處理方法，反滲透技術具有節能、環保等優點，能夠更有效地利用資源，降低能源消耗并減少化學藥劑使用，從而降低了處理成本和對環境的不良影響。在工業生產中，應用反滲透水處理設備，不僅能夠有效解決污水處理問題，還有利于提升企業的經濟效益和社會效益。

參考文獻

1 林潔婷.反滲透水處理設備在工業污水處理中的應用[J].資源節約與環保，2023（4）：87-90.

2 唐彥強.大唐華東電廠反滲透膜常見問題及解決措施[J].中國給水排水，2019（24）：108-114.

3 肖 雄，虞 濤，石全成，等.電廠反滲透系統污堵及清洗研究[J].清洗世界，2020（8）：18.

4 張子鈺，何國鋒，王 杰，等.膜阻垢劑及其阻垢機理研究新進展[J].華東理工大學學報（自然科學版），2024（1）：4-14.

5 冬志裕.反滲透水處理設備在工業污水處理中的應用實踐[J].清晰世界，2023（10）：131-133.

作者簡介：邱岳（1987—），男，山西侯馬人，工程師。研究方向：水處理、電廠化學、水污染治理、環保類。