反渗透处理工艺在地下水处理中的应用
自20世纪50年代现代反渗透处理工艺的发现，到60年代的商业化运营，时至今日经过50多年的发展，反渗透水处理技术已成为当今世界上最先进的脱盐技术之一，成功地应用于工业的各个领域，如电力、化工、石品软料、制药、电子、冶金等行业。到20世纪初，反渗透技术在水处理的市场份额每年都以很快的速度增长，它与许多高科技产品一样，技术含量高，科技附加值高，易操作，使用方法易掌握。针对不同水源中水质的不同情况，在反渗透处理工艺的选择上也会不同。为了让反渗透系统能够长期稳定、安全、经济的运行，需要对不同的水源进行针对性的工艺设计，本文着重介绍一下反渗透处理工艺在地下水处理中的应用。
地下水处理中反渗透处理工艺的选择
地下水作为一种水源，在中国有很广泛的分布，取水也相对容易。但是由于地下水的水质时常会受到气候等外在因素的影响，波动性较大。比如下雨天，地下水的悬浮物（SS）就会非常高，如果此时的水如果进入到反渗透系统中，则系统会在短时间内发生不可逆的污堵，所以在处理工艺的选择上要特别注意，一般情况下反渗透的预处理工艺中会选择相应的机械过滤器，来有效的降低地下水中不确定的高悬浮物对反渗透装置的污堵；比如说喀斯特地形，则地下水的硬度就会非常大，一般会通过添加相对应的阻垢剂来防止反渗透系统的结垢。针对地下水的处理，经过多年的经验，现在已经有几个较好的反渗透处理工艺，本文节选了其中一种反渗透处理工艺作为着重介绍，提供一个参考。具体的处理工艺流程图如下所示。
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| 工艺流程图 |
反渗透处理工艺的详解
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| 现场图 |
1）混凝过滤
由于井水受到下雨等外在因素的影响很大，水中常夹带大量泥沙，浊度变化较大，易造成反渗透预处理系统运转不稳定，故在预处理中要加入混凝过滤，目的在去除地下水中胶体、悬浮杂质，降低浊度。在反渗透处理中通常用污染指数（SDI）来计量，要求进入反渗透设备的给水的SDI＜4。由于地下水悬浮物较多，且随下雨等因素影响较大，故预处理系统常选用聚合氯化铝作为混凝剂，矾花快速形成并成网状结构，沉降速度较快。
2）盘式过滤器
由于井水受到气候等外在因素的影响很大，常规的过滤器，如砂滤，多介质过滤器等，在抵抗含高悬浮物和泥沙的井水瞬时冲击时，存在反洗周期不确定性和生产急需用水的矛盾，通常情况下效果不佳，会为后续的处理工艺带来隐患。而盘式过滤器因为其独特的叠片式构造，使得系统在抗泥沙等含高悬浮物的冲击下，性能相对稳定很多，有效的保证了出水悬浮物（SS）的低含量，能够为后续超滤膜系统始终提供优质的水源，是地下水处理工艺当中非常重要的预处理工艺。
3）超滤膜过滤装置
超滤膜系统主要是去除水中的悬浮物（SS），保证反渗透的进水SDI＜4。通常情况下超滤膜的出水SDI非常小，在2左右。另外由于超滤膜系统前有盘式过滤器，所以超滤膜系统的进水中不会泥沙的出现和悬浮物的过量情况，在运行过程中不会出现“断丝”的情况，从而保证了反渗透进水对SDI的要求。超滤膜的材质一般选用聚偏氟乙烯（PVDF），孔径在20nm左右。
4）杀菌处理
通常情况下，超滤膜过滤装置后会加个水箱，用来存放超滤膜过滤水，为了防止水箱中有微生物滋生，会添加些杀菌剂进行杀菌处理，常用的杀菌剂为次氯酸钠（NaClO）。
5）高压泵
高压泵是为反渗透装置提供能量的必须的设备，高压泵的型号通常根据反渗透系统设计软件中的流量和压力来选型，高压泵的扬程和进水盐含量有很大关系，另外也受到进水温度等因素的影响。
6）阻垢剂和还原剂
由于地下水的硬度和碱度都是非常高，为了使得反渗透系统能够更好的运行，系统始终在没有结垢的情况下运行，需要根据具体的水质投加相对应的阻垢剂；另外因为反渗透预处理中投加了氧化剂杀菌，故在反渗透进水时需要投加还原剂来还原，使得反渗透系统的进水余氯小于0.1ppm（或ORP<200mV），满足反渗透系统对进水氧化物质含量的要求。
7）保安过滤器
由于反渗透之前要添加一些化学药剂，为了防止没有溶解的颗粒状的药剂进入到反渗透系统中，同时也为了给反渗透进水SDI提供双保险（超滤系统是其中一个保险），所以添加了保安过滤器。通常保安过滤器滤芯的孔径为5μm，流量视进水流量而定。
8）反渗透元件与装置
反渗透膜元件是反渗透系统的核心部件，要选用与地下水处理相对应的膜元件，根据系统的不同设计，可以选择VONTRON公司的LP21－8040或者LP22-8040苦咸水膜元件，具体情况如表。一般情况下，反渗透系统回收率在75％左右，同时系统的脱盐率都非常高，在97％以下，从而有效的保证了出水的水质。
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| 反渗透膜元件性能表 |
9）系统控制
反渗透控制系统通常采用可编程控制器PLC组成一个分散采样控制，集中监视操作的控制系统。按工艺参数设置高低压保护开关，自动切换装置，电导、流量和压力出现异常时，能实现自动切换、自动联锁报警、停机，以保护高压泵和反渗透膜元件。变频控制高压泵的起动和关停，实现高压泵的软操作，节省能耗，防止由于水锤或反压造成高压泵和膜元件损坏，确保系统能自动、安全、可靠地运行。
展望
随着反渗透膜技术的不断改进和分离工艺的改良,反渗透技术在地下水处理中的应用所占比例正在不断扩大,反渗透处理工艺也得到了高度的重视,并以较快的速度成熟和发展起来。同时随着新型膜与膜技术的开发,反渗透处理工艺成本有望进一步降低,必将加快反渗透处理技术转化为实际生产力的速度,使之在解决世界性水资源短缺的难题中发挥更大的作用。
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