反渗透(Reverse Osmosis;RO)是60年代发展起来的一项膜分离技术。此技术发展迅速,现己广泛用于水的淡化除盐,制取高纯水和纯净的饮用水等多方面。反渗透膜的孔径大都≤10×10-10m(10埃),它的分离对象是溶液中的离子范围和分子量几百的有机物。
反渗透装置由保安过滤器、高压泵、膜组件、清洗系统、配套管道阀门、监测仪表及控制系统组成。
1、保安过滤器
保安过滤器为内装5μm pp棉滤芯的精密过滤器。因为能对高压泵及反渗透膜起到保护作用而得名。预处理系统产水中中难免还会存留一些大颗粒杂质和漏失的滤料树脂,这些大于5μm的杂质进入高压泵会划伤泵的过滤部件,进入膜后也会划伤膜面,并且在膜表面沉积,对膜造成污染。反渗透装置前端设置保安过滤器的作用就是确保除去水中的这些杂质,从而保护高压泵和膜。小型的保安过滤器可采用PVC材质外壳的滤桶,较大的保安过滤器则要采用不锈钢过滤桶。
2、高压泵
高压泵是反渗透装置的给水设备,为装置运行提供动力。高压泵一般采用立式多级离心泵。泵前设置低压保护开关,对泵起到缺水保护作用,防止高压泵发生空转。高压泵的扬程与反渗透膜的运行压力有关。
3、膜组件
将一支或者几支膜元件串联装入一个压力容器内形成一个膜组件。膜组件是装置的主要除盐部件。几支膜组件按一定的方式进行排列,保证达到设计的回收率与产水量。
压力容器即膜壳是安装膜元件的耐压圆柱壳体,两端是便于装配、密封的扩张口,如图所示。压力溶器的规格常用直径表示,常用的有直径63.5mm(2.5in)、101.6mm(4in)、203.2mm(8in)三种规格。每个压力容器可以安装一个或串联多支膜。压力容器中膜元件与膜元件之间采用内连接管连接,膜元件与膜壳端口采用支撑板、密封板等支撑密封。膜壳的进水与浓水口有端连与侧连两种。其材质常有不锈钢材质与玻璃钢材质两种。不锈钢材质膜壳因为质量轻,耐腐蚀,外表美观等优点逐渐取代了不锈钢膜壳。
反渗透膜采用聚酰胺复合卷式膜,如下图所示。在膜元件内部,膜的脱盐层面对给水隔网,承托层面对透过水隔网。透过水隔网构成透过水通道,并起支撑膜的作用。进水隔网构成进水和浓水通道,并起扰动水流,防止浓差极化的作用。多孔中心管与透过水通道相通,收集透过水。在压力推动下,原水在进水隔网中流动,水量不断减少,浓度不断增加,最后变成浓水从下游排出。透过水在透过水隔网内流动,流量不断增加,最后进入中心淡水管。常规的膜元件有三种规格:2521膜元件,直径为61.0mm(2.4in)、长度为533.4mm(21in);4040膜元件,直径为101.6mm(4in)、长度为1016mm(40in);8040膜元件,直径为203.2mm(8in)、长度为1016mm(40in)。
膜组件的排列通常采用两段式或者三段式排列方式,使设备回收率能达到75%。
4、清洗系统
膜表面会被污染物污堵,每隔3个月或者更长时间要对膜进行一次化学清洗。膜清洗系统包括清洗水箱、清洗水泵和清洗过滤器(小型装置可与保安过滤器共用)及配套管道阀门。从节省成本方面考虑,一般产水量小于5m3/h的设备不设置清洗系统。
5、配套管道
装置低压部分管道可采用UPVC或不锈钢材质管道阀门,高压部分一般采用不锈钢材质管道阀门。也可根据要求配用全不锈钢管道阀门。
6、监测仪表
反渗透装置监测仪表主要包括压力表、电导率表和流量计等。压力表用来监测膜组件进水压力、浓水压力或段间压力;电导率表用来监测装置进水与产水电导率;流量计监测装置产水与浓水流量。可根据系统需要可配置余氯表、浊度仪、温度表、pH表等仪表。
7、控制系统
反渗透装置设置就地控制柜,整个系统设置一套能实现自动和手动操作整个反渗透系统的操作盘。还装配有高压泵低压保护报警,实现系统的自诊的能力。反渗透装置的投运或退出主要是通过控制高压泵的启动或停止来实现,而高压泵的启、停是通过水箱的水位变化来决定的。
反渗透技术广泛用于电力、石油化工、钢铁、电子、医药、食品饮料、市政及环保等领域,在海水及苦咸水淡化,锅炉给水、工业纯水及电子级超纯水制备,饮用纯净水生产,废水处理及特种分离过程中发挥着重要作用。