反滲透技術(shù)在俄羅斯凈化飲用水中的應(yīng)用

1、反浸透技術(shù)在俄羅斯凈化飲用水中的應(yīng)用摘要：闡述了應(yīng)用反浸透方法凈化飲用水的必要性和可能性。介紹了俄羅斯應(yīng)用反浸透凈化飲用水工藝的兩個特點：1.反浸透裝置前不設(shè)預(yù)處理；2.凈化后的水質(zhì)符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。關(guān)鍵詞：飲用水反浸透俄羅斯隨著經(jīng)濟(jì)的開展，人們生活程度的進(jìn)步，對飲用水的要求愈來愈高，需要設(shè)計和采用新的、先進(jìn)的凈水工藝。到目前為止，解決這一問題的方法是在傳統(tǒng)的凈水構(gòu)筑物設(shè)備上增加臭氧和活性炭吸附設(shè)備，使得凈水工藝大為復(fù)雜，大大地增加了投資，而且水質(zhì)進(jìn)步也不多。一種觀點認(rèn)為，地下水受到人類活動的影響較小，可以用地下水源代替地表水源(甚至用于大城市)，但是大部分的地下水硬度和含鐵量較高，與傳統(tǒng)的凈水方

2、法(凝聚沉淀過濾)相比，凈化上述水源的水更為復(fù)雜和昂貴。隨著技術(shù)的開展人們發(fā)現(xiàn)，對于供水量不大的給水站，原水為地表水、地下水，甚至是海水時，應(yīng)用膜凈化方法可以解決這個問題。到目前為止，已經(jīng)應(yīng)用和試驗過的膜方法是電滲析和反浸透，但是反浸透具有更大的適應(yīng)性和開展前途，因為它不僅可以除去鹽類和存在于離了狀態(tài)的其它物質(zhì)，還可以除去懸浮物和有機(jī)物質(zhì)、膠體、細(xì)菌和病毒。在凈化工藝工況遭到破壞時，在保持需要凈化效果的同時，僅僅是降低了裝置的出水量。過去，反浸透被認(rèn)為是在經(jīng)濟(jì)指標(biāo)方面不能與其他傳統(tǒng)凈化方法凝聚加沉淀、曝氣、吸附等方法相競爭的，大部分專家認(rèn)為是一種特殊的、昂貴的方法，僅限用于醫(yī)藥、電了和食品等工

3、業(yè)，這是因為這種方法單位能耗較高(7.510k/3出水)，膜元件和泵設(shè)備投資高，預(yù)處理系統(tǒng)復(fù)雜龐大。近年來，膜和膜工藝不斷在完善，如今許多國家已設(shè)計出和正在制造各種型式的高壓和低壓復(fù)合膜，可用于凈化各種領(lǐng)域的原水。在選擇凈化有毒物質(zhì)污染較嚴(yán)重的地表水和含鐵較高的地下硬水方案時，對于小型和中型處理量的水站，應(yīng)用反浸透認(rèn)為是較好的，因為它們緊湊和簡單，同時可以保證有較高的出水水質(zhì)。傳統(tǒng)的水消毒方法是利用氯的氧化物，但近年來受到很多的批評和限制，因為它會形成有毒的三氯甲烷，同時對某些病毒消毒效果不好。反浸透凈化除了可以從水中除去有毒有機(jī)和無機(jī)污染外，還能保證完全消毒，在設(shè)資和運轉(zhuǎn)費方面越來越可以與傳

4、統(tǒng)的方式競爭，更不用說那些需要高質(zhì)量水的專門領(lǐng)域。這是因為在降低工作壓力(0.71.6pa)的同時增加了膜單位出水量，因此降低了電耗，降低了壓力外殼、水泵設(shè)備、水力集水系統(tǒng)和配水系統(tǒng)的本錢。近年來，反浸透方法凈化飲用水在俄羅斯也獲得了廣泛的應(yīng)用，俄羅斯除了從美國和德國進(jìn)口反浸透設(shè)備外，自已也有消費這種設(shè)備的工廠。俄羅斯給水、排水、水工構(gòu)造和工程水文地質(zhì)科學(xué)研究院經(jīng)過多年的研究設(shè)計制造的小型和中型出不量的反浸透裝置可以實現(xiàn)工作自動化，而且不需要消耗大量的藥劑，維護(hù)人員少，可以應(yīng)用于日常生活條件下。俄羅斯在應(yīng)用反浸透方法凈化飲用水方面具有兩個重要的特點。1反浸透裝置前不設(shè)置預(yù)處理一般認(rèn)為，水中的混

5、合物會使膜污染，如懸浮物和膠體物、鐵(氧化鐵和亞鐵)、細(xì)菌污染、不易溶解物的沉淀(硫酸鈣和碳酸鈣)、有機(jī)污染(腐殖酸和富里酸)，去除它們需要使裝置的流程更為復(fù)雜，由于預(yù)凈化的部件較多，不可能建造方便的和可靠的適用于日常條件下的自動化系統(tǒng)。俄羅斯科學(xué)院通過研究從理論上和試驗研究中找出了在膜上各種沉淀物結(jié)垢的規(guī)律性，找出了在工作過程中對膜的特性影響最壞的物質(zhì)。從形成和去除沉淀物強長的觀點看，結(jié)晶的碳酸鈣對膜是最危險的，要去除這些沉淀最實際和容易實現(xiàn)的方法是在原水中參加13g/l的阻垢劑，可以降消沉淀物的形成強度90%95%。為了消除形成的數(shù)量不多的沉積碳酸鈣，可以周期的對膜進(jìn)展清洗，清洗是用有機(jī)酸

6、和外表活性劑進(jìn)展的，對清洗溶液有效性進(jìn)展評價，在適宜的運轉(zhuǎn)工況下，能保證完全去除沉淀物和保持膜的指標(biāo)在滿意程度，得出了可以建立不需要專門維護(hù)和預(yù)處理的自動化凈水裝置的結(jié)論。曾做過地下水源不經(jīng)預(yù)處理的中間試驗，試驗中運用了周期清洗。試驗說明，經(jīng)過再生后膜的工作指標(biāo)，由于去除了大量的沉淀物(碳酸鈣、懸浮物和膠體物)，實際上已恢復(fù)到原來程度。俄羅斯科學(xué)院對卷式膜的反浸透裝置進(jìn)展了許多研究和工業(yè)性試驗。證明了處理含有懸浮物1015g/l和色度3040度的地下水、地表水，以及海水和自來水的深度凈化可以對原水不進(jìn)展預(yù)處理，在參加13g/l阻垢劑的情況下，能連續(xù)工作10003000h。對含有懸浮物510g/

7、l的的地表水進(jìn)展研究的結(jié)果，連續(xù)運轉(zhuǎn)的清洗周期為5001000h，假設(shè)不加清洗繼續(xù)工作，壓力損失將增加0.40.5Pa，從而使產(chǎn)水量降低。曾經(jīng)進(jìn)展過應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的卷式膜元件直徑100、長度1000處理含懸浮物510g/l河水的試驗，試驗說明，壓力損失隨著通過裝置的流量而增長，因此對于工作于惡劣條件下含懸浮物濃度較高的原水，必需選擇最小的產(chǎn)水量。俄羅斯科學(xué)院根據(jù)試驗研究的經(jīng)歷，設(shè)計了產(chǎn)水量1103/d不用預(yù)處理的反浸透裝置，也設(shè)計過100200L/h的家用裝置。2凈化后的水質(zhì)符合衛(wèi)生要求應(yīng)用反浸透裝置改善井水和自來水，雖然有許多的優(yōu)點，但凈化后的水質(zhì)與衛(wèi)活力構(gòu)所制定的準(zhǔn)那么存在著嚴(yán)重的矛盾，這個準(zhǔn)那

8、么就是GuidelinesnHealthAspetsfaterDesalinatinH,ETS/80.4。因為用反浸透裝置從水中除鹽也去除了人體必需的微量元素鈣、鎂和氟，將使人體造成骨瘍和齲齒。應(yīng)用反浸透凈化的水可以去除大量的污染物質(zhì)，同時使水中的含鹽量，亦即水中離了的含量降低了96%99%。作為飲用水，對凈化水中的離了成份有一定的要求，應(yīng)當(dāng)具有一定數(shù)量的含鹽量，以及鈣、鎂、鈉、鉀、銨、氯化物、碳酸氫鹽、硫酸鹽、硝酸鹽和氟化物。例如在俄羅斯和歐共體飲用水標(biāo)準(zhǔn)中氟離子的容許濃度為0.51.5g/L,世界衛(wèi)生組織推薦的鈣為12g-eq/L。如今美國和歐洲國家反浸透裝置廣泛應(yīng)用于凈化井水和最難除去的

9、氟化物、硝酸鹽和亞硝酸鹽離子，在俄羅斯也如此?，F(xiàn)以凈化高含氟量的莫斯科附近的地下水為例，看看俄羅斯如何在應(yīng)用反浸透裝置凈化水質(zhì)，同時又保證符合飲用標(biāo)準(zhǔn)的。在除氟的同時，必需保證水的硬度符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，但是因難在于反浸透膜阻留單價離子的才能比雙價離子差得多。常常出現(xiàn)這種情況，在力求降低氟化物在含量到達(dá)要求時，硬度卻降低到了衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)不能容許的程度；在降低總的含鹽量和硬度到達(dá)需要程度時；單價離子的含量，例如氟化物又達(dá)不到要求。因此需要選擇一種適當(dāng)?shù)哪?，以便使凈化水到達(dá)需要的凈化深度。凈化水的含鹽成份還決定于裝置的以下參數(shù)：工作壓力、溫度、出水率(凈化水的流量與進(jìn)入裝置水的總流量之比)。按照美國某公司設(shè)

10、計的計算機(jī)程序?qū)Ω吆磕箍频叵滤姆治鼋Y(jié)果列于表1。上述的計算是在各種數(shù)值的出水時進(jìn)展的，從中可以看出，出水量愈多，出水中的鈣和氟離子的濃度越高，最隹壓力值就愈大。根據(jù)計算結(jié)果，從幾種出水量中決定最隹壓力值，從中選出的數(shù)值要能滿足鈣和氟離子的濃度盡可能接近于推薦的數(shù)值，可通過作圖求出裝置工作的最隹參數(shù)。當(dāng)硬度和氟離子濃度最接近于推薦值程度時(關(guān)系曲線的交點)的工作壓力是最隹壓力。俄羅斯的研究還發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用反浸透裝置改善自來水水質(zhì)經(jīng)常會過度除鹽，而且使水中的生命必需元素鈣和氟離子的濃度低于衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。為了改善莫斯科自來水的質(zhì)量，可以應(yīng)用納濾膜的裝置，在這種情況下，硬度降低4/5到7/8；總的含鹽

11、量減少1/3到1/2。表1莫斯科高含氟量地下水分析結(jié)果水的成分原水凈化水*凈化水*g/Lg-eq/L壓力8.2105pa壓力11.9105pa壓力17.6105pa壓力8.2105pa壓力11.9105pa壓力17.6105pag/Lg-ep/Lg/Lg-ep/Lg/Lg-ep/Lg/Lg-ep/Lg/Lg-ep/Lg/Lg-ep/La2+g2+NH4+H3-S42-I-F-總含鹽量pH50.130.40.73.313072.94.2291.67.842.52.500.12.72.10.2-13.370.41.40.6401.864.67.470.70.60001.10.1-94.70.30.90.427.21.243.77.290.50.40000.80.1-6.13.20.20.60.318.30.829.57.120.30.30000.50-12.16.20.41.20.436.41.558.37.390.60.500010.1-8.24.20.30.80.324.6139.47.220.40.30000.70.1-5.52.80.20.50.216.60.726.57.050.30.20000.5-*原水8