水處理工程系統
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反滲透的工作原理
分割線作者：成都沛億科技有限公司（www.klazzic.net） 張錦云 日期：2009年12月15日
反滲透作為一種制取純水（或海水淡化）的主要水處理工藝，在水處理行業有著非常廣泛的應用。了解反滲透的工作原理，對正確選購或維護、保養反滲透水處理設備有重要意義。反滲透設備的工作原理是什么？它是如何工作的？反滲透膜的技術指標有哪些？什么是反滲透的設計導則？關于上述種種疑問，答案詳見下文。
反滲透的工作原理
反滲透是美國在二十世紀六十代研制成功的，最初用于美國宇航技術，以解決宇航員在太空循環用水問題的水處理工藝，后逐漸轉為民用，因其高效率、低能耗能、無污染等獨特優勢，已成為當前海水淡化、純水制取等行業的首選技術，我們熟悉的瓶（桶）裝純凈水幾乎都是利用反滲透系統制取的。 RO（Reverse Osmosis）反滲透技術是利用壓力差為動力的膜分離過濾技術，其孔徑小至納米級（1納米=10-9米 ），在一定的壓力下，H2O分子可以通過RO膜，而原水中的無機鹽、重金屬離子、有機物、膠體、細菌、病毒等雜質無法透過RO膜，從而使可以透過的純水和無法透過的濃縮水嚴格區分開來。反滲膜的工作原理圖如下：
我們從自來水（或其它原水）制取純水，從進水經過反滲透膜到出水，進水的含鹽量（離子濃度）遠高于出水，可把進水比作濃水，出水比作純水，二者通過反滲透膜隔開，如上圖所示。反滲透過程中，在濃水側施壓，濃水側的水分子不停被壓到純水側。如果我們不在濃水側施加壓力以克服滲透壓，反滲透不會發生， 這種情況下，滲透，這種自然現象會主導純水側的水分子透過反滲透膜進入濃水側。
上圖僅為反滲透發生瞬間的原理示意圖，要持續不斷的得到純水，就需要持續供給反滲透膜濃水，由于濃水中的大部分離子被反滲透膜截留，反滲透膜濃水側的離子濃度會越來越高，滲透壓也會越來越高，當然克服滲透壓所需的反滲透壓力也會越來越高，而且由于離子濃度提高，結垢離子很容易生成水垢堆積堵塞反滲透膜，因此，必須保證反滲透膜濃水側離子濃度在一定范圍之內。要實現這個目的，可在濃水側設置濃水排放出水口，調節排放一定量的濃水即可。如右圖所示，濃水可以帶走反滲透膜截留的離子，保證濃水側離子濃度在可控范圍之內。而且，由于濃水排放水流流向與反滲透膜表面平行，很容易帶走膜面截留雜質，使反滲透膜表面長期保持清潔。
從反滲透系統原理圖可以得出以下結論：1、反滲透系統必須有濃水排放，既反滲透系統回收率不可能做到100%，回收率越高，反滲透膜結垢污染幾率越高，系統工作壓力及能耗也越高。系統設計必須保證反滲透膜安全的情況下，提高回收率；2、反滲透膜都有一定的濃水排放量要求，濃水流量不得低于反滲透膜最小值（反滲透設計導則的要求）。
反滲透膜的技術指標有哪些
脫鹽率：反滲透膜具有脫鹽（去除溶解性離子）的能力，脫鹽率用來恒量這個能力的大小。假設反滲透膜入水含鹽量為200ppm，產水含鹽量為2ppm，則反滲透膜的脫鹽率為[(200-2)/200]×100%＝99%。脫鹽率是反滲透膜的重要技術指標，脫鹽率越高越好。（備注：脫鹽率有反滲透膜脫鹽率和反滲透系統脫鹽率之分，反滲透膜脫鹽率是單支反滲透膜的脫鹽率，反滲透系統脫鹽率是整個反滲透系統設備的脫鹽率。）
回收率：從反滲透膜的工作原理可以得知，反滲透膜都有濃水排放，那么反滲透膜需要排放多少濃水呢？其實各反滲透膜生產廠家對自家反滲透膜濃水排放量都有一個參考標準值，只要不低于這個值，反滲透膜都可以長期穩定運行。反滲透膜的回收率為產水流量與入水流量的比率，如：反滲透膜產水流量為200L/h，入水流量為500L/h，則反滲透膜的回收率為(200/500)×100%＝40%。回收率越高越節約水，但必須保證反滲透膜的安全運行。（備注：同樣回收率也有反滲透膜回收率與反滲透系統回收率之分，對單支反滲透膜其回收率一般較低，約15~30%左右，對多支反滲透膜組成的反滲透系統，系統回收率最高可做到80％左右。）
產水量（透過水量）：單位時間反滲透膜成品水的產水量，單位為gpd（加侖/每天）。相同產水水質的情況下，產水量越大，反滲透膜品質越好。 （單位換算：1L/h=6.34gpd；1gpd=0.158L/h）
膜面積（有效面積）：反滲透膜起過濾作用的膜面面積，單位為ft2（平方英尺）。相同品牌的反滲透膜，膜面積越大，產水量也越大。（單位換算：1ft2（平方英尺）=0.093m2（平方米）。）
操作壓力（應用壓力）：反滲透膜生產廠商推薦反滲透膜運行工作壓力，單位為psi（磅力/英寸2）。 （單位換算：1psi=0.07Kg/cm2）
型號：現在行業應用最多的反滲透膜元件都是卷式膜，膜為片狀，卷制在一條中心管上，膜元件為圓柱形，反滲透膜的型號一般都是按照圓柱形的尺寸來命名的，如：8040，4040膜，其中前兩位數字為膜元件直徑（單位英寸）數字乘以10（80為8寸膜，40為4寸膜。），后兩位為膜元件長度（單位英寸）數字（40表示膜長度為40英寸）。
點擊訪問：常用品牌反滲透膜技術參數表
反滲透的設計導則
反滲透系統設計是一項復雜的科學系統工程，涉及到原水水質、脫鹽率、回收率、濃差極化因子、難溶鹽飽和度、LSI指數、S&DI指數、滲透壓、水通量、工作壓力、純水流量、濃水流量、工作水溫等因素，一般反滲透膜生產廠家都會根據自己反滲透膜的特性給出一個設計參考值，稱為反滲透系統設計導則。設計導則一般會區分不同原水類型，給出原水水質要求（SDI、濁度、TOC、BOD、COD、水溫等）、系統平均水通量、最大產水流量、最大給水流量、最小濃水流量、濃差極化因子β值、元件最大回收率等參數的參考值。關于反滲系統設計導則的詳細資料參見下面相關鏈接：
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