反滲透技術(shù)簡述
是當今和節(jié)能有效的膜分離技術(shù)，用足夠的壓力使溶液中的溶劑（一般常指水）通過反滲透膜（一種半透膜）而分離出來，方向與滲透方向相反，可使用大于滲透壓的反滲透法進行分離、提純和濃縮溶液。利用反滲透技術(shù)可以有效的去除水中的溶解鹽、膠體，、、和大部分有機物等雜質(zhì)。 由于反滲透膜的孔徑非常小（僅為10埃左右），因此能夠有效地去除水中的水解鹽類、膠體、微生物、重金屬離子、有機物、、等，從而獲得高質(zhì)量純凈水。
反滲透的原理
當把相同體積的稀溶液和濃液分別置于一容器的兩側(cè)，中間用半透膜阻隔，稀溶液中的溶劑將自然的穿過半透膜，向濃溶液側(cè)流動，濃溶液側(cè)的液面會比稀溶液的液面高出一定高度，形成一個壓力差，達到滲透平衡狀態(tài)，此種壓力差即為滲透壓。若在濃溶液側(cè)施加一個大于滲透壓的壓力時，濃溶液中的溶劑會向稀溶液流動，此種溶劑的流動方向與原來滲透的方向相反，這一過程稱為反滲透。
反滲透定義
反滲透顧名思義是一種施加壓力于與半透膜相接觸的濃縮溶液所產(chǎn)生的和自然滲透現(xiàn)象相反的過程。如施加壓力超過溶液的天然滲透壓，則溶劑便會流過半透膜，在相反一側(cè)形成稀溶液，而在加壓的一側(cè)形成更高的溶液。如施加的壓力等于溶液的天然滲透壓，則溶劑的流動不會發(fā)生；如施加的壓力小于天然滲透壓，則溶劑自稀溶液流向濃溶液。
反滲透是用足夠的壓力使溶液中的溶劑（一般常指水）通過反滲透膜（一種半透膜）而分離出來，方向與滲透方向相反，可使用大于滲透壓的反滲透法進行分離、提純和濃縮溶液。利用反滲透技術(shù)可以有效的去除水中的溶解鹽、膠體，、、內(nèi)和大部分有機物等雜質(zhì)。反滲透膜的主要分離對象是溶液中的離子范圍，無需化學品即可有效脫除水中鹽份，系統(tǒng)除鹽率一般為98%以上。所以反滲透是的也是節(jié)能、環(huán)保的一種脫鹽方式，也已成為了主流的預脫鹽工藝。
反滲透技術(shù)的由來與發(fā)展
1950年美國科學家DR.S.Sourirajan有一回無意發(fā)現(xiàn)海鷗在海上飛行時從海面啜起口海水,隔了幾秒后,吐出一小口的海水,而產(chǎn)生疑問,因為陸地上由肺呼吸的動物是無法飲用高鹽份的海水的.經(jīng)過解剖發(fā)現(xiàn)海鷗體內(nèi)有一層薄膜,該薄膜非常精密,海水經(jīng)由海鷗吸入體內(nèi)后加壓,再經(jīng)由壓力作用將水分子貫穿滲透過薄膜轉(zhuǎn)化為淡水,而含有雜質(zhì)及高濃縮鹽份的海水則吐出嘴外,此即往后反滲透法的基本理論架構(gòu);并在1953年由University of Florida應用于海水淡化去除鹽份設備,在1960年經(jīng)美國聯(lián)邦專案支助美國U.C.L.A大學院教授Dr.S.Sidney lode配合DR.S.Soirirajan博士著手研究反滲透膜,一年約投入四億美元經(jīng)費研究,以運用于太空人使用,使太空船不用運載大量的飲用水升空,直到1960年投入研究工作的學者、越來越多,使之質(zhì)與量更加精進,從而解決了人類欽用水中的難題。
反滲透膜
反滲透是60年代發(fā)展起來的一項新的膜分離技術(shù),是依靠反滲透膜在壓力下使溶液中的溶劑與溶質(zhì)進行分離的過程.反滲透的英文全名是“REVERSE OSMOSIS”,縮寫為“RO”. 　　RO（Reverse Osmosis）反滲透技術(shù)是利用壓力表差為動力的膜分離過濾技術(shù)，源于美國二十世紀六十年代宇航科技的研究，后逐漸轉(zhuǎn)化為民用，目前已廣泛運用于科研、、食品、飲料、海水淡化等領(lǐng)域。 　　RO反滲透膜[1] 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，而源水中的無機鹽、重金屬離子、有機物、膠體、、等雜質(zhì)無法通過RO膜，從而使可以透過的純水和無法透過的濃縮水嚴格區(qū)分開來。 　　一般性的自來水經(jīng)過RO膜過濾后的純水電導率5μs/cm（RO膜過濾后出水電導=進水電導×除鹽率，一般進口反滲透膜脫鹽率都能達到99%以上，5年內(nèi)運行能保證97%以上。對出水電導要求比較高的，可以采用2級反滲透，再經(jīng)過簡單的處理，水電導能小于1μs/cm）, 符合國家實驗室用水標準。再經(jīng)過原子級離子交換柱循環(huán)過濾，出水電阻率可以達到18.2M .cm，超過國家實驗室一級用水標準（GB 6682—92）。

目前市場上純凈水的供給主要以瓶裝和罐裝為主，雖然其具有便捷、運輸方便等優(yōu)點，但從造價成本方面來考慮，管網(wǎng)供水不失為一種更經(jīng)濟、方便的供水方式。由于目前國內(nèi)還沒有關(guān)于純凈水管網(wǎng)設計的標準、規(guī)范，現(xiàn)綜合筆者對多個純凈水工程的設計經(jīng)驗和體會，針對純凈水管路設計總結(jié)了幾點看法，敬請同行提出寶貴意見和建議，共同交流。
1　管網(wǎng)布置
為避免形成管路二次污染及“死水”現(xiàn)象，整個供水管網(wǎng)應布置成同程式循環(huán)管路，圖1是筆者常采用的幾種布置方式。圖1(a)適用于高度<50 m、立管數(shù)較少的建筑物。
(b)適用于高度>50 m、立管數(shù)較多的高層建筑。
(c)適用于單幢小高層或高層建筑。前者的循環(huán)泵既可放在屋頂，也可放在地面設備間;后者的循環(huán)泵應放在地面，而且管路中要考慮減壓問題。
(d)適用于多幢多層或小區(qū)建筑。
(e)適用于高、多層的群體建筑。
無論采用哪種管網(wǎng)形式，都必須進行管網(wǎng)平差，否則仍然有可能存在回水不暢、“死水”的問題。
3　供水方式
總的來說，管道純凈水的主要供水設備有循環(huán)泵、變頻泵、電磁閥等，供水方式也不外乎以上設備的幾種組合。
循環(huán)泵可根據(jù)建筑物的規(guī)模及具體情況而設置，這種方式要求循環(huán)泵定時循環(huán)且應避開用水高峰以延長水泵的使用壽命。泵啟停次數(shù)不宜過繁，不要超過6次/h，循環(huán)按給水的80%計。此供水方式的優(yōu)點是既可保證水量、水壓的要求，又可節(jié)能。缺點是：制水設備只能放在屋頂，對建筑的要求很高而且給安裝維修、管理帶來不便。
②變頻供水
a.變頻泵+循環(huán)泵+電磁閥聯(lián)合供水
如圖1中的(a)、(b)、(d)、(e)所示，白天電磁閥關(guān)閉，變頻泵根據(jù)用戶用水情況自動變頻供水。夜間變頻泵停止工作，電磁閥打開，循環(huán)泵工作。循環(huán)水量可按給水量的計，循環(huán)時間一般為2 h，這樣既可保證白天水量的供應又可節(jié)約電能，缺點是使用了變頻設備造價較高。
b.變頻泵供水
如圖1中的(a)、(b)、(d)、(e)，把其中的電磁閥去掉，這樣供水系統(tǒng)中有兩臺變頻泵(一用一備)，互為備用?？刂谱冾l泵的小為總用水量的40%為循環(huán)(A)，當無用戶用水時，變頻泵的循環(huán)為A;當用戶用水量A時，隨著電機轉(zhuǎn)速的改變，變頻泵隨用戶水量的變化進行變頻供水，此時回水管中循環(huán)回水為零。如果把變頻泵的小設定得很小的話，管路中循環(huán)流速就很小，效率低，節(jié)能不顯著;而若把變頻泵的小設定得>總用水量的40%，流速就會很大，水質(zhì)不能保證，因此把變頻泵的小控制在總用水量的40%為宜。與方法a相比，在用水量
c.變頻泵+循環(huán)泵供水
如圖1中的(a)、(b)、(d)、(e)，把其中的電磁閥去掉，制水量定為用水量的1.5倍，不論有無用戶用水，循環(huán)回水都按制水量的1/3倍循環(huán)，變頻泵則根據(jù)用戶用水量的變化進行變頻供水。與方法b相比，循環(huán)管路保持常循環(huán)狀態(tài)，但制水設備增加，投資，占地較大，耗電多。
4　供水管材
幾種常用的純凈水管材如下：
①不銹鋼管。優(yōu)點：抗高壓能力強、抗腐蝕、抗銹能力強;缺點：造價高。
②硬聚氯乙烯管(UPVC)。優(yōu)點：抗銹、內(nèi)壁光滑、水力條件好、易于粘合、價廉;缺點：粘接接口易老化、承高壓能力較差。
③交聯(lián)聚乙烯管(PEX)。優(yōu)點：耐溫性好、耐壓，耐穩(wěn)定性和持久性好;缺點：只能用金屬連接件、價高。
④鋁塑復合管(PE—Al—PE，PEX—Al—PEX)。優(yōu)點：保留了聚乙烯管和鋁管的優(yōu)點，又避免了各自缺點，易彎曲、耐高壓、線性膨脹系數(shù)小;缺點：整體壁厚不均，影響管件連接質(zhì)量，采用銅接頭，價格較貴。
⑤聚丙烯管。優(yōu)點：耐溫、耐寒、耐高壓，價廉;缺點：易龜裂，同等壓力溫度小，管壁厚。
綜上可看出，各種管材各有優(yōu)缺點，用戶應從實際出發(fā)合理選用，但必須保證所選管材不會給純凈水帶來管道的二次污染。從筆者做過的多個管道純凈水的管路設計來看，大部分運行良好，沒有出現(xiàn)明顯的給、回水不暢，“死水”等問題。

一、超濾設備簡介：
超濾（簡稱UF）是以壓力為推動力，利用超濾膜不同孔徑對液體進行分離的物理篩分過程。其分子切割量（CWCO）一般為6000到50萬，孔徑為100nm（納米）。起源于是1748年，Schmidt用棉花膠膜或璐膜分濾溶液，當施加一定壓力時，溶液（水）透過膜，而蛋白質(zhì)、膠體等物質(zhì)則被截留下來，其過濾精度遠遠超過濾紙，于是他提出超濾一語，1896年，Martin制出了張人工超濾膜，其20世紀60年代，分子量級概念的提出，是現(xiàn)代超濾的開始，70年代和80年代是高速發(fā)展期，90年代以后開始趨于成熟。我國對該項技術(shù)研究較晚，70年代尚處于研究期限，80年代末，才進入工業(yè)化生產(chǎn)和應用階段。
超濾同反滲透技術(shù)類似，是以壓力為推動力的膜分離技術(shù)。
在從反滲透到電微濾的分離范圍的譜圖中，居于納濾（NF）與微濾（MF）之間，截留分子量范圍為50-500000道爾頓，相應膜孔徑大小的近似值為50—1000A。
二、超濾設備技術(shù)分離原理及特點：
超濾設備技術(shù)是通過膜表面的微孔結(jié)構(gòu)對物質(zhì)進行選擇性分離。當液體混合物在一定壓力下流經(jīng)膜表面時，小分子溶質(zhì)透過膜（稱為超濾液），而大分子物質(zhì)則被截留，使原液中大分子濃度逐漸提高（稱為濃縮液），從而實現(xiàn)大、小分子的分離、濃縮、凈化的目的。
中空纖維超濾膜組件具有裝填密度大、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便等特點，分離過程為常溫操作，無相態(tài)變化，節(jié)省能源，并且不產(chǎn)生二次污染。
三、超濾設備的應用：
過沉砂、過濾(150μm)預處理后作為原水，然后經(jīng)過超濾組件的對比實驗。

設備介紹
超濾水處理系統(tǒng)(UF) 通常作為預處理用，不過也有直接作為終端過濾凈化水用，比如做礦泉水的，都可以采用超濾工藝，像一般的河水，湖泊水處理，經(jīng)過過濾器后也可進入超濾進行進-步的凈化水質(zhì)。
超濾礦泉水設備
超濾技術(shù)是去除水中懸浮物、原水動物、、和部分膠體的過濾方法。這一技術(shù)是保證飲水安全的重要手段，目前多的還是體現(xiàn)在工業(yè)水處理中，無論是做純水還是廢水，超濾都占據(jù)不可替代的位置。
而近幾年國內(nèi)超濾膜的生產(chǎn)工藝也是不斷提高，在滿足用戶需求的情況下也成本也同時在降低。超濾膜有分為4寸(UF90)、6寸(UF160) 、8寸(UF200)、10寸(UF250) ，不同尺寸的超濾膜它的產(chǎn)水量也不一樣，通常設計單位會根據(jù)用戶需求以及其原水水質(zhì)情況來選用不同型號不同尺寸的膜，雖然超濾具有除懸浮物，等的作用，但是無論是自來水或是其它水體都需要配備預處理，以保證超濾膜的性能及使用壽命。
超濾的預處理一般都是石英砂過濾器、混凝、活性炭過濾器、保安過濾器等等。具體工藝過程說明如下:
1、石英砂/錳砂過濾器
性能:采用多層不同粒徑的石英砂濾料以能除去原水中較大顆粒的懸浮物、泥沙、雜質(zhì)等降低水的混濁度。使水中的有機物質(zhì)、、等隨著濁度的降低而大量去除;錳砂濾器能有效降低進水的硬度。
特點:罐體采用玻璃纖維鋼材料，耐酸堿腐蝕。手動控制過濾器的反洗、正洗與運行。
超濾礦泉水生產(chǎn)設備
2.活性炭過濾器
活性炭過濾器主要是用來吸附水中的余氯，保證產(chǎn)水無余氯，還能部分去除或降低水中的色、嗅、味、有機物、重金屬和農(nóng)藥殘留等有害物質(zhì)。通常其過濾精度為100μm左右，出水濁度≤5NTU。
3、精密過濾器
內(nèi)部填充PP棉濾芯，過濾孔徑5μm,去除水中固體物質(zhì)，減少雜志對滲透膜的劃傷。
4、超濾設備
超濾膜可用于除去水中的懸浮微粒、膠體、微生物等。在水壓的作用下水分子及小分子物質(zhì)透過超濾膜，水中的懸浮微粒、膠體、微生物等則被截留在超濾膜的內(nèi)表面。由于絕大多數(shù)和微生物的直徑都大于0.1微米，比超濾膜孔徑大10倍以上，因此超濾膜能有效截留、等，從而產(chǎn)水水良。
5、反洗
經(jīng)過一段時間的過濾，超濾膜上截留物會越來越多，為了維持超濾組件產(chǎn)水量的穩(wěn)定，要定期進行水反洗/化學加強反洗，通過反洗使超濾膜產(chǎn)水通量得以恢復，使設備穩(wěn)定運行。
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