反滲透設(shè)備是一種利用反滲透技術(shù)實(shí)現(xiàn)水質(zhì)凈化、分離或濃縮的水處理設(shè)備,廣泛應(yīng)用于飲用水制備、工業(yè)純水、海水淡化、廢水回用等領(lǐng)
一、核心原理
滲透:溶劑(如水)在濃度差驅(qū)動下,從低濃度溶液向高濃度溶液自然流動,直至兩側(cè)濃度平衡。
反滲透:當(dāng)在高濃度溶液側(cè)施加超過滲透壓的壓力(通常為 0.6-1.5MPa,海水淡化需更高壓力),溶劑會反向流動,即從高濃度溶液(原水)透過半透膜進(jìn)入低濃度溶液(產(chǎn)水),而溶質(zhì)(如鹽類、有機(jī)物、微生物等)被膜截留。
二、系統(tǒng)構(gòu)成
1. 預(yù)處理系統(tǒng)
基礎(chǔ)組件:
石英砂過濾器:去除泥沙、鐵銹、大顆粒懸浮物(粒徑≥10μm),降低原水濁度。
活性炭過濾器:吸附余氯(防止膜氧化)、有機(jī)物、異味及部分色素,提升膜的耐腐蝕性。
保安過濾器(精密過濾器):過濾精度為 5μm,攔截預(yù)處理后殘留的微小顆粒,避免劃傷膜表面。
可選組件:
軟水器(離子交換器):針對高硬度水質(zhì)(鈣鎂離子含量高),通過樹脂交換降低硬度,防止膜結(jié)垢。
阻垢劑投加裝置:向原水中投加阻垢劑(如聚羧酸類),抑制鈣、鎂、硅等鹽類在膜表面結(jié)晶。
pH 調(diào)節(jié)裝置:針對高堿度或高酸度水質(zhì),調(diào)節(jié) pH 至 6-8(反滲透膜的適宜范圍)。
2. 反滲透主機(jī)(核心部分)
核心組件:
高壓泵:提供反滲透所需的壓力(根據(jù)原水類型調(diào)整,如自來水處理需 1-1.2MPa,海水淡化需 5-7MPa),保證水透過膜的動力。
反滲透膜元件:常用卷式復(fù)合膜(材質(zhì)多為芳香族聚酰胺),單支膜元件產(chǎn)水量從 0.1-10 噸 / 小時不等,品牌如陶氏(DOW)、海德能(Hydranautics)、世韓(CSM)等。
膜殼:容納膜元件的壓力容器,按尺寸分為 4 寸(小型設(shè)備)和 8 寸(大型設(shè)備),按排列方式分為 “一級一段”“一級多段” 或 “多級”(提升脫鹽率或產(chǎn)水量)。
控制閥門:包括進(jìn)水閥、濃水閥、產(chǎn)水閥等,調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力、流量及濃水 / 產(chǎn)水比例(通常濃水:產(chǎn)水 = 1:2 至 1:3)。
3. 后處理系統(tǒng)(可選)
紫外線殺菌器:殺滅產(chǎn)水中的殘留微生物,適用于飲用水、食品加工等場景。
臭氧發(fā)生器:高效殺菌并去除異味,常用于瓶裝水生產(chǎn)線。
EDI 裝置(連續(xù)電除鹽):深度去除離子,產(chǎn)水電阻率可達(dá) 15-18MΩ?cm,用于電子、半導(dǎo)體等超純水領(lǐng)域。
混床(離子交換樹脂):進(jìn)一步降低水中離子含量,作為超純水的終端處理。
pH 調(diào)節(jié)裝置:添加氫氧化鈉等藥劑,中和產(chǎn)水的弱酸性(因反滲透膜對 CO?去除率低,產(chǎn)水 pH 通常為 5-6)。
4. 輔助設(shè)備
水箱:包括原水箱(儲存原水)、純水箱(儲存產(chǎn)水)、濃水箱(回收濃水用于沖洗或低要求用水)。
控制系統(tǒng):PLC 控制柜(自動監(jiān)測壓力、流量、電導(dǎo)率等參數(shù),實(shí)現(xiàn)自動啟停、報警、沖洗),小型設(shè)備也可采用手動控制。
儀表:電導(dǎo)率儀(監(jiān)測產(chǎn)水純度)、壓力表(監(jiān)控各環(huán)節(jié)壓力)、流量計(顯示產(chǎn)水 / 濃水流量)。
三、技術(shù)特點(diǎn)
脫鹽率高:對溶解鹽的去除率可達(dá) 以上,對有機(jī)物、細(xì)菌、病毒的去除率接近
出水水質(zhì)穩(wěn)定:不受原水水質(zhì)波動影響(前提是預(yù)處理達(dá)標(biāo)),適合對水質(zhì)要求嚴(yán)格的場景。
自動化程度高:可實(shí)現(xiàn)全自動運(yùn)行,包括定時沖洗、壓力保護(hù)、故障報警等,減少人工操作。
能耗較低:相比蒸餾法等傳統(tǒng)脫鹽技術(shù),反滲透能耗更低(如海水淡化能耗約為蒸餾法的 1/4)。
適應(yīng)性強(qiáng):可處理多種水源(自來水、地下水、地表水、海水、廢水等),通過調(diào)整預(yù)處理方案適應(yīng)不同水質(zhì)。
四、應(yīng)用場景
飲用水領(lǐng)域:家用凈水器、小區(qū)分質(zhì)供水、瓶裝 / 桶裝水生產(chǎn)線、學(xué)校 / 醫(yī)院直飲水系統(tǒng)。
工業(yè)純水:電子行業(yè)(芯片清洗、光刻)、食品飲料(配料水、清洗水)、化妝品(生產(chǎn)用水)、醫(yī)藥(制劑用水清洗)。
海水 / 苦咸水淡化:海島、沿海地區(qū)飲用水制備,解決淡水資源短缺問題。
廢水回用:工業(yè)廢水(如電鍍廢水、印染廢水)、市政污水的深度處理,實(shí)現(xiàn)水資源循環(huán)利用。
物料濃縮:果汁、乳制品、中藥提取液的濃縮(去除水分,保留有效成分)。
五、關(guān)鍵參數(shù)與選型依據(jù)
產(chǎn)水量:設(shè)備規(guī)格通常以 “噸 / 小時(m3/h)” 表示,從 0.25 噸 / 小時(家用)到數(shù)千噸 / 小時(大型市政項(xiàng)目)不等。
原水水質(zhì):需檢測原水的 TDS(總?cè)芙夤腆w)、硬度、濁度、余氯、有機(jī)物含量等,據(jù)此設(shè)計預(yù)處理方案(如高硬度水需軟化,高余氯水需加強(qiáng)活性炭吸附)。
出水標(biāo)準(zhǔn):根據(jù)用途確定(如飲用水需符合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》GB 5749-2022;電子級超純水需符合 GB/T 11446.1-2013)。
運(yùn)行壓力:取決于原水類型(如自來水處理約 1MPa,苦咸水約 1.5MPa,海水約 6MPa)。
六、維護(hù)要點(diǎn)
- 預(yù)處理維護(hù):
石英砂過濾器:每 1-3 個月反洗一次(通過反向水流沖洗截留的雜質(zhì))。
活性炭過濾器:6-12 個月更換一次(吸附飽和后失效)。
保安過濾器濾芯:1-3 個月更換一次(防止堵塞導(dǎo)致壓力升高)。
- 反滲透膜維護(hù):
定期沖洗:設(shè)備停機(jī)前需用產(chǎn)水沖洗膜表面,去除殘留污染物;長期停機(jī)需用保護(hù)液(如亞硫酸氫鈉)浸泡,防止微生物滋生。
化學(xué)清洗:當(dāng)產(chǎn)水量下降 、脫鹽率下降 或進(jìn)出口壓力差上升 時,需進(jìn)行化學(xué)清洗(用檸檬酸去除無機(jī)垢、氫氧化鈉去除有機(jī)物污染),清洗周期通常為 3-12 個月(視水質(zhì)而定)。
避免損傷:防止余氯超標(biāo)(會氧化膜材質(zhì))、溫度過高(超過 40℃會加速膜老化)、壓力突變(可能導(dǎo)致膜破裂)。
- 系統(tǒng)巡檢:每日檢查壓力、流量、電導(dǎo)率是否正常,發(fā)現(xiàn)異常及時排查(如高壓泵故障、膜堵塞、閥門泄漏等)。