采用管式微濾膜TMF技術(shù)提高反滲透系統(tǒng)的回收率的工藝比較反滲透技術(shù)在上世紀(jì)六十年代初期開始，技術(shù)趨向成熟并投向市場，因其先進(jìn)、穩(wěn)定、高效的獨(dú)特優(yōu)勢很快取代傳統(tǒng)的離子交換法和蒸餾法，成為應(yīng)用最為廣泛的脫鹽工藝。在國內(nèi)，八十年代開始反滲透開始逐步取代傳統(tǒng)工藝。到今天為止，絕大多數(shù)工業(yè)純水制備和海水淡化都是用反滲透作為核心和最基本的脫鹽工藝。和傳統(tǒng)離子交換比較起來反滲透的優(yōu)勢有：機(jī)架式設(shè)計(jì)，安裝方便，所需空間小無需酸堿再生，減少人員接觸酸堿的危險(xiǎn)，同時(shí)也無需考慮再生廢水的中和處理適用范圍廣，尤其針對高含鹽量的原水，更有優(yōu)勢不會(huì)因再生停機(jī)，因此無需備用機(jī)組但是，反滲透工藝決定其必須排放一定量的高含鹽量的濃水，才能生產(chǎn)出低含鹽量的脫鹽水。中大型水系統(tǒng)的回收率一般在75%左右，也就是說每制備75噸的脫鹽水，需要排放約25噸的反滲透濃水。在反滲透應(yīng)用初期，濃水排放的缺陷被上面的那些優(yōu)勢所掩蓋，未能獲得業(yè)內(nèi)的足夠重視。但著水環(huán)境的逐步惡化和水資源的逐漸緊張，這種矛盾日益凸顯出來。尤其是最近幾年，政府對總量控制和回用率限定等方面的指標(biāo)日益嚴(yán)格，迫使企業(yè)開始考慮各種水回用技術(shù)。相對于廢水回收處理的高難度高成本，占產(chǎn)水量1/3的反滲透濃水的回收利用顯得更有優(yōu)勢。反滲透濃水水質(zhì)和回收工藝反滲透膜本身不去除任何離子或雜質(zhì)成分，只是用膜截留這些成分，富集到濃水中排放。反滲透系統(tǒng)回收率越高，意味著濃縮倍數(shù)越高。因此反滲透濃水一般都具有高含鹽量、高堿度、高硬度和高有機(jī)物濃度的特征。下表給出了以北京某自來水作為原水的反滲透系統(tǒng)的產(chǎn)水側(cè)和濃水側(cè)離子濃度：表1：反滲透各段離子濃度原水產(chǎn)品水濃水離子mg/lmeq/lmg/lmg/lmeq/lCa46.12.30.12184.19.2Mg10.20.80.02740.83.4Na4620.571182.37.9K350.90.542138.43.5NH40.200.0030.80Ba0.14000.5590Sr0.01000.040CO30.1000.40HCO386.31.41.138341.65.6SO4109.42.30.202437.29.1Cl78.32.20.575311.48.8NO39.20.10.49435.20.6SiO24.50.0317.9TDS425.43.71690.7pH7.15.47.7從表中可以看出濃水的鈣鎂離子、碳酸氫根離子、活性硅、總含鹽量等都是進(jìn)水的4倍左右。另外，由于反滲透能截留一些大分子的有機(jī)物，其濃水也因此有較高的有機(jī)物濃度。硬度和硅會(huì)導(dǎo)致反滲透膜的結(jié)垢，因此在反滲透濃水回用設(shè)計(jì)中，必須要考慮到硬度和硅濃度的降低；此外，還需要對濃水做進(jìn)一步脫鹽處理以免增加主系統(tǒng)產(chǎn)水的含鹽量。下面列出幾種常用的濃水回收工藝及其特點(diǎn)：直接添加一級反滲透回收濃水：工藝比較簡單，不過由于結(jié)垢趨勢嚴(yán)重，一般只可做到50%的回收率（實(shí)際情況根據(jù)原水水質(zhì)而定）；同時(shí)，需要輔以加酸調(diào)pH和加阻垢劑（針對硬度和針對硅垢）以防止結(jié)垢；由于進(jìn)水pH調(diào)低，會(huì)增加水中二氧化碳濃度，使得產(chǎn)水電導(dǎo)率變高；石灰&碳酸鈉軟化+沉淀池+過濾器(或超濾)+回收反滲透裝置：石灰和碳酸鈉軟化對于硬度和堿度都有較好的處理結(jié)果，對硅也有一定的去除效果（如同時(shí)添加鎂鹽則處理效果更佳），因此回收反滲透可做的相對較高。但是沉淀池占地面積大，并且沉淀池之后需要添加多介質(zhì)過濾器或超濾作為反滲透的預(yù)處理；石灰&碳酸鈉軟化+管式微濾+回收反滲透裝置：石灰和碳酸鈉軟化對于硬度和堿度都有較好的處理結(jié)果，對硅也有一定的去除效果（如同時(shí)添加鎂鹽則處理效果更佳）；同時(shí)管式微濾能起到很好的固液分離作用，產(chǎn)水濁度小于1，可直接進(jìn)入反滲透裝置。管式微濾技術(shù)優(yōu)勢：管式微濾工藝可一次性取代沉淀池、砂濾、炭濾和超濾等多道前處理及過濾設(shè)備，可直接作為RO系統(tǒng)的前處理。管式微濾工藝可進(jìn)行高效固液分離（只要是水里的任何存在的污染物可以變成顆粒物質(zhì)，就可以由微濾膜徹底分離）。無需投加絮凝劑、PAM，無需考慮礬花沉降效率。無需大流量水反沖洗，自用水率很低。膜的材質(zhì)堅(jiān)硬，耐高強(qiáng)度化學(xué)藥劑清洗，可使用壽命達(dá)3年以上。管式微濾膜介紹管式微濾膜是用PE或PVDF材料燒結(jié)成多孔的支撐管(1英寸或1/2英寸內(nèi)徑)，然后將PVDF材料用熱法沉積在支撐管內(nèi)壁，形成過濾截留層，這樣就形成一根根膜管。多只膜管并聯(lián)固定在PVC或CPVC管道做成的膜殼內(nèi)部，就組成了一個(gè)個(gè)膜組件。微濾膜多種可選膜孔徑（0.5微米、0.1微米、0.05微米），過濾精度達(dá)到超微濾級別。管式微濾膜的運(yùn)行方式是低壓錯(cuò)流過濾方式，固液混合物以低壓力（0.7-7bar），高流速（3-4m/sec）下進(jìn)入膜管，用以分離液體中的高濃度懸浮固體，采用錯(cuò)流的過濾方式，固液混合物在壓力下在膜表面錯(cuò)流流動(dòng)，濾過水透過膜滲入到產(chǎn)水側(cè)。固體顆粒隨著錯(cuò)流狀態(tài)下在固液混合物中不斷濃縮，但因?yàn)槟す軆?nèi)的高流速，并不在膜表面堆積，也很難形成結(jié)垢。錯(cuò)流過濾的管式微濾膜可以被簡單的認(rèn)為是一種可用于替代傳統(tǒng)沉淀池或澄清器，而同時(shí)又能獲得極佳的透過水性能的膜過濾裝置。微濾膜使用聚合物的膜表面來把沉淀物顆粒從水中分離出來，而不需要像沉淀池那樣一定要事先使得沉淀物顆粒有足夠大的比重和尺寸。在之前的化學(xué)反應(yīng)中，只需要將溶解態(tài)的離子變成不溶的顆粒即可用微濾膜進(jìn)行分離。和傳統(tǒng)的沉淀池相比，管式微濾膜有以下的特點(diǎn)：表2：管式微濾膜和傳統(tǒng)固液分離方法的比較傳統(tǒng)(沉淀池＋砂濾)管式微濾膜(TMF)過濾處理效果不穩(wěn)定，隨入水水質(zhì)波動(dòng)而變化膜過濾可以絕對去除尺寸大于膜孔徑的固體物受溫度影響，溫度升高不利于沉淀溫度升高有利于提高膜過濾產(chǎn)水量需要投加絮凝劑等聚合物不需要投加絮凝劑等聚合物開始過濾階段需要調(diào)整時(shí)間才能達(dá)到穩(wěn)定效果自動(dòng)隨時(shí)開/停機(jī)需要進(jìn)一步后處理過濾器才能達(dá)到處理效果超微濾過濾精度，不需要進(jìn)一步后處理過濾器占地面積大機(jī)架式設(shè)計(jì)，占地面積小擴(kuò)容難度大可方便的通過添加膜組件或添加機(jī)架進(jìn)行擴(kuò)容管式微濾膜的透過水在濁度方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于沉淀池出水，甚至優(yōu)于沉淀池+砂濾器的出水，而接近超濾產(chǎn)水濁度。此外，管式微濾膜的一些獨(dú)特特點(diǎn)：管式微濾是一種膜分離技術(shù)，微濾膜采用PVDF材料制造，孔徑0.1μm，膜管直徑1”，機(jī)械強(qiáng)度高，耐化學(xué)藥劑清洗，清洗后通量恢復(fù)好，設(shè)計(jì)通量500~700Lmh；獨(dú)特的運(yùn)行方式，采用“錯(cuò)流”過濾方式，依靠濃縮液中的固體物質(zhì)在膜表面的高速流動(dòng)和機(jī)械刮擦避免膜面快速污堵。在微濾膜前進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)以降低水中的結(jié)垢物質(zhì)濃度，并不需要使反應(yīng)生成的小顆粒絮凝成易沉降的大顆粒，超過0.1μm的顆粒都將被膜截留，出水水質(zhì)滿足RO進(jìn)水要求。75%回收率藝流程框圖及回收率分析75%回收率0.9375X主系統(tǒng)儲(chǔ)水槽0.750.9375X主系統(tǒng)儲(chǔ)水槽0.75X主系統(tǒng)反滲透自來水主系統(tǒng)預(yù)處理Xm3/hrXm3/hr0.18750.1875X反滲透濃水0.25X75%回收率循環(huán)回流循環(huán)槽反應(yīng)槽2反應(yīng)槽175%回收率循環(huán)回流循環(huán)槽反應(yīng)槽2反應(yīng)槽10.25X回收反滲透管式膜0.25X回收反滲透管式膜0.0625X0.0625X回收反滲透濃水回收反滲透濃水污泥脫水機(jī)泥餅委外處理泥餅委外處理系統(tǒng)中主要產(chǎn)生的排放點(diǎn)有兩個(gè)：一個(gè)是回收反滲透的濃水排放，假定進(jìn)水Xm3/hr，則排放約0.0625Xm3/hr；另一個(gè)排放點(diǎn)是污泥脫水機(jī)的泥餅，但由于循環(huán)槽污泥排放量很小，又經(jīng)過脫水機(jī)壓濾將絕大部分水斗送回系統(tǒng)中，實(shí)際泥餅中含水量極小，可以忽略不計(jì)。這樣從以上流程框圖可以看到總的制水量是0.9375Xm3/hr，相當(dāng)于整個(gè)系統(tǒng)的回收率在93.75%。必要情況下，回收反滲透濃水可以通過蒸發(fā)器進(jìn)一步處理，產(chǎn)水送往主系統(tǒng)，最終形成鹽分排放，這樣的系統(tǒng)更接近零排放系統(tǒng)。結(jié)論綜上所述，反滲透系統(tǒng)因其一系列優(yōu)越性在30年內(nèi)基本取代了傳統(tǒng)的離子交換技術(shù)，成為目前最主流的初級脫鹽工藝。