海水淡化技术及应用-反渗透处理工艺与操作模式

反渗透技术已经大规模地应用在各行各业，但不同的行业对水质的要求是不一样的。当对水质要求较高时，原料液经过一次过滤而产生的透过液（产品水）是不能满足水质要求的，那么透过液就要多次通过反渗透膜。当通过膜组件后产生的浓水再次通过反渗透膜过滤，可大大提高反渗透系统的产水效率。那么定义“段”为经过膜组件的浓水流经下一组膜组件的组数；“级”为经过膜组件的透过液再经下一组膜组件的组数。

（一）一级一段法

一级一段法工艺流程分为两种形式。一种形式是原料液进入膜组件后，浓水液和透过液被连续排出，如图3-17所示。这种方式透过液流量低，浓缩比小，所需膜面积大，组分在系统中停留时间短，在工业应用较少。

图3-17　反渗透一级一段连续式流程

另一种形式是一级一段的循环式工艺，在原料液的处理过程中，它是将浓水的一部分或全部返回供料槽。它的操作最简单，浓缩速度快，所需膜面积小。但因较高的截流液加到原料液中，使透过液浓度增大，降低了透过通量，泵的能耗增大。采用部分循环可适当降低能耗，如图3-18所示。

图3-18　反渗透一级一段循环式流程

（二）一级多段法

用反渗透作浓缩时，如果一次浓缩达不到要求时，可以采用这种多段浓缩的流程方式，用于提高料液的利用率。它是把前一段的浓水为下一段的进料液连续操作下去，最后一段的浓水为最终浓水，各段的透过液独立排出后进行混合，如图3-19所示。这种操作方式透过液的回收率高，处理量大，浓缩液浓度高，适合于大处理量的场合。通常苦咸水的淡化和低盐度水或自来水的净化均采用该流程。

图3-19　反渗透一级多段法流程

在一级多段法中，当最后一段的浓水全部返回到供料槽与原料液进一步混合后，再进行反渗透浓缩，这一过程称为全循环式一级多段法，多用于浓缩和大分子物质与小分子物质的分离。最后一段的浓水部分返回到供料槽与原料液混合循环，其余部分浓水直接排放。这种方法透过液的回收率高，但操作始终在高浓度下进行，透过率低，常用于大规模生产中，特别是在食品、生物等领域。(www.xing528.com)

（三）两级一段法

为了提高回收率和透过液（水）的质量，将浓度低于装置初始原料液的第二级浓水返回到第一级进口处与初始原料液相混合作为第一级的进料液，第一级的透过液作为第二级的进料液，第二级的透过液就是最终的透过液，第一级的浓水排放废弃，见图3-20。两极一段流程适用条件是：①原料液含盐量特别高（如海水）；②一级反渗透达不到最终产水的水质指标；③反渗透膜的脱盐率低，而水的渗透性又高。

图3-20　反渗透二级一段流程

（四）多级反渗透

多级反渗透工艺流程分为两种形式。一种形式是在多级反渗透过程中，将第一级透过液作为第二级的供料液，而第二级的透过液再作为下一级的供料液，各级浓水都向体外直接排出，这样经过几级淡化可制出高纯度的淡水，见图3-21（a）。

图3-21　多级反渗透流程

图3-21（b）是另一种多级反渗透工艺，是将第一级透过液经升压后送入第二级膜组件，第二级透过液再经过升压并送入第三级膜组件，以此类推，浓水循环使用。

在此过程中随着级数的增加，水的回收率上升。