反渗透膜分离技术在城市污水处理中的应用

摘要

国内外反渗透膜技术的发展概况，然后详细论述了反渗透膜分离技术。通过介绍反渗透的基本原理、反渗透装置型式、基本流程，以美国和日本采用反渗透处理生活污水为例，探讨了反渗透膜分离技术在城市污水处理中的应用情况，最后就其发展方向作出了初步地归纳和展望。

关键词：城市污水处理，膜分离技术，反渗透膜，实际应用，前景展望

引言

近来，物理化学处理技术、光照射技术及膜过滤技术已形成三大水处理技术。在这些技术中引人注目的是膜分离法污水处理技术[1]。膜分离是通过膜对混合物中各组分的选择渗透作用的差异，以外界能量或化学位差为推动力对双组分或多组分混合物的气体或液体进行分离、分级、提纯和富集的方法。而反渗透膜分离技术作为当今世界水处理先进的技术，具有清洁、高效、无污染等优点，已在海水淡化、城市给水处理、纯水和超纯水制备、城市污水处理及利用、工业废水处理、放射性废水处理等方面得到广泛的应用。

膜分离技术作为新的分离净化和浓缩方法，与传统分离操作(如蒸发、萃取、沉淀、混凝和离子交换树脂等)相比较，过程中大多无相变化，可以在常温下操作，具有能耗低、效率高、工艺简单、投资小等特点。膜分离技术应用到污水处理领域，形成了新的污水处理方法，它包含微滤(MF)、超滤(UF)、渗析(D)、电渗析(ED)、纳滤(NF)、和反渗透(RO)等，本文仅对反渗透(RO)膜法对城市污水处理技术进行探讨。

一、反渗透膜发展概况

膜广泛的存在于自然界中，特别是生物体内。人类对于膜现象的研究源于1748年，但是人类对它的认识和研究则较晚。1748年，Abbe Nollet观察到水可以通过覆盖在装有酒精溶液瓶口的猪膀肌进入瓶中时，发现了渗透现象。然而认识到膜的功能并用于为人类服务，却经历了200多年的漫长过程。人们对膜进行科学研究则是近几十年来的事。其发展的历史大致为；30年代微孔过滤；40年代透析；50年代电渗析；60年代反渗透；70年代超滤和液膜；80年代气体分离；90年代渗透汽化[2]。

在国外，其发展概况为：1953年美国的Reid 提出从海水和苦盐水中获得廉价的淡水的反渗透研究方案，1960年美国的Sourirajan 和Leob 教授研制出新的不对称膜，从此RO作为经济的淡化技术进入了实用和装置的研究阶段。20世纪70年代初期开始用RO法处理电镀污水，首先用于镀镍污水的回收处理，此后又应用于处理镀铬、镀铜、镀锌等漂洗水以及混合电镀污水。1965年英国首先发表了用半透膜处理电泳涂料污水的专利。此后美国P.P.G公司提出用UF和RO的组合技术处理电泳涂料污水，并且实现了工业化。1972－1975年J J .Porter 等人用动态膜进行染色污水处理和再利用实验。1983年L.Tinghuis等人发表了用RO法处理染料溶液的研究结果。30年来，反渗透(RO)技术先后在含油、脱脂废水、纤维工业废水、造纸工业废水、放射性废水等工业水处理、苦咸水淡化、纯水和高纯水制备、医药工业和特殊的化工过程和高层建筑废水等各类污水处理中得到了广泛的应用。尤其是近几年，一些新型的膜法污水处理技术逐一问世，如膜蒸馏、液膜、膜生化反应器、控制释放膜、膜分相、膜萃取等[3]。

在我国，膜技术的发展是从1958年离子交换膜研究开始的。1958年开始进行离子交换膜的研究，并对电渗析法淡化海水展开了试验研究；1965年开始对反渗透膜进行探索，1966年上海化工厂聚乙烯异相离子交换膜正式投产，为电渗析工业应用奠定了基础。1967年海水淡化会战对我国膜科学技术的进步起了积极的推动作用。1970年代相继对电渗析、反渗透、超滤和微滤膜及组件进行研究开发，1980年代进入推广应用阶段。1980年代中期我国气体分离膜的研究取得长足进步，1985年中国科学院大连化

物所，首次研制成功中空纤维N

2/H

2

分离器，主要性能指标接近国外同类产品指标，现

己投入批量生产，每套成本仅为进口装置的1/3。进入90年代以来，复合膜的制备取得了较大进展 [2]

二、反渗透膜分离技术基本原理

反渗透膜分离法的基本特点是其推动力为压力差（1－10MPa），传质机理一般认为是溶剂的扩散传递，透过膜的物质是水溶剂，截留物为溶质、盐（悬浮物、大分子、离子），膜的类型为非对称膜或复合膜。反渗透的选择透过性与组分在膜的溶解、吸附和扩散有关，因此除与膜孔大小结构有关外，还与膜的化学、物理性质有密切关系，即与组分和膜之间的相互作用密切相关[4]。

反渗透原理：渗透现象早在1748年已由Abbe Nollet首次得到证明，直到20世纪50年代，科学家们才开始利用反渗透或超滤作为溶液中溶质和溶剂的有效分离方法，并使其成为一种实验室技术。

渗透是指一种溶剂（即水）通过一种半透膜进入一种溶液或是从一种稀溶液向一种比较浓的溶液的自然渗透。但是在浓溶液一边加上适当的压力，即可使渗透停止，此时的压力称为该溶液的渗透压。若在浓溶液一边加上比自然渗透压更高的压力，扭转自然渗透方向，把浓溶液中的溶剂（水）压到半透膜的另一边稀溶液中，这是和自然界正常渗透过程相反的，此时就称为反渗透。

这就说明，当对盐水一侧施加的压力超过水的渗透压时，可以利用半透膜装置从盐水中获取淡水。因此，反渗透过程必须具备两个条件：一是必须有一种高选择性和高渗透性（一般指透水性）的选择性半透膜，二是操作压力必须高于溶液的渗透压。

三、反渗透的有关装置

（一）反渗透膜类型

一般来说，反渗透膜应具备以下性能：

①单位面积上透水量大，脱盐率高；

②机械强度好，多孔支撑层的压实作用小；

③化学稳定性好，耐酸、碱腐蚀和微生物侵蚀；

④结构均匀，使用寿命长，性能衰降慢；

⑤制膜容易，价格便宜，原料充足。

影响膜性能因素[7]：

①回收率；②转变率；③压力；④压密；⑤浓差极化。

据此，目前较常用的膜类型有：

①醋酸纤维膜（CA膜）

CA膜又可以分为平膜、管式膜和中空纤维膜几类。CA膜具有反渗透膜所需的三个基本性质：高透水性、对大多数水溶性组分的渗透性相当低、具有良好的成膜性能。

②聚酰胺膜（PA膜）

聚酰胺膜又可以分为脂肪族聚酰胺膜、芳香聚酰胺膜（成膜材料为芳香聚酰胺、芳香聚酰胺-酰肼以及一些含氮芳香聚合物）

③复合膜

这是近些年来开发的一种新型反渗透膜，它是由很薄的而且致密的符合层与高空隙率的基膜复合而成的，它的膜通量在相同的条件下比非对称膜高约50%－100%。目前复合膜有以下几种：

a.交联芳香族聚酰胺复合膜（PA）；

b.丙烯-烷基聚酰胺和缩合尿素复合膜；

c.聚哌嗪酰胺复合膜；

d.氧化锆-聚丙烯酸复合膜。

（2）反渗透装置型式

1. 板框式反渗透装置

这种形式的装置由Aerojet通用公司发展起来的，教适合于小的和低压工厂。膜支撑体在一种圆形平板上，这块平板称为多孔板，常见的有不锈钢多孔板和聚氯乙烯多孔板，产水通过多孔板汇集起来。这种装置存在以下缺点：①安装和维护费用高，②进料分布不均匀，③流槽窄，④多级膜装卸复杂，⑤单位体积中膜的比表面积低，

产水量少。尽管有这些缺点，但由于它的结构简单可靠，体积比管式装置小，在小规模的生产场所还是有一定的优势的。

图1 一级反渗透+混床

2. 管式反渗透装置

这种装置在实际应用中是很有意义的。它能够处理含悬浮颗粒和溶解性物质的液体，像沉淀一样在管式装置中把料液进行浓缩，运行期间系统处处都可以保持良好的排水作用，适当调节水力条件，常常可以预防溶液的浓缩弄脏或堵塞膜。其主要优缺点可以归纳如下：

优点：①能够处理含悬浮固体的溶液，②合适的流动状态就可以防止浓差极化和膜污染等，并容易调整。

缺点：①设备端部用膜较多，装置制造和安装费用较昂贵。②单位体积中膜的比表面积小。③必须把管子外部包起来。④要使用支撑材料。

3. 螺旋式反渗透装置

美国通用原子公司（Gulf General Atomic Co）发展了这种装置。这种螺旋式结构的中间为多孔支撑材料，两边是膜的“双层结构”，它的末端是冲孔的塑料管。双层膜的边缘与多孔支撑材料密封形成一个膜袋（收集产水），在膜袋之间再铺上一层隔网，然后沿中心管卷绕这种多层材料（膜/多孔支撑材料/膜/料液隔网），就形成了一个螺旋式反渗透组件。将卷好的螺旋式组件，放入压力容器中，就成为完整的螺旋式反渗透装置。使用这种螺旋式反渗透装置时应注意：

①中心管主要褶皱处的泄露②膜及支撑材料在粘结线上发生皱纹③胶线太厚可能会产生张力或压力不均匀④支撑材料的移动会使膜的支撑不合理，导致平衡线移动⑤膜上有小孔洞，这是由于膜的质量不合格所致。

目前，美国制作螺旋式组件已实现机械化，采用一种0.91m滚压机，连续喷胶将膜与支撑材料粘密封结在一起，滚转成螺旋式组件，牢固后不必打开即可使用。

螺旋式组件的主要优缺点是：

优点：①单位体积中膜的表面积比率大②压力导管的设计简单，具有扰性，安装和更换容易，结构可以紧密放在一起。

缺点：①料液含悬浮固体时不适宜②料液流动路线短③压力消耗高④再循环浓缩困难。

4 .中空纤维式反渗透装置

美国杜邦公司和道斯化学公司提出用纯中空纤维素作为反渗透膜，制造出中空纤维式反渗透装置。这种装置类似于一端封死的热交换器，其中含有外径50μm、内径25μm；装成一种圆柱形耐压容器中，或是将中空纤维弯成U形装入耐压容器中，由于这种中空纤维极细，通常可以装填几百万根。高压溶液从容器旁打进去，经过中空纤维膜的外壁，从中空纤维管束的另一端把渗透液收集起来，浓缩后的料液从另一端连续排掉。

中空纤维式反渗透装置的主要优缺点如下：

优点：①单位体积中膜的表面积比率高，一般可达到16000－30000m2/m3，因此组件可以小型化；②膜不需支撑材料，中空纤维本身可以受压而不破裂。

缺点：①膜表面去污困难，料液需经严格预处理；②中空纤维膜一旦损坏是无法更换的。

由此我们可以给优质反渗透装置作出以下要求：

①对膜能提供合适的支撑

②处理溶液在整个膜面上必须均匀分布

③在最小能耗情况下，对处理溶液提供良好的流动状态

④单位体积中膜的有效面积比率高

⑤组件容易拆卸和更换

⑥便于膜的拆卸和组装

⑦在运行压力下，有效的工作时安全与可靠性高

⑧外部泄露能尽可能从压力的变化上发现

⑨建造、维护费用都是方便的。

目前流行的这四种装置的一些主要特性比较见表3-1

表1 四种反渗透装置的主要特性比较

种类膜装填密度m2/m3操作压力MPa 透水量

m3/m2*d

单位体积产水量

m3/m3*d

板框式

管式

螺旋式

中空纤维式493

330

660

9200

5.6

5.6

5.6

2.8

0.2

1.02

1.02｀

0.073

500

336

673

673

注：原料液为500mg/L NaCl，脱盐率为92%－96%

四、反渗透的流程

（1）反渗透的流程的设计依据

RO过程应视为一个总的系统，它包含各组成部分及依据。这些依据可作为设计RO 系统时的入门指南。每一部分与每一交接处都将有合宜的操纵开关及连接，以保证系统的长期使用性能即可靠性。每一部分及每一系统均有可考虑满足各个用户需要的经济/性能的折中办法。我们沿与流程相反的方向来讨论：

①最终用途：首先的考虑是产品水的具体用途，它决定了为满足用户需要的水质和水量。对饮用水，通常要求满足公共卫生标准或世界卫生组织标准。对超纯电子工业用水，水电阻率需达18MΩcm。然而产品的性能并不严格的要超过所需值，因为高于所需的产水量或产水水质将增加产品水的费用，产生明显的负面影响。

②后处理：在RO透过液使用前，通常需要对其作些后处理。至少，需要脱气以去

和进行pH调节，以防止下游系统发生腐蚀。除为控制结垢对进料水酸化而产生的CO

2

后处理的要求取决于应用，需按具体情况加以确定。对许多工业应用，后处理包括采用树脂除盐和紫外线消毒。对城市应用要附加pH调节、脱气及用氯消毒。

③膜：膜为系统的心脏，其性能可受与膜本身及其构型无关的一些因素的影响，例如预处理及系统的操作与维护，然而，需根据进料水的水质及最终用途仔细考虑选择膜材料及膜构型。

④操作与维护：操作与维护是成功的系统性能的关键。为了尽早的发现潜隐的问题，须收集系统性能数据并定期分析。若发生了问题，应该采用合宜的寻找故障的技术，并与膜制造商和/或系统设计者切磋商量合宜的消除问题的措施。对不能控制的结垢、污染或堵塞，则需经常清洗膜以保持膜的性能。在膜装置中，这些物质不可逆的积累将导致流体分布不均和产生浓差极化，这将造成膜通量与盐截留率的减退，有时会使膜材料发生降解。这些导致了昂贵的膜单元的更换。已开发出的用于恢复因结垢或污染造成的不良的膜性能的技术，若能及早的识别出膜需清洗，则这些技术是非常有效的。清晰剂可用以从膜装置中将微粒、胶体、生物和有机物移出。通常的做法是

将清洗液按正向流动，低压下通过膜装置进行循环，直至污染物被去除。很少推荐进行反洗。

⑤高压泵：高压泵提供膜生产所需产水流量及水质的压力。常用泵的类型是单级、高速离心泵；柱塞泵；多级离心泵。通常单级离心泵效率最低，柱塞泵效率最高。对于小系统采用高速离心泵，对于大系统采用多级离心泵为佳。

⑥预处理：预处理即垢的控制，方法有pH值的调节、缓蚀剂软化、微生物控制、氯化/脱氯，对悬浮固体、胶体、金属氧化物、有机物等的去除。

（2）预处理过程

总的来讲反渗透系统是由预处理过程和膜分离过程组成的。

预处理过程是指被处理的料液在进入膜分离过程前需采用的预先处理措施。预处理一般有物理处理、化学处理和光化学处理三种。在预处理过程中可使用各种单元操作，也可以将几种方法组合使用，预处理过程的好坏是反渗透膜的分离过程成败的关键，因此必须严格认真的做好预处理工作。

目前流行的方法主要有以下几种：

（1）物理法

物理方法包括①沉淀法或气浮分离法，②砂过滤、预涂层（助滤剂）过滤、滤筒过滤、精过滤等，③活性炭吸附法，④冷却或加热。

（2）化学法

化学方法包括①氧化法：利用臭氧、空气、氧、氯等氧化剂进行氧化，②还原法，③pH值调节法

（3）光化学法

光化学预处理方法主要指紫外线照射。

采用哪一种预处理方法，不仅取决于料液的物理、化学和生物学性质，而且还要根据在膜分离过程中所用组件的类型构造作出判断。实际运行中的故障，一方面是由于膜表面上的分离所带来的直接污染；另一方面与膜组件本身的构造有关。预处理所需要达到的标准，根据所用的膜件的不同也不一致。

（3）反渗透膜分离常见的流程

反渗透膜分离工艺设计中常见的流程有如下几种：

①一级一段法

这种方式是料液进入膜组件后，浓缩液和产水被连续引出，这种方式水的回收率不高，工业应用较少。另一种形式是一级一段循环式工艺，它是将浓水一部分返回料液槽，这样浓溶液的浓度不断提高，因此产水量大，但产水水质下降。

②一级多段法

当用反渗透作为浓缩过程时，一次浓缩达不到要求时，可以采用这种多步式方式，这种方式浓缩液体体积可减少而浓度提高，产水量相应加大。

③两级一段法

当海水除盐率要求把NaCl从35000 mg/L降至500mg/L时，则要求除盐率高达98.6%如一级达不到时，可分为两步进行。即第一步先除去NaCl 90%，而第二步再从第一步出水中去除NaCl 89%，即可达到要求。如果膜的除盐率低，而水的渗透性又高时，采用两步法比较经济，同时在低压低浓度下运行时，可提高膜的使用寿命。

④多级反渗透流程

在此流程中，将第一级浓缩液作为第二级的供料液，而第二级浓缩液再作为下一级的供料液，此时由于各级透过水都向体外直接排出，所以随着级数增加水的回收率上升，浓缩液体体积减少浓度上升。为了保证液体的一定流速，同时控制浓差极化，膜组件数目应逐渐减少。

当然，在选择流程时，对装置的整体寿命、设备费、维护管理、技术可靠性也必须考虑。例如，需将高压一级流程改为两级时，那么就有可能在低压下运行，因而对膜、装置、密封、水泵等方面均有益处。

五、反渗透技术在城市污水的应用

反渗透技术是20世纪60年代初发展起来的以压力为驱动力的膜分离技术。该技术是从海水、苦咸水淡化而发展起来的，通常称为“淡化技术”。由于反渗透技术具有无相变、组件化、流程简单、操作方便、占地面积小、投资省、耗电低等优点，因

此在水处理中得到了大量的运用。目前反渗透技术已广泛应用于海水苦咸水淡化，纯水、超纯水制备，化工分离、浓缩、提纯等领域。工程遍布电力、电子、化工、轻工、煤炭、环保、医药、食品等行业。

（1）在我国反渗透法生活污水处理工艺调试方法

反渗透技术于80年代初在我国得到应用，首先用于电子工业超纯水及饮料业用水的制备，而后用于用水处理，90年代起在饮用水处理方面获得普及。反渗透技术在我国工业水处理方面应用得比较多，但在城市污水处理方面，目前大部分还停留在实验室小试阶段，哈尔滨工业大学曾做过这方面的中试研究[2]，利用组合膜工艺来进行

城市含盐污水回用处理试验研究。当前，生活污厂工艺调试的重要性还没被普遍认识和接受，不少污水厂建成后没有进行工艺调试，这就产生了要么运行不起来，要么运行起来水质达不到设计要求，运行成本偏高等现象。

事实上，工艺调试是污水厂投产前的一项重要工作，其重要性表现在以下几个方面：一是发现并解决设备、设施、控制、工艺等方面出现的问题，使污水厂投入正常运行；二是实现工艺设计目标，即出水各项指标达到设计要求；三是确定符合实际进水水量和水质的各项控制参数，在出水水质达到设计要求的前提下，尽可能的降低运行成本。

1. 调试内容及目的

调试的主要内容有：第一，带负荷试车，解决影响连续运行的各种问题，为下一步工作打好基础；第二，活性污泥培养，主要是积累处理所需微生物的量；第三，活性污泥驯化，其目的是选择适应实际水质情况的微生物，淘汰无用的微生物；第四，确定符合实际进水水质水量的工艺控制参数，在确保出水水质达标的前提下，尽可能降低能耗；第五，编制工艺控制规程，以指导今后的运行。2. 调试方法（1）准备工作

人员准备：

a.工艺、化验、设备、自控、仪表等相关专业技术人员各一人。

b.接受过培训的各岗位人员到位，人数视岗位设置和可以进行轮班而定。

其他准备工作：

a.收集工艺设计图及设计说明、自控、仪表和设备说明书等相关资料。

b.检查化验室仪器、器皿、药品等是否齐全，以便开展水质分析。

c.检查各构筑物及其附属设施尺寸、标高是否与设计相符，管道及构筑物中有无堵塞物。

d.检查总供电及各设备供电是否正常。

e.检查设备能否正常开机，各种闸阀能否正常开启和关闭。

f.检查仪表及控制系统是否正常。

g.检查维修、维护工具是否齐全，常用易损件有无准备。

h.购置絮凝剂。

（2）带负荷试车:

开启水处理设施、管道中所有阀门和闸阀，启动进水泵送水，根据各构筑物进水情况，沿工艺流程适时启动其他设备。在此过程中应做好以下几方面工作：第一、检查进线总电流是否符合要求，变配电设备工作是否正常，各种设备工作情况是否正常以及能否满足设计要求，仪器仪表工作是否正常，自控系统能否满足设计要求。第二、用容积法校核进出水、回流以及剩余污泥流量计计量是否准确，校核各种仪表，检测进水水质，测量流速，测量并记录设备的电压、电流、功率和转速。第三、及时解决试车过程中发现的问题。第四、编制设备操作规格

（3）活性污泥培养:

活性污泥培养的实质就是在一段时间内，通过一定的手段，使处理系统中产生并积累一定量的微生物，其培养方式主要有连续式和间歇式。

a.连续式培养：连续式培养是指在连续进水、连续出水的情况下进行的活性污泥培养方式。选择该种培养方式的条件是要有足够的进水，即日进水量至少可以满足一台进水泵24小时的水量，连续式培养的优点是培养时间短，微生物所需驯化时间短。其具体操作方法是根据来水量的大小确定进水泵开机台数和生物池开启组数，格栅机、沉砂池、二沉池全开，开启外回流泵（若有内回流泵，选择不开），回流量控制在大

于100%，曝气区溶解氧大于2mg/l，生物池流速平均不小于0.3m/s，绝对流速不小于0.2m/s，连续运行。在此过程中，每天做好各项水质指标和控制参数的测定。当sv%达到10%以上时，活性污泥培养即告成功，此时的出水BOD5、SS、COD等指标一般可达到设计要求。

b.间歇式培养：间歇式培养是按进水、曝气、沉淀、撇除上清液等四个阶段往复循环的培养方式，是在进水量小不能满足连续运行的一种培养方式。其特点是微生物积累周期长，驯化时间长，操作工作量大。其具体操作方法是同时开启进水泵、格栅机、沉砂池，待生物池充满水后开始曝气，同时停止进水，定时测量生物池，当COD、SS明显小于进水时停止曝气，沉淀2小时后再进水，同时撇除上清液。在此过程中的水质指标和控制参数的测定及完成的标志同连续式培养。

（4）活性污泥驯化

驯化的目的是选择适应实际水质情况的微生物，淘汰无用的微生物，对于有脱氮除磷功能的处理工艺，通过驯化使硝化菌、反硝化菌、聚磷菌成为优势菌群。具体做法是首先保持工艺的正常运转，然后，严格控制工艺控制参数，DO在厌氧池控制在0.1mg/l以下，在缺氧池控制在0.5mg/l以下，在好氧池控制在2-3mg/l，好氧池曝气时间不小于5小时，外回流比50%～100%，内回流比200%～300%，并且，每天排除日产泥量30%～50%的剩余污泥。在此过程中，每天测试进出水水质指标，直到出水各指标达到设计要求。

（5）工艺控制参数的确定

设计中的工艺控制参数是在预测的水量、水质条件下确定的，而实际投入运行时的污水厂其水量水质往往与设计有较大的差异，因此，必须根据实际水量水质情况来来确定合适的工艺控制参数，以保证运行的正常进行和使出水水质达标的的同时尽可能降低能耗。

①. 工艺参数内容：

需确定的重要工艺参数有进水泵房的控制水位、沉砂池排砂周期、生物池溶解氧DO及氧化还原电位ORP、污泥回流比R、污泥浓度MLVSS，污泥沉降比SV%、污泥指数

SVI、污泥龄SRT、剩余污泥排放周期及日排放量、二沉池泥面高度等，其中影响能耗大小的主要因素是进水水位的高低和污泥浓度MLVSS的大小，影响脱氮除磷效果的主要因素是溶解氧DO和污泥龄SRT。

②.确定方法：

进水泵房水位在保证进水系统不溢流的前提下尽可能控制在高水位运行。用每天排除大海量的体积与集砂容积对比来确定排砂周期，排砂量体积小于集砂容积。生物池DO及ORP根据厌氧池放磷情况、缺氧池反硝化情况、好氧池吸磷和硝化情况来确定，一般情况下厌氧池的DO小于0.1mg/l，缺氧池的DO小于0.5mg/l，好氧池的DO控制在2～3mg/l之间，厌氧池ORP小于-250mv，缺氧池ORP在-100mv左右，好氧池ORP

大于40mv。回流比R的大小应根据污泥在二沉池的停留时间和磷的释放来确定，一般情况下80%左右较合适。污泥浓度MLVSS通过污泥负荷来确定，脱氮除磷工艺的污泥负荷一般在0.12kgBOD5/（kgMLVSS*d）左右较合适。污泥龄SRT要考虑设计水质的要求，对脱氮除磷工艺而言，其一般控制在8天左右

（6）工艺控制规程：

工艺控制规程主要是用来指导生产运行的，是工艺运行的主要依据，其主要包含以下几方面的内容：第一，各构筑物的基本情况；第二，各构筑物运行控制参数；第三，设施设备运行方式；第四，工艺调整方法；第五，处理设施维护维修方式。工艺控制规程应在工艺参数确定后编制。

（7）调试中的其他工作：

污水厂要正确运行，还应有一套完善的制度，其主要包括管理制度、岗位职责、操作规程、运行记录、设备设施档案等，在调试过程中可分步完成上述工作。

3. 应注意的问题

1. 通过前对所有设施、管道及水下设备进行检查，彻底清理所有杂物，以避免通水后管道、设备堵塞和维修水下设备影响调试的顺利进行。通水后进行水下设施设备的维护困难相当大，主要是因为维修需将水池放空，而水池的容积小则几千个立方，大则上万立方，放空一次相当费时费工，特别是有活性污泥后，水往哪放本身就是个

问题，放出去会发生污染事故，放到别的池子往往又装不下。因此，在通水前一定要认真检查、清理。

2. 对进水水质严格进行监控，尤其是PH，超过要求时应立即采取相应措施，否则会使培菌工作前功尽弃。

3. 培菌初期，曝气池会出现大量的白色泡沫，严重时会堆积两三米高，污染走道和现场仪器仪表，这一问题是培菌初期的必然现象，只要控制好溶解氧和采取适当的消泡措施就可以解决。

4. 自来水水量和压力大小往往容易被大家忽视，在调试过程中，化验室和污泥脱水的一些仪器、设备对水量和水压有严格的要求，若达不到要求，这些仪器、设备将无法使用。污水厂一般远离城市，处于自来水的管网末梢，水量水压通常很小，因此，应设置一定的装置以提高水量水压。

（2）在美国反渗透法生活污水处理

在美国，反渗透法曾作为生活污水是一种深度处理方法而进行研究。过去深度处理一般是将污水的二级处理的排水(活性污泥生化处理后的出水)再进行混凝、过滤、活性炭吸附处理等，但对除盐过程却一直未予考虑。目前由于全球性水源紧张，各国

图4 波莫纳的试验流程图

都在大力推行节约用水，在大型工业城市，将城市污水处理后再回用于工业是今后的发展方向。或将城市污水深度处理后作为大型建筑物、家庭洗刷的用水、灌溉及绿化用水，即“中水”来源。以往的除盐方法主要有离子交换树法和电渗析法，但这些方法不能去除水中的有机物及不溶性杂质，把反渗透法作为弥补这一不足的一种方法，并进行研究，其中加里福尼亚的波莫纳(Pomona) 的试验是与联邦污水管理局(FWPCA)进行协作，主要是确定反渗透的脱盐效果、对有机物及富营养化成分的去除程度，还对运行中防止污染的方法及经济性作出评价，波莫纳的试验流程如图1所示。试验分两组进行，第一组用85个膜组件，第二组用68个膜组件，第一组水的回收率初期为80% ，后期降为78%，第二组水的回收率初期为80%，后期降为64%。

六、反渗透膜的发展趋势

最初反渗透是以脱盐为目的开发的，对膜的要求也只是为分离无机盐和水，随着反渗透用途的扩大，目前已达到根据用途对膜的构造进行设计的阶段。目前将传统的中压膜改为低压膜或超低压膜的动向非常活跃，其发展趋势概括如下：

在脱盐领域中，对于海水淡化由高压（5－7 MPa）向超高压（8－8.5 MPa）；对于咸水淡化将向脱盐（地下水、江河水）、废水处理（工业废水、城市污水）和超纯水（电子工业用水、医疗用水）等三方面发展；对处理压强将由中压（3－4 MPa）向低压（1－2 MPa）甚至超低压（1 MPa以下）；同时在有用物质浓缩回收领域会有更大的发展[10]。

目前，在海水淡化方面，利用复合膜成功的达到了高脱盐率。在咸水淡化方面，目前将传统的中压膜改为低压膜或超低压膜，并保持脱盐率不变（或提高），可以说是时代的潮流。

反渗透工程应用的另一个发展方向是反渗透膜组器与超滤、微滤、纳滤、EDI等组器的有机地组合应用，充分发挥各种膜分离技术的特性，形成一个完整的系统工程，达到浓缩、分离、提纯的目的。

鉴于RO技术的最近进展，在不久的将来，该领域中可望有如下的发展[11]：

（1）将开发去除小的氯化物有机分子的聚合物膜。

（2）将开发分离烃混合物的无机RO膜。

（3）以动力膜为基础，将开发出无机和有机混合材料膜。

（4）采用更先进的物理方法获悉膜的结构及膜中的液体的结构。

（5）以控制聚合物体球粒的尺寸及球粒中聚合物的密度来控制膜的孔尺寸。

（6）聚合物球粒的概念也将被用于复合膜的设计。

（7）在膜孔尺寸和聚合物-溶液相互作用基础上，将发展更精确的传递理论。

（8）由控制膜孔尺寸和膜溶质相互作用，将开发能将混合溶质分级的膜。

（9）膜污染将被膜的设计及膜组件的设计所控制。

（10）RO和其它分离过程的混合分离系统将日益增长的渗入化学工业和有关工业，越来越多的将化学和生物反应与膜分离技术相结合。

七、结语

总之，反渗透法除在水处理方面有着广泛的用途外，在化学工业、食品工业、医药工业以及气体分离等许多学科和领域都有着极其广泛的应用，特别是随着膜技术的发展。其潜在应用领域将会不断扩大，这门新兴的反渗透科学将会在今后的科学技术发展中大显身手，发挥更大的作用。随着水资源供求矛盾的加剧和水环境保护要求的日趋严格,污水回用的重要性更加凸显,迫使人们开发处理效果更好、适用水质更宽、投资更少、运行成本更低、操作更简单的回用污水处理技术。可以预见成本更低、抗污染能力更强的新型膜材料将进一步推动膜分离技术在回用污水处理中的应用,不同单元技术的组合工艺将更加科学、合理。

参考文献

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第I版，21-4

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[8] 冯海军，杨云龙．浅析反渗透技术在污水回用中的应用．山西建筑第30卷

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[9] 田茂东，许士勇．影响反渗透运行的因素及运行参数的标准化．山东电力

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[10] 高以洹，松木丰等．日本NF膜、低压超低压RO膜及应用技术的发展，膜

科学与技术．1998（5）

[11] 解利晰，张耀江．反渗透海水淡化技术现状与展望[J]，中国给水排水．2000，

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致谢

在毕业设计完成之际，我要特别感谢我的指导孔老师热情关怀和细心指导。在我撰写论文的过程中，孔老师倾注了大量精力，无论是在论文的选题、构思和资料的收集方面，还是在论文的研究方法以及成文定稿方面，我都得到了孔老师细致的教诲和无私的帮助，在此表示真诚地感谢。

感谢所有关心、支持、帮助过我的良师益友。

最后，向在百忙中抽出时间对本文进行评审并提出宝贵意见的各位老师表示衷心地感谢！