大庆油田水务公司杏南水厂黑龙江省大庆市163000
摘要：反渗透技术是目前世界上发展速度最快、最先进、最节能的分离技术之一。其在环境工程、食品、纯净水设备等各个领域也得到了广泛的应用，本文阐述了反渗透技术在我国饮用水安全保障中的应用。
关键词：反渗透技术；饮用水安全保障；应用
引言：
饮用水安全保障能力尚待加强我国虽已初步构建了饮用水安全保障技术体系，但仍有待进一步完善。一方面，重大污染事件风险源的识别与监控缺少完整、系统、规范的技术体系。近年来，非传统安全威胁增强，给饮用水安全保障带来挑战。然而，当前我国饮用水安全保障主要侧重于病源微生物、重金属和有机污染物等传统污染物，针对新型污染物防控、突发事件预防和应急处理能力有待加强。另一方面，传统净水工艺面临挑战。饮用水水质新标准颁布之后，水质指标由原标准的３５项增至１０６项，这给传统水厂处理工艺的达标供水带来新的挑战。
1反渗透技术概述
1.1反渗透技术概念
反渗透技术的工作原理是将高于溶液渗透压力的压力作用下，利用只允许水透过而其他物质不能透过的半透膜截留和选择溶液中的溶质，将溶剂和溶质分离开来。因此反渗透技术又成半渗透技术。在社会生产过程中，反渗透膜的特性可以有效地去除水中的有机物、胶体、细菌、溶解盐还有一些其他的微生物，是一种耗能低、污染小、自动化程度高的分离技术。反渗透技术是一门与渗透技术相反的技术体系，最早反渗透技术是美国将尿液回收为纯净水的一种技术，这种分离技术与其他分离技术最大的不同，就是它不需要添加任何的试剂，与水发生氧化还原反应，从而达到分离有机物质的目的。这种分离技术是利用物理方法，对水增加压力，形成渗透只允许水通过的渗透膜，从而达到去除杂质的目的。因此反渗透技术广泛应用在社会各个领域。
1.2反渗透技术工作原理
反渗透技术是依靠高压实现渗透的功能，利用特制的高压水泵，对原水进行处理，给原水增加6—20公斤的压力，在高压下原水孔径被压缩，形成0.0001微米的反渗透膜。反渗透膜只允许体积小于0.0001微米的水分子通过，其他的病菌、病毒、真菌都无法通过，只能随着废水排出去。
1.3反渗透系统的构成
反渗透系统由两部分构成：一是预处理系统；二是反渗透系统。预处理系统的主要功能是改善供水条件，保护反渗透主机，保证进入渗透装置的原水达到反渗透系统进水的标准，从而提高反渗透膜的生命周期。目前市场上对原水处理的设备主要是多介质过滤器。这种过滤器过滤功能比较突出，通过过滤器直接滤掉直径大于10微米的悬浮颗粒；同时加上活性炭，活性炭在过滤反应中的主要作用是去除水中的异味、有机物等。为了更好地去除污垢，还需要安装阻垢加药装置、精密过滤器等设备。阻垢剂加药装置的作用是防止钙、镁等金属物质凝结成垢。精密过滤装置可以直接过滤水中精度5微米的颗粒物质。
2反渗透技术在我国饮用水安全保障中的应用
反渗透技术能够有效地去除水体污染物，可从水质、水量和应急供水等多方面保障我国的饮用水安全。
２.1改善饮用水水质
通常，我们认为反渗透膜的膜孔径在１ｎｍ以下，能够有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等，从而可以保证饮用水的安全。
1）去除盐分和硬度
盐分是健康饮用水的重要成分，但盐分过高的水不宜饮用，例如沿海地区的海水和内陆地区的苦咸水。此外，二价离子浓度过高会造成水体高硬度，硬水容易引起结石等病变；氟、砷等有毒、有害离子也容易造成人体内脏器官的病变和损坏。反渗透技术能够有效地去除盐分和硬度，研究表明，大部分商业化反渗透膜对高氟水、高砷水中氟、砷的去除率均可达９５％以上。
2）去除有机物
水体中的有机物浓度虽低，但成分复杂，对人体健康有潜在的危害。反渗透技术有助于实现水体痕迹有机物的去除，从而保障饮用水的安全。研究表明，反渗透技术能够有效去除小分子有机物，如乳化剂、烷基酚聚氧乙烯酸等。另外，反渗透技术对非挥发可溶性有机碳、总有机碳和可同化有机碳的去除也相当彻底。通过研究反渗透膜对水中四环素的去除效果，结果发现反渗透膜除了能截留水中四环素，还能通过膜表面吸附部分四环素。通过利用反渗透技术去除饮用水中药物的影响因素，也表明反渗透技术是去除水体中药物污染物的理想方法。
3）去除微生物
微生物是农村饮用水和城市二次供水中比较常见和广泛存在的超标项目，主要包括原生动物类和细菌类。反渗透膜对各种微生物具有非常高的脱除率，可达９９．９％以上。
2.2雨水利用
我国雨水年平均总量超过６万亿ｍ３，大部分雨水流失，雨水利用率不到１％。雨水作为丰富的淡水资源，处理过程比较简单，合理开发利用对提高供水量具有重要的实际意义。反渗透可作为雨水的深度处理工艺，能够保障雨水利用的安全性。以悉尼奥运会雨水处理和利用系统为例，雨水经收集后先经自然生物处理，再经膜系统处理，最后加氯消毒产水回用。其中，反渗透技术主要用于除盐，以保持水中具有较低的盐分。此外，反渗透技术能确保处理后的雨水达到生活用水的标准。新加坡非常重视反渗透技术在雨水利用中的应用，公用事业管理部门对城市雨水的储存进行规划，陆续建成１７个蓄水池和１个雨水收集池，总库容量接近１亿ｍ３，积蓄的雨水经过以反渗透为核心的工艺处理后，可作为生活用水，供给水量占城市总供水量的３０％。
2.3废污水回用
近年来，我国的废污水排放量持续增加，２０１５年废污水排放量达３８亿ｍ３，部分农村面源废水和工业废水未经处理就被直接排放，这不仅严重污染环境，还造成资源浪费。如能将这些废水进行深度处理，便可开辟为新的稳定水源。目前，由于废污水种类繁多、成分复杂，导致单一的膜技术并不能完全解决各种废污水处理问题，但反渗透技术已成为膜法再生水深度处理工艺的核心技术，在处理电镀废水、印染废水和造纸废水等方面均有相应的研究和工程实例，既减少了大量废污水的排放，又节省了大量地下水、自来水，间接支援了饮用水安全。针对封闭空间中的生活污水，构建了一种水下航行器舱室内污水处理及回用的装置，以膜生物反应器和反渗透装置为核心，试验表明：尽管系统进水水质、流量变化较大，但经各级系统处理后，浊度和洗涤剂去除率为１００％，ＣＯＤ和ＮＨ３－Ｎ去除率均可达９９．９％，出水水质达到回用标准。
2.4非常规污染水源的处理
非常规污染物直接关系到饮用水安全和民众健康，需要更严格的处理，反渗透被认为是最有效的处理方法之一。针对饮用水中自然放射性含量偏高的问题，开展了一项中试研究，对比超滤、反渗透和电渗析三种工艺对自然放射性的处理效果，结果表明：反渗透的去除效果最佳，可有效去除９５％的总α活度和９３％的总β活度。
结语
反渗透膜是一种操作简单、成本低的分离技术，因此在众多领域广泛应用。反渗透技术作为膜分离技术中一种，具有先进性的特点，在我国安全饮用水保障工作中的应用取得了较好的成效。特别是针对于当前水资源短缺的局面，反渗透技术的合理利用，有效的实现了废水的重复利用，实现了水资源的节约的同时实现资源的有效利用，这为人类的生产生活带来了很大的方便。
参考文献：
[1]中华人民共和国环境保护部．２０１４～２０１５年中国环境状况公报
[2]中华人民共和国国家统计局．２０１５年国民经济和社会发展统计公报．２０１６