【www.szxqccs.com南京纯水设备】正渗透(Forward osmosis, FO)是一种常见的物理现象，是指水通过半透膜从高水化学势区域(或较低渗透压)自发地向低水化学势区域(或较高渗透压)传递的过程。正渗透的概念存在已久，但直到二十世纪中期人们才开始在水处理中应用正渗透技术。随着工艺的不断进步以及膜成本的不断降低，正渗透技术在海水淡化、污水处理等领域都得到了良好地应用。

自1930年，正渗透(Forward Osmosis, FO)作为一种实用的水处理工艺得到了广泛的研究。与传统的RO反渗透工艺使用压力驱动不同，南京水处理设备正渗透利用高浓度的汲取液，与待处理液之间形成渗透压，使待处理液中的水分子通过半透膜进入汲取液，最后将溶质从稀释的汲取液中分离出来，得到最终产水。

正渗透膜生物反应器

膜生物反应器 ( MBR)将SRT和HRT分离，理论上具有出水水质高、活性污泥浓度高、剩余污泥产量低等优点。然而，膜污染问题和能耗问题一直是制约MBR进一步壮大市场的障碍：膜污染导致水通量降低，膜材料需要经常清洗和更换;并且MBR泥水分离过程必须保持一定的膜驱动压力，增加了能耗和运营成本。

正渗透是否能够成为解决MBR膜污染和能耗问题的途径呢?

简单来说，OsMBR的原理就是污水作为水化学势高的待处理液，而含有氯化钠的高盐度溶剂作为水化学势较低的汲取液。正渗透膜将水由水化学势较高的一端向较低的一端运送，这样一来待处理液得到了浓缩，汲取液被稀释;而汲取液可以通过后续的反渗透工艺重新得到浓缩，从而实现污水的最终净化。从一些角度来看，正渗透自身很难用作污水处理的终结端，其更像是一个高级的预处理工艺。而与采用微滤和超滤膜的MBR相比，基于正渗透的MBR能用更低的水力压力(hydraulic pressure)取得更高的截留率。同时正渗透工艺可以一定程度地减少膜污染，也就是说反洗率可以相应降低。进一步说，跟传统MBR相比，OsMBR结合反渗透作深度处理时，能降低RO膜的污染概率以及获得更好的出水水质。

基于正渗透的优点，有人对新型浸入式渗透膜生物反应器(Os-MBR)进行了研究。OsMBR将FO正渗透技术引入MBR，FO和MBR一体化可以降低传统MBR的能耗。在过去的五年中，已经开始研究新型FO-MBR或渗透膜生物反应器(OsMBR)。由于OsMBR中的FO膜不采用液压压力，具有较低的结垢倾向和较好的分离能力，OsMBR工艺不仅可以降低压力驱动膜过程的能源成本(如微滤或超滤)，传统MBR空气冲刷的污染控制，而且还提供了一个更可持续的产水通量和更可靠的污染物去除性能。

除此OsMRB，还有更具“黑科技感”的工艺整合--渗透厌氧MBR(Os-AnMBR)。正渗透与厌氧MBR组合成的Os-AnMBR工艺能去除96%的COD、接近100%的磷和62%的氨氮，产生的生物沼气中的甲烷约占65%-78%，平均产率约0.21 L CH4 /g COD，且生物反应器中盐度的累加并没对生物过程产生抑制或毒性效应，这显示Os-AnMBR可能在未来的污水厂能源回收方面有很大的发挥空间。

技术限制

根据ACS和Science Direct的统计显示，正渗透的文献在过去10年有了显著的增长。尽管如此，真正的正渗透工程应用案例却是鲜有出现，问题出在哪里呢?

这是由于工艺本身的一些内在属性造成的。就像之前说，正渗透本身更多是一种高级的“预处理”，它还需配合回收汲取液的反渗透工艺(针对高盐溶液)或者蒸发工艺(含铵溶液等)。合肥纯水设备然而反渗透工艺和蒸发工艺本身存在很多应用方面的挑战。

以蒸发工艺为例，这种工艺似乎可以通过和光伏太阳能结合解决能耗问题，但是因为氨的挥发性，使得在实际应用时最终出水含有大量碳酸铵，这需要安装多阶蒸馏工艺来解决问题，会使最终造价成本变得过高。此外，较高的内部浓差极化(Concentration Polarisation)使OsMBR也有膜通量低等问题，另外还有汲取溶液反向渗透等问题。这些都是阻碍正渗透实现大规模应用的原因。

关于正渗透膜的研究，主要还是集中在膜材料、膜制造工艺、半透膜和支撑层的位置设计等方面。由于其抗氯等内在属性，三醋酸纤维素(CTA)膜应用最为广泛，与纤维素相比，对热、化学、生物降解不敏感，但在污水环境下的水解还是会发生。

开发高性能正渗透膜材料一直是科研人员的探索方向。例如能承受高压的复合薄膜(thin-film composite, TFC)、疏水性能好的CA/CTA膜、具有低接触角的TFC-聚酰胺(PA)膜陆续被研制出来。但目前大部分膜还是由美国的HTI公司垄断, TFC因为其高污染率还不能得到普及。

除了膜的研发之外，汲取液也是提高系统性能的关键。由于溶解度高和适合反渗透回收，氯化钠是应用最广泛的汲取溶液之一。

Os-MBR由于其低膜污染率和相应降低的成本，其商业化前景被人看好，但其成功与否很大程度上取决于是否能找到经济效益更高的汲取液。研究人员可以对能量平衡做分析，然后再对症下药，例如将污水处理和海水淡化结合，使正渗透技术和污水处理变得更加有商机吸引力。

最后，浓缩液也需得到妥善处置，特别是含有重金属的浓缩液。浓缩后的有机质其实有利于能量和营养物的回收，例如应用到市政污水里，解决主流厌氧氨氧化的一些技术限制。