反滲透系統(tǒng)設(shè)計(jì)與運(yùn)行控制

1.常見術(shù)語(yǔ)解釋

(1)半透膜

廣泛存在于自然界動(dòng)植物體器官上的一種選擇透過性膜。嚴(yán)格地

說，是只能透過溶劑(通常指水)而不能透過溶質(zhì)的膜。工業(yè)使用的

半透膜多是高分子合成的聚合物產(chǎn)品。

(2)滲透、滲透壓

當(dāng)把溶劑和溶液(或把兩種不同濃度的溶液)分別置于半透膜的

兩側(cè)時(shí)，溶劑將自發(fā)地穿過半透膜向溶液(或從低濃度溶液向高濃度

溶液)側(cè)流動(dòng)，這種現(xiàn)象叫滲透，如果上述過程中溶劑是純水，溶質(zhì)

是鹽份，當(dāng)用理想半透膜將他們分隔開時(shí)，純水側(cè)會(huì)自發(fā)地通過半透

膜流入鹽水側(cè)。

純水側(cè)的水流入鹽水側(cè)，鹽水側(cè)的液位上升，當(dāng)上升到一定程度

后，水通過膜的凈流量等于零，此時(shí)該過程達(dá)到平衡，與該液位高度

差對(duì)應(yīng)的壓力稱為滲透壓，它與溶液的種類、濃度和溫度有關(guān)而與半

透膜本身無關(guān)，通?？捎孟率接?jì)算滲透壓：An=ACRT

式中：△Ji滲透壓，R氣體常數(shù)，AC膜兩側(cè)濃度差，T溫度。

(3)反滲透

上述滲透過程中，當(dāng)在半透膜的鹽水側(cè)施加一個(gè)大于滲透壓的壓

力時(shí)，水的流動(dòng)向就會(huì)逆轉(zhuǎn)，此時(shí)鹽水中的水將流入純水側(cè)，這種現(xiàn)

象叫做反滲透

(4)脫鹽率(SaltRejection)

指給水總?cè)芙夤腆w物(TDS)中未透過膜部分的百分?jǐn)?shù)，脫鹽率二

(1-產(chǎn)品水總?cè)芙夤绦挝?給水總?cè)芙夤绦挝?X100%o

(5)回收率(Recovery)

指產(chǎn)水流量與給水流量之比，以百分?jǐn)?shù)表示，回收率=(產(chǎn)品水

流量/給水流量)X100%,一般影響回收率的因素，主要有進(jìn)水水質(zhì)、

濃水的滲透壓、易結(jié)垢物質(zhì)的濃度、污染膜物質(zhì)等。

(6)流量衰減系數(shù)、膜通量保留系數(shù)

指反滲透裝置在運(yùn)行過程中產(chǎn)水量衰減的現(xiàn)象，即運(yùn)行一年后產(chǎn)

水流量與初始運(yùn)行產(chǎn)水流量下降的比值(復(fù)合膜一般不超過3%)；膜

通量保留系數(shù)指運(yùn)行一段時(shí)間后產(chǎn)水流量與初始運(yùn)行產(chǎn)水流量的比

值(一般三年可達(dá)到0.85以上)。

(7)水通量(Flux)

指單位面積膜的產(chǎn)水流量，與進(jìn)水類型與膜類型有關(guān)。

(8)濃差極化

反滲透過程中，水分子透過后，膜界面層中含鹽量增大，形成濃

度較高的濃水層，此層與給水水流的濃度形成很大的濃度梯度，這種

現(xiàn)象稱為膜的濃差極化。

(9)朗格利爾指數(shù)(LSI)

又稱飽和指數(shù)，是水樣實(shí)測(cè)的PH值減去水樣中碳酸鈣飽和時(shí)的

PH值(PHs)所得的值。碳酸鈣在水中呈飽和狀態(tài)時(shí)，重碳酸鈣既不

分解為碳酸鈣，碳酸鈣也不會(huì)繼續(xù)溶解，此時(shí)的PH值稱為飽和的PH

值，以PHs表示。若水樣的PH值大于PHS,LSI為正值時(shí)，碳酸鈣會(huì)

從水中析出，這種水屬結(jié)垢型水；當(dāng)LSI為負(fù)值時(shí)，原有水垢層會(huì)被

溶解掉，使原材料裸露在水中受侵蝕，這種水稱作侵蝕型水；當(dāng)LSI

等于零時(shí)，水處于飽和狀態(tài)，這種水屬于穩(wěn)定性。LSI用以判斷碳酸

鈣水垢在水中是否會(huì)析出，并據(jù)此提出用加酸或用加堿處理方法來控

制水垢的析出。

(10)離子積(Ipb)

(11)溶度積(Ksp)

難溶電解質(zhì)盡管難溶，但還是有一部分陰陽(yáng)離子進(jìn)入溶液，同時(shí)

進(jìn)入溶液的陰陽(yáng)離子又會(huì)在固體表面沉積下來，當(dāng)這兩個(gè)過程的速率

相等時(shí)，難溶電解質(zhì)的溶解就達(dá)到平衡狀態(tài)，固體的量不再減少，這

樣的平衡狀態(tài)叫溶解平衡，其平衡常數(shù)叫溶度積常數(shù)(沉淀平衡常

數(shù))，簡(jiǎn)稱溶度積。通常把在100g水中的溶解度小于0.01g的物質(zhì)稱

為難溶物，難溶電解質(zhì)在水中溶解的部分是完全離解的，即溶解多少,

就離解多少。溶度積的大小反映了物質(zhì)的溶解能力，它會(huì)受溫度的變

化以與其他電解質(zhì)的溶解影響而改變，所以通常給出的數(shù)值為某一單

一電解質(zhì)在特定溫度下測(cè)定的。

(12)離子積與溶度積的關(guān)系

在沉淀溶解平衡中，溶度積是達(dá)到沉淀溶解平衡時(shí)的離子積。在

一定溫度下，溶度積是個(gè)常數(shù)，而離子積不是常數(shù)，可以根據(jù)離子積

與溶度積的相對(duì)大小，判斷溶液中是否有沉淀生成(即溶度積規(guī)則)。

如果與一般化學(xué)平衡中的概念作比較，離子積是反應(yīng)商，而溶度積是

平衡常數(shù)，另外在酸堿電離平衡中，離子積指的是水的自偶電離平衡

常數(shù)Kw,也稱為離子積常數(shù)，這與沉淀溶解平衡中的離子積不是一

回事。

(13)膜的分離特性指標(biāo)和物、化穩(wěn)定性指標(biāo)

包括：膜材質(zhì)；允許使用的最高壓力；允許使用的溫度圍；允許

的最大給水量；適用的PH圍；耐03和CL2等氧化性物質(zhì)的能力；抗

微生物、細(xì)菌的侵蝕能力；耐膠體顆粒與有機(jī)物的污染能力。

(14)膜的一般性能要求

對(duì)水的滲透性要大，脫鹽率要高；具有一定的強(qiáng)度，不致因水的

壓力和拉力影響而變形、破裂，膜的被壓實(shí)性盡可能最小，水通量衰

減小，保證穩(wěn)定的產(chǎn)水量；結(jié)構(gòu)要均勻，能制成所需要的結(jié)構(gòu)；能適

應(yīng)較大的壓力、溫度和水質(zhì)變化；具有好的耐溫、耐酸堿、耐氧化、

耐水解和耐生物侵蝕性能；使用壽命要長(zhǎng)；成本要低。

(15)膜的分類

按膜本身的結(jié)構(gòu)形態(tài)一均質(zhì)膜：同一種材質(zhì)、厚度均一的膜，為

了增加強(qiáng)度以便耐壓，膜的厚度較厚，整個(gè)膜厚都起著屏蔽層的作用，

因而透水性較差。非對(duì)稱膜：同一種材質(zhì)，制作成致密的表皮層和多

孔支持層，表皮層很薄，起鹽分離作用，厚約0.1?0.2um,因?yàn)樽?/p>

力較小，膜的水通量較均質(zhì)膜高。復(fù)合膜：不同材質(zhì)制成的幾層膜的

復(fù)合體，表層為致密屏蔽表皮(起阻止并分離鹽分的作用)，厚約為

0.2nm,表皮敷在強(qiáng)度較高的多孔層上，多孔層厚約40um,最底層

為無紡織物支撐層，厚約120um,起支持整個(gè)膜的作用。

按膜加工外形一平面膜：由平面膜作為中間原材料，可以加工成

板式、管式或卷式反滲透膜。中空纖維膜：以熔融紡絲經(jīng)過中空纖維

的紡絲、熱處理等工藝制成的很細(xì)很細(xì)的非對(duì)稱結(jié)構(gòu)的中空纖維膜。

按膜的材質(zhì)一醋酸纖維素膜：一般是用纖維素經(jīng)脂化生成三醋酸

纖維素，再經(jīng)過兩次水解，成1、2、3醋酸纖維素的混合物制成的膜。

芳香聚酰胺膜：一般是高交聯(lián)芳香聚酰胺作為膜表皮的致密脫鹽層。

(16)膜元件

由膜片與進(jìn)水流道網(wǎng)格、產(chǎn)水流道材料、產(chǎn)水中心管和抗應(yīng)力器

等用膠粘劑組裝成的分離核心，能實(shí)現(xiàn)進(jìn)水與產(chǎn)水分開、沒有耐壓外

殼、不能直接在裝置上運(yùn)行的反滲透或納濾過程的最小單元稱為膜元

件。

(17)膜元件的分類

工業(yè)上使用的膜元件主要有四種基本形式：管式、平板式、中空

纖維式和渦卷式。管式和平板式兩種是反滲透最初始的產(chǎn)品形式，中

空纖維式元件和渦卷式元件是管式和平板式膜元件的改進(jìn)和發(fā)展。

(18)不同膜元件的對(duì)比

管式膜元件：將管狀膜襯在耐壓微孔管上，并把許多單管以串聯(lián)

或并聯(lián)方式連接裝配成管束。有壓式或外壓式兩種，一般用壓式，其

優(yōu)點(diǎn)是水流流態(tài)好，易安裝、清洗、拆換，缺點(diǎn)是單位面積小。

平板式膜元件：是由一定數(shù)量的承壓板組成，承壓板兩側(cè)覆蓋微

孔支撐板，其表面覆以平面成為最基本的反滲透單元。迭和一定數(shù)量

的基本單元并裝入壓力容器中，構(gòu)成反滲透器。此種形式能承受高的

壓力，缺點(diǎn)是占地面極大，水流分布均勻差，擾動(dòng)差，易產(chǎn)生濃差極

化。

中空纖維膜元件：將中空纖維絲成束地以U形彎的形式把中空纖

維開口端鑄于管板上，類似于列管式熱交換器的管束和管板間的連

接。由于纖維間是相互接觸的，故纖維開口端與管板的密封是以環(huán)氧

樹脂用離心澆鑄的方式進(jìn)行的，其后，管板外側(cè)用激光切割以保證很

細(xì)纖維也能是開口的。在給水壓力作用下，淡水透過每根纖維管壁進(jìn)

入管，由開口端匯集流出壓力容器成為產(chǎn)品水。該種形式的優(yōu)點(diǎn)是單

位面積的填充密度最大，結(jié)構(gòu)緊湊；缺點(diǎn)是要求給水水質(zhì)處理最嚴(yán)，

污染堵塞時(shí)清洗困難。

卷式膜元件：類似一個(gè)長(zhǎng)信封狀的膜口袋，開口的一邊粘接在含

有開孔的產(chǎn)品水中心管上。將多個(gè)膜口袋卷繞到同一個(gè)產(chǎn)品中心管

上，使給水水流從膜的外側(cè)流過，在給水壓力下，使淡水通過膜進(jìn)入

膜口袋后匯流人產(chǎn)品水中心管。為了便于產(chǎn)品水在膜袋流動(dòng)，在信封

狀的膜袋夾有一層產(chǎn)品水導(dǎo)流的織物支撐層；為了使給水均勻流過膜

袋表面并給水流以擾動(dòng)，在膜袋與膜袋之間的給水通道中夾有隔網(wǎng)

層，膜口袋的三面是用粘結(jié)劑粘接在一起的。給水從膜元件端部引入,

沿著膜表面平行的方向流動(dòng)，被分離的產(chǎn)品水垂直與膜表面，透過膜

進(jìn)入產(chǎn)品水膜袋。如此，形成了一個(gè)垂直、橫向相互交叉的流向C給

水中被膜截留下的鹽分和膠體顆粒物質(zhì)仍留在給水（逐步的成為濃

水）中，并被橫向水流帶走。如果膜元件的水通量過大，或回收率過

高（指超過制造廠導(dǎo)則規(guī)定），鹽分和膠體滯留在膜表面上的可能性

就越大，濃度過高會(huì)形成濃差極化，膠體顆粒會(huì)污染膜表面。

如上所述，管式、平板是膜元件的填充密度很低，但可應(yīng)用于高

污染給水或粘度高的液體的處理；中空纖維膜元件易污染，影響其在

一般水處理情況下使用。

(19)壓力容器

指盛裝反滲透膜元件的'膜殼，用以組成反滲透裝置以便使用。

常用的壓力容器的進(jìn)出水結(jié)構(gòu)構(gòu)形式有兩種：端聯(lián)式和側(cè)聯(lián)式。端聯(lián)

式為進(jìn)出水連接均在壓力容器兩端端板上；側(cè)聯(lián)式為原水從壓力容器

的側(cè)面進(jìn)入，濃縮水從另一端的側(cè)面排出，而透過水則從壓力容器兩

端收集。側(cè)聯(lián)式安裝方便。原水進(jìn)水口與濃縮水排出口可直接與管線

外連，不影響端板的拆卸。端板有擋環(huán)槽、。形圈、保安螺拴等構(gòu)成,

保證其密封性。壓力容器分為低壓壓力容器、常壓壓力容器與高壓壓

力容器，依設(shè)計(jì)需要選用，其需要有可靠的抗疲勞性能、衛(wèi)生性能、

密封性能以與耐腐蝕性能，以保證其密封、無毒、無污染，并達(dá)到長(zhǎng)

期使用無腐蝕的要求。

(20)產(chǎn)水背壓

背壓指的是產(chǎn)品水側(cè)的壓力大于給水測(cè)的壓力的情況，如果產(chǎn)品

水側(cè)的壓力大于給水側(cè)的壓力，膜口袋三面的粘接線就會(huì)破裂而導(dǎo)致

膜元件脫鹽率的喪失或者明顯降低，因此從安全的角度考慮，反滲透

系統(tǒng)不能夠存在背壓。

由于反滲透膜過濾是通過壓力驅(qū)動(dòng)的，在正常運(yùn)行時(shí)是不會(huì)存在

背壓的，但是如果系統(tǒng)正?；蛘吖收贤C(jī)，閥門設(shè)置或者開閉不當(dāng)，

那么就有可能存在背壓，因此必須妥善處理解決背壓的問題。

（21）膜元件的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試回收率、實(shí)際回收率與系統(tǒng)回收率

膜元件標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試回收率為膜元件生產(chǎn)廠家在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件所采

用的回收率，海德能公司苦咸水膜元件的標(biāo)準(zhǔn)回收率為15%,海水膜

元件的標(biāo)準(zhǔn)回收率為10%；膜元件實(shí)際回收率是膜元件實(shí)際使用時(shí)的

回收率，膜元件生產(chǎn)廠家對(duì)單支膜元件的實(shí)際回收率作了明確規(guī)定，

要求每支1米長(zhǎng)的膜元件實(shí)際回收率不要超過18%,但當(dāng)膜元件用

于第二級(jí)反滲透系統(tǒng)水處理時(shí)，則實(shí)際回收率不受此限制，允許超過

18%；系統(tǒng)回收率是指反滲透裝置在實(shí)際使用時(shí)總的回收率，系統(tǒng)回

收率受給水水質(zhì)、膜元件的數(shù)量與排列方式等多種因素的影響，小型

反滲透裝置由于膜元件的數(shù)量少、給水流程短，因而系統(tǒng)回收率普遍

偏低，而工業(yè)用大型反滲透裝置由于膜元件的數(shù)量多、給水流程長(zhǎng)，

所以實(shí)際系統(tǒng)回收率一般均在75%以上，有時(shí)甚至可以達(dá)到90%。

在某些情況下采用濃水部分循環(huán)，即反滲透裝置的濃水只排放一部

分，其余部分循環(huán)進(jìn)入給水泵入口，此時(shí)既可保證膜元件表面維持一

定的橫向流速，又可以達(dá)到用戶所需要的系統(tǒng)回收率，但切不可通過

直接調(diào)整給水/濃水進(jìn)出口閥門來提高系統(tǒng)回收率，如果這樣操作，

就會(huì)造成膜元件的污染速度加快，導(dǎo)致嚴(yán)重后果。

系統(tǒng)回收率越高則消耗的水量越少，但回收率過高會(huì)發(fā)生以下問

題：

①產(chǎn)品水的脫鹽率下降；②可能發(fā)生微溶鹽的沉淀；③濃水的滲透壓

過高，元件的產(chǎn)水量降低。

一般苦咸水脫鹽系統(tǒng)回收率多控制在75%,即濃水濃縮了4倍,

當(dāng)原水含鹽量較低時(shí)，有時(shí)也可采用80%,如原水中某種微溶鹽含

量高，有時(shí)也采用較低的系統(tǒng)回收率以防止結(jié)垢。

(22)系統(tǒng)回收率的確定

主要根據(jù)以下兩點(diǎn)來確定系統(tǒng)的回收率：①根據(jù)膜元件串聯(lián)的長(zhǎng)

度；②根據(jù)是否有濃水循環(huán)以與循環(huán)流量的大小。

在系統(tǒng)沒有濃水循環(huán)時(shí)，一般按照以下規(guī)定決定膜元件和系統(tǒng)回

收率：

膜元件串聯(lián)數(shù)量/支124681218

最大系統(tǒng)回收率/%<18<32<50<58<68<80<90

(23)膜元件標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試壓力與實(shí)際使用壓力

膜元件標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試壓力為膜元件生產(chǎn)廠家在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下所使

用的壓力，以海德能公司CPA系列產(chǎn)品為例，其標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試壓力為

1.55MPa(225psi或者15.5bar)；膜元件使用壓力為膜元件實(shí)際工作

時(shí)所需要的壓力。實(shí)際上膜元件的標(biāo)準(zhǔn)壓力與膜元件的使用壓力有著

本質(zhì)的不同，膜元件標(biāo)準(zhǔn)壓力是膜元件生產(chǎn)廠家為了檢驗(yàn)其膜元件質(zhì)

量而人為設(shè)定的壓力，而實(shí)際使用壓力則受到溫度、平均水通量選取

值、進(jìn)水含鹽量、系統(tǒng)回收率、膜元件種類等各種因素的影響，膜元

件的使用壓力應(yīng)根據(jù)各種因素的不同而不司，最簡(jiǎn)單的辦法就是通過

膜元件生產(chǎn)廠家提供的計(jì)算軟件進(jìn)行實(shí)際計(jì)算。

(20)膜元件的標(biāo)準(zhǔn)脫鹽率、實(shí)際脫鹽率與系統(tǒng)脫鹽率

膜元件標(biāo)準(zhǔn)脫鹽率為膜元件生產(chǎn)廠家在標(biāo)準(zhǔn)條件下所測(cè)得的脫

鹽率，以海德能公司的低壓系列產(chǎn)品為例，CPA2在標(biāo)準(zhǔn)條件下的最

低脫鹽率為99.2%（平均脫鹽率為99.5%）,CPA3在標(biāo)準(zhǔn)條件下的最

低脫鹽率為99.6%（平均脫鹽率為99.7%）；膜元件實(shí)際脫鹽率為膜

元件在實(shí)際使用時(shí)所表現(xiàn)出來的脫鹽率，實(shí)際脫鹽率有時(shí)會(huì)比標(biāo)準(zhǔn)脫

鹽率高，但更多情況下要比標(biāo)準(zhǔn)脫鹽率低，這是由于標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件與

實(shí)際使用條件完全不同。在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下，其標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試溶液為氯化

鈉溶液，膜元件標(biāo)準(zhǔn)脫鹽率表現(xiàn)為對(duì)氯化鈉的脫除率，在實(shí)際使用條

件下，由于水中各種離子成分不同，溫度、平均水通量選取值、系統(tǒng)

回收率等均不同于標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件，而這些因素均會(huì)影響到膜元件的脫

鹽率。

系統(tǒng)脫鹽率為整套反滲透裝置所表現(xiàn)出來的脫鹽率，同樣由于使

用條件與標(biāo)準(zhǔn)條件不同，系統(tǒng)脫鹽率有別于標(biāo)準(zhǔn)脫鹽率，同時(shí)由于反

滲透裝置一般均串聯(lián)多根膜元件，而裝置中每根膜元件的實(shí)際使用條

件均不同，故系統(tǒng)脫鹽率也有別于膜元件實(shí)際脫鹽率，對(duì)于只有1支

膜元件的裝置，系統(tǒng)脫鹽率才等于膜元件實(shí)際脫鹽率。要預(yù)測(cè)系統(tǒng)脫

鹽率的最簡(jiǎn)單的辦法就是通過膜元件生產(chǎn)廠家的計(jì)算軟件進(jìn)行實(shí)際

計(jì)算。

了解了膜元件標(biāo)準(zhǔn)脫鹽率、實(shí)際脫鹽率與系統(tǒng)脫鹽率之間的關(guān)系

之后，在設(shè)計(jì)反滲透裝置、給用戶提供系統(tǒng)性能擔(dān)保、驗(yàn)收反滲透裝

置或者評(píng)定膜元件性能時(shí)，一定要根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際脫鹽率來進(jìn)行，而不

能以膜元件標(biāo)準(zhǔn)脫鹽率來進(jìn)行。

（24）系統(tǒng)脫鹽率的確定

系統(tǒng)脫鹽率是反滲透系統(tǒng)對(duì)鹽的整體脫除率，它受到溫度、離子

種類、回收率、膜種類以與其他各種設(shè)計(jì)因素的影響，因而不同的反

滲透系統(tǒng)的系統(tǒng)脫鹽率是不一樣的，其計(jì)算公式為

總的給水含鹽量■總的產(chǎn)水含鹽量

系統(tǒng)脫鹽率=-----------------------------XI00%

總的給水含鹽量

有時(shí)出于方便的原因，也可以用下列公式來近似估算系統(tǒng)脫鹽率

總的給水電導(dǎo)率-總的產(chǎn)水電導(dǎo)率

系統(tǒng)脫鹽率=-----------------------------X100%

總的給水電導(dǎo)率

以此近似估算得到的系統(tǒng)脫鹽率往往低于實(shí)際系統(tǒng)脫鹽率，因而

經(jīng)常在反滲透系統(tǒng)驗(yàn)收時(shí)引起爭(zhēng)議。

(25)高壓泵后面設(shè)手動(dòng)調(diào)節(jié)門和電動(dòng)慢開門的意義

膜元件設(shè)計(jì)產(chǎn)水量應(yīng)該小于標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)水量，如按標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)水量作為設(shè)

計(jì)產(chǎn)水量，則反滲透膜元件很快就會(huì)受到污染，造成膜元件損壞。

膜元件生產(chǎn)廠家提供的設(shè)計(jì)導(dǎo)則建議應(yīng)根據(jù)不同的進(jìn)水水源來選取

不同的設(shè)計(jì)產(chǎn)水量，應(yīng)該選用能夠保證3年后達(dá)到設(shè)計(jì)產(chǎn)水量的給水

泵，即需要設(shè)計(jì)更高壓力的給水泵，但系統(tǒng)初始投運(yùn)時(shí)不需要很高的

壓力就可以達(dá)到設(shè)計(jì)產(chǎn)水量，所以系統(tǒng)在初始運(yùn)行時(shí)給水泵壓力富

裕，隨著時(shí)間的推移，壓力富裕逐漸減少，因此高壓泵后面應(yīng)設(shè)手動(dòng)

調(diào)節(jié)門來調(diào)節(jié)給水壓力。有些時(shí)候可以對(duì)洽水泵設(shè)置變頻調(diào)節(jié)裝置，

此時(shí)可以用變頻的方法來實(shí)現(xiàn)給水壓力的調(diào)節(jié)。高壓泵后面的手動(dòng)調(diào)

節(jié)門在設(shè)置后一般不需要經(jīng)常調(diào)節(jié)，在一段時(shí)間基本上是保持在恒定

的位置，在系統(tǒng)每次啟動(dòng)時(shí)也不需要開閉比閥門。

如果高壓泵后面沒有其他閥門，此時(shí)每次啟動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，高壓泵的

高壓水源會(huì)直接沖擊膜元件，特別是在系統(tǒng)中存在空氣時(shí)就會(huì)產(chǎn)生

“水錘”的現(xiàn)象，這樣容易造成膜元件的破裂。為了防止上述現(xiàn)象的

發(fā)生，應(yīng)該在高壓泵后面設(shè)電動(dòng)慢開門，在啟動(dòng)高壓泵后慢慢打開電

動(dòng)慢開門，也即慢慢向系統(tǒng)的反滲透膜上加載壓力，電動(dòng)慢開門應(yīng)該

是全開全閉閥門，其全開全閉時(shí)間是可以調(diào)節(jié)的，一般設(shè)定為45?

60s,所以從反滲透膜元件的安全角度考慮應(yīng)該設(shè)置電動(dòng)慢開門。

(26)自動(dòng)沖洗功能

給水進(jìn)入反滲透系統(tǒng)后分成兩路，一路透過反滲透膜表面變戌產(chǎn)

水，另一路沿反滲透膜表面平行移動(dòng)并逐漸濃縮，在這些濃縮的水流

中包含了大量的鹽分，甚至還有有機(jī)物、膠體、微生物和細(xì)菌、病毒

等。在反滲透系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，給水/濃水流沿著反滲透膜表面以一

定的流速流動(dòng)，這些污染物很難沉積下來，但是如果反滲透系統(tǒng)停止

運(yùn)行，這些污染物就會(huì)立即沉積在膜的表面，對(duì)膜元件造成污染。所

以要在反滲透系統(tǒng)中設(shè)置自動(dòng)沖洗系統(tǒng)，利用干凈的水源對(duì)膜元件表

面進(jìn)行停運(yùn)沖洗，以防止這些污染物的沉積。

(27)開機(jī)時(shí)系統(tǒng)不帶壓沖洗

對(duì)于已經(jīng)采取添加停用保護(hù)藥劑的系統(tǒng)，應(yīng)該將這些保護(hù)藥劑排

放出來，然后再通過不帶壓沖洗把這些保護(hù)藥劑沖洗干凈，最后再啟

動(dòng)系統(tǒng)。對(duì)于沒有采取添加停用保護(hù)藥劑的系統(tǒng)，此時(shí)系統(tǒng)中一般是

充滿水的狀態(tài)，但這些水可能已經(jīng)在系統(tǒng)中存了一定的時(shí)間，此時(shí)也

最好用不帶壓沖洗的方法把這些水排出后再開機(jī)為好。有時(shí)，系統(tǒng)中

的水不是在充滿狀態(tài)，此時(shí)必須通過不帶壓沖洗的方法排凈空氣，如

果不排凈空氣，就容易產(chǎn)生“水錘”的現(xiàn)象而損壞膜元件。

（28）初始運(yùn)行數(shù)據(jù)的記錄

在運(yùn)行過程當(dāng)中，由于系統(tǒng)的運(yùn)行條件，如壓力、溫度、系統(tǒng)回

收率和給水濃度的變化會(huì)引起產(chǎn)品水流量和質(zhì)量的改變，為了有效地

評(píng)價(jià)系統(tǒng)的性能，需要在一樣的條件下比較產(chǎn)品水流量和質(zhì)量數(shù)據(jù)，

因?yàn)椴豢赡芸偸窃谝粯訔l件下獲得這些數(shù)據(jù)，因此需要將實(shí)際運(yùn)行狀

況下的R0性能數(shù)據(jù)按照恒定的運(yùn)行條件進(jìn)行“標(biāo)準(zhǔn)化”，以便評(píng)價(jià)

R0膜的性能。標(biāo)準(zhǔn)化的參考點(diǎn)是以初投運(yùn)時(shí)（穩(wěn)定運(yùn)行或經(jīng)過24h）

的運(yùn)行數(shù)據(jù)，或者由反滲透膜元件制造廠商的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)做參考，標(biāo)準(zhǔn)

化包括產(chǎn)品水流量的“標(biāo)準(zhǔn)化”和鹽透過率的“標(biāo)準(zhǔn)化

（29）預(yù)處理PH值偏高，系統(tǒng)脫鹽率整體過低

pH值是水的酸堿度的衡量指標(biāo)，pH值變化，會(huì)影響到水中各種

離子的平衡，尤其是碳酸系統(tǒng)離子的平衡，同時(shí)也會(huì)影響到氫離子和

氫氧根離子的含量，而反滲透膜對(duì)各種離子的脫除率是不一樣的，同

時(shí)其脫除率會(huì)受到加值的明顯干擾，只有在pH值介于6?8之間時(shí),

其脫除率最高，當(dāng)pH值過高或者過低時(shí)，其脫除率均會(huì)大大降低，

而石灰軟化預(yù)處理工藝pH值往往都超過10,因而會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)脫鹽率

的大大降低。

（30）膜元件產(chǎn)水管的破裂

用戶在安裝時(shí)使用了不恰當(dāng)?shù)臐?rùn)滑劑，該潤(rùn)滑劑與由高分子材料

制成的膜元件中心管發(fā)生了反應(yīng)，同時(shí)由于安裝時(shí)的應(yīng)力作用，造成

了膜元件中心管的破裂。

根據(jù)膜元件廠家的建議，任何時(shí)候不允許使用石油類（如化學(xué)溶

劑、凡士林、潤(rùn)滑油與潤(rùn)滑脂等）的潤(rùn)滑劑用于潤(rùn)滑0形密封圈、連

接管、接頭密封圈與濃水密封圈，允許使用的潤(rùn)滑劑只有硅基膠、水

或丙三醇（甘油）。

（31）膜元件玻璃鋼外皮的破損

安裝時(shí)并沒有按照廠家的要求在膜元件與壓力容器的連接處安

裝相應(yīng)的墊片，同時(shí)系統(tǒng)中反滲透入口處也沒有安裝電動(dòng)慢開門，在

系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，也沒有進(jìn)行低壓沖洗排氣，因而造成高壓力的給水瞬間

加載到膜元件上，造成了“水錘”現(xiàn)象，同時(shí)由于在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，沒

有進(jìn)行低壓沖洗排氣，殘留的空氣無法排出，被壓縮在壓力容器的出

口端，因而在系統(tǒng)停運(yùn)時(shí)，膜元件又被反推回來，造成了膜元件在系

統(tǒng)來回竄動(dòng)。

2.反滲透系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則

2.1反滲透系統(tǒng)設(shè)計(jì)前必須提供完整準(zhǔn)確的原水分析報(bào)告，水質(zhì)分析

報(bào)告包括水質(zhì)類型和主要成分指標(biāo)，所需指標(biāo)包括溶解離子、硅、膠

體、有機(jī)物（TOC）。

2.1.1典型溶解陰離子

碳酸氫根（HCO，），碳酸根（C（V）,氫氧根（OFT）,硫酸根（S03,

氯離子（C「），氟離子（?。?硝酸根離子（NO。,硫離子（S3,磷酸根

(P0:)

2.1.2典型溶解陽(yáng)離子

鈣離子(Ca。，鎂離子(Mg"),鈉離子(Na)鉀離子(I),鐵離子

(F/或Fe31),鎰離子(Md),鋁離子(A/),領(lǐng)離子(Ba*),鋸離子

(Sr2T),銅離子(Cu"和鋅離子(Z。).

2.1.3反滲透系統(tǒng)中經(jīng)常遇到的難溶鹽是CaSOnCaC03和硅。其他

不常遇到的結(jié)垢有CaF?、BaSO,和SrSOt,其他導(dǎo)致問題的離子下面

會(huì)講到。硫酸鹽在大多數(shù)原水量存在，它們的濃度有時(shí)因人工加硫酸

調(diào)節(jié)PH值而增加。這種情況下，Ba++和Sr++離子應(yīng)該被分析并精確

到ppb和ppm級(jí)別，因?yàn)锽aSOi和SrSO4的溶解度比CaSO」低，并且它

們結(jié)垢后很難再溶解。

堿度：包括負(fù)離子中的碳酸根、碳酸氫根、氫氧根，自然水體中

的堿度主要由HCO".形成。pH在8.3以下的水中，碳酸氫根和二氧化

碳平衡存在。當(dāng)pH高于8.3時(shí)，HCO”將轉(zhuǎn)變?yōu)镃(V存在。如果原水

PH達(dá)到11.3以上，將存在()1「形式?？諝庵械亩趸紩?huì)溶解在水

中形成H2c。3,酸性水將溶解CaC03,而CaCO3可能是流經(jīng)含CaC03^

石時(shí)帶來的。許多自然水體中由PH決定的CaCOs和Ca(HCO3)2的化學(xué)

動(dòng)平衡已接近飽和濃度。Ca(HC03)2的溶解度大于CaCOs。如果原水在

R0系統(tǒng)中被濃縮，CaCOs容易沉淀在系統(tǒng)n。所以投加阻垢劑或加酸

調(diào)低PH值會(huì)經(jīng)常在R0系統(tǒng)中使用。

硝酸鹽：很容易在水中溶解，所以不會(huì)在R0系統(tǒng)中形成沉淀。

硝酸鹽與健康關(guān)系更密切，當(dāng)哺乳動(dòng)物包括人在攝取了硝酸鹽后會(huì)轉(zhuǎn)

變?yōu)閬喯跛猁}，它會(huì)干擾血液中血紅素和氧氣的結(jié)合，會(huì)引起很嚴(yán)重

后果，尤其對(duì)于胎兒和兒童，由于這個(gè)原因，飲用水中硝酸鹽含量要

求低于40mg/lo反滲透對(duì)硝酸鹽的典型脫除率是90-96%0

鐵和鎰：通常在水中以二價(jià)溶解狀態(tài)存在或以三價(jià)非溶解氫氧化

物形成存在。Fe.可能來源自井水本身或米自泉、管路、水箱的腐蝕,

尤其上游系統(tǒng)中投加了酸。如果原水中鐵、鎰濃度大于0.05mg/;并

且被空氣或氧化劑氧化為Fe(0H)3和Mn(01I)2,當(dāng)pll值偏高時(shí)會(huì)在

系統(tǒng)中形成沉淀。分析表明鐵鎰的存在會(huì)加速氧化劑對(duì)膜的氧化降

解，因此在預(yù)處理中必須去除鐵鎰。

鋁：一般不存在于自然水體中。三價(jià)鋁會(huì)象三價(jià)鐵一樣在R0系

統(tǒng)中形成難溶的Al(0H)3,當(dāng)pH在5.3至8.5圍時(shí)候，因?yàn)殇X高價(jià)

正電特性，所以Ab(S03和NaAlOz可以月于地表水的預(yù)處理去除水

中負(fù)電性膠體。千萬(wàn)小心鋁鹽不要過多投加，殘留的鋁離子對(duì)膜有污

染。對(duì)于腎透析病人，透析液中鋁含量不要高于O.Olnig/l.也可用

FeCl3和Fe2(S()4)3代替鋁鹽作為混凝劑。

銅和鋅：在自然水體中很少存在。有時(shí)水中微量的銅和鋅來自管

道材料。在pH值5.3至8.5圍，Cu(0H)2和Zn(0H)2不溶于水，因?yàn)?/p>

它們一般在水中的含量較低，所以只有當(dāng)系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間不清洗，它們積

累到一定程度時(shí)，才會(huì)對(duì)膜系統(tǒng)造成污染?？墒侨绻~鋅與氧化劑(比

如過氧化氫)同時(shí)存在于原水中，那么會(huì)造成膜材質(zhì)的嚴(yán)重降解。

硫化物：以H2s氣體形式溶于水中，去除硫化氫可以用脫氣裝置

或氯氧化或空氣接觸變?yōu)椴蝗苄粤蚧?，用多介質(zhì)過濾去除。

磷酸鹽：具有較強(qiáng)負(fù)電性，容易和多價(jià)離子形成難溶鹽。磷酸鈣

在PH中性時(shí)溶解度很有限，PH值高時(shí)溶解度也不高。進(jìn)水中投加阻

垢劑或調(diào)低PH(小于7)可以防止磷酸鹽沉淀。

硅：存在大多數(shù)自然水體中，濃度從1至100mg/L。而且PH低

于9.0時(shí)主要以Si(OH)”存在。當(dāng)PH低時(shí)，硅酸可以聚合形成硅膠體。

當(dāng)PH高于9.0時(shí)，它會(huì)分離成Si(V離子而且會(huì)和鈣、鎂、鐵或鉛形

成沉淀。硅和硅酸鹽沉淀很難溶解。氟化氫胺溶液清洗硅垢比較有效,

可是氟化氫胺溶液排放會(huì)造成環(huán)境污染。當(dāng)進(jìn)水中硅含量超過20mg

/L時(shí)，要注意硅結(jié)垢的潛在危險(xiǎn)。

膠體(懸浮物顆粒)分析：淤泥密度指數(shù)(SDI),也被稱為污染

指數(shù)(FI),是衡量R0進(jìn)水中膠體(顆粒物)潛在污染性的重要指標(biāo)。

R0進(jìn)水中的膠體是各種各樣的，經(jīng)常包括細(xì)菌、黏土、硅膠體和鐵

腐蝕產(chǎn)物。預(yù)處理中的澄清器中會(huì)用一些化學(xué)品，例如明磯、三氯化

鐵或陽(yáng)離子型聚合劑來去除膠體污染或通過后續(xù)介質(zhì)過濾器去除。

細(xì)菌總數(shù)和有機(jī)物含量：有兩種方法測(cè)定水中細(xì)菌數(shù)，一種是培

養(yǎng)法，另一種是熒光染色法，后者更常用因?yàn)楹芊奖憧旖荨Ｔ械?/p>

有機(jī)物一般是油類-表面活性劑、水溶性聚合物和腐質(zhì)酸。檢測(cè)指標(biāo)

有總有機(jī)炭(TOC),生物耗氧量(BOD)和化學(xué)耗氧量(COD)o要想更

精確地分析有機(jī)物成份，需要使用液相色譜和氣質(zhì)聯(lián)用儀器分析。如

果原水中的TOC含量大于3mg/l,預(yù)處理單元要考慮去除有機(jī)物工藝。

2.1.4水中存在難溶無機(jī)鹽類成份的反滲透系統(tǒng)設(shè)計(jì)

(1)離子交換軟化：此工藝在系統(tǒng)未選擇投加有機(jī)阻垢劑時(shí)且原水

硬度含量較低與有一定的領(lǐng)I、鋸離子含量水源時(shí)，被經(jīng)常采用。一般

說來，目前此工藝在小型反滲透裝置的預(yù)處理系統(tǒng)和用于飲用水凈化

的反滲透純凈水制備系統(tǒng)應(yīng)用最多。

(2)石灰軟化輔助投加鎂劑：此工藝在原水碳酸鹽硬度和溶解二氧

化硅含量較高的大型反滲透系統(tǒng)中往往被采用。一般說來，該方法可

將原水碳酸鹽硬度降低到100mg/l左右，與此同時(shí)原水中溶解的二氧

化硅含量也可以去除50?60%左右。此工藝在處理水質(zhì)較差的地表水

和工業(yè)循環(huán)水時(shí)應(yīng)用居多。

2.2反滲透脫鹽系統(tǒng)的運(yùn)行和監(jiān)控由PLC、儀表、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和工藝

流程模擬屏執(zhí)行，同時(shí)設(shè)有手動(dòng)操作按鈕和控制室操作按鈕，系統(tǒng)具

有聯(lián)鎖保護(hù)功能與報(bào)警指示功能。

2.2.1R0系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程對(duì)儀表和程控的工藝要求

(1)確定系列(單元)

根據(jù)用戶用水情況，R0裝置的總?cè)萘靠煞譃閹讉€(gè)單元，因?yàn)镽O

單元的清洗和維修需要停運(yùn)。

(2)確定膜的型式和型號(hào)

對(duì)于容量較大的反滲透系統(tǒng)，均選用渦卷型反滲透膜，對(duì)于大型

電站水處理系統(tǒng)，反滲透之后要進(jìn)行精處理，經(jīng)詳細(xì)技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證，

往往會(huì)得出宜選用復(fù)合膜元件的結(jié)論，然后確定采用哪個(gè)廠家的膜元

件與其型號(hào)。

(3)確定系統(tǒng)回收率，選定壓力容器

根據(jù)系統(tǒng)回收率選用壓力容器。如系統(tǒng)回收率為75%,則考慮采

用六個(gè)1米長(zhǎng)膜元件裝一個(gè)壓力容器，或者4個(gè)1.5米長(zhǎng)的膜元件裝

一個(gè)壓力容器。一般采用“一級(jí)兩段”的排列方式。

R0系統(tǒng)回收率的定義是R0產(chǎn)水量與給水量之比，回收率越高消

耗的水量越少，但回收率過高會(huì)存在以下問題：產(chǎn)品水的脫鹽率下降;

可能發(fā)生微溶鹽的沉淀；濃水的滲透壓過高，膜元件的產(chǎn)水量降低。

一般苦堿水脫鹽系統(tǒng)回收率多采用75%,即濃水濃縮了四倍，當(dāng)

原水含鹽量較低時(shí)，有時(shí)也可采用80%,如原水中某種微溶鹽含量高,

有時(shí)也采用較低的系統(tǒng)回收率以防結(jié)垢。

(4)確定膜元件的數(shù)量

根據(jù)膜元件生產(chǎn)廠家提供的設(shè)計(jì)導(dǎo)見，根據(jù)原水水源和給水的

SDI確定采用的水通量數(shù)值。

以每單元指定的R0的產(chǎn)水量除以每支膜元件的平均產(chǎn)水量即估

出膜元件的數(shù)量，如采用六個(gè)膜元件的壓力容器，則除以六，同上取

整數(shù)得出壓力容器總數(shù)，再將壓力容器總數(shù)分為兩段，使兩段壓力容

器總數(shù)之比接近2：1,然后利用廠家提供的軟件，將每個(gè)壓力容器

膜元件數(shù)、膜元件型號(hào)、產(chǎn)水量、回收率、水文、水質(zhì)、使用年限等

輸入即可求出給水壓力、濃水壓力、給水滲透壓、濃水滲透壓、濃水

的LSI、產(chǎn)品水和水中離子含量等數(shù)據(jù)。每輸入一個(gè)各段壓力容器的

數(shù)量，即可得出一紐計(jì)算結(jié)果。對(duì)比相應(yīng)膜元件的設(shè)計(jì)通量、系統(tǒng)溫

度、系統(tǒng)壓力、各報(bào)警參數(shù)等就可以確定膜元件的數(shù)量和膜組件的排

列方式。

(5)壓力容器的安裝

大型RO裝置，壓力容器組件應(yīng)單獨(dú)布置在滑架上，壓力容器布

置的最高高度應(yīng)便于裝卸膜元件。裝有6個(gè)8040型（08英寸，長(zhǎng)

40英寸）膜元件的壓力容器，當(dāng)運(yùn)行時(shí)（受壓時(shí)）將約伸長(zhǎng)13mm,

直徑將增大0.5mm,因此不能限制壓力容器的膨脹，否則引起壓力容

器的翹曲，發(fā)生膜元件。型密封圈的泄漏而產(chǎn)生溝流，以與膜元件連

接件“0”型圈的泄漏，并且與壓力容器連接的管也應(yīng)采取軟管連接。

（6）加藥系統(tǒng)

加藥量應(yīng)采用比例調(diào)節(jié)方式，根據(jù)給水流量計(jì)發(fā)出的信號(hào)自動(dòng)調(diào)

節(jié)計(jì)量泵進(jìn)行比例加藥。計(jì)量箱應(yīng)裝有就地液位計(jì)，并有低液位信號(hào)

進(jìn)行報(bào)警，以保證不會(huì)因藥液箱無藥而使加藥中斷。

計(jì)量泵應(yīng)與高壓泵聯(lián)鎖，反滲透系統(tǒng)包括兩套R(shí)0裝置和一套加

藥系統(tǒng)，每套R(shí)0裝置配備一臺(tái)高壓泵。當(dāng)有一臺(tái)高壓泵啟動(dòng)時(shí)，加

藥系統(tǒng)計(jì)量泵聯(lián)鎖啟動(dòng)，當(dāng)兩臺(tái)高壓泵都停運(yùn)時(shí)，加藥系統(tǒng)計(jì)量泵聯(lián)

鎖停運(yùn)，高壓泵一臺(tái)運(yùn)行一臺(tái)停運(yùn)時(shí)，計(jì)量泵正常工作。

（7）就地儀表盤

應(yīng)設(shè)有就地給水儀表盤，盤上裝有流量指示和流量積累表、電導(dǎo)

率表、pH值指示表。另外還應(yīng)設(shè)有給水壓力表、流量表、電導(dǎo)率表

和pH表所發(fā)出的參數(shù)信號(hào)送至中央控制室進(jìn)行連續(xù)記錄；同時(shí)流量

計(jì)發(fā)出的信號(hào)控制計(jì)量泵進(jìn)行比例加藥；pH計(jì)發(fā)出的高、低報(bào)警信

號(hào)送至中央控制室進(jìn)行報(bào)警。

每套R(shí)0裝置設(shè)就地儀表盤一塊，盤上裝有R0一段、二段產(chǎn)品水、

排水的流量表各一塊（流量與累積流量值顯示），產(chǎn)品水電導(dǎo)率表一

塊。流量表和電導(dǎo)率表所發(fā)出的參數(shù)信號(hào)送中央控制室進(jìn)行連續(xù)記

錄，并具有電導(dǎo)率值高報(bào)警。就地盤上裝有高壓泵啟動(dòng)、停止按鈕和

指示燈，系統(tǒng)緊急停止按鈕和指示燈，電動(dòng)慢開門開、關(guān)按鈕和指示

燈。

每套R(shí)0裝置設(shè)就地壓力表盤一塊，盤上裝有R0一段進(jìn)水、二段

進(jìn)水和排水壓力指示表。

中央控制盤上設(shè)有高壓泵、計(jì)量泵、沖洗水泵的三位操作開關(guān)(自

動(dòng)一關(guān)一手動(dòng))，系統(tǒng)程序啟、停按鈕，可實(shí)現(xiàn)上述裝置的自動(dòng)啟動(dòng)

控制室遠(yuǎn)操和就地手操功能。當(dāng)三位開關(guān)不至“自動(dòng)”位置時(shí)，上述

裝置不能就地操作C

(8)中央控制盤

應(yīng)裝有光字牌加音響器，可對(duì)報(bào)警信號(hào)進(jìn)行聲、光顯示；裝有系

統(tǒng)模擬屏，可顯示R0系統(tǒng)的運(yùn)行；可對(duì)需記錄的各種參數(shù)進(jìn)行連續(xù)

記錄。裝有電流表顯示高壓泵電機(jī)電流。

(9)保安過濾器

保安過濾器進(jìn)、出口裝有壓力指示表，當(dāng)保安過濾器進(jìn)出口壓差

達(dá)到一定值或運(yùn)行一定時(shí)間后，需更換濾芯。應(yīng)考慮在5um過濾器

之前裝有不符合R0進(jìn)水要求的不合格水排放。在R0停運(yùn)后需要進(jìn)行

沖洗，對(duì)復(fù)合膜元件最好采用反滲透產(chǎn)水進(jìn)行沖洗。

(10)高壓泵

進(jìn)、出口側(cè)分別裝有低、高壓開關(guān)，當(dāng)高壓泵進(jìn)口壓力低于限定

值時(shí)，低壓開關(guān)閉合并發(fā)送信號(hào)至PLC,由PLC進(jìn)行報(bào)警并自動(dòng)停止

高壓泵的運(yùn)行；當(dāng)高壓泵出口壓力高于限定值時(shí)，高壓開關(guān)閉合，發(fā)

出信號(hào)送至PLC,PLC延時(shí)一定時(shí)間后，如高壓泵高壓側(cè)壓力仍高于

限定值，則PLC輸出報(bào)警并自動(dòng)停止高壓泵的運(yùn)行，如在延時(shí)圍高壓

開關(guān)恢復(fù)至斷開狀態(tài)，則PLC自動(dòng)取消輸人信號(hào)。

高壓泵出口裝有電動(dòng)慢開門，高壓泵后動(dòng)后，慢開門自動(dòng)緩慢打

開以確保R0膜元件不受水錘破壞，如慢開門發(fā)生故障而未能在規(guī)定

時(shí)間打開，則高壓泵出口壓力增高，壓力開關(guān)輸出報(bào)警信號(hào)并經(jīng)PLC

自動(dòng)停止高壓泵的運(yùn)行。

(11)沖洗系統(tǒng)

R0裝置停止運(yùn)行一定時(shí)間后，可自動(dòng)啟動(dòng)沖洗水泵、開啟沖洗

進(jìn)水與排放閥，對(duì)R0膜元件進(jìn)行低壓沖洗。

(12)產(chǎn)水背壓?jiǎn)栴}

防止膜孔袋粘接線破裂，在設(shè)計(jì)上就必須考慮靜背壓?jiǎn)栴}。對(duì)

醋酸膜元件，任何時(shí)候產(chǎn)品水側(cè)的壓力都不能高于給水與排水的壓

力，膜不允許承受反壓；對(duì)于復(fù)合膜元件靜背壓必須小于5psio粘

接線的破裂是由于膜口袋兩側(cè)的壓差而非流量，由于逆止閥不能瞬間

關(guān)閉，不能保證絕對(duì)嚴(yán)密，所以在系統(tǒng)中設(shè)置逆止閥等均不能徹底解

決背壓?jiǎn)栴}。

為防止膜卷伸出，要求設(shè)計(jì)時(shí)給水的流量不能超過設(shè)計(jì)導(dǎo)則規(guī)定

的數(shù)值，運(yùn)行時(shí)單個(gè)膜元件的壓降不允許超過規(guī)定值。

(13)R0裝置啟動(dòng)和運(yùn)行過程

a.R0裝置程序啟動(dòng)和運(yùn)行：先將高壓泵、計(jì)量泵的“自動(dòng)一關(guān)一手

動(dòng)”，三位開關(guān)扳至“自動(dòng)”位置，然后按下每套R(shí)0裝置的程序啟動(dòng)

按鈕，此時(shí)PLC按程序自動(dòng)對(duì)所有計(jì)量箱液位、高壓泵入口側(cè)壓力進(jìn)

行檢測(cè)，當(dāng)有“低”液位或高壓泵入口側(cè)壓力“低”報(bào)警時(shí)，PLC進(jìn)

行聲光報(bào)警并停止程序運(yùn)行。消除報(bào)警后，按程序啟動(dòng)按鈕，程序恢

復(fù)運(yùn)行，并自動(dòng)啟動(dòng)加藥計(jì)量泵、高壓泵、開啟電動(dòng)慢開門，延時(shí)一

定時(shí)間后，如高壓泵高壓側(cè)壓力仍高于限定值，則PLC輸出報(bào)警并自

動(dòng)停止高壓泵、計(jì)量泵的運(yùn)行，同時(shí)自動(dòng)關(guān)閉電動(dòng)慢開門；如在延時(shí)

圍高壓開關(guān)恢復(fù)至斷開狀態(tài)，則PLC自動(dòng)取消高壓開關(guān)輸入信號(hào)，系

統(tǒng)進(jìn)入正常運(yùn)行階段。

b.R0裝置控制室手動(dòng)啟動(dòng)和運(yùn)行：當(dāng)高壓泵、計(jì)量泵、沖洗水泵的

“自動(dòng)一關(guān)一手動(dòng)”三位開關(guān)扳至“手動(dòng)”位置時(shí)，上述設(shè)備可在控

制室操作。

c.R0裝置就地手動(dòng)啟動(dòng)和運(yùn)行：當(dāng)高壓泵、計(jì)量泵的“自動(dòng)一關(guān)一

手動(dòng)，三位開關(guān)扳至“關(guān)”位置時(shí)，上述設(shè)備可在就地手動(dòng)啟動(dòng)和運(yùn)

行。在任何情況下，都可以通過設(shè)置在就地儀表盤上的系統(tǒng)緊急停止

按鈕，停止R0裝置的運(yùn)行。

d.RO裝置自動(dòng)停止運(yùn)行或由操作人員按程序停止按鈕停運(yùn)時(shí)，高壓

泵停止運(yùn)行，計(jì)量泵聯(lián)鎖停止運(yùn)行，自動(dòng)關(guān)閉高壓泵出口電動(dòng)慢開門。

2.2.2儀表與PLC系統(tǒng)的構(gòu)成

儀表與PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)成根據(jù)R0系統(tǒng)對(duì)儀表和控制的要求確

定。

(1)位開關(guān)：給出低液位信號(hào)。

（2）流量計(jì)：瞬時(shí)流量指示與流量累積值顯示。

（3）電導(dǎo)率儀：數(shù)字顯示，具有電導(dǎo)率僮高報(bào)警輸出和4?20mA電

流信號(hào)輸出。

（4）pH計(jì)：數(shù)字顯示，具有用戶可設(shè)定的pH值高、低報(bào)警輸出和4?

20mA電流信號(hào)輸出。

3預(yù)處理系統(tǒng)的運(yùn)行控制

難溶鹽、金屬氧化物、細(xì)菌、氧化性物質(zhì)、有機(jī)物以與硅膠等都

有可能引起膜元件的污染。因此，為減少反滲透膜的污染，延長(zhǎng)膜的

清洗周期和使用壽命，提高產(chǎn)水率和脫鹽率，反滲透一般都要求給水

的濁度、SDL微生物數(shù)量較低，并滿足合適的水溫和pH。傳統(tǒng)的預(yù)

處理出水很難達(dá)到理想的反滲透給水的水質(zhì)要求，所以必須改進(jìn)預(yù)處

理工藝，為完善反滲透系統(tǒng)尋求更好的解決方法。

3.1介質(zhì)過濾器（去除膠體、懸浮、顆粒物）

傳統(tǒng)的過濾裝置可分為開放的重力過濾和封閉的壓力濾器。去除

懸浮固體普遍的方法是多介質(zhì)過濾，介質(zhì)過濾器以成層狀的無煙煤、

石英砂、細(xì)碎的石榴石或其他材料為床層，過濾面積的頂層由質(zhì)輕和

質(zhì)粗品級(jí)的材料組成，而最重和最細(xì)品級(jí)的材料放在床的底部，原理

為按深度過濾一一水中較大的顆粒層被除去，較小的顆粒在過濾器介

質(zhì)的較深處被除去c在單一介質(zhì)過濾器中，最細(xì)的顆粒材料反洗至床

的頂部。大多數(shù)過濾發(fā)生在床頂部5cm區(qū)域，其余作為支撐介質(zhì)，形

成泥漿層。過濾材料視進(jìn)入過濾器（池）的水pH值而不同：使用鋁鹽

（硫酸鋁、明磯、氯化鋁、聚合硫酸鋁、聚合氯化鋁）混凝、澄清的水,

可用石英砂過濾，經(jīng)石灰沉淀軟化處理；用鐵鹽（硫酸亞鐵、三氯化

鐵，聚合硫酸鐵，聚合氯化鐵）混凝處理的水，pH值較高，可用石、

白云石或無煙煤過濾。所用的濾料應(yīng)進(jìn)行化學(xué)穩(wěn)定性試驗(yàn)，石英砂和

無煙煤分別在酸性、中性和堿性溶液中浸泡，石與白云石應(yīng)在中性和

堿性溶液中浸泡，酸性溶液含鹽酸400mg/L,中性溶液含氯化鈉

500mg/L,堿性溶液含氫氧化鈉400mg/L,10g上述濾料，粒徑為

0.5-1mm,在室溫(20℃)浸泡24h,每4h攪動(dòng)1次，浸泡液總?cè)芙?/p>

固形物增加量＜20mg/L,二氯化硅單層濾料的石英砂粒徑

為0.5?1.2mm；雙層濾料無煙煤粒徑為0.8?1.8mm,石英砂粒徑為

0.5?1.2mm；三層濾料用的重質(zhì)礦石粒徑可有4?5種級(jí)配，可為

0.3?5mm以上。

雖然單一介質(zhì)過濾器的濾速限制為81.51163L/(min-m2),多

介質(zhì)過濾器的水力過程流速可高達(dá)815L/(min?n?),但因高水質(zhì)的要

2

求，通常在RO預(yù)處理中流速限制在306L/(min-m)o過濾器(池)

的濾速，可參照DL/T5068—1996《火力發(fā)電廠化學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》

的表-2。

表-2過濾器(池)濾速(DL/T5速8—1996表3.2.2.4)

過濾器(池)型式濾速/(m/h)

混凝澄清接觸凝聚

正常濾速?gòu)?qiáng)制濾速

細(xì)砂過濾6?8---

單層濾料單流雙流8?1015?1810?1414?186?106?

10

雙層濾料

三層濾料

變孔隙過濾

高效纖維過濾10?14

18?20

18?21

20?4020?256?10

3.2活性炭過濾器（吸附去除余氯、重金屬、有機(jī)物）

活性炭過濾器用于對(duì)有機(jī)物的吸附和對(duì)過量氯（余氯）的吸附去

除，對(duì)前者去除能力較差，通常為50%,對(duì)后者則很強(qiáng)，可以完全

脫除余氯，這是由于在對(duì)余氯吸附的同時(shí)，還有自身被氯化的作用。

活性炭吸附水中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，可以成為細(xì)菌微生物的溫床，微生物

膜對(duì)水的阻力影響較大，因此，應(yīng)定期進(jìn)行反洗去污，如果反洗不能

奏效時(shí)，應(yīng)進(jìn)行滅菌處理。

實(shí)際上，按照進(jìn)水濁度安排合理的反沖洗制度更具有實(shí)際意義，

由于微生物膜與微生物黏泥難于清凈，采取空氣擦洗是必要的。某熱

電廠用受嚴(yán)重污染的河水作為原水，水中菌、藻和微生物對(duì)濾池與塞

嚴(yán)重，虹吸濾池的運(yùn)行時(shí)間和反洗時(shí)間持平，活性炭過濾器無法使用，

混床被黏泥結(jié)成團(tuán)塊無法分層再生。為保證水的產(chǎn)量，將虹吸濾池濾

料粒徑由1mm左右先后放大到2mm和3?4mm,將混床改成二級(jí)陽(yáng)床

與二級(jí)陰床除鹽，其出水質(zhì)量雖下降，但是滿足了供熱的用水量。最

終的解決對(duì)策是使用了部分自來水，緩解河水污染造成的困擾，因此,

當(dāng)活性炭過濾器由于菌、藻造成污塞時(shí)除了加強(qiáng)反洗保證壓差在規(guī)定

圍之外，滅菌雖屬重要，但是更應(yīng)從源頭上解決。

3.3氧化過濾（去除鐵、鎰膠體物）

通常含鹽量為苦咸水圍的某些井水呈還原態(tài)，典型特點(diǎn)是含有二

價(jià)的鐵和鎰，有時(shí)還會(huì)存在硫化氫和氨。如果對(duì)這類水源進(jìn)行氯化處

理，或當(dāng)水中含氧量超過5mg/L時(shí)，F(xiàn)/將轉(zhuǎn)化為Fe”形成難溶解性

的膠體氫氧化物顆粒。鐵和鎰的氧化反應(yīng)如下：

4Fe（HC03）2+O2+2HQ-4Fe（OH）3+8C02

4Mn(HCOs)2+02+2HQf4Mn(OH)3+8CO2

由于鐵的氧化在很低的pH值時(shí)就會(huì)發(fā)生，因而出現(xiàn)鐵污染的情

況要比鎰污染的情況要多，即使SDI小于5,R0進(jìn)水的鐵含量低于

0.Img/L,仍會(huì)產(chǎn)生鐵污染的問題。堿度低的進(jìn)水鐵離子含量要高，

這是因?yàn)镕eCOs的溶解度會(huì)限制Fe?’的濃度。處理這類水源的一種方

法是防止整個(gè)RO過程中與空氣和任何氧化劑如氯的接觸，低pH值有

利于延緩Fe*的氧化，當(dāng)pHV6,氧含量V0.5mg/L時(shí)，最大允許Fe"

濃度4mg/L；另一種方法是用空氣、CL或KMnOj氧化鐵和鎰，將所形

成的氧化物通過介質(zhì)過濾器除去，但需要主要的是，由硫化氫氧化形

成的膠體硫可能難以由過濾器除去，在介質(zhì)過濾器添加氧化劑通過電

子轉(zhuǎn)移氧化Fe：即可一步同時(shí)完成氧化和過濾。

海綠石就是這樣一種粒狀過濾介質(zhì)，當(dāng)其氧化能力耗盡時(shí)，它可

通過KMnO,的氧化來再生，再生后必須將殘留的KMnO”完全沖洗掉，

以防止對(duì)膜的破壞,當(dāng)原水中含F(xiàn)e?+的含量小于2mg/L時(shí)，可以采用

這一處理方法，如原水中含更高的FC?!時(shí)，可在過濾器進(jìn)水前連續(xù)投

加KMntK但是在這種情況下，必須采取措施例如安裝活性炭濾器以保

證沒有高鎰酸鉀進(jìn)入膜元件。

Birm過濾也可以有效地用于從RO/NF進(jìn)水中去除Fe2+,Birni是

一種硅酸鋁基體上涂有二氧化鎰形成沉淀，并且通過濾器反洗可將這

些沉淀沖出濾器。由于該過程pH將升高，可能會(huì)發(fā)生LSI值變化，

因而要預(yù)防過濾器和RO/NF系統(tǒng)出現(xiàn)CaCQ,沉淀。

3.4微絮凝（加藥絮凝過濾）

由于膠體懸浮物既很細(xì)小又由于介質(zhì)電荷之間的排斥，所以單獨(dú)

過濾不起作用，在這種情況下，過濾前必須加絮凝劑或絮凝化學(xué)藥品。

常用的絮凝劑有三氯化鐵、磯和陽(yáng)離子聚合物，因?yàn)殛?yáng)離子聚合物在

低劑量下就有效果，且不明顯地增加過濾器介質(zhì)的固體負(fù)荷，所以最

常用。另一方面，如果陽(yáng)離子聚合物進(jìn)入現(xiàn)在采用的某些最通用的膜

上，則它們卻是非常強(qiáng)的污染物，很少量的陽(yáng)離子聚合物就能堵塞這

些膜，且往往難以去除，須謹(jǐn)記當(dāng)用陽(yáng)離子聚合物作為過濾助劑時(shí)，

必須小心使用。

硫酸鐵和三氯化鐵可以用于對(duì)膠體表面的負(fù)電荷進(jìn)行失穩(wěn)處理，

將膠體捕捉到新生態(tài)的氫氧化鐵微小絮狀物上，使用含鋁絮凝劑其原

理相似，但因其可能有殘留鋁離子污染問題，并不推薦使用，除非使

用高分子聚合鋁。迅速的分散和混合絮凝劑十分重要，建議采用靜態(tài)

混合器或?qū)⒆⑷朦c(diǎn)設(shè)在增壓泵的吸入段，通常最佳加藥量為10-

30mg/L,但應(yīng)針對(duì)具體的項(xiàng)目確定加藥量。

為了提高混凝劑絮體的強(qiáng)度進(jìn)而改進(jìn)它們的過濾性能，或促進(jìn)膠

體顆粒間的架橋，絮凝劑與混凝劑一起或單獨(dú)使用，絮凝劑為可溶性

的高分子有機(jī)化合物，如線性的聚丙烯酰胺，通過不同的活性功能團(tuán),

它們可能表現(xiàn)為陽(yáng)離子性、陰離子性或中性非離子性?；炷齽┖托跄?/p>

劑可能直接或間接地影響RO膜，間接的影響如它們的反應(yīng)產(chǎn)物形成

沉淀并覆蓋在膜面上，例如當(dāng)過濾器發(fā)生溝流而使混凝劑絮體穿過濾

器并發(fā)生沉淀；當(dāng)使用鐵或鋁混凝劑，但沒有立即降低pH值時(shí)，在

RO階段或因進(jìn)水濃縮誘發(fā)過飽和現(xiàn)象，就會(huì)出現(xiàn)沉淀，還有在多介

質(zhì)濾器后加入化合物也會(huì)產(chǎn)生沉淀反應(yīng)，最常見的是投加阻垢劑，幾

乎所有的阻垢劑都是帶負(fù)電荷的，將會(huì)與水中陽(yáng)離子性的絮凝劑或助

凝劑反應(yīng)而污染R0膜。當(dāng)添加的聚合物本身影響膜導(dǎo)致通量的下降,

這屬于直接影響。為了消除RO/NF膜直接和間接的影響，陰離子和非

離子的絮凝劑比陽(yáng)離子的絮凝劑合適，同時(shí)還須避免過量添加。

3.5微濾/超濾

采用超濾/微濾預(yù)處理工藝的反滲透/納濾系統(tǒng)叫做集成膜系統(tǒng)

(IMS)o與采用傳統(tǒng)預(yù)處理工藝的反滲透系統(tǒng)相比，IMS設(shè)計(jì)具有一

些明顯的優(yōu)勢(shì)。

MF/UF透過液水質(zhì)更好，SDI和濁度更低，明顯降低了對(duì)反滲透

的膠體、有機(jī)物、微生物污染負(fù)荷；由于膜在這里是污染物的絕對(duì)屏

障，MF/UF濾液的高質(zhì)量可以保持穩(wěn)定，即便是地表水和廢水等水質(zhì)

波動(dòng)異常頻繁的水源，這種穩(wěn)定性也不會(huì)改變；由于膠體污染減少，

反滲透系統(tǒng)的清洗頻率明顯降低；與一些傳統(tǒng)過濾工藝相比，MF/UF

系統(tǒng)操作更容易，耗時(shí)更少；與采用大量化學(xué)品的傳統(tǒng)工藝相比，

MF/UF濃縮廢液的外置比較容易。

3.6軟化器(去除結(jié)垢離子)

軟化器是鈉陽(yáng)離子交換器的俗稱，原水中含有過量的結(jié)垢陽(yáng)離

子，如Ca—Ba?+和Sd+等，需要進(jìn)行軟化預(yù)處理，軟化處理的方法有

石灰軟化和樹脂軟化。

3.6.1石灰軟化:水的硬度過高，例如N8mmol/L(Ca2++Mg2+),使

用一般的阻垢分散技術(shù)難以奏效者。

在水中加入熟石灰即氫氧化鈣可去除碳酸氫鈣，反應(yīng)式為：

Ca(HCO3)2+Ca(OH)2->2CaCO31+2H20,Mg(HCO3)2+2Ca(0H)2-2CaC03

I+Mg(0H)2+2H20

非碳酸硬度可加入碳酸鈉（純堿）得到進(jìn)一步降低：CaCl2+NaCO3

->2NaCl+Ca（C03）I

石灰一純堿軟化處理還可降低二氧化硅的含量，在加入鋁酸鈉和

三氯化鐵時(shí)會(huì)形成碳酸鈣以與硅酸、氧化鋁和鐵的復(fù)合物沉淀。通過

加入多孔氧化鎂和石灰的混合物，采用60—70（熱石灰脫硅酸工藝，

能將硅酸濃度降低到lmg/L以下。

通過石灰軟化也可顯著去除領(lǐng)!、鋸和有機(jī)物，但石灰軟化處理的

問題是需要使用反應(yīng)器以便在高濃度下形成沉淀晶種，通常要采用上

升流固體接觸澄清器。過程出水還需要設(shè)置多介質(zhì)過濾器，并在進(jìn)入

膜單元之前要調(diào)節(jié)pHo使用含鐵混凝劑，無論是否同時(shí)使用聚合物

絮凝劑（陰離子型和非離子型），均可提高石灰軟化的固液分離效果。

只有大型苦咸水/廢水系統(tǒng)（大于200m3/h）才會(huì)考慮選擇石灰軟化工

藝。

3.6.2樹脂軟化：含鋼、鋸等離子高，或是含硫酸根高（例如2200mg

/L）或是含氟離子高（例如210mg/L）者。

a.強(qiáng)酸型樹脂軟化

使用鈉離子置換除去結(jié)垢型陽(yáng)離子如Ca2+、Ba?+、Sr2+,樹脂交

換飽和后用鹽水再生。鈉離子軟化法在常壓鍋爐水處理中廣泛應(yīng)用，

這種處理方法的弊端是耗鹽量高，增加了運(yùn)行費(fèi)用，另外還有廢水排

放問題。

b.弱酸型樹脂脫堿度

主要在大型苦咸水處理系統(tǒng)中采用弱酸陽(yáng)離子交換樹脂脫堿度，

脫堿度處理是一種部分軟化工藝，可以節(jié)約再生劑。通過弱酸性樹脂

處理，用氫離子交換除去與碳酸氫根一樣當(dāng)量（暫時(shí)硬度）的Ca”、

Ba?.和S/+等，這樣原水的pH值會(huì)降低到4-5。由于樹脂的酸性基團(tuán)

為竣基，當(dāng)pH達(dá)到4.2時(shí)，段基不再解離，離子交換過程也就停止

了。因此，僅能實(shí)現(xiàn)部分軟化，即與碳酸氫根相結(jié)合的結(jié)垢陽(yáng)離子可

以被除去。因此這一過程對(duì)于碳酸氫根含量高的水源較為理想，碳酸

氫根也可轉(zhuǎn)化為CO”

一般不希望水中有二氧化碳，必要時(shí)要對(duì)原水或產(chǎn)水進(jìn)行脫氣，

在生物污染可能時(shí)（地表水、TOC或高菌落總數(shù)），對(duì)產(chǎn)水脫氣更為

合適。在膜系統(tǒng)中高CO?濃度可以抑制細(xì)菌的生長(zhǎng)，希望系統(tǒng)運(yùn)行在

較高的脫鹽率時(shí)，采用原水脫氣較為合適，脫除CO?將會(huì)引起pH的增

高，進(jìn)水pH>6時(shí)，膜系統(tǒng)的脫除率比進(jìn)水pHV5時(shí)要高。

弱酸型樹脂處理的優(yōu)點(diǎn)：再生所需要的酸量不大于105%的理論

耗酸量，這樣會(huì)降低操作費(fèi)用和對(duì)環(huán)境的影響；通過脫除碳酸氫根，

降低了水中的TDS,這樣產(chǎn)水TDS也較低。弱酸型樹脂處理的缺點(diǎn)：

殘余硬度，如果需要完全軟化，可以增設(shè)強(qiáng)酸陽(yáng)樹脂的交換過程，甚

至放置在弱酸樹脂同一交換柱中，這樣再生劑的耗量仍比單獨(dú)使用強(qiáng)

酸樹脂時(shí)低，但是初期投入較高，這一組合僅當(dāng)系統(tǒng)容量很大時(shí)才有

意義，另一種克服這一缺點(diǎn)的方法是在脫堿度的水中加阻垢劑，雖然

迄今為止，人們單獨(dú)使用弱酸樹脂脫堿時(shí)，還未出現(xiàn)過結(jié)垢問題，但

是我們?nèi)詷O力建議你計(jì)算殘留難溶鹽的溶解度，并采取相應(yīng)的措施；

處理過程中水會(huì)發(fā)生pH變化，因樹脂的飽和程度在運(yùn)行時(shí)發(fā)生變化,

經(jīng)弱酸脫堿處理的出水其pH值將在3.5-6.5圍變化，這種周期性的

pH變化，使工廠脫鹽率的控制變的很困難，當(dāng)pH<4.2時(shí)，無機(jī)酸

將透過膜，可能會(huì)增加產(chǎn)水的TDS,因此推薦用戶增加一個(gè)并聯(lián)弱酸

軟化器，控制在不同時(shí)間進(jìn)行再生，以便均勻弱酸處理出水pH,其它

防止極低pH值出水的方法是脫除CO,或通過投加NaOH調(diào)節(jié)弱酸軟化

后出水的pH值。3.7常用的水質(zhì)控制工藝3.7.1溫度

由于膜的收縮與水粘度的增加，給水溫度每降低1%,成品水流

量將降低3%；當(dāng)給水溫度升高時(shí)，膜膨脹會(huì)使產(chǎn)水量提高。但與此

同時(shí)，給水溫度的提高會(huì)使膜的透鹽率增加，進(jìn)而使產(chǎn)品水的含鹽量

增加，如此長(zhǎng)期運(yùn)行還會(huì)導(dǎo)致膜的使用壽命降低，使反滲透系統(tǒng)的二

次投資增加。因此，需要監(jiān)測(cè)溫度以便求出“標(biāo)準(zhǔn)化”后的產(chǎn)水量，

保持水溫的適宜和相對(duì)穩(wěn)定也十分重要，一般的中空型和渦卷型纖維

膜的給水溫度應(yīng)控制在15?3CTC為宜，溫度超過45T會(huì)損壞膜元件,

所以對(duì)原水加熱器系統(tǒng)應(yīng)設(shè)超限報(bào)警、超溫水自動(dòng)排放和停運(yùn)R0的

保護(hù)。3.7.2殺菌與除氯

為了防止反滲透膜的微生物侵蝕和污染，在反滲透預(yù)處理系統(tǒng)常

要進(jìn)行殺菌處理。加氯是一種成本低廉、原料豐富，易得到且效果較

好的常用處理方式.然而，過量氯對(duì)反滲透膜的危害也很大。因此，

對(duì)進(jìn)入反滲透膜之前的給水中的余氯必須進(jìn)行控制，水中余氯的控制

量應(yīng)依據(jù)反滲透膜的材質(zhì)而定。一般，醋酸纖維膜反滲透進(jìn)水中的余

氯控制在0.1?1.0mg/L；對(duì)于聚酰胺復(fù)合膜，其抗菌能力較強(qiáng)，但

氧化劑（包括余氯）也會(huì)氧化侵蝕膜，所以使用聚酰胺復(fù)合膜的反滲透

進(jìn)水中不應(yīng)含氯。對(duì)于此種膜的原水預(yù)處理可采用加氯殺菌和加工硫

酸鈉等藥劑除氯的聯(lián)合處理工藝，同時(shí)監(jiān)測(cè)0RPW150mv。另外，增

加活性碳過濾器也能吸附并去除部分余氯、膠體和有機(jī)物等。膜的氧

化一般發(fā)生在水體氧化劑（如Cr、。3、乩。2等）含量較高的地方，有條

件的地方可以定期對(duì)反滲透給水化學(xué)耗氧量（COD）進(jìn)行測(cè)定，以便與

時(shí)掌握給水的水質(zhì)情況，盡快采取切實(shí)措施，有效預(yù)防反滲透膜的氧

化降解。

3.7.3混凝澄清與軟化過濾過程中的藥劑選擇

作為傳統(tǒng)預(yù)處理方式，混凝、軟化和過濾在反滲透預(yù)處理系統(tǒng)中

仍然起著其他水處理工藝所不可替代的作用，因?yàn)檫@種方式可以大大

降低水的濁度，除掉大部分的懸浮顆粒和固體雜質(zhì)，降低暫時(shí)硬度，

對(duì)后續(xù)處理非常有利。不過，當(dāng)使用鋁鹽作為混凝劑時(shí)，雖然出水濁

度隨混凝劑加入量的增加而降低，但過量的鋁則會(huì)在反滲透膜表面累

積，造成膜對(duì)水的滲透率逐漸降低。因此，反滲透預(yù)處理系統(tǒng)中應(yīng)嚴(yán)

格控制對(duì)混凝劑的選擇與加藥量。

3.7.4PH調(diào)節(jié)過程中的酸化和堿化（1）加酸防止結(jié)垢

在進(jìn)水中可以加入鹽酸（HC1）、硫酸（H2s0,）來降低PH值。硫

酸價(jià)格便宜、不會(huì)發(fā)煙腐蝕周圍的金屬元器件，而且膜對(duì)硫酸根離子

的脫除率較氯離子高，所以硫酸比鹽酸更為常用。

沒有其他添加劑的工業(yè)級(jí)硫酸即適宜于反滲透使用，商品硫酸有

20%和93%兩種濃度規(guī)格。93%的硫酸也稱為66波美度硫酸，在稀

釋93%硫酸時(shí)一定要小心，在稀釋到66%時(shí)發(fā)熱可將溶液的溫度提

升到138C,一定要在攪拌下緩慢地將酸加入水中，以免水溶液局部

發(fā)熱沸騰。使用硫酸會(huì)增加反滲透進(jìn)水中的硫酸根離子濃度，直接導(dǎo)

致硫酸鈣結(jié)垢傾向增加。鹽酸主要在可能產(chǎn)生硫酸鈣或硫酸鋸結(jié)垢時(shí)

使用，工業(yè)級(jí)的鹽酸（無添加劑）購(gòu)買非常方便，商品鹽酸一般含量

為30—37%。

降低pH的首要目的是降低R0濃水中碳酸鈣結(jié)垢的傾向，即降低

朗格里爾指數(shù)（LSI）。LSI是低鹽度苦咸水中碳酸鈣的飽和度，表示

碳酸鈣結(jié)垢或腐蝕的可能性。在反滲透水化學(xué)水中，LSI是確定是否

會(huì)發(fā)生碳酸鈣結(jié)垢的一個(gè)重要指標(biāo)。LSI為實(shí)際水溶液中濃水側(cè)的pH

減去水中碳酸鈣飽和時(shí)的PH值。碳酸鈣的溶解度隨溫度的上升而減

小（水壺中的水垢就是這樣形成的），隨pH、鈣離子的濃度即堿度的

增加而減小。LSI值可以通過向反滲透進(jìn)水中注入酸液（一般是硫酸

或鹽酸）即降低pH的方法來調(diào)低。當(dāng)LSI為負(fù)值時(shí)，水會(huì)腐蝕金屬

管道，但不會(huì)形成碳酸鈣結(jié)垢；當(dāng)LSI為正值，水沒有腐蝕性，卻會(huì)

發(fā)生碳酸鈣結(jié)垢。推薦反滲透濃水的LSI值為0.2（表示低于碳酸鈣

飽和濃度時(shí)PH的0.2個(gè)pH單位）。還可以使用聚合物阻垢劑來防止

碳酸鈣沉淀，一些阻垢劑供應(yīng)商聲稱其產(chǎn)品可以使反滲透濃水的LSI

高達(dá)+2.5（比較保守的設(shè)計(jì)是LSI為+1.8）。

有些反滲透膜對(duì)給水的pH很敏感，pH過高或過低都會(huì)引起膜的

水解而損壞，當(dāng)給水需加酸防止生成CaC03垢時(shí)，加酸后的給水需裝

pH表，除指示、記錄、設(shè)超限報(bào)警外，還可以自動(dòng)控制不合格給水

排放，并停運(yùn)RO,還可以與流量表配合對(duì)加酸系統(tǒng)進(jìn)行比例積分調(diào)

節(jié)。在使用醋酸纖維膜時(shí)，不僅為防止CaCOs垢生成，而且更重要的

是維持最佳pH值，醋酸纖維膜的pH值要求為5.7,當(dāng)pH增高或降

低時(shí)，它的水解就會(huì)加速。在以往的生產(chǎn)中曾有因酸的質(zhì)量問題(含

鐵量高)而造成反滲透膜元件污染的情況，故在調(diào)節(jié)反滲透進(jìn)水的pH

時(shí)，對(duì)酸的質(zhì)量要求也比較嚴(yán)格。

(2)加堿提高脫除率

在反滲透進(jìn)水中注入堿液用來提高pH,一般使用的堿劑只有氫

氧化鈉(NaOH),購(gòu)買方便，而且易溶于水，不含其他添加劑的工業(yè)

級(jí)氫氧化鈉便可滿足需要。商品氫氧化鈉有100%的片堿，也有20%

和50%的液堿。原水中有碳酸根或碳酸氫根離子，反滲透會(huì)使水的

PH值降低，碳酸根或碳酸氫根溶解度降低，造成出水分離出二氧化

碳從而導(dǎo)致電導(dǎo)率上升。在加堿調(diào)高pH時(shí)一定要注意，pH升高會(huì)增

加1ST、降低碳酸鈣與鐵和鎰的溶解度。最常見的加堿應(yīng)用是二級(jí)R0

系統(tǒng)，一級(jí)反滲透中加堿使用較少。在二級(jí)反滲透系統(tǒng)中，一級(jí)R0

產(chǎn)水供給二級(jí)R0作為原水，二級(jí)反滲透對(duì)一級(jí)反滲透產(chǎn)水進(jìn)行“拋

光”處理，二級(jí)R0產(chǎn)水的水質(zhì)可達(dá)到4兆歐。在二級(jí)R0進(jìn)水中加堿

有4個(gè)原因：

a.在pH8.2以上，二氧化碳全部轉(zhuǎn)化為碳酸根離子，碳酸根離子可

以被反滲透脫除。而二氧化碳本身是一種氣體，會(huì)隨透過液自由進(jìn)入

R0產(chǎn)水，對(duì)于下游的離子交換床或EDI處理造成不當(dāng)影響。建議二

級(jí)反滲透的進(jìn)水PH控制到8.2-8.6之間，這樣更有利于二氧化碳的

脫除和提高電阻率C

b.某些TOC成分在高pH下更容易脫除。

c.二氧化硅的溶解度和脫除率在高pH下更高（特別是高于9時(shí)）。

d.硼的脫除率在高pH下也較高（特別是高于9時(shí)）。

加堿應(yīng)用有一個(gè)特例，通常被叫做HERO（高效反滲透系統(tǒng)）過

程，將進(jìn)水pH調(diào)到9或10。一級(jí)反滲透用來處理苦咸水，苦咸水在

高pH下會(huì)有污染問題（比如硬度、堿度、鐵、鎰等）。預(yù)處理通常采

用弱酸性陽(yáng)離子樹脂系統(tǒng)和脫氣裝置來除去這些污染物。

所以，為了預(yù)防膜的化學(xué)降解，一定要嚴(yán)格控制反滲透預(yù)處理的

給水pH=5-7,為避免誤操作,必須嚴(yán)格控制NaOH、H2sol的加入量和

加入點(diǎn)。

3.7.5阻垢處理

天然水中最常見的低溶解度鹽類主要是碳酸鈣、硫酸鈣以與二氧

化硅等。當(dāng)這些鹽類物質(zhì)在反滲透處理過程中濃縮時(shí)，可能超過溶度

積而析出沉淀。濃縮所產(chǎn)生的沉淀物附著在膜表面造成污堵，從而影

響反滲透設(shè)備的出力與安全運(yùn)行。針對(duì)不同的水質(zhì)情況，應(yīng)通過試驗(yàn)

認(rèn)真選擇合適的阻垢劑并控制好相應(yīng)的加入量，盡量做到既節(jié)約運(yùn)行

資金又能達(dá)到良好的阻垢效果。

許多阻垢劑生產(chǎn)廠商可提供各種用于反滲透和納濾系統(tǒng)性能改

善的阻垢劑和分散劑。阻垢劑是一系列用于阻止結(jié)晶礦物鹽的沉淀和

結(jié)垢形成的化學(xué)藥劑。大多數(shù)阻垢劑是一些專用有機(jī)合成聚合物（比

如聚丙烯酸、竣酸、聚馬來酸、有機(jī)金屬磷酸鹽、聚瞬酸鹽、麟酸鹽、

陰離子聚合物等），這些聚合物的分子量在2000—10000道爾頓不等。

反滲透系統(tǒng)阻垢劑技術(shù)由冷卻循環(huán)水和鍋爐用水化學(xué)演變而來。對(duì)為

數(shù)眾多各式各樣的阻垢劑，在不同的應(yīng)用場(chǎng)合和所采用的有機(jī)化合物

所取得的效果和效率差別很大。

采用聚丙烯酸類阻垢劑時(shí)要特別小心，在鐵含量較高時(shí)可能會(huì)引

起膜污染，這種污染會(huì)增加膜的操作壓力，有效清除這類污染要進(jìn)行

酸洗。如果在預(yù)處理中使用了陽(yáng)離子混凝劑或助濾劑，在使用陰離子

性阻垢劑時(shí)要特別注意。會(huì)產(chǎn)生一種粘稠的粘性污染物，污染會(huì)造成

操作壓力增加，而且這種污染物清洗非常困難。六偏磷酸鈉(SHMP)

是早期在反滲透中使用的一種普通阻垢劑，但隨著專用阻垢劑的出

現(xiàn)，用量已經(jīng)大大減少了。SHMP的使用有一些限制，每2—3天要配

制一次溶液，因?yàn)楸┞对诳諝庵袝?huì)水解，發(fā)生水解后不僅會(huì)降低限垢

效果，而且還會(huì)造