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1、 反渗透技术1 反渗透的工作原理反渗透的工作原理2 反渗透膜的应用反渗透膜的应用3 反渗透膜的规格与性能反渗透膜的规格与性能4 预处理系统预处理系统5 反渗透系统组成反渗透系统组成6 反渗透运行管理反渗透运行管理7 污染与化学清洗污染与化学清洗8 常见问题常见问题1.1 反渗透的工作原理反渗透的工作原理 反渗透是在压力驱动下，水分子通过半透膜，反渗透是在压力驱动下，水分子通过半透膜，而离子大部分被截留，从而达到水、离子分离的而离子大部分被截留，从而达到水、离子分离的过程。过程。半透膜半透膜 半透膜是具有选择性透过性能的薄膜。当液半透膜是具有选择性透过性能的薄膜。当液体或气体通过半透膜时，一些组
2、分透过，而另外一些体或气体通过半透膜时，一些组分透过，而另外一些组分被截留。实际上半透膜对于任何组分都有透过性，组分被截留。实际上半透膜对于任何组分都有透过性，只是透过的速率相差很大。在反渗透过程中，溶剂只是透过的速率相差很大。在反渗透过程中，溶剂（水）的透过速率远远大于溶解在水中的溶质（盐（水）的透过速率远远大于溶解在水中的溶质（盐分）。通过半透膜实现了溶剂和溶质的分离，得到纯分）。通过半透膜实现了溶剂和溶质的分离，得到纯水以及浓缩的盐溶液。水以及浓缩的盐溶液。1.1 反渗透的工作原理反渗透的工作原理渗透渗透渗透是当流体在跨越半透膜屏障时渗透是当流体在跨越半透膜屏障时的一种自然过程。如果将一
3、箱纯水用的一种自然过程。如果将一箱纯水用一张半透膜垂直分为两部分，纯水与一张半透膜垂直分为两部分，纯水与理想半透膜的两面以相同的温度和压理想半透膜的两面以相同的温度和压力接触，在这样的条件下没有跨越半力接触，在这样的条件下没有跨越半透膜的水的流动产生，因为在膜两侧透膜的水的流动产生，因为在膜两侧的化学势完全相等。如果在其中一侧的化学势完全相等。如果在其中一侧加入溶解性盐，盐溶液一边的化学势加入溶解性盐，盐溶液一边的化学势降低了。纯水便会向盐溶液一侧渗透，降低了。纯水便会向盐溶液一侧渗透，从而产生一个渗透流，直到化学势的从而产生一个渗透流，直到化学势的平衡重新建立为止（图平衡重新建立为止（图1a
4、）。）。1.1 反渗透的工作原理反渗透的工作原理图6a盐水纯水半透膜渗透图6a图6b盐水纯水盐水纯水半透膜半透膜外加压力渗透反渗透1.1 反渗透的工作原理反渗透的工作原理反渗透反渗透在图在图1的箱子中，水通过渗透作的箱子中，水通过渗透作用流向盐溶液一侧，直到达到新的用流向盐溶液一侧，直到达到新的平衡建立。在盐溶液一边施加一个平衡建立。在盐溶液一边施加一个额外的压力与渗透压相等，原有的额外的压力与渗透压相等，原有的平衡会受到影响（图平衡会受到影响（图1b）。外加）。外加压力将会使盐溶液一边的化学势增压力将会使盐溶液一边的化学势增加，使溶剂流向纯水一边。这种现加，使溶剂流向纯水一边。这种现象便是反
5、渗透。反渗透过程的驱动象便是反渗透。反渗透过程的驱动力是外加压力，反渗透分离所需能力是外加压力，反渗透分离所需能量与溶液的难度直接相关。因此，量与溶液的难度直接相关。因此，从盐溶液中生产同样体积的水，盐从盐溶液中生产同样体积的水，盐的浓度越高，所需能耗也越高。的浓度越高，所需能耗也越高。对于反渗透过程分离水和盐的机理还没有一个公认的统一解释。对于反渗透过程分离水和盐的机理还没有一个公认的统一解释。目前一般推荐两种传递模型：孔流模型和扩散模型。目前一般推荐两种传递模型：孔流模型和扩散模型。水通过膜有两种方式，一种是通过膜上存在的孔，另外一种是水通过膜有两种方式，一种是通过膜上存在的孔，另外一种是
6、通过膜中的分子节点之间的扩散。根据理论，膜的化学性质是，通过膜中的分子节点之间的扩散。根据理论，膜的化学性质是，在固液界面上水优先吸附并通过，盐被截留。水与膜表面之间在固液界面上水优先吸附并通过，盐被截留。水与膜表面之间有弱的化学结合力，使得水能够在膜的结构中分散。膜的物理有弱的化学结合力，使得水能够在膜的结构中分散。膜的物理和化学性质决定了在传递过程中水比盐的优先地位。和化学性质决定了在传递过程中水比盐的优先地位。膜对水和盐的传质系数不同，所以才有脱盐率。没有什么理想膜对水和盐的传质系数不同，所以才有脱盐率。没有什么理想的膜具有对盐完全的脱除性能，实际上是传质速率的差别早就的膜具有对盐完全的
7、脱除性能，实际上是传质速率的差别早就了脱盐率。了脱盐率。 1.1 反渗透的工作原理反渗透的工作原理产水产水-透过液透过液 反渗透、纳滤膜的透过液为净化水，因此也称为系统产水。浓水浓水-浓缩液浓缩液 未透过膜的溶液，原水中的溶质在其中被浓缩。在水处理反渗透系统中浓水作为废水排出。脱盐率脱盐率 通过反渗透膜从原水中脱除总可溶性杂质浓度或特定溶质浓度的百分率。 计算公式为： SR = 100% - Cp/Cfm 其中SR为脱盐率（），Cp 为透过液盐浓度， Cfm为料液的平均盐浓度。1.2 基本概念基本概念2 反渗透的应用反渗透的应用 目前，反渗透作为脱盐的主要工艺，在许多领域得到目前，反渗透作为脱
8、盐的主要工艺，在许多领域得到了越来越广泛的应用：了越来越广泛的应用：1. 石油石油2. 电力电力3. 化工化工4. 制药制药5. 饮用水饮用水3 反渗透膜的规格与性能反渗透膜的规格与性能目前目前,市场上的反渗透膜元件有三种尺寸的组件市场上的反渗透膜元件有三种尺寸的组件:直径长度用途14英寸 40 英寸5m3/h以下系统28英寸 40英寸5-1000m3/h系统38英寸 60英寸1000m3/h以上系统3 反渗透膜的规格与性能反渗透膜的规格与性能 根据膜的用途，膜组件又划分为：根据膜的用途，膜组件又划分为：种类种类特点特点用途用途1超低压大通量膜超低压大通量膜超低的运行压力超低的运行压力,更高的
9、更高的水通量水通量,但脱盐率低但脱盐率低低含盐量水低含盐量水2低压反渗透膜低压反渗透膜高脱盐率高脱盐率,水通量较低水通量较低苦咸水处理苦咸水处理3低污染反渗透膜低污染反渗透膜表面电中性、亲水性好，表面电中性、亲水性好，抗污染能力强抗污染能力强地表水、中水回地表水、中水回用用4正电荷反渗透膜正电荷反渗透膜表面带正电荷，对阳离表面带正电荷，对阳离子去除率更高子去除率更高对于阳离子的去对于阳离子的去除除5海水淡化膜海水淡化膜超强的耐压实性，可用超强的耐压实性，可用于高压力系统中于高压力系统中海水淡化海水淡化3 PROC 10 的性能的性能标准脱盐率标准脱盐率99.75%最低脱盐率最低脱盐率99.6%
10、产水量产水量39.8m3/d给水隔网厚度给水隔网厚度34mil (0.86mm)有效膜面积有效膜面积400ft2(37m2) 在标准测试条件下的产水量：在标准测试条件下的产水量： 测试溶液：测试溶液：2000ppm NaCl 操作压力操作压力 225 psi 水温水温 25 u 膜表面更加致密膜表面更加致密 提高了膜表面分离皮层致密度，高脱盐、长期稳提高了膜表面分离皮层致密度，高脱盐、长期稳 定；脱盐率高达定；脱盐率高达99.75%u 耐化学清洗耐化学清洗 PH 1-12 ,高高PH碱洗是去除生物碱洗是去除生物,胶体及有机物的有效手段胶体及有机物的有效手段u 特殊形状特殊形状34mil给水隔网
11、给水隔网, 大幅降低了膜元件的给水压力损失；大幅降低了膜元件的给水压力损失； 保证保证RO系统阻力低、少污堵、易清洗；系统阻力低、少污堵、易清洗； 明显改善膜系统前后段的产水平衡；明显改善膜系统前后段的产水平衡；u 端板排气构造端板排气构造 加快了膜元件与膜外壳间隙中排气及进水速度；加快了膜元件与膜外壳间隙中排气及进水速度； 有效缓解系统启动时对膜系统的冲击，降低膜元件的破损率。有效缓解系统启动时对膜系统的冲击，降低膜元件的破损率。 3 PROC 10 的特点的特点 使用条件使用条件 最高操作压力最高操作压力 600 psi 最高进水流量最高进水流量 20m3/h 最高进水温度最高进水温度 4
12、5 给水给水PH 连续运行连续运行 211 化学清洗化学清洗 112 给水浊度给水浊度 1.0 NTU 给水污染指数给水污染指数 SDI15 5 3 PROC 10 的使用条件的使用条件3 PROC 10 系统的优势系统的优势 与海德能与海德能CPA3及同级别的膜厂家产品相比及同级别的膜厂家产品相比,特点如下特点如下:u 脱盐率最高，产水含盐量低落脱盐率最高，产水含盐量低落25%u 压力损失下降了压力损失下降了50%u 进入压力低进入压力低4%，降低了能耗，降低了能耗u 前后端膜通量更加均衡，降低了浓差极化程度前后端膜通量更加均衡，降低了浓差极化程度各种原水中均含有一定浓度的悬浮物和溶解性物质
13、。各种原水中均含有一定浓度的悬浮物和溶解性物质。悬浮物主要是无机盐、胶体和微生物、藻类等生物性颗粒。溶悬浮物主要是无机盐、胶体和微生物、藻类等生物性颗粒。溶解性物质主要是易溶盐（如氯化物）和难溶盐（如碳酸盐、硫解性物质主要是易溶盐（如氯化物）和难溶盐（如碳酸盐、硫酸盐和硅酸盐）金属氧化物、酸碱等。酸盐和硅酸盐）金属氧化物、酸碱等。4 反渗透预处理的必要性反渗透预处理的必要性在反渗透过程中，进水的体积在减少，悬浮颗粒和溶解性物在反渗透过程中，进水的体积在减少，悬浮颗粒和溶解性物质的浓度在增加。悬浮颗粒会沉积在膜上，堵塞进水流道、质的浓度在增加。悬浮颗粒会沉积在膜上，堵塞进水流道、增加摩擦阻力（压
14、力降）。难溶盐在超过其饱和极限时，会增加摩擦阻力（压力降）。难溶盐在超过其饱和极限时，会从浓水中沉淀出来，在膜面上形成结垢，降低从浓水中沉淀出来，在膜面上形成结垢，降低RO膜的通量，膜的通量，增加运行压力和压力降，并导致产水水质下降。这种在膜面增加运行压力和压力降，并导致产水水质下降。这种在膜面上形成沉积层的现象叫做膜污染，膜污染的结果是系统性能上形成沉积层的现象叫做膜污染，膜污染的结果是系统性能的劣化。需要在原水进入反渗透膜系统之前进行预处理，去的劣化。需要在原水进入反渗透膜系统之前进行预处理，去除可能对反渗透膜造成污染的悬浮物、溶解性有机物和过量除可能对反渗透膜造成污染的悬浮物、溶解性有机
15、物和过量难溶盐组分，降低膜污染倾向。对进水进行预处理的目的是难溶盐组分，降低膜污染倾向。对进水进行预处理的目的是改善进水水质，使改善进水水质，使RO膜获得可靠的运行保证。膜获得可靠的运行保证。4.1 反渗透预处理的必要性反渗透预处理的必要性对原水进行预处理的效果反映为对原水进行预处理的效果反映为TSS、TOC、COD、BOD、LSI及铁、锰、铝、硅、钡、锶等污染物水质指标的绝对值及铁、锰、铝、硅、钡、锶等污染物水质指标的绝对值降低。降低。表征膜污染倾向的另外一个重要的水质指标是表征膜污染倾向的另外一个重要的水质指标是SDI。通过预。通过预处理，除了要将上述指标降到反渗透系统进水要求的范围，处理
16、，除了要将上述指标降到反渗透系统进水要求的范围，还有重要的一点是尽量降低还有重要的一点是尽量降低SDI，理想的，理想的SDI（15分钟）值分钟）值应小于应小于3。4.1 反渗透预处理的必要性反渗透预处理的必要性 为了改善反渗透系统的操作性能，在进水中可以加入添为了改善反渗透系统的操作性能，在进水中可以加入添加下列一些药剂：加下列一些药剂：1)酸酸2)碱碱3)脱氯药剂脱氯药剂 4)阻垢剂和分散剂阻垢剂和分散剂4.1 化学预处理化学预处理1) 加酸加酸在进水中可以加入盐酸【在进水中可以加入盐酸【HCl】、硫酸【】、硫酸【H2SO4】来降低】来降低pH。 降低降低pH的首要目的是降低的首要目的是降低
17、RO浓水中碳酸钙结垢的倾向，浓水中碳酸钙结垢的倾向，即降低朗格里尔指数【即降低朗格里尔指数【LSI】。】。 LSI是低盐度苦咸水中碳酸钙的饱和度，表示碳酸钙结垢是低盐度苦咸水中碳酸钙的饱和度，表示碳酸钙结垢或腐蚀的可能性。在反渗透水化学中，或腐蚀的可能性。在反渗透水化学中，LSI是确定是否是确定是否会发生碳酸钙结垢的是个重要指标。当会发生碳酸钙结垢的是个重要指标。当LSI为负值时，为负值时，水会腐蚀金属管道，但不会形成碳酸钙结垢。如果水会腐蚀金属管道，但不会形成碳酸钙结垢。如果LSI为正值，水没有腐蚀性，却会发生碳酸钙结垢。为正值，水没有腐蚀性，却会发生碳酸钙结垢。4.1 化学预处理化学预处理
18、2)加碱加碱u加碱使用较少，在反渗透进水中注入碱液用来提高加碱使用较少，在反渗透进水中注入碱液用来提高pH。一般使用的碱剂只有氢氧化钠【一般使用的碱剂只有氢氧化钠【NaOH】，购买方便，而】，购买方便，而且易溶于水。且易溶于水。u在加碱调高在加碱调高pH时一定要注意，时一定要注意，pH升高会增加升高会增加LSI、降、降低碳酸钙及铁和锰的溶解度。最常见的加碱应用是二级低碳酸钙及铁和锰的溶解度。最常见的加碱应用是二级RO系统。系统。u在二级反渗透系统中，一级在二级反渗透系统中，一级RO产水供给二级产水供给二级RO作为原作为原水。水。4.1 化学预处理化学预处理在二级在二级RO进水中加碱有进水中加碱
19、有4个原因：个原因：u在在pH8.2以上，二氧化碳全部转化为碳酸根离子，碳酸以上，二氧化碳全部转化为碳酸根离子，碳酸根离子可以被反渗透脱除。而二氧化碳时是一种气体，会根离子可以被反渗透脱除。而二氧化碳时是一种气体，会随透过液自由进入随透过液自由进入RO产水。对于下游的离子交换床抛光产水。对于下游的离子交换床抛光处理造成不当的负荷。处理造成不当的负荷。u某些某些TOC成分在高成分在高pH下更容易脱除。下更容易脱除。u二氧化硅的溶解度和脱除率在高二氧化硅的溶解度和脱除率在高pH下更高（特别是高于下更高（特别是高于9时）。时）。u硼的脱除率在高硼的脱除率在高pH下也较高（特别是高于下也较高（特别是高
20、于9时）。时）。4.1 化学预处理化学预处理2)加碱加碱4.1 化学预处理化学预处理加碱应用有一个特例，通常被叫做加碱应用有一个特例，通常被叫做HERO（高效反渗透（高效反渗透系统）过程，将进水系统）过程，将进水pH调到调到9或或10。一级反渗透原来处。一级反渗透原来处理苦咸水，苦咸水在高理苦咸水，苦咸水在高pH下会有污染问题（比如硬度、下会有污染问题（比如硬度、碱度、铁、锰等）。预处理通常采用弱酸性阳离子树脂碱度、铁、锰等）。预处理通常采用弱酸性阳离子树脂系统和脱气装置来除去这些污染物。系统和脱气装置来除去这些污染物。2)加碱加碱3)脱氯脱氯 RO进水中的游离氯要降到进水中的游离氯要降到0.
21、05ppm以下，才能达到聚以下，才能达到聚酰胺复合膜的要求。酰胺复合膜的要求。 除氯的预处理方法有两种，粒状活性炭吸附和使用还原除氯的预处理方法有两种，粒状活性炭吸附和使用还原性药剂如亚硫酸钠。性药剂如亚硫酸钠。 4.1 化学预处理化学预处理4.1 化学预处理化学预处理3)脱氯脱氯u在小系统（在小系统（50100gpm）中一般采用加压碳过滤器，）中一般采用加压碳过滤器，投资成本比较合理。投资成本比较合理。u推荐使用酸洗处理过的优质活性炭，去除硬度、金属离推荐使用酸洗处理过的优质活性炭，去除硬度、金属离子，细粉含量要非常低，否则会造成对膜的污染。新安子，细粉含量要非常低，否则会造成对膜的污染。新
22、安装的碳滤料一定要充分淋洗，直到碳粉被完全除去为止，装的碳滤料一定要充分淋洗，直到碳粉被完全除去为止，一般要几个小时甚至几天。我们不能依靠一般要几个小时甚至几天。我们不能依靠5m的保安过的保安过滤器来保护反渗透膜不受碳粉的污染。滤器来保护反渗透膜不受碳粉的污染。u碳过滤器是碳会成为微生物的饲料，在碳过滤器中孳生碳过滤器是碳会成为微生物的饲料，在碳过滤器中孳生细菌，其结果是造成反渗透膜的生物污染。细菌，其结果是造成反渗透膜的生物污染。4.1 化学预处理化学预处理3)脱氯脱氯亚硫酸钠【亚硫酸钠【SBS】是较大】是较大RO装置选用的典型还原剂。将固体偏亚硫装置选用的典型还原剂。将固体偏亚硫酸氢钠溶解
23、在水中配制成溶液。酸氢钠溶解在水中配制成溶液。SBS溶液在空气中不稳定，会与氧气发生反应，所以推荐溶液在空气中不稳定，会与氧气发生反应，所以推荐2的溶液的溶液的使用期为的使用期为37天，天， 10以下的溶液使用期为以下的溶液使用期为714天。天。从理论上讲，从理论上讲，1.47ppm的的SBS（或（或0.70ppm偏亚硫酸氢钠）能够还偏亚硫酸氢钠）能够还原原1.0ppm的氯。设计时考虑到工业苦咸水系统的安全系数，设定的氯。设计时考虑到工业苦咸水系统的安全系数，设定SBS的添加量为每的添加量为每1.0ppm氯氯1.83.0ppm。SBS的注入口要在膜元件的上游，设置距离要保证在进入膜元件有的注入
24、口要在膜元件的上游，设置距离要保证在进入膜元件有29秒的反应时间。秒的反应时间。脱氯过程的监测可采用游离氯监测仪，用以监测残余亚硫酸根的浓脱氯过程的监测可采用游离氯监测仪，用以监测残余亚硫酸根的浓度，还可以采用度，还可以采用ORP监测仪。监测仪。 4.1 化学预处理化学预处理4 阻垢剂和分散剂阻垢剂和分散剂u阻垢剂是一系列用于阻止结晶矿物盐的沉淀和结垢形成阻垢剂是一系列用于阻止结晶矿物盐的沉淀和结垢形成的化学药剂。的化学药剂。u大多数阻垢剂是一些专用有机合成聚合物（比如聚丙烯大多数阻垢剂是一些专用有机合成聚合物（比如聚丙烯酸、羧酸、聚马来酸、有机金属磷酸盐、聚膦酸盐、膦酸酸、羧酸、聚马来酸、有
25、机金属磷酸盐、聚膦酸盐、膦酸盐、阴离子聚合物等），这些聚合物的分子量在盐、阴离子聚合物等），这些聚合物的分子量在200010000道尔顿不等。道尔顿不等。u反渗透系统阻垢剂技术由冷却循环水和锅炉用水化学演反渗透系统阻垢剂技术由冷却循环水和锅炉用水化学演变而来。对为数众多各式各样的阻垢剂化学应该注意，不变而来。对为数众多各式各样的阻垢剂化学应该注意，不同的应用场合和所采用的有机化合物所取得的效果和效率同的应用场合和所采用的有机化合物所取得的效果和效率差别很大。差别很大。 4.1 化学预处理化学预处理u采用聚丙烯酸类阻垢剂时要特别小心，在铁含量较高时可能会采用聚丙烯酸类阻垢剂时要特别小心，在铁含量
26、较高时可能会引起膜污染。这种污染会增加膜的操作压力，有效清楚这类污染引起膜污染。这种污染会增加膜的操作压力，有效清楚这类污染要进行酸洗。要进行酸洗。u如果在预处理中使用了阳离子混凝剂或助滤剂，在使用阴离子如果在预处理中使用了阳离子混凝剂或助滤剂，在使用阴离子性阻垢剂时要特别注意。会产生一种粘稠的粘性污染物，污染会性阻垢剂时要特别注意。会产生一种粘稠的粘性污染物，污染会造成操作压力增加，而且这种污染物清洗非常困难。造成操作压力增加，而且这种污染物清洗非常困难。u阻垢剂阻碍了阻垢剂阻碍了RO进水和浓水中盐结晶的生长，因而可以容许进水和浓水中盐结晶的生长，因而可以容许难溶盐在超过饱和溶解度。阻垢剂的
27、使用可代替加酸，也可以配难溶盐在超过饱和溶解度。阻垢剂的使用可代替加酸，也可以配合加酸使用。有许多因素会影响矿物质结垢的形成。温度降低会合加酸使用。有许多因素会影响矿物质结垢的形成。温度降低会减小结垢矿物质的溶解度（碳酸钙除外，于大多数物质相反，它减小结垢矿物质的溶解度（碳酸钙除外，于大多数物质相反，它的溶解度随温度升高而降低），的溶解度随温度升高而降低），TDS的升高会增加难溶盐的溶解的升高会增加难溶盐的溶解度（这是因为高离子强度干扰了晶种得形成）。度（这是因为高离子强度干扰了晶种得形成）。4 阻垢剂和分散剂阻垢剂和分散剂最普遍的结垢性矿物质有：最普遍的结垢性矿物质有： 碳酸钙【碳酸钙【Ca
28、CO3】 硫酸钙【硫酸钙【CaSO4】 硫酸锶【硫酸锶【SrSO4】 硫酸钡【硫酸钡【BaSO4】不太普遍的结垢性矿物质有：不太普遍的结垢性矿物质有： 磷酸钙【磷酸钙【CaPO4】 氟化钙【氟化钙【CaF2】4.1 化学预处理化学预处理4 阻垢剂和分散剂阻垢剂和分散剂u分散剂是一系列合成聚合物用来阻止膜面上污染物的聚集和沉分散剂是一系列合成聚合物用来阻止膜面上污染物的聚集和沉积。分散剂有时也叫抗污染剂。通常也有阻垢性能。对于不同的积。分散剂有时也叫抗污染剂。通常也有阻垢性能。对于不同的污染物，不同的分散剂的效率区别很大，所以要知道所对付的污污染物，不同的分散剂的效率区别很大，所以要知道所对付的
29、污染物是什么。染物是什么。u需要分散剂处理的污染物有：需要分散剂处理的污染物有：u矿物质结垢矿物质结垢u金属氧化物和氢氧化物【铁、锰和铝】金属氧化物和氢氧化物【铁、锰和铝】u聚合硅酸聚合硅酸u胶体物质【指那些无定型悬浮颗粒，可能含有土、铁、胶体物质【指那些无定型悬浮颗粒，可能含有土、铁、铝、硅、硫和有机物】铝、硅、硫和有机物】u生物性污染物生物性污染物4.1 化学预处理化学预处理4 阻垢剂和分散剂阻垢剂和分散剂u理想的添加量和结垢物质及污染物最大饱和度最好通过药理想的添加量和结垢物质及污染物最大饱和度最好通过药剂供应商提供的专用软件包来确定。剂供应商提供的专用软件包来确定。u过量添加阻垢剂过量
30、添加阻垢剂/分散剂会导致在膜面上形成沉积，造成分散剂会导致在膜面上形成沉积，造成新的污染问题。在设备停机时一定要降阻垢剂及分散剂彻底新的污染问题。在设备停机时一定要降阻垢剂及分散剂彻底冲洗出来，否则会留在膜上产生污染问题。冲洗出来，否则会留在膜上产生污染问题。u在用在用RO进水进行低压冲洗时要停止向系统注入阻垢剂及进水进行低压冲洗时要停止向系统注入阻垢剂及分散剂。分散剂。u阻垢剂阻垢剂/分散剂注入系统的设计应该保证在进入反渗透元分散剂注入系统的设计应该保证在进入反渗透元件之前能够充分混合。静态搅拌器是一个非常有效的混合方件之前能够充分混合。静态搅拌器是一个非常有效的混合方法，但会增加系统成本。
31、法，但会增加系统成本。4.1 化学预处理化学预处理4 阻垢剂和分散剂阻垢剂和分散剂u如果系统采用硫酸调节如果系统采用硫酸调节pH，推荐加酸点要在上游足够远的，推荐加酸点要在上游足够远的地方，在到达阻垢剂地方，在到达阻垢剂/分散剂注入点之前已经完全混合均匀。分散剂注入点之前已经完全混合均匀。u注入阻垢剂注入阻垢剂/分散剂的加药泵要调到最高注射频率，建议的分散剂的加药泵要调到最高注射频率，建议的注射频率是最少注射频率是最少5秒钟一次。阻垢剂秒钟一次。阻垢剂/分散剂的典型添加量为分散剂的典型添加量为25ppm。为了让加药泵以最高频率工作，需要对药剂进行。为了让加药泵以最高频率工作，需要对药剂进行稀释
32、。稀释。u阻垢剂阻垢剂/分散剂商品有浓缩液，也有固体粉末。稀释了的阻分散剂商品有浓缩液，也有固体粉末。稀释了的阻垢剂垢剂/分散剂在储槽中会被生物污染，污染的程度取决于室温分散剂在储槽中会被生物污染，污染的程度取决于室温和稀释的倍数。推荐稀释液的保留时间在和稀释的倍数。推荐稀释液的保留时间在710天左右。正天左右。正常情况下，未经稀释的阻垢剂常情况下，未经稀释的阻垢剂/分散剂不会受到生物污染。分散剂不会受到生物污染。4.1 化学预处理化学预处理4 阻垢剂和分散剂阻垢剂和分散剂u原水中含有过量的结垢阳离子，如原水中含有过量的结垢阳离子，如Ca2+、Ba2+和和Sr2+等，等，需要进行软化预处理。需
33、要进行软化预处理。u软化处理的方法有石灰软化和树脂软化。软化处理的方法有石灰软化和树脂软化。u石灰软化石灰软化:在水中加入熟石灰即氢氧化钙通过反生生成碳酸钙在水中加入熟石灰即氢氧化钙通过反生生成碳酸钙沉淀沉淀,可去除碳酸氢钙可去除碳酸氢钙.u树脂软化树脂软化:使用钠离子树脂置换除去结垢型阳离子，如使用钠离子树脂置换除去结垢型阳离子，如Ca2、Ba2、Sr2，树脂交换饱和后用盐水再生。，树脂交换饱和后用盐水再生。 4.2 软化预处理软化预处理4.3 去除胶体和颗粒物去除胶体和颗粒物 介质过滤介质过滤 除铁、锰除铁、锰氧化过滤氧化过滤 混凝过滤混凝过滤 微滤微滤/超滤超滤 气浮气浮气浮气浮u在水中
34、注入大量的微小气泡，气泡黏附在悬浮颗粒表面将其在水中注入大量的微小气泡，气泡黏附在悬浮颗粒表面将其夹带浮上水面，从而实现固液分离。气浮主要用于油污、水藻夹带浮上水面，从而实现固液分离。气浮主要用于油污、水藻等难以沉淀的污染物去除。在工业废水、地表水和海水预处理等难以沉淀的污染物去除。在工业废水、地表水和海水预处理中应用较多。中应用较多。u实现气浮分离的必要条件有两个：首先要向水中注入足够数实现气浮分离的必要条件有两个：首先要向水中注入足够数量的微细气泡，量的微细气泡，1530微米的气泡尺寸比较理想；其次，疏水性微米的气泡尺寸比较理想；其次，疏水性悬浮颗粒有利于气泡粘附。影响气浮效果的因素有：微
35、气泡尺悬浮颗粒有利于气泡粘附。影响气浮效果的因素有：微气泡尺寸，决定于溶气方式和释放器构造；气固比，取决于空气加注寸，决定于溶气方式和释放器构造；气固比，取决于空气加注量；进水浓度、工作压力和上浮停留时间；药剂的作用。量；进水浓度、工作压力和上浮停留时间；药剂的作用。u目前应用较多的是溶气气浮（目前应用较多的是溶气气浮（DAF）,有加压溶气和真空产气有加压溶气和真空产气两种工艺。两种工艺。4.3 去除胶体和颗粒物去除胶体和颗粒物保安过滤器保安过滤器u所有所有RO装置上都配有筒式保安过滤器，滤器的过滤孔装置上都配有筒式保安过滤器，滤器的过滤孔径要求至少为径要求至少为10m。u保安过滤器是膜和高压
36、泵的保护装置，防止可能存在的保安过滤器是膜和高压泵的保护装置，防止可能存在的颗粒物引起的破坏，是最后一道预处理手续。推荐保安过颗粒物引起的破坏，是最后一道预处理手续。推荐保安过滤器的孔径不大于滤器的孔径不大于5m。u当浓水中硅的浓度超饱和时，宜使用当浓水中硅的浓度超饱和时，宜使用1m的滤芯，用来的滤芯，用来降低硅、铁和铝胶体的相互作用。降低硅、铁和铝胶体的相互作用。4.3 去除胶体和颗粒物去除胶体和颗粒物反渗透膜的生物污染反渗透膜的生物污染u微生物污染的主要来源是进水，预处理也可能是生物污染源。微生物污染的主要来源是进水，预处理也可能是生物污染源。通常，生物污染是一个缓慢的过程，在许多情况下，
37、它是一个难通常，生物污染是一个缓慢的过程，在许多情况下，它是一个难以发现的隐藏问题，有时和其他因素有关。生物污染的标志和症以发现的隐藏问题，有时和其他因素有关。生物污染的标志和症状：状：u 膜通量下降；膜通量下降；u 进水压力和跨膜压差逐渐增大；进水压力和跨膜压差逐渐增大；u 脱盐率逐渐下降。脱盐率逐渐下降。u膜生物污染的累积的影响如下：膜生物污染的累积的影响如下：uRO系统清洗与维护费用增加；系统清洗与维护费用增加；u产品水水质明显变坏产品水水质明显变坏(水可能要后处理水可能要后处理)；u膜寿命明显下降。膜寿命明显下降。 4.4 生物污染的控制生物污染的控制 生物薄膜的特点如下：生物薄膜的特
38、点如下：u水含量高（水含量高（7095）；）；u有机物含量高（有机物含量高（7095）；）；u菌落形成单元菌落形成单元(CFU)和细胞数高（显微镜计和细胞数高（显微镜计数）；数）；u碳水化合物及蛋白质含量高；碳水化合物及蛋白质含量高；u三磷酸腺苷三磷酸腺苷(ATP)含量高；含量高；u无机物含量低。无机物含量低。4.4 生物污染的控制生物污染的控制 u为了控制生物污染，要在管线上尽量减少死水区，避为了控制生物污染，要在管线上尽量减少死水区，避免使用碳过滤器。在装膜之前要对预处理系统以及免使用碳过滤器。在装膜之前要对预处理系统以及RO装置进行系统消毒，启动后保持连续运行，停机时会生装置进行系统消毒
39、，启动后保持连续运行，停机时会生长生物膜。长生物膜。u控制微生物污染的方法有：控制微生物污染的方法有： 以在线或离线的方式连续或周期性使用消杀剂。以在线或离线的方式连续或周期性使用消杀剂。 在在RO发生生物污染后要有有效的消毒和清洗手段。发生生物污染后要有有效的消毒和清洗手段。4.4 生物污染的控制生物污染的控制 u余氯余氯uLFC膜与膜与PA膜类似，耐氯极限约为膜类似，耐氯极限约为1000ppm小时，要求进水的脱氯小时，要求进水的脱氯处理达到余氯处理达到余氯0.1ppm以下。氯对膜的损坏可以通过脱盐率的衰减和产以下。氯对膜的损坏可以通过脱盐率的衰减和产水通量的增加来进行监测。氯的存在会使膜的
40、保证寿命大打折扣。水通量的增加来进行监测。氯的存在会使膜的保证寿命大打折扣。u但近年来有用户在发生严重生物污染时使用氯的情况。用户必须评但近年来有用户在发生严重生物污染时使用氯的情况。用户必须评估采用余氯作为杀菌剂的风险。氯的好处是便宜、高效，能够控制生估采用余氯作为杀菌剂的风险。氯的好处是便宜、高效，能够控制生物膜的数量，并且在透过膜时会对产水侧进行消毒。由于减少了不可物膜的数量，并且在透过膜时会对产水侧进行消毒。由于减少了不可逆污染和苛刻的化学清洗和消毒，所以也能延长膜的使用寿命。逆污染和苛刻的化学清洗和消毒，所以也能延长膜的使用寿命。u有用户报告了有用户报告了“化学疗法化学疗法”，每天加
41、氯，每天加氯0.25ppm4小时，将清洗周小时，将清洗周期延长到了期延长到了15个月，与未加氯的平行试验证明，没有发生脱盐率的损个月，与未加氯的平行试验证明，没有发生脱盐率的损失。氯的透过率随系统不同有所变化，一般在失。氯的透过率随系统不同有所变化，一般在2050之间。之间。4.4 生物污染的控制生物污染的控制 u氯胺氯胺u氯胺是一种非氧化性消杀剂。氯胺是一种非氧化性消杀剂。LFC膜和膜和PA膜的耐氯胺能力为膜的耐氯胺能力为150,000300,000ppm小时。小时。300.000ppm小时意味着可在小时意味着可在11.4ppm的浓度下操作的浓度下操作3年。但使用氯胺时要注意，膜的耐氯胺年。
42、但使用氯胺时要注意，膜的耐氯胺能力会在能力会在pH低、高温和有过渡金属存在时明显下降。低、高温和有过渡金属存在时明显下降。u氯胺是有氨水和氯混合产生的，如果混合不好，余氯要进行脱氯胺是有氨水和氯混合产生的，如果混合不好，余氯要进行脱氯处理，一般采用加入过量氨水的做法来避免余氯。在增加氯处理，一般采用加入过量氨水的做法来避免余氯。在增加SBS或氨时要小心，这些成分在除去氯胺时会刺激生物膜的生长。氨或氨时要小心，这些成分在除去氯胺时会刺激生物膜的生长。氨对于下游的必不锈钢金属元器件都会造成腐蚀。氯胺的透过性相对于下游的必不锈钢金属元器件都会造成腐蚀。氯胺的透过性相对较高，大约对较高，大约80。氨是
43、一种气体，透过率为。氨是一种气体，透过率为100。4.4 生物污染的控制生物污染的控制 u异噻唑啉异噻唑啉u非氧化性的异噻唑啉作为长期或间歇性的消杀剂（或杀粘菌非氧化性的异噻唑啉作为长期或间歇性的消杀剂（或杀粘菌剂），不会引起剂），不会引起LFC膜和膜和PA膜的降解，如膜的降解，如Kathon、Slimicide C-68和和Rogun 781等。这种杀菌剂是有毒的，所以一定要小心等。这种杀菌剂是有毒的，所以一定要小心使用，特别不能在饮用水中使用。一般的添加量是使用，特别不能在饮用水中使用。一般的添加量是35ppm活活性成分，实际操作过程中要考虑在浓水中没有残余。间歇使用性成分，实际操作过程中
44、要考虑在浓水中没有残余。间歇使用时浓度可高达时浓度可高达1525ppm，杀菌效果在，杀菌效果在12小时可见到效果，小时可见到效果，但如果使用不当会造成生物膜的快速生长。这类物质的分子量但如果使用不当会造成生物膜的快速生长。这类物质的分子量较大，不会透过膜。这一类消杀剂比较昂贵，但考虑到会节约较大，不会透过膜。这一类消杀剂比较昂贵，但考虑到会节约清洗成本、延长膜的寿命以及稳定的反渗透系统性能会补偿药清洗成本、延长膜的寿命以及稳定的反渗透系统性能会补偿药剂的费用。剂的费用。4.4 生物污染的控制生物污染的控制 u过氧化氢和过氧乙酸过氧化氢和过氧乙酸u过氧化物类消杀剂是氧化性物质，用于过氧化物类消杀
45、剂是氧化性物质，用于PA膜离线使用，特别是膜离线使用，特别是要求要求RO系统达到系统达到FDA和饮用水标准时使用。单独使用过氧化氢可和饮用水标准时使用。单独使用过氧化氢可添加到添加到2,000ppm的浓度，的浓度，450ppm过氧乙酸在过氧乙酸在1小时之内既能杀小时之内既能杀菌，菌，4小时完全破坏生物膜。温度保持在小时完全破坏生物膜。温度保持在2025，既能有效杀，既能有效杀菌，对保护膜也有利。一定要小心在进水中不要有过渡金属菌，对保护膜也有利。一定要小心在进水中不要有过渡金属-（铁、（铁、锰等），否则这些离子会催化氧化损坏膜。锰等），否则这些离子会催化氧化损坏膜。4.4 生物污染的控制生物污
46、染的控制 5 反渗透系统组成反渗透系统组成5.1 工艺流程工艺流程5.2 膜组件及外壳膜组件及外壳5.3 高压泵高压泵5.4 压力保护压力保护5.5 低压冲洗低压冲洗5.6 超标排放超标排放5.7 系统检测系统检测5.1 系统工艺流程系统工艺流程5.2膜组件及外壳膜组件及外壳5.2膜组件及外壳膜组件及外壳ABC净重40.00” (1016.1mm)7.895” (200.5mm)1.125” (28.6mm)36磅 (16.4kg)5.3 高压泵高压泵u高压泵系统的压力（扬程）和流量的选择主要依据运高压泵系统的压力（扬程）和流量的选择主要依据运行海德能设计软件行海德能设计软件IMSdesign
47、的模拟计算结果。的模拟计算结果。u 高压泵的选择一般按膜运行高压泵的选择一般按膜运行3年后的状况考虑。年后的状况考虑。u为了保证系统的安全可靠，在实际选型时，可以在计为了保证系统的安全可靠，在实际选型时，可以在计算结果推荐选型的基础上提高算结果推荐选型的基础上提高10%扬程和流量规格。扬程和流量规格。u在高压泵出口一般要安装手动调压阀，运行初期系统在高压泵出口一般要安装手动调压阀，运行初期系统所需压力较所需压力较3年后小，所以用手动调压阀用于调节泵的年后小，所以用手动调压阀用于调节泵的出力。出力。 5.4 压力保护压力保护u水低压停机水低压停机/ 停机报警装置停机报警装置u当给水压力低于最低允
48、许值时，反渗透自动停机并当给水压力低于最低允许值时，反渗透自动停机并给出低压报警指示信号，操作员解决问题后重新启动，给出低压报警指示信号，操作员解决问题后重新启动，避免由于给水压力过低造成对高压泵的损害。避免由于给水压力过低造成对高压泵的损害。u给水高压泄流停机报警给水高压泄流停机报警u当高压泵出口压力高于最高允许值时，反渗透自动泄当高压泵出口压力高于最高允许值时，反渗透自动泄流，然后停机并给出高压泵高压报警指示信号，操作员流，然后停机并给出高压泵高压报警指示信号，操作员解决问题后重新启动，避免由于浓水压力过高造成对膜解决问题后重新启动，避免由于浓水压力过高造成对膜及压力容器的损害。及压力容器
49、的损害。5.4 压力保护压力保护u纯水高压泄流停机报警纯水高压泄流停机报警u当反渗透纯水侧的压力高于最高允许值时，反渗透自动当反渗透纯水侧的压力高于最高允许值时，反渗透自动泄流，然后停机并给出高压泵高压报警指示信号，操作员泄流，然后停机并给出高压泵高压报警指示信号，操作员解决问题后重新启动，避免由于浓水压力过高造成对膜及解决问题后重新启动，避免由于浓水压力过高造成对膜及压力容器的损害。同时每次停机可将纯水侧的自动渲流排压力容器的损害。同时每次停机可将纯水侧的自动渲流排放放,以防止反渗透设备停机瞬间以防止反渗透设备停机瞬间,纯水侧压力对反渗透的损纯水侧压力对反渗透的损坏。坏。5.5 低压冲洗低压
50、冲洗u反渗透停机自动膜冲洗反渗透停机自动膜冲洗uRO在系统停机时对反渗透膜自动进行膜冲洗，避免在系统停机时对反渗透膜自动进行膜冲洗，避免污物沉积。污物沉积。5.6 超标排放超标排放u纯水水质超标泄流停机报警纯水水质超标泄流停机报警u当纯水电导率超过最高允许值时，反渗透系统自动停当纯水电导率超过最高允许值时，反渗透系统自动停机泄流并给出相应报警信号。机泄流并给出相应报警信号。5.7 系统检测系统检测u压力表压力表 膜前压力、膜间压力、膜后压力膜前压力、膜间压力、膜后压力u温度表温度表 入水水温入水水温u流量表流量表 产水流量、浓水流量产水流量、浓水流量u电导表电导表 入水电导、产水电导入水电导、