反渗透系统设计调试运行及维护手册

1、反渗透系统设计及运行控制1. 常见术语解释（1）半透膜广泛存在于自然界动植物体器官上的一种选择透过性膜。 严格地 说，是只能透过溶剂（通常指水）而不能透过溶质的膜。工业使用的 半透膜多是高分子合成的聚合物产品。（2）渗透、渗透压当把溶剂和溶液 （或把两种不同浓度的溶液） 分别置于半透膜的 两侧时，溶剂将自发地穿过半透膜向溶液 （或从低浓度溶液向高浓度 溶液）侧流动，这种现象叫渗透，如果上述过程中溶剂是纯水，溶质 是盐份，当用理想半透膜将他们分隔开时， 纯水侧会自发地通过半透 膜流入盐水侧。纯水侧的水流入盐水侧， 盐水侧的液位上升， 当上升到一定程度 后，水通过膜的净流量等于零，此时该过程达到平

2、衡，与该液位高度 差对应的压力称为渗透压， 它与溶液的种类、 浓度和温度有关而与半 透膜本身无关，通常可用下式计算渗透压：= CRT式中：An渗透压，R气体常数， C膜两侧浓度差，T温度。（3）反渗透上述渗透过程中， 当在半透膜的盐水侧施加一个大于渗透压的压 力时，水的流动向就会逆转，此时盐水中的水将流入纯水侧，这种现 象叫做反渗透（4）脱盐率（ Salt Rejection ）指给水总溶解固体物（TDS中未透过膜部分的百分数，脱盐率二 （1-产品水总溶解固形物 / 给水总溶解固形物） X100%。（ 5）回收率（ Recovery）指产水流量与给水流量之比，以百分数表示，回收率 =（产品水

3、流量/给水流量）X100% 般影响回收率的因素，主要有进水水质、 浓水的渗透压、易结垢物质的浓度、污染膜物质等。（ 6）流量衰减系数、膜通量保留系数指反渗透装置在运行过程中产水量衰减的现象， 即运行一年后产 水流量与初始运行产水流量下降的比值（复合膜一般不超过3%）；膜通量保留系数指运行一段时间后产水流量与初始运行产水流量的比 值（一般三年可达到 0.85 以上）。（ 7）水通量（ Flux ）指单位面积膜的产水流量，与进水类型及膜类型有关。（ 8）浓差极化反渗透过程中， 水分子透过后，膜界面层中含盐量增大，形成浓 度较高的浓水层， 此层与给水水流的浓度形成很大的浓度梯度， 这种 现象称为膜的

4、浓差极化。（ 9）朗格利尔指数（ LSI ）又称饱和指数，是水样实测的 PH 值减去水样中碳酸钙饱和时的 卩日值（PHs）所得的值。碳酸钙在水中呈饱和状态时，重碳酸钙既不 分解为碳酸钙，碳酸钙也不会继续溶解，此时的 PH值称为饱和的PH 值，以PHs表示。若水样的PH值大于PHS LSI为正值时，碳酸钙会从水中析出，这种水属结垢型水；当 LSI 为负值时，原有水垢层会被 溶解掉，使原材料裸露在水中受侵蚀，这种水称作侵蚀型水；当 LSI 等于零时，水处于饱和状态，这种水属于稳定性。 LSI 用以判断碳酸 钙水垢在水中是否会析出， 并据此提出用加酸或用加碱处理方法来控 制水垢的析出。（10）离子积

5、（ Ipb ）（ 11）溶度积（ Ksp）难溶电解质尽管难溶， 但还是有一部分阴阳离子进入溶液， 同时 进入溶液的阴阳离子又会在固体表面沉积下来， 当这两个过程的速率 相等时，难溶电解质的溶解就达到平衡状态，固体的量不再减少，这 样的平衡状态叫溶解平衡，其平衡常数叫溶度积常数（沉淀平衡常 数），简称溶度积。通常把在 100g 水中的溶解度小于 0.01g 的物质称 为难溶物，难溶电解质在水中溶解的部分是完全离解的， 即溶解多少， 就离解多少。 溶度积的大小反映了物质的溶解能力， 它会受温度的变 化以及其他电解质的溶解影响而改变， 所以通常给出的数值为某一单 一电解质在特定温度下测定的。（12）

6、离子积与溶度积的关系在沉淀溶解平衡中， 溶度积是达到沉淀溶解平衡时的离子积。 在 一定温度下，溶度积是个常数，而离子积不是常数，可以根据离子积 与溶度积的相对大小， 判断溶液中是否有沉淀生成 （即溶度积规则）。 如果与一般化学平衡中的概念作比较， 离子积是反应商， 而溶度积是平衡常数， 另外在酸碱电离平衡中， 离子积指的是水的自偶电离平衡 常数Kw也称为离子积常数，这与沉淀溶解平衡中的离子积不是一 回事。（13）膜的分离特性指标和物、化稳定性指标包括：膜材质；允许使用的最高压力；允许使用的温度范围；允 许的最大给水量；适用的PH范围；耐03和CL2等氧化性物质的能力； 抗微生物、细菌的侵蚀能力

7、；耐胶体颗粒及有机物的污染能力。（14）膜的一般性能要求对水的渗透性要大，脱盐率要高；具有一定的强度，不致因水的 压力和拉力影响而变形、破裂，膜的被压实性尽可能最小，水通量衰 减小，保证稳定的产水量；结构要均匀，能制成所需要的结构；能适 应较大的压力、温度和水质变化；具有好的耐温、耐酸碱、耐氧化、 耐水解和耐生物侵蚀性能；使用寿命要长；成本要低。（15）膜的分类按膜本身的结构形态 - 均质膜：同一种材质、厚度均一的膜，为 了增加强度以便耐压， 膜的厚度较厚，整个膜厚都起着屏蔽层的作用， 因而透水性较差。非对称膜：同一种材质，制作成致密的表皮层和多 孔支持层，表皮层很薄，起盐分离作用，厚约 0.

8、10.2卩m因为阻 力较小，膜的水通量较均质膜高。复合膜：不同材质制成的几层膜的 复合体，表层为致密屏蔽表皮（起阻止并分离盐分的作用） ，厚约为 0.2卩m表皮敷在强度较高的多孔层上，多孔层厚约 40卩m最底层 为无纺织物支撑层，厚约120卩m起支持整个膜的作用。按膜加工外形 - 平面膜：由平面膜作为中间原材料， 可以加工成 板式、管式或卷式反渗透膜。中空纤维膜：以熔融纺丝经过中空纤维 的纺丝、热处理等工艺制成的很细很细的非对称结构的中空纤维膜。按膜的材质 - 醋酸纤维素膜： 一般是用纤维素经脂化生成三醋酸 纤维素，再经过两次水解， 成 1、2、3 醋酸纤维素的混合物制成的膜。 芳香聚酰胺膜：

9、一般是高交联芳香聚酰胺作为膜表皮的致密脱盐层。（16）膜元件由膜片与进水流道网格、 产水流道材料、 产水中心管和抗应力器 等用胶粘剂组装成的分离核心， 能实现进水与产水分开、 没有耐压外 壳、不能直接在装置上运行的反渗透或纳滤过程的最小单元称为膜元 件。（17）膜元件的分类 工业上使用的膜元件主要有四种基本形式：管式、平板式、中空 纤维式和涡卷式。 管式和平板式两种是反渗透最初始的产品形式， 中 空纤维式元件和涡卷式元件是管式和平板式膜元件的改进和发展。（18）不同膜元件的对比管式膜元件： 将管状膜衬在耐压微孔管上， 并把许多单管以串联 或并联方式连接装配成管束。 有内压式或外压式两种， 一般

10、用内压式， 其优点是水流流态好，易安装、清洗、拆换，缺点是单位面积小。平板式膜元件： 是由一定数量的承压板组成， 承压板两侧覆盖微 孔支撑板， 其表面覆以平面成为最基本的反渗透单元。 迭和一定数量 的基本单元并装入压力容器中， 构成反渗透器。 此种形式能承受高的 压力，缺点是占地面极大，水流分布均匀差，扰动差，易产生浓差极 化。中空纤维膜元件：将中空纤维丝成束地以U形弯的形式把中空纤 维开口端铸于管板上，类似于列管式热交换器的管束和管板间的连 接。由于纤维间是相互接触的， 故纤维开口端与管板的密封是以环氧 树脂用离心浇铸的方式进行的， 其后，管板外侧用激光切割以保证很 细纤维也能是开口的。 在

11、给水压力作用下， 淡水透过每根纤维管壁进 入管内，由开口端汇集流出压力容器成为产品水。 该种形式的优点是 单位面积的填充密度最大， 结构紧凑；缺点是要求给水水质处理最严， 污染堵塞时清洗困难。卷式膜元件： 类似一个长信封状的膜口袋， 开口的一边粘接在含 有开孔的产品水中心管上。将多个膜口袋卷绕到同一个产品中心管 上，使给水水流从膜的外侧流过，在给水压力下，使淡水通过膜进入 膜口袋后汇流人产品水中心管内。 为了便于产品水在膜袋内流动， 在 信封状的膜袋内夹有一层产品水导流的织物支撑层； 为了使给水均匀 流过膜袋表面并给水流以扰动， 在膜袋与膜袋之间的给水通道中夹有 隔网层，膜口袋的三面是用粘结剂

12、粘接在一起的。 给水从膜元件端部 引入，沿着膜表面平行的方向流动，被分离的产品水垂直与膜表面， 透过膜进入产品水膜袋。如此，形成了一个垂直、横向相互交叉的流 向。给水中被膜截留下的盐分和胶体颗粒物质仍留在给水 （逐步的成 为浓水）中，并被横向水流带走。如果膜元件的水通量过大，或回收 率过高（指超过制造厂导则规定） ，盐分和胶体滞留在膜表面上的可能性就越大，浓度过高会形成浓差极化，胶体颗粒会污染膜表面。如上所述，管式、 平板是膜元件的填充密度很低，但可应用于高 污染给水或粘度高的液体的处理； 中空纤维膜元件易污染， 影响其在 一般水处理情况下使用。（19）压力容器 指盛装反渗透膜元件的膜壳，用以

13、组成反渗透装置以便使用。常用的压力容器的进出水结构构形式有两种： 端联式和侧联式。 端联 式为进出水连接均在压力容器两端端板上； 侧联式为原水从压力容器 的侧面进入， 浓缩水从另一端的侧面排出， 而透过水则从压力容器两 端收集。侧联式安装方便。 原水进水口与浓缩水排出口可直接与管线 外连，不影响端板的拆卸。端板有挡环槽、0形圈、保安螺拴等构成， 保证其密封性。 压力容器分为低压压力容器、 常压压力容器与高压压 力容器，依设计需要选用，其需要有可靠的抗疲劳性能、卫生性能、 密封性能以及耐腐蚀性能，以保证其密封、无毒、无污染，并达到长 期使用无腐蚀的要求。（20）产水背压背压指的是产品水侧的压力大

14、于给水侧的压力的情况， 如果产品 水侧的压力大于给水侧的压力， 膜口袋三面的粘接线就会破裂而导致 膜元件脱盐率的丧失或者明显降低， 因此从安全的角度考虑， 反渗透 系统不能够存在背压。由于反渗透膜过滤是通过压力驱动的， 在正常运行时是不会存在 背压的，但是如果系统正常或者故障停机，阀门设置或者开闭不当， 那么就有可能存在背压，因此必须妥善处理解决背压的问题。（21）膜元件的标准测试回收率、实际回收率与系统回收率 膜元件标准测试回收率为膜元件生产厂家在标准测试条件所采 用的回收率，海德能公司苦咸水膜元件的标准回收率为 15%，海水膜 元件的标准回收率为 10%；膜元件实际回收率是膜元件实际使用时

15、的 回收率，膜元件生产厂家对单支膜元件的实际回收率作了明确规定， 要求每支 l 米长的膜元件实际回收率不要超过 18，但当膜元件用 于第二级反渗透系统水处理时， 则实际回收率不受此限制， 允许超过 18；系统回收率是指反渗透装置在实际使用时总的回收率， 系统回 收率受给水水质、 膜元件的数量及排列方式等多种因素的影响， 小型 反渗透装置由于膜元件的数量少、 给水流程短， 因而系统回收率普遍 偏低，而工业用大型反渗透装置由于膜元件的数量多、给水流程长， 所以实际系统回收率一般均在 75以上，有时甚至可以达到 90。 在某些情况下采用浓水部分循环，即反渗透装置的浓水只排放一部 分，其余部分循环进入

16、给水泵入口， 此时既可保证膜元件表面维持一 定的横向流速， 又可以达到用户所需要的系统回收率， 但切不可通过 直接调整给水浓水进出口阀门来提高系统回收率，如果这样操作， 就会造成膜元件的污染速度加快，导致严重后果。系统回收率越高则消耗的水量越少， 但回收率过高会发生以下问 题：产品水的脱盐率下降； 可能发生微溶盐的沉淀； 浓水的渗透压 过高，元件的产水量降低。一般苦咸水脱盐系统回收率多控制在 75，即浓水浓缩了 4 倍， 当原水含盐量较低时，有时也可采用 80，如原水中某种微溶盐含 量高，有时也采用较低的系统回收率以防止结垢。（22）系统回收率的确定主要根据以下两点来确定系统的回收率： 根据膜

17、元件串联的长 度；根据是否有浓水循环以及循环流量的大小。在系统没有浓水循环时， 一般按照以下规定决定膜元件和系统回 收率： 膜元件串联数量 / 支 1 24 681218最大系统回收率 /% 18 32 50 58688090（23）膜元件标准测试压力与实际使用压力膜元件标准测试压力为膜元件生产厂家在标准测试条件下所使用的压力，以海德能公司 CPA系列产品为例，其标准测试压力为1.55MPa（225psi 或者 15.5bar） ；膜元件使用压力为膜元件实际工作 时所需要的压力。 实际上膜元件的标准压力与膜元件的使用压力有着 本质的不同，膜元件标准压力是膜元件生产厂家为了检验其膜元件质 量而人

18、为设定的压力， 而实际使用压力则受到温度、 平均水通量选取 值、进水含盐量、系统回收率、膜元件种类等各种因素的影响，膜元 件的使用压力应根据各种因素的不同而不同， 最简单的办法就是通过 膜元件生产厂家提供的计算软件进行实际计算。（20）膜元件的标准脱盐率、实际脱盐率与系统脱盐率膜元件标准脱盐率为膜元件生产厂家在标准条件下所测得的脱盐率，以海德能公司的低压系列产品为例，CPA2在标准条件下的最低脱盐率为99.2 % （平均脱盐率为99.5 %） , CPA3在标准条件下的最 低脱盐率为 99.6（平均脱盐率为 99.7）；膜元件实际脱盐率为膜 元件在实际使用时所表现出来的脱盐率， 实际脱盐率有时

19、会比标准脱 盐率高，但更多情况下要比标准脱盐率低， 这是由于标准测试条件与 实际使用条件完全不同。 在标准测试条件下， 其标准测试溶液为氯化 钠溶液， 膜元件标准脱盐率表现为对氯化钠的脱除率， 在实际使用条 件下，由于水中各种离子成分不同，温度、平均水通量选取值、系统 回收率等均不同于标准测试条件， 而这些因素均会影响到膜元件的脱 盐率。系统脱盐率为整套反渗透装置所表现出来的脱盐率， 同样由于使 用条件与标准条件不同， 系统脱盐率有别于标准脱盐率， 同时由于反 渗透装置一般均串联多根膜元件， 而装置中每根膜元件的实际使用条 件均不同， 故系统脱盐率也有别于膜元件实际脱盐率， 对于只有 1 支

20、膜元件的装置， 系统脱盐率才等于膜元件实际脱盐率。 要预测系统脱 盐率的最简单的办法就是通过膜元件生产厂家的计算软件进行实际 计算。了解了膜元件标准脱盐率、 实际脱盐率与系统脱盐率之间的关系 之后，在设计反渗透装置、 给用户提供系统性能担保、验收反渗透装 置或者评定膜元件性能时， 一定要根据系统实际脱盐率来进行， 而不 能以膜元件标准脱盐率来进行。（24）系统脱盐率的确定系统脱盐率是反渗透系统对盐的整体脱除率，它受到温度、离子种类、回收率、膜种类以及其他各种设计因素的影响，因而不同的反 渗透系统的系统脱盐率是不一样的，其计算公式为总的给水含盐量-总的产水含盐量系统脱盐率二X 100%总的给水含

21、盐量有时出于方便的原因，也可以用下列公式来近似估算系统脱盐率总的给水电导率-总的产水电导率系统脱盐率二X 100%总的给水电导率以此近似估算得到的系统脱盐率往往低于实际系统脱盐率，因而经常在反渗透系统验收时引起争议。(25) 高压泵后面设手动调节门和电动慢开门的意义膜元件设计产水量应该小于标准产水量，如按标准产水量作为设 计产水量，则反渗透膜元件很快就会受到污染，造成膜元件损坏。 膜元件生产厂家提供的设计导则建议应根据不同的进水水源来选取 不同的设计产水量，应该选用能够保证3年后达到设计产水量的给水 泵，即需要设计更高压力的给水泵，但系统初始投运时不需要很高的 压力就可以达到设计产水量，所以系

22、统在初始运行时给水泵压力富 裕，随着时间的推移，压力富裕逐渐减少，因此高压泵后面应设手动 调节门来调节给水压力。有些时候可以对给水泵设置变频调节装置， 此时可以用变频的方法来实现给水压力的调节。高压泵后面的手动调 节门在设置后一般不需要经常调节， 在一段时间内基本上是保持在恒 定的位置，在系统每次启动时也不需要开闭此阀门。如果高压泵后面没有其他阀门， 此时每次启动系统时， 高压泵的 高压水源会直接冲击膜元件，特别是在系统中存在空气时就会产生 “水锤”的现象， 这样容易造成膜元件的破裂。为了防止上述现象的 发生，应该在高压泵后面设电动慢开门， 在启动高压泵后慢慢打开电 动慢开门， 也即慢慢向系统

23、的反渗透膜上加载压力， 电动慢开门应该 是全开全闭阀门，其全开全闭时间是可以调节的，一般设定为45亠60s，所以从反渗透膜元件的安全角度考虑应该设置电动慢开门。(26) 自动冲洗功能给水进入反渗透系统后分成两路， 一路透过反渗透膜表面变成产 水，另一路沿反渗透膜表面平行移动并逐渐浓缩， 在这些浓缩的水流 中包含了大量的盐分，甚至还有有机物、胶体、微生物和细菌、病毒 等。在反渗透系统正常运行时， 给水浓水流沿着反渗透膜表面以一 定的流速流动， 这些污染物很难沉积下来， 但是如果反渗透系统停止 运行，这些污染物就会立即沉积在膜的表面，对膜元件造成污染。所 以要在反渗透系统中设置自动冲洗系统， 利用

24、干净的水源对膜元件表 面进行停运冲洗，以防止这些污染物的沉积。(27) 开机时系统不带压冲洗对于已经采取添加停用保护药剂的系统， 应该将这些保护药剂排 放出来，然后再通过不带压冲洗把这些保护药剂冲洗干净， 最后再启 动系统。对于没有采取添加停用保护药剂的系统， 此时系统中一般是 充满水的状态， 但这些水可能已经在系统中存了一定的时间， 此时也 最好用不带压冲洗的方法把这些水排出后再开机为好。 有时，系统中 的水不是在充满状态， 此时必须通过不带压冲洗的方法排净空气， 如 果不排净空气，就容易产生“水锤”的现象而损坏膜元件。(28) 初始运行数据的记录在运行过程当中，由于系统的运行条件，如压力、

25、温度、系统回 收率和给水浓度的变化会引起产品水流量和质量的改变， 为了有效地 评价系统的性能，需要在相同的条件下比较产品水流量和质量数据， 因为不可能总是在相同条件下获得这些数据， 因此需要将实际运行状 况下的RO性能数据按照恒定的运行条件进行“标准化”，以便评价 RO膜的性能。标准化的参考点是以初投运时(稳定运行或经过24h) 的运行数据， 或者由反渗透膜元件制造厂商的标准参数做参考， 标准 化包括产品水流量的“标准化”和盐透过率的“标准化” 。(29) 预处理PH值偏高，系统脱盐率整体过低pH值是水的酸碱度的衡量指标，pH值变化，会影响到水中各种 离子的平衡， 尤其是碳酸系统离子的平衡，

26、同时也会影响到氢离子和 氢氧根离子的含量， 而反渗透膜对各种离子的脱除率是不一样的， 同 时其脱除率会受到pH值的明显干扰，只有在pH值介于68之间时， 其脱除率最高，当 pH 值过高或者过低时，其脱除率均会大大降低， 而石灰软化预处理工艺pH值往往都超过10,因而会导致系统脱盐率 的大大降低。( 30)膜元件产水管的破裂用户在安装时使用了不恰当的润滑剂， 该润滑剂与由高分子材料 制成的膜元件中心管发生了反应， 同时由于安装时的应力作用， 造成 了膜元件中心管的破裂。根据膜元件厂家的建议，任何时候不允许使用石油类 ( 如化学溶 剂、凡士林、润滑油及润滑脂等 )的润滑剂用于润滑 O 形密封圈、连

27、 接管、接头密封圈及浓水密封圈，允许使用的润滑剂只有硅基胶、水 或丙三醇 (甘油) 。(31)膜元件玻璃钢外皮的破损 安装时并没有按照厂家的要求在膜元件与压力容器的连接处安 装相应的垫片， 同时系统中反渗透入口处也没有安装电动慢开门， 在 系统启动时， 也没有进行低压冲洗排气， 因而造成高压力的给水瞬间 加载到膜元件上，造成了“水锤”现象，同时由于在系统启动时，没 有进行低压冲洗排气， 残留的空气无法排出， 被压缩在压力容器的出 口端，因而在系统停运时， 膜元件又被反推回来，造成了膜元件在系 统内来回窜动。2. 反渗透系统的设计原则2.1 反渗透系统设计前必须提供完整准确的原水分析报告，水质分

28、析 报告包括水质类型和主要成分指标，所需指标包括溶解离子、硅、胶 体、有机物 (TOC)。2.1.1 典型溶解阴离子碳酸氢根 (HCO3-), 碳酸根 (CO32-), 氢氧根 (OH- ), 硫酸根 (SO42- ), 氯离子 (Cl ), 氟离子 (F ), 硝酸根离子 (NO ), 硫离子 (S ) ， 磷酸根(PO44-)2.1.2 典型溶解阳离子钙离子(Ca2+),镁离子(Mg2+),钠离子(Na+)，钾离子(K+),铁离子 (Fe 或 Fe ), 锰离子 (Mn ), 铝离子 (Al ), 钡离子 (Ba ), 锶离子 (Sr2+),铜离子(Cu2+)和 锌离子(Zn2+).2.1

29、.3 反渗透系统中经常遇到的难溶盐是 CaSO4、 CaCO3 和硅。其他 不常遇到的结垢有CaF2、BaSO和SrSO4，其他导致问题的离子下面 会讲到。硫酸盐在大多数原水中大量存在， 它们的浓度有时因人工加 硫酸调节PH值而增加。这种情况下，Ba+和 S叶+离子应该被分析并 精确到ppb和ppm级别，因为BaSO和SrSQ的溶解度比CaS氐，并 且它们结垢后很难再溶解。碱度：包括负离子中的碳酸根、碳酸氢根、氢氧根，自然水体中 的碱度主要由HCO.形成。pH在8.3以下的水中，碳酸氢根和二氧化 碳平衡存在。当pH高于8.3时,HCO3-将转变为C&-存在。如果原水 PH达到11.3以上，将存

30、在OH形式。空气中的二氧化碳会溶解在水 中形成HCO，酸性水将溶解CaCO而CaCO可能是流经含CaC皓 石时带来的。许多自然水体中由 PH决定的CaCO和Ca(HCO2的化学 动平衡已接近饱和浓度。Ca(HCO2的溶解度大于CaCO如果原水在 RO系统中被浓缩，CaCQ容易沉淀在系统中。所以投加阻垢剂或加酸 调低PH值会经常在RO系统中使用。硝酸盐：很容易在水中溶解，所以不会在 RO系统中形成沉淀。 硝酸盐与健康关系更密切， 当哺乳动物包括人在内摄取了硝酸盐后会 转变为亚硝酸盐， 它会干扰血液中血红素和氧气的结合， 会引起很严 重后果，尤其对于胎儿和儿童，由于这个原因，饮用水中硝酸盐含量 要

31、求低于 40mg/l 。反渗透对硝酸盐的典型脱除率是 90-96%。铁和锰：通常在水中以二价溶解状态存在或以三价非溶解氢氧化 物形成存在。 Fe2+ 可能来源自井水本身或来自泵、 管路、水箱的腐蚀， 尤其上游系统中投加了酸。如果原水中铁、锰浓度大于 0.05mg/l 并 且被空气或氧化剂氧化为 Fe(OH)3 和 Mn(OH)2 ，当 pH 值偏高时会在 系统中形成沉淀。分析表明铁锰的存在会加速氧化剂对膜的氧化降 解，因此在预处理中必须去除铁锰。铝：一般不存在于自然水体中。三价铝会象三价铁一样在R0系统中形成难溶的 Al(OH) 3，当 pH 在 5.3 至 8.5 范围内时候，因为铝 高价正

32、电特性，所以 Al 2(SO4)3和NaAIQ可以用于地表水的预处理去 除水中负电性胶体。 千万小心铝盐不要过多投加， 残留的铝离子对膜 有污染。对于肾透析病人，透析液中铝含量不要高于 0.01mg/l . 也 可用FeCb和Fe2(SQ4)3代替铝盐作为混凝剂。铜和锌： 在自然水体中很少存在。 有时水中微量的铜和锌来自管 道材料。在pH值5.3至8.5范围内，Cu(OH)和Zn(OH)2不溶于水， 因为它们一般在水中的含量较低， 所以只有当系统长时间不清洗， 它 们积累到一定程度时， 才会对膜系统造成污染。 可是如果铜锌与氧化 剂(比如过氧化氢)同时存在于原水中，那么会造成膜材质的严重降 解

33、。硫化物：以H2S气体形式溶于水中，去除硫化氢可以用脱气装置 或氯氧化或空气接触变为不溶性硫磺，用多介质过滤去除。磷酸盐：具有较强负电性，容易和多价离子形成难溶盐。磷酸钙在PH中性时溶解度很有限，PH值高时溶解度也不高。进水中投加阻 垢剂或调低PH （小于7）可以防止磷酸盐沉淀。硅：存在大多数自然水体中，浓度从 1至100哑/L。而且PH低 于9.0时主要以Si（0H）4存在。当PH低时，硅酸可以聚合形成硅胶体。 当PH高于9.0时，它会分离成SiO32-离子而且会和钙、镁、铁或铅形 成沉淀。硅和硅酸盐沉淀很难溶解。 氟化氢胺溶液清洗硅垢比较有效， 可是氟化氢胺溶液排放会造成环境污染。当进水中

34、硅含量超过20哑/L 时，要注意硅结垢的潜在危险。胶体（悬浮物颗粒）分析：淤泥密度指数 （SDI） ，也被称为污染 指数（FI）, 是衡量R0进水中胶体（颗粒物）潜在污染性的重要指标。 RO进水中的胶体是各种各样的，经常包括细菌、黏土、硅胶体和铁 腐蚀产物。预处理中的澄清器中会用一些化学品，例如明矾、三氯化 铁或阳离子型聚合剂来去除胶体污染或通过后续介质过滤器去除。细菌总数和有机物含量： 有两种方法测定水中细菌数， 一种是培 养法，另一种是荧光染色法，后者更常用因为很方便快捷。原水中的 有机物一般是油类 - 表面活性剂、水溶性聚合物和腐质酸。检测指标 有总有机炭（TOC），生物耗氧量（BOD和

35、化学耗氧量（COD。要想更 精确地分析有机物成份， 需要使用液相色谱和气质联用仪器分析。 如 果原水中的TOC含量大于3mg/l,预处理单元要考虑去除有机物工艺。 2.1.4 水中存在难溶无机盐类成份的反渗透系统设计1）离子交换软化：此工艺在系统未选择投加有机阻垢剂时且原水硬度含量较低及有一定的钡、锶离子含量水源时，被经常采用。一般 说来，目前此工艺在小型反渗透装置的预处理系统和用于饮用水净化 的反渗透纯净水制备系统应用最多。（2）石灰软化辅助投加镁剂：此工艺在原水碳酸盐硬度和溶解二氧 化硅含量较高的大型反渗透系统中往往被采用。 一般说来， 该方法可 将原水碳酸盐硬度降低到 100mg/l 左

36、右，与此同时原水中溶解的二氧 化硅含量也可以去除5060噓右。此工艺在处理水质较差的地表水 和工业循环水时应用居多。2.2反渗透脱盐系统的运行和监控由 PLG仪表、计算机系统和工艺 流程模拟屏执行， 同时设有手动操作按钮和控制室操作按钮， 系统具 有联锁保护功能及报警指示功能。2.2.1 RO 系统设计过程对仪表和程控的工艺要求（1）确定系列（单元）根据用户用水情况，RO装置的总容量可分为几个单元，因为 RO 单元的清洗和维修需要停运。（2）确定膜的型式和型号对于容量较大的反渗透系统， 均选用涡卷型反渗透膜， 对于大型 电站水处理系统，反渗透之后要进行精处理，经详细技术经济论证， 往往会得出宜

37、选用复合膜元件的结论， 然后确定采用哪个厂家的膜元 件及其型号。（3）确定系统回收率，选定压力容器根据系统回收率选用压力容器。如系统回收率为 75%，则考虑采用六个 1米长膜元件装一个压力容器， 或者 4个1.5 米长的膜元件装 一个压力容器。一般采用“一级两段”的排列方式。RO系统回收率的定义是RO产水量与给水量之比，回收率越高消 耗的水量越少，但回收率过高会存在以下问题： 产品水的脱盐率下降； 可能发生微溶盐的沉淀；浓水的渗透压过高，膜元件的产水量降低。一般苦碱水脱盐系统回收率多采用 75%，即浓水浓缩了四倍，当 原水含盐量较低时， 有时也可采用 80%，如原水中某种微溶盐含量高， 有时也

38、采用较低的系统回收率以防结垢。（4）确定膜元件的数量 根据膜元件生产厂家提供的设计导则，根据原水水源和给水的SDI确定采用的水通量数值。以每单元指定的RO的产水量除以每支膜元件的平均产水量即估 出膜元件的数量，如采用六个膜元件的压力容器，则除以六，同上取 整数得出压力容器总数， 再将压力容器总数分为两段， 使两段压力容 器总数之比接近 2：1，然后利用厂家提供的软件，将每个压力容器 内膜元件数、膜元件型号、产水量、回收率、水文、水质、使用年限 等输入即可求出给水压力、浓水压力、给水渗透压、浓水渗透压、浓 水的LSI、产品水和水中离子含量等数据。每输入一个各段压力容器 的数量，即可得出一组计算结

39、果。对比相应膜元件的设计通量、系统 温度、系统压力、 各报警参数等就可以确定膜元件的数量和膜组件的 排列方式。5）压力容器的安装大型RO装置，压力容器组件应单独布置在滑架上，压力容器布 置的最高高度应便于装卸膜元件。装有 6个8040型（ 8英寸，长 40 英寸）膜元件的压力容器，当运行时（受压时）将约伸长13mm，直径将增大0.5mm因此不能限制压力容器的膨胀，否则引起压力容 器的翘曲，发生膜元件O型密封圈的泄漏而产生沟流，以及膜元件连 接件“O型圈的泄漏，并且与压力容器连接的管也应采取软管连接。（ 6）加药系统加药量应采用比例调节方式， 根据给水流量计发出的信号自动调 节计量泵进行比例加药

40、。 计量箱应装有就地液位计， 并有低液位信号 进行报警，以保证不会因药液箱无药而使加药中断。计量泵应与高压泵联锁，反渗透系统包括两套 RO装置和一套加 药系统，每套RO装置配备一台高压泵。当有一台高压泵启动时，加 药系统计量泵联锁启动， 当两台高压泵都停运时， 加药系统计量泵联 锁停运，高压泵一台运行一台停运时，计量泵正常工作。（ 7）就地仪表盘应设有就地给水仪表盘， 盘上装有流量指示和流量积累表、 电导 率表、pH值指示表。另外还应设有给水压力表、流量表、电导率表 和pH表所发出的参数信号送至中央控制室进行连续记录；同时流量 计发出的信号控制计量泵进行比例加药； pH 计发出的高、低报警信

41、号送至中央控制室进行报警。每套RO装置设就地仪表盘一块，盘上装有RC一段、二段产品水、 排水的流量表各一块 （ 流量及累积流量值显示 ） ，产品水电导率表一 块。流量表和电导率表所发出的参数信号送中央控制室进行连续记 录，并具有电导率值高报警。就地盘上装有高压泵启动、停止按钮和 指示灯，系统紧急停止按钮和指示灯，电动慢开门开、关按钮和指示 灯。每套RO装置设就地压力表盘一块，盘上装有RO-段进水、二段 进水和排水压力指示表。中央控制盘上设有高压泵、 计量泵、冲洗水泵的三位操作开关 （ 自 动一关一手动 ） ，系统程序启、停按钮，可实现上述装置的自动启动 控制室远操和就地手操功能。当三位开关打至

42、“自动”位置时，上述 装置不能就地操作。（8）中央控制盘 应装有光字牌和音响器，可对报警信号进行声、光显示；装有系统模拟屏，可显示R0系统的运行；可对需记录的各种参数进行连续 记录。装有电流表显示高压泵电机电流。（9）保安过滤器保安过滤器进、 出口装有压力指示表， 当保安过滤器进出口压差 达到一定值或运行一定时间后，需更换滤芯。应考虑在 5 1 m过滤器 之前装有不符合RC进水要求的不合格水排放。在RO亭运后需要进行 冲洗，对复合膜元件最好采用反渗透产水进行冲洗。（ 10）高压泵进、出口侧分别装有低、高压开关，当高压泵进口压力低于限定 值时，低压开关闭合并发送信号至 PLC由PLC进行报警并自

43、动停止 高压泵的运行；当高压泵出口压力高于限定值时，高压开关闭合，发 出信号送至PLC, PLC延时一定时间后，如高压泵高压侧压力仍高于 限定值，则PLC输出报警并自动停止高压泵的运行， 如在延时范围内 高压开关恢复至断开状态，则 PLC自动取消输人信号。高压泵出口装有电动慢开门, 高压泵启动后, 慢开门自动缓慢打 开以确保R0膜元件不受水锤破坏，如慢开门发生故障而未能在规定 时间内打开,则高压泵出口压力增高,压力开关输出报警信号并经 PLC自动停止高压泵的运行。（11）冲洗系统RO 装置停止运行一定时间后,可自动启动冲洗水泵、开启冲洗 进水及排放阀，对RC膜元件进行低压冲洗。（12）产水背压

44、问题 防止膜孔袋粘接线破裂,在设计上就必须考虑静背压问题。对 醋酸膜元件,任何时候产品水侧的压力都不能高于给水及排水的压 力,膜不允许承受反压；对于复合膜元件静背压必须小于 5psi 。粘 接线的破裂是由于膜口袋两侧的压差而非流量, 由于逆止阀不能瞬间 关闭,不能保证绝对严密, 所以在系统中设置逆止阀等均不能彻底解 决背压问题。为防止膜卷伸出, 要求设计时给水的流量不能超过设计导则规定 的数值,运行时单个膜元件的压降不允许超过规定值。（13）RC装置启动和运行过程a. RO装置程序启动和运行：先将高压泵、计量泵的“自动一关一手动”三位开关扳至“自动”位置，然后按下每套 R0装置的程序启动 按钮

45、，此时PLC按程序自动对所有计量箱液位、高压泵入口侧压力进 行检测，当有“低”液位或高压泵入口侧压力“低”报警时，PLC进行声光报警并停止程序运行。消除报警后，按程序启动按钮，程序恢 复运行，并自动启动加药计量泵、高压泵、开启电动慢开门，延时一 定时间后，如高压泵高压侧压力仍高于限定值， 则PLC输出报警并自 动停止高压泵、计量泵的运行，同时自动关闭电动慢开门；如在延时 范围内高压开关恢复至断开状态，则 PLC自动取消高压开关输入信 号，系统进入正常运行阶段。b. RC装置控制室手动启动和运行：当高压泵、计量泵、冲洗水泵的 “自动一关一手动”三位开关扳至“手动”位置时，上述设备可在控制室内操作

46、。c. RC装置就地手动启动和运行：当高压泵、计量泵的“自动一关一 手动，三位开关扳至“关”位置时，上述设备可在就地手动启动和运 行。在任何情况下， 都可以通过设置在就地仪表盘上的系统紧急停止 按钮，停止RC装置的运行。d. RC装置自动停止运行或由操作人员按程序停止按钮停运时，高压 泵停止运行，计量泵联锁停止运行， 自动关闭高压泵出口电动慢开门。 2.2.2仪表及PLC系统的构成仪表及PLC控制系统的构成根据R0系统对仪表和控制的要求确1）位开关：给出低液位信号（2）流量计：瞬时流量指示及流量累积值显示。（3） 电导率仪：数字显示，具有电导率值高报警输出和420mA电 流信号输出。（4）pH

47、计：数字显示，具有用户可设定的pH值高、低报警输出和4 20mA电流信号输出。3 预处理系统的运行控制 难溶盐、金属氧化物、细菌、氧化性物质、有机物以及硅胶等都 有可能引起膜元件的污染。因此，为减少反渗透膜的污染，延长膜的 清洗周期和使用寿命， 提高产水率和脱盐率， 反渗透一般都要求给水 的浊度、SDI、微生物数量较低，并满足合适的水温和 pH传统的预 处理出水很难达到理想的反渗透给水的水质要求， 所以必须改进预处 理工艺，为完善反渗透系统寻求更好的解决方法。3.1 介质过滤器（去除胶体、悬浮、颗粒物） 传统的过滤装置可分为开放的重力过滤和封闭的压力滤器。 去除 悬浮固体普遍的方法是多介质过滤

48、，介质过滤器以成层状的无烟煤、 石英砂、 细碎的石榴石或其他材料为床层， 过滤面积的顶层由质轻和 质粗品级的材料组成， 而最重和最细品级的材料放在床的底部， 原理 为按深度过滤水中较大的颗粒层被除去， 较小的颗粒在过滤器介 质的较深处被除去。 在单一介质过滤器中， 最细的颗粒材料反洗至床 的顶部。大多数过滤发生在床顶部 5cm区域内，其余作为支撑介质， 形成泥浆层。过滤材料视进入过滤器（池）的水pH值而不同：使用铝 盐（硫酸铝、明矾、氯化铝、聚合硫酸铝、聚合氯化铝 ）混凝、澄清的 水，可用石英砂过滤，经石灰沉淀软化处理；用铁盐 （硫酸亚铁、三 氯化铁，聚合硫酸铁，聚合氯化铁）混凝处理的水，pH

49、值较高，可用大理石、白云石或无烟煤过滤。所用的滤料应进行化学稳定性试验， 石英砂和无烟煤分别在酸性、 中性和碱性溶液中浸泡， 大理石与白云 石应在中性和碱性溶液中浸泡，酸性溶液含盐酸400mg/ L,中性溶液含氯化钠500mg/L,碱性溶液含氢氧化钠400mg/L, 10g上述滤 料，粒径为0.51mm在室温（20 C）浸泡24h，每4h搅动1次，浸 泡液总溶解固形物增加量20mg/ L,二氯化硅1mg/ L。单层滤料的 石英砂粒径为0.51.2mm双层滤料无烟煤粒径为 0.81.8mm,石 英砂粒径为0.51.2mnrj三层滤料用的重质矿石粒径可有 45种级 配，可为0.35mn以上。虽然单

50、一介质过滤器的滤速限制为81.5 163L/（min 朋），多介质过滤器的水力过程流速可高达 815L/（min ml）,但因高水质的要 求，通常在RO预处理中流速限制在306L/（min 朋）。过滤器（池） 的滤速，可参照 DLT5068-1996 火力发电厂化学设计技术规程 的表 -2 。表-2 过滤器（池）滤速（DL/T5068-1996 表 3. 2. 2. 4）过滤器（池）型式滤速/ （m/ h）混凝澄清 接触凝聚正常滤速 强制滤速细砂过滤 6 8 单层滤料 单流双流 810 15181014 1418 610610双层滤料三层滤料变孔隙过滤高效纤维过滤 10 1418 2018 2

51、120 4020256 103.2 活性炭过滤器 （ 吸附去除余氯、重金属、有机物 ） 活性炭过滤器用于对有机物的吸附和对过量氯 （余氯 ）的吸附去 除，对前者去除能力较差，通常为 50，对后者则很强，可以完全 脱除余氯，这是由于在对余氯吸附的同时，还有自身被氯化的作用。活性炭吸附水中营养物质，可以成为细菌微生物的温床，微生物 膜对水的阻力影响较大，因此，应定期进行反洗去污，如果反洗不能 奏效时，应进行灭菌处理。实际上，按照进水浊度安排合理的反冲洗制度更具有实际意义， 由于微生物膜与微生物黏泥难于清净， 采取空气擦洗是必要的。 某热 电厂用受严重污染的河水作为原水， 水中菌、 藻和微生物对滤池污塞 严重，虹吸滤池的运行时间和反洗时间持平， 活性炭过滤器无法使用， 混床被黏泥结成团块无法分层再生。 为保证水的产量， 将虹吸滤池滤 料粒径由1mm左右先后放大到2mm和34mn,将混床改