反渗透预处理

1、1反渗透预处理的重要性反渗透处理苦咸水虽具有很多优点，但反渗透膜对进水水质却有一定要求，若达不到要求，必然会导致膜的污染；严重会导致整个反渗透装置的报废， 会造 成巨大的经济损失。也就是说，反渗透系统的运行效率和寿命与原水的预处理效 果密切相关。预处理就是要把进水对膜的污染、结垢、损伤降到最低，从而使反 渗透系统的产水量、脱盐率、回收率、运行成本达到最优。原水经预处理后，在 进入反渗透装置前，达到进水要求。常用的预处理工艺主要有混凝沉淀、多介质过滤、活性炭过滤、离子交换软 化或加药阻垢、温度与PH的调节、保安过滤。特殊的预处理工艺还需降低水中 金属离子的含量（如铁、锰、铜等）、微生物杀菌、二氧

2、化硅的去除等。2预处理的目标下图为反渗透进水水质要求和预处理解决办法膜污染指标允许值解决办法悬浮物等浊度v 1NTU过滤、徐凝沉淀、微滤、超滤SDI15V 3过滤、徐凝沉淀、微滤、超滤颗粒物v 100 个/mL过滤、徐凝沉淀、微滤、超滤微生物v 1 个/mL杀菌、微滤、超滤金属氧化物三价铁离子v 50ug/L氧化+沉淀或过滤锰v 50ug/L使用分散剂结垢物质碳酸钙LSIv 0控制回收率、PH值、阻垢剂硫酸钙v 230%控制回收率、阻垢剂处理硫酸钡v 6000%控制回收率、阻垢剂处理SrS04V 800%控制回收率、阻垢剂处理CaF2浓水侧浓度v 1.7mg/L控制回收率磷酸钙浓水侧浓度不能超

3、过溶解度控制回收率二氧化硅v 100%控制回收率有机物油0气浮、吸附TOCv 10mg/L活性炭、过滤、吸附树脂CODv 10mg/L活性炭、过滤、吸附树脂BODv 5mg/L活性炭、过滤、吸附树脂PH值310加入酸或碱调节ph温度545换热器氧化剂余氯v 0.1 mg/L还原剂、活性炭吸附臭氧0其他0表面活性剂选择阳离子或两性表面活性剂时要谨慎3地下水水质F表为甘肃部分地区地下水水质主要指标（mg/L ）水源甘肃庆阳（井水）PH7.6K+2.35Na+620.00Ca2+69.94Mg2+27.48Cl-278.66*SO42-1005.33*HC03-189.16F-0.40总硬度390.

4、3TDS2122.5*Fe（总）0.34Mn （总）0.02As50.0氨氮100.0硝酸氨100.0亚硝酸铵100.0耗氧量39.1二氧化硅96.0“*”为超限指标按国家生活饮用水卫生标准GB5749-85评价分析：从地下水水质可以看出，该地区地下水属高硬度高盐量水，但水质清澈透明， 基本无污染，地下水水质一般终年稳定，由于土壤层的过滤作用，地下水基本没 有悬浮物，污泥指数（SDI）值小、浊度低、但地下水源水硬度及氯化物含量高 7，所以在处理地下苦咸水时，预处理的重点在于如何减缓或防止难溶盐的析 出。在反渗透系统中最容易结垢的物质是碳酸钙，依次为硫酸钙，二氧化硅，硫 酸钡等。进水浓缩后是否会

5、形成碳酸钙水垢可用朗格利尔饱和指数判断，即:LSI=pHm-pHs式中：LSI朗格利尔饱和指数PHm 水的实测PH值PHs 水在碳酸钙饱和平衡时的 PH值当LSI=0时则表示该水质处于平衡状态，即不结垢也不腐蚀，水质是稳定的。PHs可根据下列公式计算PHs=pCa+pA+(pK2-pKs)式中：pCa水中钙离子含量的负对数；PA水的碱度值得负对数pK2 碳酸的二级电离常数的负对数pKs 碳酸钙溶度积的负对数当原水含盐量较高时1，应当考虑离子强度对碳酸钙饱和平衡时的 PH值得影 响，此时 pHs 可采用下式进行计算： pHs=pCa+pA+(pK2-pKs)+2l1/2心+11/2)式中：I为离

6、子强度由碳酸钙结晶的动力学方程可以看出，溶液温度对碳酸钙结晶速率有很大的 影响。反应温度越高，碳酸钙的平衡浓度积Ksp降低；从而使碳酸钙的过饱和度S提高，碳酸钙晶体的形成速率和晶体的长大速率都会提高，从而使结垢倾向增加。由于温度对碳酸钙晶体的形成和晶体的长大都有影响，温度的变化会影响 碳酸钙晶体颗粒的大小。由于西部地区地下水温度较低，且比较稳定，一般水温 <20 C,故以20 C水温作为最不利情况加以核算。硫酸盐的结垢情况，可由下 式判断：一般情况下，当硫酸盐的离子浓度积IP超过其溶度积Ksp，即IP>Ksp 时结垢；IPv Ksp则水中的硫酸盐是稳定的。预防反渗透膜表面结垢的方法

7、主要有两种：一种是软化法，除去水中的硬度;另一种是加阻垢剂延缓结垢生成。软化法是使用软化器和阳离子交换树脂对原水进行预处理；是以树脂上的钠离子和水中的钙、镁离子进行交换，从而除去水中的硬度。但是，当树脂饱和时， 必须对树脂进行再生，否则，膜同样会被污染。因此，增加了反渗透装置的初期 投资。同时，运行中的树脂频繁失效再生，操作繁琐。在实际操作中，加阻垢剂法设备简单，操作简易，自动化程度高。但难点在 于针对西部地区苦咸水的特点，如何在众多的阻垢剂中，根据阻垢剂性能，加药 量，pH值，以及操作条件（如压力，温度， Ca2+浓度等）对阻垢性能的影响， 优选阻垢剂并确定最佳加药量及加药条件。自从20世纪

8、60年代后期反渗透脱盐装置诞生以来，酸+六偏磷酸钠一直被用来控制RO装置的碳酸垢和硫酸垢，被认为是RO系统中的传统预处理方法。SHMP是无机盐易分解为正磷酸盐， 即可与Ca2+形成磷酸钙而成为致垢剂，又可作为细菌生长的营养源而产生生物 污垢；但由于其价格低，目前SHMP仍占RO阻垢剂市场份额的40%以上11。 因此要SHMP顺利运行必须加酸使用，才能降低浓水侧的 LSI值。有研究者， 采用给水一次通过法对新开发的阻垢剂 HEDP和传统H2SO4 + SHMP ;做平行 反渗透对比实验，（这两套实验装置用完全一样的反渗透系统，以同样的水源为 原水，操作条件如进水压力，产水回收率完全保持一致）。该实验运行3000 h, 主要依据需要的泵能、阻垢剂消耗量和 3000 h运行过程中的产水量和产水水质 来评价阻垢剂的处理效果。实验结果表明：由于HEDP与聚丙烯酸盐的复配物分散CaAlSi类黏泥的作用差，因此H2SO4 + SHMP在产水质量、回收率、成本等几方面都比新型阻垢剂 HEDP好，建议继续使用13。MDC220阻垢剂虽