2020年度反渗透系统操作规程

反渗透系统操作规

程

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反渗透系统操作规程

（一）、反渗透基础：

一、反渗透原理：

反渗透，英文为ReverseOsmosis,它所描绘的是一个自然界

中水分自然渗透过程的反向过程。早在1950年美国科学家

DR.S.Sourirajan有一回无意中发现海鸥在海上飞行时从海面啜起一

大口海水，隔了几秒后吐出一小口的海水。她由此而产生疑问：

陆地上由肺呼吸的动物是绝对无法饮用高盐份的海水，那为什么

海鸥就能够饮用海水呢？这位科学家把海鸥带回了实验室，经过

解剖发现在海鸥嚷嗦位置有一层薄膜，该薄膜构造非常精密。海

鸥正是利用了这薄膜把海水过滤为可饮用的淡水，而含有杂质及

高浓缩盐份的海水则吐出嘴外。这就是以后逆渗透法（Reverse

Osmosis简称R.0）的基本理论架构。

对透过的物质具有选择性的薄膜成为半透膜。一般将只能透过

溶剂而不能透过溶质的薄膜视为理想的半透膜。当把相同体积的

稀溶液（如淡水）和浓液（如海水或盐水）分别置于一容器的两

侧，中间用半透膜阻隔，稀溶液中的溶剂将自然的穿过半透膜，

向浓溶液侧流动，浓溶液侧的液面会比稀溶液的液面高出一定高

度，形成一个压力差，达到渗透平衡状态，此种压力差即为渗透

压。渗透压的大小决定于浓液的种类，浓度和温度与半透膜的性

质无关。若在浓溶液侧施加一个大于渗透压的压力时，浓溶液中

的溶剂会向稀溶液流动，此种溶剂的流动方向与原来渗透的方向

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相反，这一过程称为反渗透。即在进水（浓溶液）侧施加操作压

力以克服自然渗透压，当高于自然渗透压的操作压力施加于浓溶

液侧时，水分子自然渗透的流动方向就会逆转，进水（浓溶液）中

的水分子部分经过膜成为稀溶液侧的净化产水（请参见下图）。

二、反渗透过程

根据反渗透原理可知，渗透和反渗透必须与具有允许溶剂（水

分子）透过的半透膜（反渗透膜或纳滤膜）联系在一起才有意义，才

会出现渗透现象和反渗透操作。

反渗透膜：允许溶剂分子透过而不允许溶质分子透过的一种

功能性的半透膜称为反渗透膜；

膜元件：将反渗透膜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等组装在一起，能实现进水与

产水分开的反渗透过程的最小单元称为膜元件；

膜组件：膜元件安装在受压力的压力容器外壳内构成膜组

件;

膜装置：由膜组件、仪表、管道、阀门、高压泵、精密过滤

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器、就地控制柜和机架组成的可独立运行的成套单元膜设备称为

膜装置，反渗透过程经过该膜装置来实现；

膜系统：针对特定水源条件和产水要求设计的，由预处理、

加药装置、增压泵、水箱、膜装置和电气仪表连锁控制的完整膜

法水处理工艺过程称为系统。

待处理的进水经过高压泵被连续升压后入膜装置内，在膜元

件内进水被分成浓度低的或更纯的产水，称为透过液和浓度高的

浓水。浓水调节阀控制成为产水和浓水的比例即装置回收率。

进水流量进水浓度

三、影响反渗透性能的因素

产水通量和脱除率是反渗透过程中的关键参数，针对特定系

统条件，水通量和脱除率是膜的本征特性，而膜系统的水通量和

脱除率则主要受压力、温度、回收率、进水含盐量和pH值影响。

具体影响情况见下表：

加产水量透盐率

有效压力nftu

温度。fttl

回收率。uft

进水含盐量。un

n表示增加।u表示降低.

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四、定义

回收率：指膜系统中给水转化成为产水或透过液的百分率。

膜系统的设计是基于预设的进水水质而定的，设置在浓水管道上

的浓水阀能够调节并设定回收率。回收率常常希望最大化以便获

得最大的产水量，可是应该以膜系统内不会因盐类等杂质的过饱

和发生沉淀为它的极限值。

脱盐率：经过反渗透膜从系统进水中除去总可溶性的杂质浓

度的百分率。

透盐率：脱盐率的相反值，它是进水中溶解性的杂质成份透

过膜的百分率。

渗透液：经过膜系统产生的净化产水。

流量：流量是指进入膜元件的进水流率，常以每小时立方

米（m3/h）或每分钟加仑表示（gpm）。浓水流量是指离开膜元

件系统的未透过膜的那部分的“进水”流量。这部分浓水含有从

原水水源带入的可溶性的组份，常以每小时立方米（m3/h）或每

分钟加仑表示（gpm）o

通量：以单位膜面积透过液的流率，一般以每小时每平方

米升（l/m2h）或每天每平方英尺加仑表示（gfd）。

淡水：净化后的水溶液，为反渗透系统的产水。

浓水：未透过膜的那部分溶液，如反渗透系统的浓缩水。

（二）、系统简介

本系统采用单级两段的连续处理方式，为了平衡被拿走的产

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水并保持每段内原水的流速均匀性，每段压力外壳的数量按进水

水流方向递减，本系统的排列比例为7：40每套反渗透系统有11

个压力容器，每个压力容器中有6支膜元件，第一段由7个压力容

器组成，第二段由4个压力容器组成。第一段的浓水出水为第二段

的进水，两段的产水和为总产水，浓水由第二段排出。整套系统

的回收率为75%。

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浓水出水

进

611水

学

；青嬴6x4R0膜化

洗

清

出水阻垢剂投加

进

水

98还原剂投加

10

淡水出水5

6x7RO膜

▼S

高压

泵

精密过滤器

RO运行状态控制表（控制阀状态:一关闭;O开启）

阀门名称运行清洗一清洗二

1进水阀

2高压泵进水阀（电动）

3高压泵出水阀

4排气阀（电动）

5淡水出水阀

6浓水出水阀

7化学清洗进水阀（一段）

8化学清洗进水阀（二段）

9化学清洗浓水回水阀（一段）

10化学清洗淡水回水阀

11化学清洗浓水回水阀（二段）

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（三）、操作说明

一、反渗透运行前准备：

1、开始启动设备之前，首先检查供电电源是否打开，应使

之处于打开状态。

2、检查前级处理设备（纤维过滤器或连续微滤）供水端总

进水阀是否打开，而且水压保持在0.2-0.4Mpa压力范围内。

3、检查各管路管件、加药系统的状况。

4、电器线路是否完整，接线是否可靠。检查高低压控制器

上、下限控制指针的位置，高压泵进口前的低压控制下限指针

在O.IMpa位置。

5、打开高压泵进出口阀门（①、③），浓水排放阀（⑥）

和淡水出口阀门（⑤），关闭各取样阀门。

6、检查高压泵机械部分是否灵活，如发现异常，需采取必

要措施予以处理。

7、开启反渗透装置的总电源开关（电源指示灯亮），预设

变频器的运行频率（变频器运行频率的预设方法参考有关说明

书）。

8、打开过滤器的放气阀门，待放气阀门出水后，关闭放气

阀。预处理给水压力应保持保安过滤器出口压力表（高压泵前压

力）指示在（）.15-0.4Mpa范围内。

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二、就地手动控制:

1、将I就地/远控I按钮旋至就地位置,再将I手动/就地/自动I按

钮旋至手动位置。利用预处理给水压力，使水经过高压泵进入

反渗透组件2分钟，以排除组件及管路中的空气。

2、开启高压泵、低压运行(0.3-0.5Mpa)5-10分钟，以冲

洗膜元件，然后缓慢调节浓水排放阀⑥，使压力缓慢上升，10

分钟后升至额定压力约1.0〜1.5MPa。(此时也能够看淡水、浓

水出水流量计调解，以回收率不大于75%为准)注：此处压力

调节参看《压力调节》

3、检查各段压力，检查淡水和浓水的流量是否正常。调整

浓水出水阀门，以确保装置的回收率不大于75%。

4、关机：

反渗透系统每次启动关闭，都牵涉到压力与流量的改变，

因此对膜元件造成机械应力，因此应尽量减少开关次数，同

时，正常的开动程序也应越平稳越好，进水压力上升要缓慢。

当关闭RO膜系统时，先关闭高压泵10秒后关闭进水阀。

三、就地自动控制

1、开机运行：在系统手动正常运行各阀门正确位置，给

水压力为0.2—0.4Mpa时，将|就地/远控|按钮旋至就地位置,将

手动/就地/自动|按钮旋至自动位置,控制系统将选择于自动控制

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状态（即程序控制方式）。2分钟后系统进入运行状态。

2、自动停机：反渗透系统在下面几种情况可自动停机

1）本设备具有高、低压保护功能。当原水供水不足，压力

下降到一定值（小于O.IMpa）或压力过大（大于0.5Mpa）

时，压力开关会自动关闭RO系统，达到保护高压泵和RO膜

的目的。当原水压力恢复时关掉控制回路电源开关消警，合上

开关设备恢复工作。设备报警自动停机或恢复启动后，操作者

应及时调整设备运行参数。因为原水压力的改变会改变设备原

有的运行状态。

2）阻垢剂、还原剂加药箱也设有液位保护功能。当药箱液

位过低时，高压泵停止工作。

3）人为停机：将|手动/就地/自司按钮旋至手动位置,系统

将手动停机。

（四）、化学清洗

1、化学清洗条件

膜表面的污垢将加速系统性能的下降，如减少产水流量，

降低脱盐率。污垢的另一个负面现象是进水和浓水间的压差增

加。只要措施得力及时，就能够很有效地进行系统清洗，最大

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限度地恢复膜系统的性能。但若拖延太久才进行清洗，则很难

完全将污染物从膜面上清洗掉。

在正常操作过程中，反渗透元件内的膜片会受到无机盐

垢、微生物、胶体颗粒和不溶性的有机物质的污染。操作过程

中这些污染物沉积在膜表面，导致标准化的产水流量和系统脱

盐率分别下降或同时恶化。当下列情况出现时，需要清洗膜元

件：（在所有运行参数不变的情况下）

-标准化产水量降低10%以上

-进水和浓水之间的标准化压差上升了15%

-标准化透盐率增加5%以上

以上的标准（基准）比较条件取自系统经过最初48小时运

行时的操作性能。

2、化学清洗安全注意事项

①.在下列各章节中，当使用任何清洗化学品时，必须遵循

获得认可的安全操作规程。关于化学品安全性、使用方法和排

放处理方面的细节请咨询该化学品制造商。

②.当准备清洗液时，应确保在进入元件循环之前，所有的

清洗化学品得到很好的溶解和混合。

③.在清洗化学药品与膜元件循环之后，应采用高品质的不

含余氯等氧化剂的水对膜元件进行冲洗（最低温度＞20。0,推

荐用膜系统的产水，如果对管道没有腐蚀问题时，可用经脱氯

的饮用水和经预处理的给水。在恢复到正常操作压力和流量

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前，必须注意开始要在低流量和压力下冲洗大量的清洗液。另

外，在清洗过程中清洗液也会进入产水侧，因此，产水必须排

放10分钟以上或直至系统正常启动运行后产水清澈为止。

④.在清洗液循环期间，pH2〜10时温度不应超过50℃,

pHl〜11时温度不应超过35℃,pHl〜12时温度不应超过

30℃o

⑤.对于直径大于6英寸的元件，清洗液流动方向与正常运

行方向必须相同，以防止元件产生“望远镜”现象，因为压力

容器内的止推环仅安装在压力容器的浓水端。在小型元件的系

统清洗时也建议注意这一点，清洗流程如示意图所示。

高

保

压

安

滤

水

器

泵

清洗液温含

清洗液流量计

清洗制排st

让学清洗水息

3、清洗步骤

1）配制清洗液

下表列举了适宜的清洗药品，这些酸性和碱性清洗剂是标准的清

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洗药品，酸性清洗剂用于清除包括铁污染在内的无机污染物，而

碱性清洗剂用于清洗包括微生物在内的有机污染物。由于使用硫

酸会引起硫酸钙沉淀的危险，不应选作清洗剂。最好采用膜系统

的产水配制清洗液，当然在很多情况下也能够使用经过预处理的

合格预处理出水（反渗透出水）来配制清洗液。原水可能缓冲容

量很大，需要消耗更多的酸或碱才能达到规定的pH值，酸性清洗

的pH约为2左右，碱性清洗的pH约为12左右。

本套工艺配置清洗液为酸碱两种，碱性清洗液为0.1%NaOH（W）

即：每吨水中投加IKgNaOH（片碱），配置后pH约为12左右。

酸性清洗液为0.2%HCL（W）即：每吨水中投加6L盐酸溶液（工

业用浓盐酸多为30%左右），配置后pH约为2左右。

01%(W)NaOH或0.1%(W)NaOH或0.2%(W)0.5%0/V)

清洗液1.0%(W)10%(W)2.0%(W)

污染广10%(W)Na4EDTA0.025%(W)Na-SDSHCIH2PO4

NaSO*NHSOH柠檬酸

【pH12/30°C便大值)】【PH12/30P(最大值)】盐酸22碉酸23

无机盐垢

最？:可以可以可以

（如CaCO2）

酶酸盐垢

最好可以

(CaS041BaS04)

金属氧化物

最好可以可以可以

（如帙）

无机胶体

最好

（淤泥）

硅可以最好

微生物膑可以髭好

作第一步清洗作第一步清洗作第二步

百机物

可以星好清洗最好

1（W）表示有效成份的重量百分含量；

2按顺序污染物化学式符号为：CaCO3表示碳酸钙；CaSO4表示

硫酸钙；BaSO4表示硫酸钢。

3按顺序清洗化学品符号为：NaOH表示氢氧化钠；Na4EDTA表

示乙二胺四乙酸四钠，陶氏化学生产该产品的商标为

VERSENE*；Na-

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SDS表示十二烷基磺酸钠盐，又名月硅酸钠；HC1表示盐酸；

Na2s204表示亚硫酸氢钠；H3Po4表示磷酸；NH2so3H表示亚

硫酸氢胺。

4为了有效的清洗硫酸盐垢，必须尽早的发现和处理，由于硫酸

盐垢的溶解度随清洗液含盐量的增加而增加，能够在NaOH和

Na4EDTA的

清洗液中添加NaCL当结垢一周以上时，硫酸盐垢的清洗成功性

值得怀疑。

5柠檬酸是无机盐垢的可选清洗剂。

2）低流量输入清洗液。

首先用清洗水泵混合一遍清洗液，预热清洗液时应以低流量。然

后以尽可能低的清洗液压力置换元件内的原水，其压力仅需达到

足以补充进水至浓水的压力损失即可（用小泵，操作压力0.1—

0.2Mpa）,即压力必须低到不会产生明显的渗透产水。低压置换

操作能够最大限度的减低污垢再次沉淀到膜表面，视情况而定，

排放部分浓水以防止清洗液的稀释。

3）循环。

当原水被置换掉后，浓水管路中就应该出现清洗液，让清洗液循

环回清洗水箱并保证清洗液温度恒定（最适宜温度为20—

30℃）o

4）浸泡。

停止清洗泵的运行，让膜元件完全浸泡在清洗液中。有时元件浸

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泡大约1小时就足够了，但对于顽固的污染物，需要延长浸泡时

间，如浸泡10—15小时或浸泡过夜。为了维持浸泡过程的温度，

可采用很低的循环流量（约为小泵流量的10%,流量大小可用清

洗泵的回水阀调解）。

5）高流量水泵循环。

高流量循环30—60分钟（大泵，操作压力0.3—0.4Mpa）。高流量

能冲洗掉被清洗液清洗下来的污染物。如果污染严重，请采用高

于所规定的50%的流量将有助于清洗，在高流量条件下，将会出

现过高压降的问题，对多元件压力容器最大允许压降为0.35Mpa

（进出水压差，即进水压力不得高于0.45Mpa）,以先超出为限。

6）冲洗。

预处理的合格产水能够用于冲洗系统内的清洗液（反渗透出

水），为了防止沉淀，最低冲洗温度为20℃。系统冲洗时间约为1

小时。

7）重新启动系统。

必须等待元件和系统达到稳定后，记录系统重新启动后的运行参

数，清洗后系统性能恢复稳定的时间取决于原先污染的程度。为

了获得最佳的性能，有时需要多次的清洗和浸泡步骤。

注：本套设备清洗为分段清洗，每段的阀门开关情况依照RO运行

状态控制表。

（五）、压力调解

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1、进水压力，经过调节进水提升泵的回流水量来控制，控制

在0.2—0.4Mpa。

2、高压泵进水压力，监测点位于高压泵前精密过滤器后，当

高压泵进水阀（电动）打开时，显示压力应该与进水压力保持一

致。

3、高压泵出水压力，经过缓慢调节浓水排放阀⑥，使之压

力控制在1—1.5Mpa。（此时也能够看淡水、浓水出水流量计

调解，以回收率不大于75%为准）

4、浓水出水压力，此压力与高压泵出水压力的差值视为标

准压力（水温20℃时，标准压力应为0.3Mpa左右），标准压力

越小证明反渗透膜通量越高，运行越稳定。（标准压力也受到

温度影响，水温在4—45℃之间时，水温每下降1度，产水量将

下降3%,标准压力也随之增加0.03Mpa左右）。

5、化学清洗进