反渗透系统设计及运行控制（一）

1、高压泵后面设手动调节阀和电动慢开阀的意义

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阀来调节给水压力。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阀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阀，在启动高压泵后慢慢打开电动慢开阀，也即慢慢向系统的反渗透膜上加载压力，电动慢开阀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45~60s,所以从反渗透膜元件的安全角度考虑应该设置电动慢开阀。

2、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。

3、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。

4、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、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”。

5、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，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盐率是不一样的，同时其脱盐率会受到pH值的明显干扰，只有在pH值介于6~8之间时，其脱盐率最高，当pH值过高或者过低时，其脱盐率均会大大降低，而石灰软化预处理工艺pH值往往都超过1O,因而会导致系统脱盐率的大大降低。

6、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）。

7、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。

8、反渗透系统的设计原则

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)。

8.1典型溶解阴离子

碳酸氢根(HC03-)，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(NO3-),硫离子(S2-)，磷酸根(P-)

8.2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(Fe2+或Fe3+），锰离子(Mn2+），铝离子（Al3+)，钡离子(Ba2+），铜离子(Cu2+)和锌离子(Zn2+).

8.3反渗透系统中经常遇到的难溶盐是CaS04、CaC03和硅。

其他不常遇到的结构有CaF2、BaS04和SrS04,其他导致问题的下面会讲到。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Sr+＋离子应该被分析并精确到ppb和ppm级别，因为BaS04和SrS04的溶解度比CaS04低，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HCO3-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，HC03-将转变为CO32-存在。如果原水PH达到11.3以上,将存在0H形式。空气中的二氧化碳会溶解在水中形成H2C03，酸性水将溶解CaC03,而CaC03可能是流经含CaC03岩石时带来的。许多自然水体中由PH决定的CaC03和Ca(HC03)2的化学动平衡已接近饱和浓度。Ca(HC03)2的溶解度大于CaC03如果原水在RO系统中被浓缩，CaC03容易沉淀在系统中。所以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求低于40mg/l。反渗透对硝酸盐的典型脱盐率是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O.O5mg/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：一般不存在干自然水体中。三价铝会象三价铁一样在RO系统中形成难溶的Al(OH)3,当pH在5.3至8.5范围内时候，因为铝高价正电特性，所以Al2(SO4)3和NaAl02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。也可用FeCl3和Fe(S04)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)2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。

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用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mg/L。而且PH低于9.0时主要以Si(OH)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。当进水中硅含量超过20mg/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RO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，例如明矶、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)，生化需氧量(BOD)和化学需氧量(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。

反渗透系统设计及运行控制（二）

一、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mg/L左右，与此同时原水中溶解的二氧化硅含量也可以去除50~60％左右。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。

二、反渗透脱盐系统的运行和监控由PLC、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橾作按钮，系统具有联锁保护功能及报警指示功能。

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个型(φ8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。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、低报警信号送至中央控制室进行报警。

每套RO装置设置仪表盘一块，盘上装有RO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装置设置压力表盘一块，盘上装有RO一段进水、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“自动”位置时，上述装置不能就地橾做。

(8)中央控制盘

应装有发光字牌和音响器，可对报警信号进行声、光显示；装有系统模拟屏，可显示RO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5m过滤器之前装有不符合RO进水要求的不合格水排放。在RO停运后需要进行冲洗，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自动取消输入信号。

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RO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RO膜元件进行低压冲洗。

(12)产水背压问题

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）RO装置启动和运行过程

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RO装置的程序启动按钮,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。

RO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。

RO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RO装置的运行。

RO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。

三、仪表及PLC系统的构成

仪表及PLC控制系统的构成根据RO系统对仪表和控制的要求确定。

(1)液位开关: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4~20mA信号输出。

(4)pH计数字显示，具有用户可设定的pH值高、低报警输出和4~20mA信号输出。

反渗透系统设计及运行控制（三）

1、预处理系统的运行控制口

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。

1.1、多介质过滤器（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。去除悬浮固体普通的方法是多介质过滤，多介质过滤器以成层状的无烟煤、石英砂或其他材料为床层，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mg/L，中性溶液含氯化钠mg/L,碱性溶液含氢氧化钠mg/L,10g上述滤料，粒径为O.5~1mm,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lmg/L。

单层滤料的石英砂粒径为0.5~1.2mm；双层滤料无烟煤粒径为0.8~1.8mm，石英砂粒径为0.5~1.2mm，三层滤料用的重质矿石粒径可有4~5种级配，可为0.3~5mm以上。

虽然单一介质过滤器的滤速限制为81.5—L/(min.m2)，多介质过滤器的水力过程流速可高达L/(min.m2)，但因高水质的要求，通常在RO预处理中流速限制在L/L/(min.m2)。过滤器的滤速，可参照DL/T--《火力发电厂化学设计技术规程》的表－2。

1.2、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淤泥难于清净，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，混床被淤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3~4mm，将混床改成二级阳床与二级阴床除盐，其出水质量虽下降，但是满足了供热的用水量。最终的解决对策是使用了部分自来水，缓解河水污染造成的困扰，因此，当活性炭过滤器由于菌、藻造成污塞时除了加强反洗保证压差在规定范围内之外，灭菌虽属重要，但是更应从源头上解决。

1.3、氯化过滤（去除铁、锰胶体物）

通常含盐量为苦咸水范围的某些并水量还原态，典型特点是含有二价的铁和锰，有时还会存在硫化氢和氨。如果对这类水源进行氯化处理，或当水中含氧量超过5mg/L时，Fe2+让将转化为Fe3+形成难溶解性的胶体氢氧化物颗粒。铁和锰的氧化反应如下：4Fe(HCO3)2＋02+2H20--4Fe(OH)3+8C02

4Mn(HCO3)2＋02+2H20--4Mn(OH)3+8C02

由于铁的氧化在很低的pH值时就会发生，因而出现铁污染的情况要比锰污染的情况要多，即使SDI小于5，RO进水的铁含量低于0.1mg/L，仍会产生铁污染的问题。碱度低的进水铁离子含量要高，这是因为FeC03的溶解度会限制Fe2＋的浓度。

处理这类水源的一种方法是防止整个RO过程中与空气和任何氧化剂如氯的接触，低pH值有利于延缓Fe2十的氧化，当pH6.氧含量0.5mg/L时，最大允许Fe2十浓4mg/L；另一种方法是用空气、Cl2或KMn04氧化铁和锰，将所形成的氧化物通过多介质过滤器除去，但需要主要的是，由硫化氢氧化形成的胶体硫可能难以由过滤器除去，在多介质过滤器内添加氧化剂通过电子转移氧化Fe2+，即可一步同时完成氧化和过滤。

海绿石就是这样一种粒状过滤介质，当其氧化能力耗尽时，它可通过KMn04的氧化来再生，再生后必须将残留的KMn04完全冲洗掉，以防止对膜的破坏。当原水中含Fe2＋的含量小于2mg/L时可以采用这一处理方法，如原水中含更高的Fe2＋时，可在过滤器进水前连续投加KMn04，但是在这种情况下，必须采取措施例如安装活性炭滤器以保证没有高锰酸钾进入膜元件内。

Binn过滤也可以有效地用于从RO/NF进水中去除Fe2+,Birm是一种硅酸铝基体上涂有二氧化锰形成沉淀，并且通过滤器反洗可将这些沉淀冲出滤器。由于该过程pH将升高，可能会发生LSI值变化，因而要预防过滤器和RO/NF系统内出现CaC03沉淀。

1.4、微絮凝（加药絮凝过滤）

由于胶体悬浮物既很细小又由于介质电荷之间的排斥，所以单独过滤不起作用，在这种情况下，过滤前必须加絮凝剂或絮凝化学药品。常用的絮凝剂有三氯化铁、矾和阳离子聚合物，因为阳离子聚合物在低剂量下就有效果，且不明显地增加过滤器介质的固体负荷，所以最常用。

另一方面，如果阳离子聚合物进入现在采用的某些最通用的膜上，则它们却是非常强的污染物，很少量的阳离子聚合物就能堵塞这些膜，且往往难以去除，须谨记当用阳离子聚合物作为过滤助剂时，必须小心使用。

硫酸铁和三氯化铁可以用于对胶体表面的负电荷进行失稳处理，将胶体捕捉到新生态的氢氧化铁微小絮状物上，使用含铝絮凝剂其原理相似，但因其可能有残留铝离子污染问题，并不推荐使用，除非使用高分子聚合铝。迅速的分散和混合絮凝剂十分重要，建议采用静态混合器或将注入点设在增压泵的吸入段，通常最佳加药量为10-30mg/L,但应针对具体的项目确定加药量。

为了提高混凝剂絮体的强度进而改进它们的过滤性能，或促进胶体颗粒间的架桥，絮凝剂与混凝剂一起或单独使用，絮凝剂为可溶性的高分子有机化合物，如线性的聚丙烯酰胺，通过不同的活性功能团它们可能表现为阳离子性、阴离子性或中性非离子性。

混凝剂和絮凝剂可能直接或间接地影响RO膜，间接的影响如它们的反应产物形成沉淀并覆盖在膜面上，例如当过滤器发生沟流而使混凝剂絮体穿过滤器并发生沉淀；当使用铁或铝混凝剂，但没有立即降低pH值时，在RO阶段或因进水浓缩诱发过饱和现象，就会出现沉淀，还有在多介质滤器后加入化合物也会产生沉淀反应，最常见的是投加阻垢剂，几乎所有的阻垢剂都是带负电荷的，将会与水中阳离子性的絮凝剂或助凝剂反应而污染RO膜。

当添加的聚合物本身影响膜导致通量的下降，这属于直接影响。为了消除RO/NF膜直接和间接的影响，阴离子和非离子的絮凝剂比阳离子的絮凝剂合适，同时还须避免过量添加。

1.5、微滤／超滤

采用超滤/微滤预处理工艺的反渗透/纳滤系统叫做集成膜系统(IMS)。与采用传统预处理工艺的反渗透系统相比，IMS设计具有一些明显的优势。MF/UF透过液水质更好，SDI和浊度更低，明显降低了对反渗透的胶体有机物、微生物污染负荷；由于膜在这里是污染物的绝对屏障，MF/UF滤液的高质量可以保持稳定，即便是地表水和废水等水质波动异常频繁的水源，这种稳定性也不会改变，由于胶体污染减少反渗透系统的清洗频率明显降低，与一些传统过滤工艺相比，MF/UF系统操作更容易，耗时更少，与采用大量化学品的传统工艺相比，MF/UF浓缩废液的处置比较容易。

1.6、软化器（去除结垢离子）

软化器是钠离子交换器的俗称，原水中含有过量的结垢阳离子，如Ca2+、Ba2+和Sr2+等，需要进行软化预处理，软化处理的方法有石灰软化和树脂软化。

1.6.1、石灰软化水的硬度过高，例如之＞8mmol/L(Ca2++Mg2+），使用一般的阻垢分散技术难以奏效者。在水中加入熟石灰即氢氧化钙可去除碳酸氢钙，反应式为：Ca(HC03)2+Ca(OH)2--+2CaCO3＋2H20,Mg(HC03)2+2Ca(OH)2-+2CaCO3＋Mg(OH)2+2H20

非碳酸硬度可加入碳酸钠（纯碱）得到进一步降低．CaCl2+NaC03-+2NaCI+Ca(CO3)石灰－纯碱软化处理还可降低二氧化硅的含量，在加入铝酸钠和三氯化铁时会形成碳酸钙以及硅酸、氧化铝和铁的复合物沉淀。通过加入多孔氧化镁和石灰的混合物，采用60-70°C热石灰脱硅酸工艺，能将硅酸浓度降低到1mg/L以下。

通过石灰软化也可显著去除钡、银和有机物，但石灰软化处理的问题是需要使用反应器以便在高浓度下形成沉淀晶种，通常要采用上升流固体接触澄清器。过程出水还需要设置多介质过滤器，并在进入膜单元之前要调节pH。使用含铁混凝剂，无论是否同时使用聚合物絮凝剂（阴离子型和非离子型），均可提高石灰软化的固液分离效果。只有大型苦咸水/废水系统（大于m3/h）才会考虑选择石灰软化工艺。

1.6.2树脂软化：含钡、锶等离子高，或是含硫酸根高（例如≥mg/L)或是含氟离子高（例如≥10mg/L)者。

a.强酸型树脂软化

使用钠离子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。钠离子软化法在常压锅炉水处理中广泛应用，这种处理方法的弊端是耗盐量高，增加了运行费用，另外还有废水排放问题。

b.弱酸型树脂脱碱度

主要在大型苦咸水处理系统中采用弱酸阳离子交换树脂脱碱度，脱碱度处理是一种部分软化工艺，可以节约再生剂。通过弱酸性树脂处理，用氢离子交换除去与碳酸氢根相同当量（暂时硬度）的Ca2+、Ba2+、Sr2+等，这样原水的pH值会降低到4-5。

由于树脂的酸性基团为羧基，当pH达到4.2时，羧基不再解离，离子交换过程也就停止了。因此，仅能实现部分软化，即与碳酸氢根相结合的结垢阳离子可以被除去。因此这一过程对于碳酸氢根含量高的水源较为理想，碳酸氢根也可转化为C02。

—般不希望水中有二氧化碳，必要时要对原水或产水进行脱气，在生物污染可能时（地表水、TOC或高菌落总数），对产水脱气更为合适。在膜系统中高CO2浓度可以抑制细菌的生长，希望系统运行在较高的脱盐率时，采用原水脱气较为合适，脱除CO2将会引起pH的增高，进水pH6时，膜系统的脱除率比进水pH5时要高。

弱酸型树脂处理的优点：再生所需要的酸量不大于％的理论耗酸量，这样会降低操作费用和对环境的影响，通过脱除碳酸氢根，降低了水中的TDS,这样产水TDS也较低。

弱酸型树脂处理的缺点残余硬度，如果需要完全软化，可以增设强酸阳树脂的交换过程，甚至放置在弱酸树脂同一交换柱中，这样再生剂的耗量仍比单独使用强酸树脂时低，但是初期投入较高，这一组合仅当系统容量很大时才有意义，另一种克服这一缺点的方法是在脱碱度的水中加阻垢剂，虽然迄今为止，人们单独使用弱酸树脂脱碱时，还未出现过结垢问题，但是我们仍极力建议你计算残留难溶盐的溶解度，并采取相应的措施；处理过程中水会发生pH变化，因树脂的饱和程度在运行时发生变化，经弱酸脱碱处理的出水其pH值将在3.5-6.5范围内变化，这种周期性的pH变化，使工厂脱盐率的控制变的很困难，当pH4.2时，无机酸将透过膜，可能会增加产水的TDS,因此推荐用户增加一个并联弱酸软化器，控制在不同时间进行再生，以便均匀弱酸处理出水pH,其它防止极低pH值出水的方法是脱除CO2或通过投加NaOH调节弱酸软化后出水的pH值。

1.7、常用的水质控制工艺

1.7.1、温度

由于膜的收缩与水粘度的增加，给水温度每降低1%，成品水流量将降低3%，当给水温度升高时，膜膨胀会使产水量提高。但与此同时，给水温度的提高会使膜的透盐率增加，进而使产品水的含盐量增加，如此长期运行还会导致膜的使用寿命降低，使反渗透系统的二次投资增加。

因此，需要监测温度以便求出“标准化”后的产水量，保持水温的适宜和相对稳定也十分重要，一般的中空型和涡卷型纤维膜的给水温度应控制在15~30℃为宜，温度超过45°C会损坏膜元件，所以对原水加热器系统应设超限报警、超温水自动排放和停运RO的保护。

1.7.2、杀菌与除氯

为了防止反渗透膜的微生物侵蚀和污染，在反渗透预处理系统中通常要进行杀菌处理。加氯是一种成本低廉、原料丰富，易得到且效果较好的常用处理方式。然而，过量氯对反渗透膜的危害也很大。因此，对进入反渗透膜之前的给水中的余氯必须进行控制，水中余氯的控制量应依据反渗透膜的材质而定。

一般醋酸纤维膜反渗透进水中的余氯控制在0.1~1.0mg/L，对于聚酰胺复合膜，其抗菌能力较强，但氧化剂（包括余氯）也会氧化侵蚀膜，所以使用聚酰胺复合膜的反渗透进水中不应含氯。对于此种膜的原水预处理可采用加氯杀菌和加亚硫酸钠等药剂除氯的联合处理工艺，同时监测ORP≤mv。

另外，增加活性碳过滤器也能吸附并去除部分余氯、胶体和有机物等。膜的氧化一般发生在水体氧化剂（如Cl-、03、H等）含量较高的地方，有条件的地方可以定期对反渗透给水化学耗氧量(COD)进行测定，以便及时掌握给水的水质情况，尽快采取切实措施，有效预防反渗透膜的氧化降解。

1.7.3、混凝澄清及软化过滤过程中的药剂选择

作为传统预处理方式，混凝、软化和过滤在反渗透预处理系统中仍然起着其他水处理工艺所不可替代的作用，因为这种方式可以大大降低水的浊度，除掉大部分的悬浮颗粒和固体杂质，降低暂时硬度，对后续处理非常有利。不过，当使用铝盐作为混凝剂时，虽然出水浊度随混凝剂加入量的增加而降低，但过量的铝则会在反渗透膜表面累积造成膜对水的渗透率逐渐降低。因此，反渗透预处理系统中应严格控制对混凝剂的选择与加药量。

1.7.4、PH调节过程中的酸化和碱化

(1)加酸防止结垢

在进水中可以加入盐酸(HCI)、硫酸(H2S04)来降低PH值。硫酸价格便宜、不会发生腐蚀周围的金属元器件，而且膜对硫酸根离子的脱除率较氯离子高，所以硫酸比盐酸更为常用。

没有其他添加剂的工业级硫酸即适宜于反渗透使用，商品硫酸有20％和93％两种浓度规格。93％的硫酸也称为66波美度硫酸，在稀释93％硫酸时一定要小心，在稀释到66％时发热可将溶液的温度提升°C,一定要在搅拌下缓慢地将酸加入水中，以免水溶液局部发热沸腾。

使用硫酸会增加反渗透进水中的硫酸根离子浓度，直接导致硫酸钙结垢倾向增加。盐酸主要在可能产生硫酸钙或硫酸锶结垢时使用，工业级的盐酸（无添加剂）购买非常方便，商品盐酸一般含量为30-37%。降低pH的首要目的是降低RO浓水中碳酸钙结垢的倾向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，表示碳酸钙结垢或腐蚀的可能性。在反渗透水化学水中，LSI是确定是否会发生碳酸钙结垢的一个重要指标。

LSI为实际水溶液中浓水侧的pH减去水中碳酸钙饱和时的PH值。碳酸钙的溶解度随温度的上升而减小（水壶中的水垢就是这样形成的），随pH、钙离子的浓度即碱度的增加而减小。LSI值可以通过向反渗透进水中注入酸液（一般是硫酸或盐酸）即降低pH的方法来调低。当LSI为负值时，水会腐蚀金属管道，但不会形成碳酸钙结垢，当LSI为正值，水没有腐蚀性，却会发生碳酸钙结垢。推荐反渗透浓水的LSI值为0.2（表示低于碳酸钙饱和浓度时PH的0.2个pH单位）。还可以使用聚合物阻垢剂来防止碳酸钙沉淀，一些阻垢剂供应商声称其产品可以使反渗透浓水的LSI高达＋2.5（比较保守的设计是LSI为＋1.8)。

有些反渗透膜对给水的pH很敏感，pH过高或过低都会引起膜的水解而损坏，当给水需加酸防止生成CaC03垢时，加酸后的给水需装pH表，除指示、记录、设超限报警外，还可以自动控制不合格给水排放，并停运RO，还可以与流量表配合对加酸系统进行比例积分调节。

在使用醋酸纤维膜时，不仅为防止CaC03垢生成，而且更重要的是维持最佳pH值，醋酸纤维膜的pH值要求为5.7,当pH增高或降低时，它的水解就会加速。在以往的生产中曾有因酸的质量问题（含铁量高）而造成反渗透膜元件污染的情况，故在调节反渗透进水的pH时，对酸的质量要求也比较严格。

(2)加碱提高脱除率

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(NaOH)，购买方便，而且易溶于水，不含其他添加剂的工业级氢氧化钠便可满足需要。商品氢氧化钠有％的片碱，也有20％和50％的液碱。原水中有碳酸根或碳酸氢根离子，反渗透会使水的PH值降低，碳酸根或碳酸氢根溶解度降低，造成出水分离出二氧化碳从而导致电导率上升。

在加碱调高pH时一定要注意，pH升高会增加LSI、降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，一级反渗透中加碱使用较少。在二级反渗透系统中，一级RO产水供给二级RO作为原水，二级反渗透对一级反渗透产水进行处理，二级RO产水的水质可达到4兆欧。在二级RO进水中加碱有4个原因：

a.在pH8.2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。而二氧化碳本身是一种气体，会随透过液自由进入RO产水，对于下游的离子交换床或EDI处理造成不当影响。建议二级反渗透的进水PH控制到8.2-8.6之间，这样更有利于二氧化碳的脱除和提高电阻率。

b.某些TOC成分在高pH下更容易脱除。

c.二氧化硅的溶解度和脱除率在高pH下更高（特别是高于9时）。

d.硼的脱除率在高pH下也较高（特别是高于9时）。

加碱应用有一个特例，通常被叫做HERO（高效反渗透系统）过程，将进水pH调到9或10。一级反渗透用来处理苦咸水，苦咸水在高pH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系统和脱气装置来除去这些污染物。所以，为了预防膜的化学降解，一定要严格控制反渗透预处理的给水pH=5-7，为避免误操作，必须严格控制NaOH、H2S04的加入量和加入点。

1.7.5、阻垢处理

天然水中最常见的低溶解度盐类主要是碳酸钙、硫酸钙以及二氧化硅等。当这些盐类物质在反渗透处理过程中浓缩时，可能超过溶度积而析出沉淀。浓缩所产生的沉淀物附着在膜表面造成污堵，从而影响反渗透设备的出力与安全运行。针对不同的水质情况，应通过试验认真选择合适的阻垢剂并控制好相应的加入量，尽量做到既节约运行资金又能达到良好的阻垢效果。

许多阻垢剂生产厂商可提供各种用于反渗透和纳滤系统性能改善的阻垢剂和分散剂。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。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、聚朋酸盐、脱酸盐、阴离子聚合物等），这些聚合物的分子量在0-00道尔顿不等。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，在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差别很大。

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引起膜污染，这种污染会增加膜的操作压力，有效清除这类污染要进行酸洗。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，污染会造成操作压力增加而且这种污染物清洗非常困难。六偏磷酸钠(SHMP)是早期在反渗透中使用的一种普通阻垢剂，但随着专用阻垢剂的出现，用量已经大大减少了。SHMP的使用有一些限制，每2-3天要配制—次溶液，因为暴露在空气中会水解，发生水解后不仅会降低阻垢效果，而且还会造成磷酸钙结垢的可能性，使用SHMP可减少碳酸钙结垢，LSI可达到十1.0。

阻垢剂阻碍了RO进水和浓水中盐结晶的生长，因而可以容许难溶盐在浓水中超过饱和溶解度。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。温度降低会减小结垢矿物质的溶解度（碳酸钙除外，与大多数物质相反，它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度（这是因为高离子强度于扰了晶种的形成）。

最常见的结垢性无机盐有．碳酸钙(CaC03)、硫酸钙(CaS04)、硫酸锶(SrSO4)、硫酸钡(BaSO4)。不太常见的结垢性矿物质有磷酸钙(Ca3(P04)2）、氟化钙(CaF2)。

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染物是什么。

需要分散剂处理的污染物有：矿物质结垢、金属氧化物和氢氧化物（铁、锰和铝）、聚合硅酸、胶体物质（指那些无定型悬浮颗粒，可能含有铁、铝、硅、硫和有机物）、生物性污染物。

硅酸的超饱和溶解度难以预测，在水中有铁存在时，会形成硅酸铁，硅酸的最大饱和浓度会大大降低，其他的因素还有温度和pH值。预测金属氧化物（如铁、锰和铝）也非常困难，金属离子的可溶解形式容许较高饱和度，不溶性离子形式更像是颗粒或胶体。

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。在海德能反渗透设计软件中采用的是较为保守的难溶盐超饱和度估算。过量添加阻垢剂／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将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。在用RO进水进行低压冲洗时要停止向系统注入阻垢剂及分散剂。

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。大多数系统的注入点设在RO进水保安过滤器之前，通过在过滤器中的缓冲时间及RO进水泵的搅拌作用来促进混合。如果系统采用加酸调节pH，推荐加酸点要在上游足够远的地方，在到达阻垢剂／分散剂注入点之前已经完全混合均匀。

注入阻垢剂／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5秒钟一次。阻垢剂／分散剂的典型添加量为2-5ppm。为了让加药泵以最高频率工作，需要对药剂进行稀释。阻垢剂／分散剂商品有浓缩液，也有固体粉末。稀释了的阻垢剂／分散剂在储槽中会被生物污染，污染的程度取决于室温和稀释的倍数，推荐稀释液的保留时间在7-10天左右。正常情况下，未经稀释的阻垢剂／分散剂不会受到生物污染。

选择阻垢剂／分散剂的另外一个主要问题是要保证与反渗透膜完全兼容，不兼容药剂会造成膜的不可逆损坏。海德能相信供应商会进行药剂的RO膜兼容性测试和效率测试，建议用户向阻垢剂和分散剂厂商咨询下列一些问题与相关RO膜的兼容性如何？有没有成功运行0小时以上的最终用户列表？与反渗透进水中的任何成分（比如铁、重金属、阳离子聚电解质等）有没有不可逆反应？推荐添加量和最大添加量是多少？有没有特殊的排放问题？是否适于饮用水应用（有必要时）？该厂商还供应与阻垢剂相容的混凝剂、杀菌剂和清洗剂等其他反渗透药剂吗？该厂商是否提供膜解剖或元件清洗一类的现场技术服务？

阻垢剂添加量的计算一般由反渗透阻垢剂厂家根据水质通过软件计算所得。根据所计算的阻垢剂添加浓度，根据阻垢剂计量泵量程、配药浓度，即可调整计量泵流量与频率。原液不稀释直接投加时的计算公式为Q3=QI*D/(P*I)。

实例l某厂给水量为吨/小时，经计算原水的加药剂量为3.0PPm(1ppm=1mg/L)，阻垢剂不稀释直接投加，阻垢剂密度P=1.08kg/L

每小时的投加量:M=QI*D/0=*3/0=0.3Kg。加药泵的调节Q3=Q1*d/(p*I)=*3.0/(1.08*0)=0.L/h

说明根据泵的实际出力Q3=0.L/h,选择适合的泵。一般建议泵的实际出力Q3,占泵的最大出力Q2的25%-90%。

本产品可稀释使用（稀释要RO产水或脱盐水），一般加药量在2.5-5ppm,具体情况要根据进水盐度、温度、回收率、RO膜种类等条件而计算出一个合适的加药量。稀释后药液的比重视为1，投加公式为Q3/Z=Q1*D(P*0)。

实例2某厂给水量为50吨／小时，经计算，原水的加药剂量为3.2ppm，阻垢剂稀后投加，阻垢剂稀释液密度P≈1kg/L

每小时的投加量：M=50*3.2/l=0.16Kg。加药泵的调节：Q3/z=Q1*D/(P*0)=50*3.2/(1*0)=0.16L/h。

说明假如稀释倍数S(Z一般选小于10整数，如2、4、5、10等）时泵的实际出力Q3=0.8L/h,据此选择适合的泵。一般建议泵的出力Q3占泵的最大出力Q2的25%-90%。

当计算日加药量时可用此式:W=Q*S*H/0

W-－日用最(Kg),S-－加药浓度(PPM),Q-－进水量(m3/h），H-－系统每天工作时间(h)。

计算泵的调节方法．双调式际出力＝最大处理＊冲程％＊频率％，频率一般选择小于50%。单调式一实际出力＝最大出力＊冲程％。

进水流量Q1单位m3/h,加药浓度D单位ppm,阻垢剂密度P单位Kg/L，泵的最大出力Q2单位L/h，泵的实际出力Q3单位L/h，稀释倍数Z。每小时的投加量M单位Kg

注意：

1、理论调节后，必须用量杯进行出力的校核；

2、加药罐要定期清洗，防止细菌滋生。

1.7.6、浊度的监测与控制

浊度也是影响RO膜污染的一个重要指标，浊度仪工作原理是测量水样中悬浮物对光的散射，浊度仪测量数值的单位是NTU。水样的浊度大于1.0的原水可能对RO膜有污染，像SDI值一样，浊度也是表征膜污染潜在风险的一个参数。高浊度并不表示悬浮物会沉淀在膜表面。

其实某些污染膜的物质如表面活性剂和溶解态聚合物并不能从浊度指标上反映出来。虽然浊度和SDI值并不能完全准确地预测胶体污染，但它们对于描述RO进水的特点是很重要的。例如，如果原水的SDI大于5而且浊度大于1.0,就必须在预处理单元的澄清工艺中加入混凝剂而且后面要使用多介质过滤器；如果原水中SDI小于5，而且浊度小于1，那么预处理可以考虑介质过滤器和保安过滤器而不一定投加混凝剂。预处理混凝剂的投加量也是有控制指标的，过量使用会对膜有污染。

1.7.7、Zeta电压

通过测量两个电极极间水流的电性来反映水中悬浮物总体电性特点的方法。水中胶体因电性排斥而悬浮水中，自然界中的胶体物质一般表现为负电性，所以含胶体的水的Zeta电位一般是负电性。通过投加混凝剂中和胶体表面电性，比如投加硫酸铝和三氯化铁，直到Zeta电压值为零。胶体颗粒表面电中性后会聚集成较大颗粒，从而很容易被多介质过滤器过滤掉。

1.7.8、StreamingCurrentDetector（游动电流测试）

SCD用在投放絮凝剂的预处理工艺中，在线监测混凝效果的手段。如果水中存在负电性的悬浮胶体颗粒，它们在SCD电极之间的移动形成微观电流，如果絮凝剂中和了悬浮物的电荷变为中性，SCD测到的电流会减弱，从而确定混凝效果。

1.7.9、运行参数记录

(I)每天记录进水总余氯浓度；

(2)每天两次记录任何增压泵的出水水压，

(3)记录超滤系统的运行参数（详见超滤系统操作手册）；

(4)每天记录酸或其他任何化学药品的消耗量；

(5)至少每三个月按制造厂商建议的方法进行一次仪表校正，

(6)记录任何不正常的操作，如故障或停机等

2、反渗透系统的运行控制

2.1、初次居动前的检查事项

2.1.1对给水、加药系统核查

1.所有管道和装置必须都是防腐材料制作的。

2.核查系统中使用的所有管道对压力和pH值的适合性。

3.检查加药系统：所加药品之间要兼容，例如阳离子型絮凝助剂与阻垢剂的兼容，加药管线上的逆止阀安装方向正确，药品与给水的充分混合，如静态混合器等。

检查加氯系统．使用醋酸纤维膜元件时要使进入反渗透组件的游离氯确保在规定范围内(0.1-0.3mg/L)，使用聚酰胺复合膜元件时要使进入反渗透组件的给水不含游离氯，所有加入的化学药品其纯度应符合要求。

4.检查所有仪表是否已经过校准，保证加药系统的正确运行和准确的监测。

5.检查报警和安全阀设置正确与否。

6.检查给水泵进出口是否安装压力表，用于监测给水泵进出口压力，进出口压力开关用于在进口压力低报警、停泵，出口压力高（延时，以防慢开门未打开）报答、停泵。

2.2、对RO系统检查

1.检查5mm保安过滤器是否能起到保护高压泵和反渗透膜元件的作用，过滤器是否安装进出口压力表（也可装设压差表），当压降达到一定值时(2bar)需更换滤芯。

2.在将反渗透组件连接到管路上之前，吹扫并冲洗管路，包括反渗透给水母管。

3.在RO装置启动之前，记录好每套RO中第一段和第二段中各压力容器的系列号和所装膜元件的系列号、产水量和脱盐率。画一张图表明各压力容器在滑架上的位置。

4.检查反渗透压力容器的管道是否连接无误（正常运行和清洗操作）。

5.检查反渗透的压力表、流量表、电导率表、余氯表、ORP表安装正确与否。给水压力表、第一段RO出水压力表、排水压力表用于计算每一段的压降（也可装设压差表）并用于对产水量和盐透过率进行“标准化”，盐透过率、产水量和▲P用于RO性能问题的分析，产品水流量表在运行中监测产水量，每段应单独装设，以便于“标准化RO性能数据。产品水流量应有指示、累计和记录，浓水排水流量表在运行中监测排水量，应有指示、累计和记录，从各段产品流量和排水流量可计算出各段的给水量、回收率和整个RO系统回收率，给水流量表主要用于RO加药量的自动调节（加酸、加阻垢剂、加亚硫酸氢钠，往往两套RO共用），除支持累计流量外还要给出信号用于比例调节；给水电导率表、产品水电导率表指示、记录水的电导率，可设置报警，从给水电导率和产品水电导率可估计出RO的脱盐率，使用醋酸纤维素膜元件RO给水必须含有0.1~0.3mg/L残余氯，最大允许含氯量为1mg/L,因此给水必须装设氯表，以指示、记录、和超越报警，药液箱要设液位开关，低液位报警，经加亚硫酸氢钠消除余氯的给水应装设氧化还原电位表，应有指示、记录、超限报答。

6.保证给水、一段浓水、排水、一段和二段产品水以及总产品水的取样点有代表性。

7.如果产品水管上装设了关断阀则要安装压力释放保护装置。

8.肯定RO高压泵已经可以立即运行检查一下泵的转动以及润滑情况。

9.保证所有管线都采用防腐管道。

10.核对每一段的给水、产品水和浓水以及混合后的产品水都装有采样装置。

11.审查系统中所有管道对压力和pH值的适合性。

12.核对泵与液位接触的部件是否由防腐材料制作。

13.检查所有仪表是否已经过校准，保证反渗透系统的正确运行和准确的监测。

14.核对联锁、报警、安全网和延时继电器已经过正确的鉴定。

15.检查管件、压力容器应严密不漏。

16.核对产品水管线确实是打开的当系统没加压力时在产品水侧没有压力。

17.保证浓水流控制阀处于开启位置，可能需要人工整定开度。

18.核对产品水流向排水沟。

19.保证泵的节流控制阀的开启程度使初始的给水压力低于50％的运行压力。

20.应保证产品水的压力永远不会超过给水或浓水的压力的规定值。对复合膜元件一般为34.5kPa(5psi根据膜厂家规定）。

2.3、RO系统运行

1.启动给水泵，在低压、小流量下将系统中的空气排出，在低于50％给水压力下冲洗，直至排水不含保护液。

2.检查系统有无泄漏。

3.慢慢增加给水压力并调整排水减压控制阀，直到满足设计的回收率。

4.当系统达到设计条件后，核查浓水的LSI。

5.当系统稳定运行后（大约O.5~1h运行时间），记录所有运行条件。

2.4、RO系统的正常运行

2.4.1启动记录

RO装置的性能特性必须从一开始就记录，启动报告应该包括完整的装置说明可以利用流程图、装置图表示预处理、RO装置和后处理、初始时预处理和RO的性能记录。

所有仪表和表计必须按照厂家的建议进行校准并做记录。

2.4.2运行数据记录

运行数据可以说明RO系统的性能在整个RO使用期所有的数据都要收集和记录，这些数据与定期的水分析一起为评价RO装置的性能提供资料。

以下参数需监测并记录在合适的记录表上，每班至少一次。

(1)操作日期、时间及系统运转时数，

(2)每一段压力容器（膜组件）前后的压降，

(3)每一段进水、产水与浓水压力；

(4)每一段产水、浓水和系统给水流量；

(5)每一段进水、产水与浓水的电导度，每周测量一次每支压力容器的产水电导率；

(6)每一段进水、产水和浓水的含盐量TDS;

(7)进水、产水和浓水的PH值，

(8)进水、5um过滤后、浓水SDI和进水浊度值；

(9)进水水温，

(10)LSI值或SDSI值，当浓水TDS小于00mg/l时，用前者，当浓水TDS大于00mg/l时使用后者；

(11)5mm过滤器进出口压力；

(12)根据制造厂商建议的方法与周期做仪表的校正，至少每三月一次，

(13)任何不正常的事件，例如SDI、PH、压力的失常和停机等；

(14)流量、压力、温度、pH值、电导率、SD（I给水）、氯余，每班一次；

(15)每一段给水、浓水的SDI每星期一次，并对滤膜上残留物进行分析，

(16)每一段给水、浓水、产品水的TDS每月分析一次，

(17)浓水（排水）LSI每星期一次。

2.4.3加药数据

1.加酸前后SDI每天一次。

2.酸耗量每天一次。

3.阻垢剂耗量每天一次。

4.NaCIO耗量每天一次。

5.NaHS03耗量每天一次。

6.所有仪表和表计的校准按制造商的建议和方法，但至少3个月校准1次。

2.4.4、检修维护

必须进行维修记录，它们可以提供关于反渗透和机械设备性能的更进一步的资料，包括以下内容

(1例行维修情况；

(2)机械故障和更换情况，

(3)任何膜元件、压力容器安装位置的改变，标记元件的序列号，

(4)RO装置的更换或增加，

(5)更换5mm过滤器滤芯操作，

(6)所有仪表的校正操作，

(6)预处理仪器设备如超滤的更换或增加等，包括日期、厂家和等级等；

(7)所有RO膜元件的清洗操作，包括清洗日期、清洗持续时间、清洗剂及浓度、溶液PH值，清洗期间的温度、流量与压力（参见清洗系统）

反渗透系统设计及运行控制（四）-反渗透系统的清洗

1、配制系统清洗方案时应注意的事项

应把清洗排放废液对环境的影响(EDTA,杀菌剂等）降低到最低限度，应尽可能使本次清洗过程去除污染物最大化，应在清洗时对膜的损伤最小化（应首先考虑选择对膜性能影响小的药剂，即药剂和膜的兼容性）；

在实际清洗橾作时在保证清洗效果的前提条件下，尽可能使清洗费用最低化。

2、反渗透膜发生污染的原因

不恰当的预处理：系统配备预处理装置相对于原水水质及流量不合适或在系统内未配备必要的工艺装置和工艺环节，预处理装置运行不正常，即系统原有的预处理设备对原水SDI成分、浊度、胶状物等的去除能力较低，预处理效果不理想，系统选择了不恰当的设备或设备材质选择不正确（泵、配管及其它）；系统化学药品注入装置发生故障（酸、絮凝／助凝剂、阻垢／分散剂，还原剂及其它），设备间断运行或系统停止使用后未采取适当的保护措施，运行管理人员不合理的设备操作与运用（回收率、产水量、浓缩水量、压差、清洗及其它）；膜系统内长时间的难溶沉淀物堆积或相当程度的微生物污染，原水组份变化较大或水源特性发生了根本的改变。

3、反渗透膜恶化（降解）的预防

有时污染与恶化同时发生，但是污染与恶化有着本质的区别，膜的污染是可逆的，可以通过有效的清洗工艺恢复污染膜的工作性能；然而膜的恶化以致降解却是不可逆的。所以在设计、调试和运行中应该尽量避免反渗透膜的恶化。

3.1、化学降解

反渗透膜化学降解的主要过程是水解和氧化。醋酸纤维膜在pH=4.7时最为稳定。当pH增高或降低时，它的水解就会加速。所以，为了预防膜的化学降解，一定要严格控制反渗透预处理的给水pH=5~7。为避免误橾作，必须严格控制NaOH、H2S04的加入量和加入点。膜的氧化一般发生在水体氧化剂（如CI-、03、H等）含量较高的地方。有条件的地方可以定期对反渗透给水化学耗氧量(COD)进行测定，以便及时掌握给水的水质情况，尽快采取切实措施，有效预防反渗透膜的氧化降解。

3.2生物降解

在自然环境中每一个表面都是被细菌占据着的。由于反渗透膜具有很大的表面积，这就为细菌的大量粘附提供了场所。从微生物总的图谱来看，膜材料也最易遭受细菌的污染。膜的生物降解的一个常见原因是原水预处理时的絮凝剂加入过量。另外，磷系阻垢剂既是微生物源，也是微生物薄膜的营养源，它的加入也会为微生物的繁殖提供适宜的生长环境。

要有效控制和预防膜的生物降解的发生，就要切断所有可能引起生物污染的因素。如在设计方面应尽量避免管道的弯曲，少留死角，不能使用带有龟裂、死端的附件和未消毒的储槽等，在给水方面，必须控制给水温度，有机物、无机营养物、细菌的数量和SDI等不宜过高；在操作方面，应加强监测，禁止使用被微生物污染的预处理药剂并严格控制加药剂量。另外，适时加强生物污染可能性的预测也是非常重要的即通过进行水质分析，检验含盐量、TOC、COD、pH和电导率等都可以得到生物污染隐患的线索。

3.3、物理降解

研究还发现一些物理因素也能导致反渗透膜的降解和性能的降低。例如振动及其所产生的超声波能够引起膜的恶化。当一些无机盐的硬晶体接触到膜表面并伴随着振动时，它能对膜表面造成划痕，以致使膜表面的晶体结构发生改变而恶化。安装适当的振动吸收器与进行合理的管线布置能够有效消除机械振动和超声波对膜的影响，防止膜的物理降解。

4、污垢的判别

复合膜的清洗，由于其对pH值与温度的高度稳定性，只要选择清洗工艺得当，即可以达到较好的清洗效果。如果未及时清洗，拖延太久，将很难彻底清洗干净。有效的清洗是依据污垢的性质而选择适当的清洗药剂，错误选择清洗药剂将使污垢恶化，因此清洗前可根据下述几个方面弄清污垢种类：

首先应认真分析在此之前所记录的、能反映设备运行状况的近期设备运行记录资料以及以前清洗的检查结果；反渗透装置与系统的配置和组合，原水化学成分分析，SDI测定的过滤膜上的污垢分析，5m过滤器滤芯上沉积物的分析；检查给水管道内表面，打开压力容器端部观察在膜元件的进水端污垢的外状（如红棕色则可能是铁污垢，生物污垢或有机物通常为黏性胶状物）。

可用1/4英寸的PVC塑料管插入组件中测试组件不同部位的性能变化进行判断。

5、反渗透装置一般污染处理方式

5.1、污染处理方式

(1)碳酸盐垢：标准渗透水流量下降，或是脱盐率下降，原因为膜表面浓差极化增加。可依据原水水质及设计参数进行判断，对碳酸盐型水而言，如果回收率为75％时，设计时投加了阻垢剂，浓缩液的LSI应小于1，不投加阻垢剂时浓缩液的LSI应小于零一般不会产生钙垢。可用酸洗（如柠檬酸、稀HN03)，根据清洗的效果和清洗液判断钙垢，通过取原水、清洗原液、清洗液三个样分析并验证。污染时间为一个星期时，主要表现为脱盐率的迅速下降，压差缓慢增大，而产水量变化不明显，用柠檬酸清洗能完全恢复性能，污染时间为一年（某纯水机），盐通量由最初的2mg/L上升为37mg/L（原水为mg/L~mg/L),产水量由L/h下降为50L/h,用柠檬酸清洗后，盐通量降为7mg/L,产水量上升至L/h。

(2)胶体污染：发生胶体污染时，通常伴随着前处理中微滤器堵塞得很快，尤其是压差增大很快，或SDI值通常在2.5以上。

(3)铁／锰污染：标准压差升高（主要发生在装置前端的膜元件），也可能引起透水量下降，通常锰和铁会同时存在。

(4)硫酸盐垢：首先影响盐浓度最高的系统最后面的膜元件，即二段压差明显升高，需要用专用清洗剂。

(5)硅污染分为颗粒硅、硅胶和溶解硅污染：颗粒硅污堵膜元件水流通道，导致系统压差升高，采用0.4％二氯胺对于溶解严重污染的硅垢是有效的；胶硅与颗粒硅相似，溶解硅形成硅酸盐析出，应采用二氯胺清洗。

(6)悬浮物、有机物污堵：透水量下降，一段压差明显升高，若给水SDI大于4或浊度大于1，有机物污染的可能性较大。

(7)微生物污堵：标准压差升高或标准透水量下降，RO设备的透过水和浓缩水中的细菌总数都比较高，平时一定没有按要求进行保养和消毒，可采用非氧化性杀菌剂加碱进行清洗。

(8)铁细菌污堵表现：标准压差升高，可采用EDTA钠盐加碱进行清洗。

5.2、运行不当处理方式

(1)设备中有残余气体在高压下运行，形成气锤会损坏膜，应在流量计中没有气泡的情况下逐步升压运行，运行中发现气泡应逐渐降压检查原因。

a.设备排空后，重新运行时，气体没有排尽就快速升压运行。应在2~4bar的压力下将余下的空气排尽后，再逐步升压运行。

b.在预处理设备与高压泵之间的接头密封不好或漏水时（尤其是微滤器及其后的管路漏水），当预处理供水不很足时，如微滤发生堵塞，在密封不好的地方由于真空会吸进部分空气。应清洗或更换微滤器，保证管路不漏。

(2)在准备关机时，应停止投加化学试剂，逐步降压至3bar左右，用预处理好的水冲洗10min,直至浓缩水的TDS与原水的TDS很接近为止。

a.关机时快速降压没有进行彻底冲洗，由于膜浓水侧的无机盐的浓度高于原水，易结垢而污染膜。

b.用投加化学试剂的预处理水冲洗，因含化学试剂的水在设备停运期间可能引起膜污染。

(3)在运行过程中对加氯不够重视，余氯监测不力，如投加NaHS03的泵失灵或药液失效、活性炭饱和时因余氯超量损坏膜。

(4)保养液失效或浓度不够导致膜性能下降。