反渗透技术预处理用于合并

反渗透技术预处理联系方式时间：2012-01-04 09:42:39来源：反渗透技术作者：长春水处理工程师反渗透技术预处理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降低，在上一章中有对于这些污染物水质指标的详细描述。表征膜污染倾向的另外一个重要的水质指标是SDI。通过预处理，除了要将上述指标降到反渗透膜系统进水要求的范围内，还有重要的一点是尽量降低 SDI，理想的 SDI(15 分钟)值应小于3。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。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、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 RO 膜的通量，增加运行压力和压力降，并导致产品水质下降。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 RO 膜获得可靠的运行保证。化学预处理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：酸、碱、杀菌剂、阻垢剂和分散剂。1、加酸-防止结垢在进水中可以加入盐酸(HCl)、硫酸(H2SO4)来降低pH。硫酸价格便宜、不会发烟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到 138。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。盐酸主要在可能产 生硫酸钙或硫酸锶结垢时使用。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。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。在反渗透水化学中，LSI是确定是否会发生碳钙结垢的是个重要指标。当LSI为负值时，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。LSI由碳酸钙饱和的pH减去水的实际pH。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。推荐的反渗透浓水的LSI值为 0.2(表示浓度低于碳酸钙饱和浓度 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)。2、加碱-提高脱除率在一级反渗透中加碱使用较少。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(NaOH)，购买方便，而且易溶于水。一般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 100%的片碱，也有 20%和50%的液碱。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。在二级反渗透系统中，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“抛光”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抛光处理造成不当的负荷。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。3、脱氯药剂-消除余氯RO 及 NF 进水中的游离氯要降到 0.05ppm 以下，才能达到聚酰胺复合膜的要求。除氯的预处理方法有两种，粒状活性炭吸附和使用还原性药剂如亚硫酸钠。在小系统(50-100gpm)中一般采用活性碳过滤器，投资成本比较合理。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 5m 的保安过滤器来保护反渗透膜不受碳的污染。碳过滤器的好处是可以除去会造成膜污染的有机物，对于所有进水的处理比添加药剂更为可靠。但其缺点是碳会成为微生物的饲料，在碳过滤器中生细菌，其结果是造成反渗透膜的生物污染。亚硫酸氢钠(SBS)是较大型 RO 装置选用的典型还原剂。将固体偏亚硫酸氢钠溶解在水中配制成溶液，商品偏亚硫酸氢钠的纯度为 97.5-99%，干燥储存期个月。SBS 溶液在空气中不稳定，会与氧气发生反应，所以推荐 2%的溶液的使用期为 3-7 天， 10%以下的溶液使用期为 7-14 天。从理论上讲，1.47ppm 的SBS(或 0.70ppm 偏亚硫酸氢钠)能够还原 1.0ppm 的氯。设计时考虑到工业苦咸水系统的安全系数，设定 SBS 的添加量为每 1.0ppm 氯 1.8-3.0ppm。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 29 秒的反应时间。推荐使用适当的在线搅拌装置(静态搅拌器)。SBS 脱氯反应：Na2S2O5 (偏亚硫酸钠)+ H2O =2 NaHSO3(亚硫酸氢钠)NaHSO3 + HOCl =NaHSO4 (硫酸氢钠)+ HCl (盐酸)NaHSO3 + Cl2 + H2O =NaHSO4 + 2 HCl采用 SBS 脱氯的好处是在大系统中比碳过滤器的投资较少，反应副产物及残余SBS 易于被 RO 脱除。SBS 脱氯的缺点是需要人工混合小体积的药剂，在脱氯系统没有设计足够的监测控制仪器时增加了氯对膜的威胁，而且在少数情况下进水中存在硫还原菌(SBR)，亚硫酸会成为细菌营养帮助细菌的繁殖。SBR 通常在浅层井水厌氧环境下有发现，硫化氢(H2S)作为 SBR 的代谢产物会同时存在。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 ORP 监测仪。推荐的方法是监测残余亚硫酸根的浓度，以保证有足够的亚硫酸根来还原氯。大多数商业化氯监测仪的捡出浓度为 0.1ppm，这个值是 CPA 膜的余氯上限。直接利用 ORP 监测仪监控亚硫酸根浓度的方法不够可靠，这种测定水中氧化还原电位的仪器的基线变化难以预测。CPA 膜的耐氯能力大概在 1000-2000ppm 小时(透盐率增加一倍)，1000ppm 小时等于在 0.038ppm 余氯下运行3 年。需要注意的是，在一些情况下发现耐氯能力会因温度升高(90 华氏度以上)、pH(7 以上)升高和过渡金属存在(比如铁、锰、锌、铜、铝等)而大大下降。CPA 膜的耐氯胺能力约为 50,000-200,000ppm小时(发生透盐率明显增加)，这个值相当于在 RO 进水中含有1.9-7.6ppm 的氯胺，膜可以运行3 年。同样，在温度升高、pH 降低和过渡金属存在时，膜的耐氯胺能力会变化。在加州的一个三级废水处理装置上发现，在氯胺浓度6-8ppm 进水条件下，膜的脱盐率在2-3年内从98%降到了96%。设计者要注意在氯胺化之后进行脱氯还是必要的。氯胺是混合氯和氨的产物，游离氯对膜的降解作用要比氯胺强得多，如果氨量欠缺时会有游离氯存在。因此，使用过量的氨是非常关键的，系统监测要确保这一点。4、阻垢剂和分散剂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、聚膦酸盐、膦酸盐、阴离子聚合物等)，这些聚合物的分子量在2000-10000 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 天要配制一次溶液，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+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干扰了晶种的形成)。最常见的结垢性无机盐有：碳酸钙(CaCO3)硫酸钙(CaSO4)硫酸锶(SrSO4)硫酸钡(BaSO4)不太常见的结垢性矿物质有：磷酸钙(Ca3(PO4)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，可能含有土、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。下面的表-2 给出一些药剂厂商提供的加阻垢剂后，RO 浓水中难溶盐最大饱和度，以及海德能设计软件所采用的保守警戒值。这些数值基于浓水的情况，以正加药时的饱和度为 100%计算。海德能一直推荐用户要向厂商确证其产品的实际效率。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。我们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 1000 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?表-2 加阻垢剂后难溶盐最大饱和度垢物或污染物药剂厂商推荐值海德能推荐的保守值。碳酸钙 LSI 值+ 2.9+ 1.8硫酸钙400%230%硫酸锶1,200%800%硫酸钡8,000%6,000%氟化钙12,000%未给出硅酸300 ppm 或更高100%软化预处理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化处理的方法有石灰软化和树脂软化。1、石灰软化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(HCO3)2 + Ca(OH)22CaCO3+2H2OMg(HCO3)2 + 2Ca(OH)22CaCO3 +Mg(OH)2+2H2O非碳酸硬度可加入碳酸钠(纯碱)得到进一步降低：CaCl2 + NaCO32NaCl + 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、锶和有机物，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200m3/H)才会考虑选择石灰软化工艺。2、树脂软化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+和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CO2。HCO3-+H+=H2O+CO2一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，在有生物污染可时(地表水，高 TOC 或高菌落总数)，对产水脱气更为合适。在膜系统中O2 浓度可以抑制细菌的生长。当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。 再生所需要的酸量不大于 105%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是： 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，我们推荐用户 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。去除胶体和颗粒物1、介质过滤从水中去除悬浮固体普遍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、细碎的石榴石或其他材料为床层。床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。其原理为按深度过滤水中较大的顾粒在顶层被除去，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。有一泥浆层形成。虽然单一介质过滤器的2815L/(min.m2)，但因高水质的要求，通常在RO预处理中流速限制在 306L/(min.m2)。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。在这些情况下，在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。务须谨记当用阳离子聚合物作为过滤助剂时，必须小心使用。2、除铁、锰氧化过滤通常含盐量为苦咸水范围的某些井水呈还原态，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+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+O2+2H2O4Fe(OH)3+8CO24Mn(HCO3)2+O2+2H2O4Mn(OH)3+8CO2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FeCO3的溶解度会限制Fe2+的浓度。处理这类水源的一种方法时防止整个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+的氧化，当pH6，氧含量0.5mg/L时，最大允许Fe2+浓度4mg/L,另一种是用空气、Cl2 或KMnO4氧化铁和锰，将所形成的氧化物通过介质过滤器除去，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，+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KMnO4的氧化来再生，再生后必须将残留的KMnO4完全冲洗掉，以防止对膜的破坏。当原水小于 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KMnO4,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。Birm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，因而要预防滤器和RO/NF系统内出现CaCO3沉淀。3、微絮凝如果过滤前对原水中的胶体进行絮凝或混凝处理，可以大幅度地提高介质过滤器效率，使出水的 SDI 降低到 5 左右。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。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荷负电的，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。4、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和有机物、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。 占地面积更小，在一些大系统中，有时只相当于传统工艺的 1/5。 有利于系统的扩大增容。 运行费用基本相当，在一些情况下会较少。(1)MF/UF 膜的特性市场销售的微滤膜的孔径一般在 0.1-0.35mm。用于反渗透预处理的超滤膜的切割分子量一般在20,000 到 750,000 道尔顿(0.002-0.05mm)。常见的操作跨膜压差(TMP)在 3-30psi。膜材料有聚砜、聚烯烃、聚醚砜、聚丙烯、纤维素类和其他专有配方。大多数膜材料具有相当宽的 pH 范围，以便于在低和高 pH 条件下进行化学清洗。大多数膜还具有耐游离氯的性能，可以进行周期性或连续消毒处理。聚合物膜的最大运行温度为 40，但陶瓷膜可以在较高温度下使用。MF/UF 膜有许多构型：卷式平板膜、管式、中空纤维和板框式。用于 RO 预处理比较普遍的是中空纤维和卷式，这主要是由于考虑到投资、能耗、耐污染以及在冲洗和化学清洗的情况下的通量恢复性能。(2)MF/UF 运行特性F/UF 膜有两种不同的运行模式：全量过滤和错流过滤。全量过滤操作模式(也叫做死端过滤)与筒式滤器相类似，即只有料液流和滤液流(没有浓缩液流)。全量过滤方式可以实现水回收率的最大化，达到 95-98%，但一般限于原水的 悬浮固体含量较低的情况(比如浊度25)，大量的细菌(10 CUF/mL)，高 SDI，有机物含量过高等。 操作特性：不经常性地监控操作参数，使用被微生物污染的预处理药剂，较低的错流流速，贮存周期过长等。假若生物污染有可能发生，则通常用培养法检验水中的微生物数量。建议为了评价进料水的生物污染的可能，要监控原水(在氯化前)、RO 进水、浓水水及产水的生物学质量。可通过显微镜观察计数和培养的方法来监测系统的生物污染倾向。生物污染也能通过淤泥密度指数(SDI)反应出来。SDI 是污染预测的唯一较广泛接受的检验方法。4、预处理与消毒为了控制生物污染，要在管线上尽量减少死水区，避免使用活性碳过滤器。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，停机时会滋生生物膜。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。 在 RO 发生生物污染后要采用有效的消毒和清洗手段。到目前为止，对于 LFC 膜和 PA 膜来说，还没有什么完全有效的消杀剂。对于这些膜的消杀剂要具有以下性质： 不损坏膜。 能够控制和杀灭所有种类的细菌和生物膜。 在物理上摧毁已经形成的生物膜。 无毒且易于操作。 可生物降解，易于处置。 易于监测和加注。 能够对产水侧进行消毒。 价格便宜。余氯LFC 膜与 PA 膜类似，耐余氯极限约为 1000 ppmhr，要求进水的脱余氯处理达到余氯 0.1ppm 以下。余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，也可以采用染料试验。氯的存在会使膜的保证寿命大打折扣。但近年来有用户在发生严重生物污染时使用余氯的情况。用户必须评估采用余氯作为杀菌剂的风险。余氯的好处是便宜、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。有用户报告了“化学疗法”，每天加余氯 0.25 ppmhr，将清洗周期延长到了 15 个月，与未加余氯的平行试验证明，没有发生脱盐率的损失。余氯的透过率随系统不同有所变化，一般在 20-50%之间。氯胺氯胺是一种非氧化性杀菌剂。LFC 膜和 PA 膜的耐氯胺能力为 15-30 万 ppmhr。30 万 ppmhr 意味着可在 11.4ppm 的浓度下操作 3 年。但使用氯胺时要注意，膜的耐氯胺能力会在低 pH、高温和有过渡金属存在时明显下降。氯胺是由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 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。氨对于下游的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 80%。氨是一种气体，透过率为 100%。异噻唑啉非氧化性的异噻唑啉作为长期或间歇性的杀菌剂(或杀粘菌剂)，不会引起 LFC膜和 PA 膜的降解，如 Kathon、Slimicide C-68 和 Rogun 781 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 3-5ppm 活性成分，实际操作过程中要考虑在浓水中没有残余。间歇使用时浓度可高达 15-25ppm，杀菌效果在 1-2 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。这类物质的分子量较大，不会透过膜。这一类杀菌剂比较昂贵，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剂的费用。过氧化氢和过氧乙酸过氧化物类消杀剂是氧化性物质，用于 PA 膜离线使用，特别是要求 RO 系统达到FDA 和饮用水标准时使用。单独使用过氧化氢可添加到 2,000ppm 的浓度，450ppm过氧乙酸在 1 小时之内既能杀菌，4 小时完全破坏生物膜。温度保持在 20-25，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(铁、锰等)，否则这些离子会催化氧化损坏膜。预处理工艺设计举例地表水含有不同浓度的各种悬浮颗粒，有无机物、也有生物性颗粒物。地表水常需要进行消毒以控制生物活动和介质过滤中去除悬浮物。过滤过程的加入絮凝剂和混凝剂等过滤助剂会明显促进过滤效率。地表水会含有高浓度的溶解性有机物，可通过活性炭过滤器处理。根据水质的不同，需要加酸和阻垢剂。下图是一个地表水预处理流程简图。图-1 地表水预处理系统反渗透设备预处理系统的重要性日期:11-08-20 来源:原创 作者:zqyb-water在进入反渗透设备主机之前，必须要经过预处理的过滤，去除掉原水中对反渗透膜元件敏感的离子，不污堵膜，保证反渗透膜元件的使用寿命！水处理中主要包括预处理系统和反渗透水处理系统，预处理的方法有很多种，主要是多介质过滤器和活性炭过滤器。它们的主要作用是什么呢？或许有些人知道并不多，这里主要介绍下！多介质过滤器主要是石英砂过滤器，作用是除去水中的可见物，对有机物的去除，主要是依靠絮凝作用加以捕获，只对颗粒状或胶体状的大分子物质有效，对溶解状态的天然有机物和许多工业有机污染物无效。活性炭吸附可以通过吸附作用，部分除去小分子的有机物，活性炭对于COD的除去率在40-90%。活性炭不作为过滤截留用。主要是吸附余氯，去除水中的异味！http:/www.zqyb-反渗透系统预处理和设计分为哪些？作者：北京水处理来源：北京水处理设备发布时间：2011-02-26反渗透系统预处理和设计分为哪些？预处理系统运行时可能遇到的污染物分类说明生物污染物该类污染物也同样多存在于地表水或废水中。在处理这类水源时，污染产生时开始往往反映在反渗透系统前端的膜元件上，在此类现象发生时， R/O 系统前段压力升高较快，最初时反渗透系统的脱盐率还会因此而有所提高，但随着膜系统的持续运行，生物污染将逐渐向整个反渗透系统扩散，从而形成大面积的膜污染。膜系统出现生物污堵时，最终导致系统运行压力大幅度上升和产水量下降。该类污染物同常为细菌、生物膜、藻类和真菌。一般在进行反渗透工艺系统设计时，一定要注意控制原水的活性，当原水细菌含量 1000cfu/100mg 以上时，在设计时就必须考虑去除措施。北京水处理设备,北京净水设备,北京RO反渗透水处理设备,有机污染物我们说过，原水中的有机物的成份最为复杂，其对反渗透膜元件的污染及影响情况也非常难以预料。但是，该项指标是设计反渗透系统时需要认真考虑防护的主要污染物。有机污染物的来源一般分成两种：一类是由于动植物的腐烂物形成的天然腐殖有机物；另一类是工业废弃物污染所形成的有机物。有机物污染反渗透膜时，往往是有机物被较为牢固的吸附在膜表面上，清洗时较为困难。一般说来，有机物对膜系统的污染后果最难预测：水中的有一些有机物对反渗透膜几乎没有任何破坏作用；但却有个别的微量有机物一旦被吸附在膜面后不仅能污染反渗透膜，甚至还能引起膜的降解和退化。所以我们必须对原水中存在的有机物予以高度重视。所以从原则讲上，在我们设计一个反渗透系统时，当原水 TOC 含量达到 3mg/l ，就必须在系统内考虑相应的去除措施。一般说来，在处理地表水和废水的反渗透预处理系统中，应尽量在絮凝、澄清和氧化等预处理工艺过程中，将大部分有机污染物去除或分解转化。假如经过以上处理后仍无法满足进水要求，则可以考虑通过活性炭吸附过滤器、有机物清扫器或超滤设备的设置将其进一步去除，以最终满足反渗透系统的进水要求。悬浮固体该类污染物普遍存在于地表水和废水的水源中，其颗粒直径往往大于 1 微米。这类杂质在水流处于未搅动状态时，完全可以沉积下来，它很容易被反渗透系统设置的细砂过滤器和多介质过滤器滤出；当反渗透予处理系统中设置絮凝剂 / 凝聚剂的投加工艺时，该类杂质也可以被絮凝剂所结成的矾花吸附，之后被多介质过滤器细或砂过滤器滤出。 北京水处理设备,北京净水设备,北京RO反渗透水处理设备,胶体污染物该类污染物也普遍存在于地表水和废水的水源之中，其颗粒直径往往小于 1 微米，这类杂质即使在未处于水流搅动时也不会自由沉降，会始终保持在悬浮状态。此类杂质可能是有机或无机成分组成的单体化合物，也可能是多类化合物组成的复合化合物。如硅酸化合物，铁铝氧化物，硫化物，单宁酸，腐殖质等等。反渗透预处理系统的设计原则及综述水中存在的难溶无机盐类成份的反渗透预处理系统设计离子交换软化：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。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。给水中计量投加阻垢剂：由于该工艺对原水和现场条件的适用性强，实现自动控制容易，装置运行可靠，故此在大型反渗透系统和原水难溶无机物含量较高的系统中被广泛采用。目前在新建的反渗透系统中，投加的阻垢剂多见于国外进口产品，如：美国 ARGO 公司的 MDC-150/220/200 和美国清力公司（ KING LEE ）的 PTP-0100/2000 。该类阻垢剂的共同特点是稀释及投加均十分方便，该药剂对水中的多种难溶物质均具有较高的分散能力，药剂生产厂商甚至可以保证在 R/O 浓水系统 LSI 或 S&DSI 指数高达 +2.5 +3.0 时仍不结垢 , 另外， CaSO4 、 SrSO4 、 BaSO4 、 CaF2 的饱和度而因此可以分别扩展 2.3 、 8.0 、 60 、 100 倍；并且有的阻垢剂与预处理系统中投加絮凝剂兼容（如： MDC-150 阻垢剂与 MPT150 型絮凝剂即相互兼容）。 而在过去国内被作为阻垢剂经常使用的六偏磷酸钠，由于其具有溶解不便、受温度影响、不十分稳定、分散能力较差等缺点而正在被逐渐取代。另外，六偏磷酸钠水解后生成的磷酸根离子和磷酸盐垢，很可能成为原水中所含有微生物的营养剂，从而促进了微生物在反渗透系统内繁衍，这也是六偏磷酸钠正在被用户逐渐弃用的原因之一。无论是选用哪一种阻垢剂，在应用时应特别注意其浓水系统中 LSI 和 S&DSI 值的控制，保证系统安全运行。弱酸型阳离子交换脱碱软化：该法在原水含盐量较高和碱度成分高（占阴离子含量 70% 以上时）的大型反渗透系统中应用居多。但经过此工艺处理后，被处理水 PH 值较低（ 4 5 ），这样往往会由于反渗透系统的无机酸透过量增加，而使反渗透系统脱盐率较低；即便再对脱碳后的被处理水进行调节 PH 值处理或采用不脱除二氧化碳的工艺，其脱盐率也无法达到原来较为理想的水平。尽管如此，该工艺在高盐量、高碱度的水质条件情况下还是得到了较多的应用。针对原水溶解硅含量较高的反渗透预处理系统设计对此种水源条件下运行的反渗透预处理系统设计一般有如下几种方法：在现场条件允许的情况下，通过系统内设置的换热器将给水温度调整至 28 35 左右，进而提高水中硅酸化合物的溶解度，并与控制系统水回收率的工艺设计相结合，来确保反渗透系统在运行过程中无硅胶垢形成 . 这是在工程中经常采用的方法。在此种条件下，一般应注意将反渗透浓水系统的二氧化硅的含量控制在 150mg/l 以下。采用石灰预软化和投加镁剂 ( 菱苦土 ) 相结合的方法除硅。该方法可以将溶解在原水中的二氧化硅去除 60% 以上，另外 , 本工艺在用户实际操作时比较麻烦 , 故此本工艺在小型水处理系统中应用很少，而在大型反渗透系统中被广泛采用。投加硅分散剂。目前 , 由于进口硅分散剂的优越性能而导致该方法在国内最近开工的大型反渗透工程中已被广泛采用。在此类系统中，常见的是投加提供的 MSI-300 和提供的 PTP-0100 型号的药剂。从药剂供应商提交的技术文件和相关信息来看，在应用时，有的甚至允许反渗透浓水系统二氧化硅的含量达到 240290PPM 左右。但对一个反渗透系统设计者来说，具体工程中反渗透浓水系统二氧化硅的所允许的最高含量，应根据具体投加药剂所允许的技术指标和符合现场条件的药剂投加计算软件的模拟结果而最终确定。针对原水含有金属氧化物的反渗透预处理系统设计在预处理系统中设置对原水的预氧化工艺，然后通过混凝、沉降和砂滤或锰砂过滤等工艺，将原水中的铁、锰离子及其化合物去除。在预处理系统中，增设石灰预软化和混凝、澄清、沉降的组合处理工艺一般均可以将原水中的大部分金属氧化物去除。采用电化学凝聚、沉降和多介质过滤的预处理组合工艺，也可将水中的绝大部分铁金属氧化物去除。投加化学分散剂。在可以有效地防止无机盐结垢的同时，还可以防止一定量的金属氧化物在反渗透膜系统中的沉积。如在系统中投加 MDC-200 化学分散剂。针对原水含有天然有机物的反渗透预处理系统设计在预处理系统中，设置石灰预软化、混凝、澄清组合处理工艺， 然后再通过多介质过滤和细砂过滤的工艺处理，以去除原水中的被吸附的天然腐殖质有机物。该工艺在地表水和循环水脱盐净化处理的大型反渗透预处理系统中被广泛采用。在预处理系统中设置活性炭吸附过滤工艺，去除原水中尚存的有机物。该工艺在中小型反渗透预处理被经常采用，尤其在纯净水生产和生活饮用水净化系统中应用最多。在预处理系统中增设有机物清扫器工艺，以便较为彻底地去除原水中的有机物。该工艺在电子行业的超纯水系统和原水为江、河、湖水，水中有机物含量相对较多或成分也较为复杂的反渗透预处理系统中多被采用。将微滤器（ 0.2m ）和超滤器（截留分子量在 6000 20000 ）作为清除有机物的预处理设备使用，该工艺在小型反渗透系统中被经常使用。在预处理系统中以纳滤膜分离设备作为反渗透系统的预处理设备，可以将分子量在 200 以上的有机物和微生物、病毒、热源去除。在二级海水淡化系统中和以地表水为水源的超纯水制备系统及生活饮用水净化系统中应用较多。针对原水是含有微粒和胶体的地表水的反渗透预处理设计在预处理系统中设置石灰预软化工艺，并在澄清器中辅助投少量的铝酸钠，以增加澄清效果。在多介质过滤或细砂过滤等预处理工艺环节之前，增设投加混凝剂 / 助凝剂、沉降、澄清等预处理组合工艺。在反渗透膜分离系统之前，设置微滤或超滤预处理设备，以去除原水中该类污染物。反渗透膜系统不允许有大于 5 微米的颗粒物质进入，因为反渗透给水中的颗粒物质在系统运行过程中会把反渗透膜的超薄屏障层滑伤，进而导致膜系统盐透过率增加和系统脱盐率下降。针对原水含有细菌及微生物或系统已有微生物滋长的反渗透预处理系统设计在反渗透给水系统上间断投加被允许使用的非氧化性化学杀菌剂，如投加美国 ARGO 公司的 MBC881 和 MBC2881 或性能等同的其它非氧化性化学杀菌剂。在反渗透预处理系统中增设紫外线消毒工艺。在预处理系统中增设微滤或超滤工艺。优化反渗透装置的结构设计，减少微生物的孳生地带；如在反渗透装置配管设计时，尽量减少水流死角；再如在设计系统连接管道时，尽量减少在停机时造成部分管道局部积水状态的高 - 低 - 高形式的设计和连接；在适当的管道低段增设排放阀等。在处理湖、河及海水时，在预处理系统中设计投加硫酸铜（ 0.1PPM ）工艺 , 以控制微生物、藻类的生长和污染。一般说来，反渗透系统要求原水细菌总数要控制在 10000cfu/ml 以下。针对原水是稍差的城市自来水或自备水源的反渗透予处理系统设计在预处理系统中考虑设置还原剂（亚硫酸氢钠）计量投加装置或设置活性炭吸附过滤器，用以消除给水尚存的自由氯，以防止由于水中氧化性物质的长期存在而导致的反渗透膜的表面活性层性能退化。一般说来，在小型反渗透系统中均选择设置活性炭过滤器，而在大型系统中一般都考虑在预处理系统中计量投加还原剂。在选择系统需投加的阻垢剂品种时 , 应考虑所投加的阻垢剂与给水前期投加的絮凝剂和凝聚剂是否兼容。一般从历史上看，为了保证混凝效果，在之前一般以地表水为水源的自来水厂和自备水源系统中，都选用了投加阳离子絮凝剂，故此，在为反渗透系统选择阻垢剂时，一定要注意药品的兼容性，若一旦原水在预处理过程中使用了阳离子型絮凝剂，在后续反渗透系统中就要坚决避免使用阴离子型阻垢剂；若不能避免，则后续工艺投加阴离子阻垢剂就可能与过滤水中尚存的阳离子型絮凝剂发生反应，且由于药剂投加而形成的反应物会以胶体化合物的形式沉积在膜表面上，进而对反渗透膜形成污染。目前，在市场上一些国外药剂生产厂家一般都能提供与其阻垢剂相兼容的有机絮凝剂，如美国 ARGO 公司提供的 MPT150 絮凝剂与其提供的 MDC-150 阻垢剂就相互兼容，这样系统使用起来就特别安全。针对原水是处于还原状态 ( 缺氧 ) 且含有二价铁、锰和硫化氢及氨盐的反渗透预处理系统设计当将反渗透系统处理处于还原状态、且含有铁锰离子的原水时，设计者更应该注意防止铁锰氧化物形成的膜污染。这是因为原水在经过预处理氧化工艺处理后 - 即当水中氧含量在 5PPM 以上时，二价铁、锰离子会变成不溶性氢氧化物的溶胶，虽然一般情况下通过混凝、沉降及介质过滤等组合工艺可将该类污染物去除。然而，在实际的反渗透水处理工程中，铁在反渗透膜系统中污堵的产生案例往往很多。多年的工程实践表明，当原水 PH 值为 7.7 以上时 , 即便反渗透给水中铁含量为 0.1PPM 、且在 SDI 测试值小于 5 的情况下，也可能发生铁的膜污染问题，这是因为铁的氧化速率与铁含量，水中溶解氧的浓度及 PH 值等因素密切有关 , 所以在预处理系统中应注意对原水中铁离子含量的控制。工程实践证明：一般情况下 , 原水 PH 值较低时 , 反渗透给水中铁离子的允许含