反渗透预处理系统的设计原则简介.docx

莱特莱德— LAVENDER www. nm 反渗透预处理系统的设计原则简介1-1.反渗透预处理系统的设计原则及综述1）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纯净水设备的预处理系统和 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，该类阻 垢剂的共同特点是稀释及投加均十分方便，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2）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°C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，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 240~290PPM 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3）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 统中投加美国ARGO公司的MDC-200化学分散剂4）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莱特莱德 LAVENDER www. nmg water, com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（0.2 M m）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5）针对原水是含有微粒和胶体的地表水的反渗透预处理设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6）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H、/@o$Y厂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7) 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8）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量可以稍高:在原水 PH 值< 6.0，溶解氧含量〈0.5ppm,原水铁含量在4ppm以下时，反渗透膜系统基本上不可 能发生铁污染；当原水溶解氧含量在0.5- 5ppm之间，PH为6.0- 7.0时，水中铁离子的安全允许含量应在0.5ppm以下;当原水溶 解氧含量为5ppm以上，且PH >7.7时，反渗透给水中的铁离子 的安全允许浓度仅为0.05ppm。

另外，在处理含铁的地下水对原 水进行氧化处理时，请勿采用加氯工艺，因为水中的铁在被氯化 时所形成的胶体铁很难去除，进而对反渗透膜形成污染地下水中硫化氢可以通过氯化及氧化的方法将之去除，但该 方法的实际效果与被处理水源的PH值密切相关在原水PH低于 6.4时，原水加氯可使硫化氢转变成硫酸成分存在与水中;但在 原水PH值高于6.4时，在对原水氯化过程中，会有一部分硫化 氢被氧化成胶体硫工程实践证明：在PH为7~10时，两种反应 成分约各占 50%然而，一旦原水系统中有胶体硫形成就非常难 以去除，其对反渗透膜的污染较大，所以在实际反渗透工程应用 中要特别谨慎另外，也可以使原水在进入反渗透系统之前，采用脱气或气 提的方法将原水中的大部分硫化氢去除莱特莱德 LAVENDER www. nmg water, com目前，关于硫化氢的祛除技术有了较大的进步和发展该处 理方法与其它处理方法有所不同，它不是将硫化氢转化成其它硫 化物，而是从被过滤的水流中提取硫化氢，并且不产生溶于水流 的副产品Sulfaclean不是一种化学添加剂，也不需要维护， 其消耗只与水中的硫化氢含量有关，并且不需要调节就能适应硫 化氢含量的变化，去除效果很好，经过处理后的给水硫化氢几乎 检不出，所以该工艺用于反渗透系统十分安全。

9）针对原水中可能含有微量油和脂的反渗透预处理系统设在反渗透给水中不能含有油和脂，因为原水中油和脂的存在 均可能会使反渗透膜的芳香聚酰胺活性层在应用过程中发生化 学降解，并引起膜性能的退化，同时，油脂在膜表面上的附着更 容易使水中的其它污染物在膜表面滞留，从而引起反渗透膜的其 它污染在进行反渗透系统设计时，当给水中油和脂的含量在 0.1PPM 以上时， 就应根据具体情况选择油水分离、化学凝聚、活性炭 吸附过滤或超滤膜分离等工艺对其进行去除。