反渗透工艺及前处理系统的设计与应用

反渗透系统(RO)包括水的前处理、反渗透装置处理、水的后处理3部分。由干反渗透装置对进水水质要求很高，如果进水水质不达标，将会导致系统运行失败。所以正确地选择前处理装置，对于整个系统的正常运行非常重要。1RO系统进水水质1．1RO系统进水水质参数目前在纯水制备系统中使用的反渗透膜有3种，卷式醋酸纤维素膜、中空纤维聚酞胺膜和新型卷式复合膜。3种膜容许进水主要水质参数为：(1)pH值。不当的PH值能导致膜水解，使产水量减少，而且会造成脱盐率持续性降低，直至膜损坏。醋酸纤维素膜运行时，pH应控制在4～7之间，最佳值为5～6。中空纤维聚酞胺膜和新型卷式复合膜由于自身的化学稳定性，pH可在2～I1范围内。(2)温度。RO系统产水量随水温变化较大，一般温度变化l℃水量变化约3.0%，适当提高水温并降低系统水回收率可以保证RO系统不形成硅垢。但水温不宜太高，因为随着水温的升高，膜的水解速度变快，影响膜的性能和寿命。一般进水温度以20～25℃为宜，最高不能超过30～35℃。(3)污染指数(SDI)。污染指数常用来表示进水的悬浮物和胶状物数最，特别是反渗透膜对胶体污染特别敏感。由于卷式膜和中空纤维膜在结构型式上不同，相对而言卷式膜不易为微量悬浮物和胶状物所堵塞，即使堵塞后也便于清洗和复原；而中空纤维膜容易堵塞，清洗也较困难，因此在进水浊度和污染指数上对中空纤维膜的要求更为严格。(4)游离氯。进水余氯会引起聚酞胺膜和新型复合膜的水解而使其失效，一般进水中不允许含有余氯(或氯≤0．1mg／L)，而醋酸纤维素膜存在少量余氯无不良影响，并能防止微生物滋长，故氯含量可保持0．2～1．0mg／L。(5)铁和锰。反渗透膜所容许的铁浓度，随pH、溶解氧的不同而变化，与膜类型无关。水中铁与溶解氧反应生成氢氧化亚铁，在适当温度下会进一步形成铁锈，导致膜部分或全部被堵塞。当进水中pH和溶解氧增高时会加速这些沉淀物形成。锰以胶体态氧化锰存在会对RO膜构成危害，同样需要防护。但危害性较铁会小一些。1．2RO系统进水水质指标综合以各各项参数的影响，各种膜的进水水质见表l。表l各种膜对R0系统进水水质的不同要求项目卷式CTA膜卷式复合膜中空聚酞胺膜PH5~62~112~11污染指数（SDI）443水温（℃）252525游离氯（mg/L）0.2~1≤0.1≤0.1浊度（NTU）0.20.20.2铁（mg/L）PH>7，DO=5~10mg/L，Fe<0.05mg/L；PH=5.5~6.5，DO=1~5mg/L，Fe=0.05~0.1mg/L;PH<6，DO=0.5mg/L，Fe=1~3mg/L水压（MPa）2.5~31.3~1.62.4~2.82前处理系统由于反渗透膜对进水水质有很高的要求，在实践中预处理系统可根据不同原水水质的要求，由数种水处理工艺组成。常见的几种顶处理措施为：2．1普通过滤或活性炭过滤普通过滤法可减少反渗透原水中悬浮固体物和胶状固体物。在实际运行中，选用合适的滤料、粒径分布及填装高度是相当重要的。选择不当会造成滤料粒径过大使细小恳浮颗粒穿透或者滤料粒径过小，加大通过滤层阻力，且反洗时会被水带走。因此一般采用1．0～2．0mm无烟煤400mm；0.5～0.8mm石英砂300mm；1.0～3.0mm石英砂500mm效果较好。活性炭过滤既能够吸附水中绝大部分可溶性有机物，防止有机物污染膜，导致膜性能下降，又对水中余氯有很大的去除能力，所以被普遍采用。一般说来，活性炭过滤器所使用的滤料最好选择由碘数不低于800的椰壳无烟煤所制取的活性炭。由于褐煤的耐磨性较无烟煤差，而且在活性炭过滤器中容易释放出碳粒子造成产水能力下降而不使用。2．2离子交换树脂软化采用离子交换树脂一般用来处理高硬度的原水，或者含过量钡、银的原水，可减少溶解性矿物质在反渗透膜表面上结垢的可能性。树脂的再生可采用钠盐来置换出钙、镁、钡、银等阳离子。2．3热交换器由于地下水温度偏低，而地表水温随气温变化而不稳定，如果不提高水温不利于产水量的增加，因此应该对进水进行预加热，这样可提高凝聚效果，保证设计产水量。2．4调pH值在碱性环境下，水中的钙离子会与碳酸根结合生成碳酸钙沉淀，造成膜的损伤。为有效地防止碳酸钙结垢，应进行加酸调整PH值。实际应用中多以盐酸调节，因为Cl～透过反渗透膜的数量比硫酸根离子大，且加入硫酸会增大钙和硫酸根离子的容度积，造成硫酸钙在RO膜表面的沉积。2．5加次氯酸钠设备停用时需要注入NaClO保持余氯，防止细菌在醋酸纤维素膜内繁殖，通常设备停用l～2d，应保持水中余氯0．2～0．5mg／L，若停一周，则应维持1．0mg／L。3结语反渗透系统能够有效地去除水中的重金属离子、有机污染物、细菌与病毒，生产出优质的纯净水。但使用时应注意以下几个问题。(1)不同厂家的不同材质的反渗透膜在抗污染能