反渗透系统预处理部分
2022-04-22
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第一节 预处理的重要性和目标
1. 反渗透预处理系统的重要性
反渗透系统包括原水的预处理、反渗透装置、后处理三部分。反渗透系统对原水的预处理有它的特定的要求。由于原水种类繁多，其成分也非常复杂，针对原水水质情况及RO系统回收率等主要工艺设计参数的要求，选择合适的预处理工艺系统，减少对RO膜的污垢、结垢，防止RO膜脱盐率、产水率的降低，尤其是针对目前水源日趋匮乏、水质日趋恶化，选择一个正确的预处理系统，将直接影响整个水处理系统的功能。众所周知。RO系统运行失败、多数情况是由于预处理系统功能不完善造成的。为了确保反渗透过程的正常进行，必须对原水进行严格的处理。
2. 反渗透系统的水源
反渗透原水的种类很多，有各种天然水、市政水和工业废水等。天然谁包括地表水和地下水两种。地表水的范围很广，包括江河、湖泊、水库、海洋等。地下水则存在于土壤和岩石内，由雨水和地表水经过地层的渗流而形成。市政二级污水、电厂冷却排污水等工业水源将成为新的途径。水源的选择将直接影响到水处理工艺的确定和水处理成本。
3. 预处理的目的
良好的预处理对反渗透装置长期安全运行是十分重要的。其目的通常为:
(1) 除去悬浮固体、降低浊度
(2) 控制微生物的生长
(3) 抑制与控制微溶盐的沉积
(4) 进水温度和PH的调整
(5) 有机物的去除
(6) 金属氧化物和硅的沉淀控制
4. 预处理的目标
为了保证反渗透系统水的回收率、渗透水的回收质量、透过水流量的稳定运行费用的最低化、膜的使用寿命的最佳化等，必须进行完善的预处理。具体目标为：
(1) 防止膜表面发生污染，即必须尽量去除悬浮固体、微生物、、胶体物质及有机物，从而防止这些物质在膜表面沉积或污垢在膜原件水流通道。
(2) 防止膜表面发生结垢，即必须尽量抑制难溶解盐如CaCO2、CaSO4、BaSO4、SrSO4、CaF2以及铁、锰、铝、硅化合物等在膜表面的沉积。
(3) 防止膜承受物理和化学损伤。即必须尽量避免高温、极端的酸性水或碱性水、氧化剂等对膜的影响。
5．进水指标
(1) 原水水质指标的全分析。对于RO系统工程是最基础也是最重要的工作，也是确定预处理工艺流程最重要的化学指标根据。（东丽｛TORAT｝公司原水水质分析报告要求如上；参见水质分析表。
(2) 反渗透预处理中采用污泥密度指数（SDI），有时也称为污染指数（FI）来判断进水中胶体和颗粒物体物质的污染程度。这个方法比浊度测定更能反映水质情况，它已经被反渗透行业普遍接受和认可。东丽（TORAY）的设计导则要求进水的SDI值小于或等于5。一般干净的井水的SDI<1，故不必进行胶体的预处理。
(3) SDI测试方法
a. 污染密度指数（SDI）—指在2.1Kg/cm2（30spi）给水压力下，单位时间与单位面积内0.45µm特定滤膜被污堵的百分率。
b. 将SDI测试装置如图组装。
c. 将SDI测试装置与测试点连接（测试点通常选择压力稳定的RO低压进水口前）
d. 将微滤膜片装入测试过滤器并将给水的压力稳定在2.1Kg/cm2（30spi）之内。
注意：将膜片正向平展置于测试仪内，用少量水将膜片完全湿融。不容许有气泡存在与膜片与测试仪之间。以免影响过滤效果。
e. 在过滤器下放置一只500ml量筒，准备收集过滤水。
f. 开阀门，测定收集500ml水样所需时间T1并使水继续流。
g. 15分钟后，再测定收集500ml水样所需时间T2；如果收集100ml水样的时间超过60秒，则表明膜面被污堵，无需再进行测试。
h. 关闭阀门，将测试过滤器中的膜片取出以便进一步分析：
i. 计算
SDI=[1-T1/ T2]×100/15
(4) 温度及HP
进水的温度是影响反渗透系统产生水量的重要因素，对于温度较低或较高的原水可根据膜原件的温度使用要求采取恰当的措施予以调节。
另外调节HP是控制碳酸钙结垢的最简单方法，通常测定、计算浓水的朗格里尔指数（LSI）或斯蒂夫和大卫饱和指数（S﹠DSI），可以判断碳酸钙结垢的可能性。但是过低或过高PH值可能会造成膜损伤，请参考膜规格书有关PH的范围要求。
(5) 生物污染评估
进水是生物来源之一，微生物进入反渗透系统时会在膜表面吸附或繁殖，特别是在浓缩侧由于有机物等营养物的大量积蓄而发生的微生物污染的现象，浓水中总细菌的迅速增加是微生物污染的特征之一，对膜原件进行解剖，分析细菌数量、品种以及TOC、蛋白、ATP等可证实微生物污染的存在。
(6) 氧化剂
由于聚酰胺反渗透膜材质本身不能承受氧化剂，所以进水中余氯过氧化物、臭氧等氧化剂。
(7) 油份及有机溶剂
反渗透的进水中不得含有油份和有机溶剂。油份会附在膜表面造成通过的水量降低，有机融物溶剂会在膜表面发神经噩梦后相分离而破坏机能层。
(8) 化学污染物
反渗透的进水中不得含有阳离子高分子絮凝剂、阳离子界面活化剂、环氧树脂涂料及阴离子交换树脂的溶出物，这些化学物质会在膜表面形成化学污染。造成透过水量的降低。膜表面虽然与新膜看上去很接近，但PPB单位的极微量的原因的物质也会引起透过水量的降低。而且一般的化学洗净也无法使膜恢复性能。
1. 反渗透预处理系统的重要性
反渗透系统包括原水的预处理、反渗透装置、后处理三部分。反渗透系统对原水的预处理有它的特定的要求。由于原水种类繁多，其成分也非常复杂，针对原水水质情况及RO系统回收率等主要工艺设计参数的要求，选择合适的预处理工艺系统，减少对RO膜的污垢、结垢，防止RO膜脱盐率、产水率的降低，尤其是针对目前水源日趋匮乏、水质日趋恶化，选择一个正确的预处理系统，将直接影响整个水处理系统的功能。众所周知。RO系统运行失败、多数情况是由于预处理系统功能不完善造成的。为了确保反渗透过程的正常进行，必须对原水进行严格的处理。
2. 反渗透系统的水源
反渗透原水的种类很多，有各种天然水、市政水和工业废水等。天然谁包括地表水和地下水两种。地表水的范围很广，包括江河、湖泊、水库、海洋等。地下水则存在于土壤和岩石内，由雨水和地表水经过地层的渗流而形成。市政二级污水、电厂冷却排污水等工业水源将成为新的途径。水源的选择将直接影响到水处理工艺的确定和水处理成本。
3. 预处理的目的
良好的预处理对反渗透装置长期安全运行是十分重要的。其目的通常为:
(1) 除去悬浮固体、降低浊度
(2) 控制微生物的生长
(3) 抑制与控制微溶盐的沉积
(4) 进水温度和PH的调整
(5) 有机物的去除
(6) 金属氧化物和硅的沉淀控制
4. 预处理的目标
为了保证反渗透系统水的回收率、渗透水的回收质量、透过水流量的稳定运行费用的最低化、膜的使用寿命的最佳化等，必须进行完善的预处理。具体目标为：
(1) 防止膜表面发生污染，即必须尽量去除悬浮固体、微生物、、胶体物质及有机物，从而防止这些物质在膜表面沉积或污垢在膜原件水流通道。
(2) 防止膜表面发生结垢，即必须尽量抑制难溶解盐如CaCO2、CaSO4、BaSO4、SrSO4、CaF2以及铁、锰、铝、硅化合物等在膜表面的沉积。
(3) 防止膜承受物理和化学损伤。即必须尽量避免高温、极端的酸性水或碱性水、氧化剂等对膜的影响。
5．进水指标
(1) 原水水质指标的全分析。对于RO系统工程是最基础也是最重要的工作，也是确定预处理工艺流程最重要的化学指标根据。（东丽｛TORAT｝公司原水水质分析报告要求如上；参见水质分析表。
(2) 反渗透预处理中采用污泥密度指数（SDI），有时也称为污染指数（FI）来判断进水中胶体和颗粒物体物质的污染程度。这个方法比浊度测定更能反映水质情况，它已经被反渗透行业普遍接受和认可。东丽（TORAY）的设计导则要求进水的SDI值小于或等于5。一般干净的井水的SDI<1，故不必进行胶体的预处理。
(3) SDI测试方法
a. 污染密度指数（SDI）—指在2.1Kg/cm2（30spi）给水压力下，单位时间与单位面积内0.45µm特定滤膜被污堵的百分率。
b. 将SDI测试装置如图组装。
c. 将SDI测试装置与测试点连接（测试点通常选择压力稳定的RO低压进水口前）
d. 将微滤膜片装入测试过滤器并将给水的压力稳定在2.1Kg/cm2（30spi）之内。
注意：将膜片正向平展置于测试仪内，用少量水将膜片完全湿融。不容许有气泡存在与膜片与测试仪之间。以免影响过滤效果。
e. 在过滤器下放置一只500ml量筒，准备收集过滤水。
f. 开阀门，测定收集500ml水样所需时间T1并使水继续流。
g. 15分钟后，再测定收集500ml水样所需时间T2；如果收集100ml水样的时间超过60秒，则表明膜面被污堵，无需再进行测试。
h. 关闭阀门，将测试过滤器中的膜片取出以便进一步分析：
i. 计算
SDI=[1-T1/ T2]×100/15
(4) 温度及HP
进水的温度是影响反渗透系统产生水量的重要因素，对于温度较低或较高的原水可根据膜原件的温度使用要求采取恰当的措施予以调节。
另外调节HP是控制碳酸钙结垢的最简单方法，通常测定、计算浓水的朗格里尔指数（LSI）或斯蒂夫和大卫饱和指数（S﹠DSI），可以判断碳酸钙结垢的可能性。但是过低或过高PH值可能会造成膜损伤，请参考膜规格书有关PH的范围要求。
(5) 生物污染评估
进水是生物来源之一，微生物进入反渗透系统时会在膜表面吸附或繁殖，特别是在浓缩侧由于有机物等营养物的大量积蓄而发生的微生物污染的现象，浓水中总细菌的迅速增加是微生物污染的特征之一，对膜原件进行解剖，分析细菌数量、品种以及TOC、蛋白、ATP等可证实微生物污染的存在。
(6) 氧化剂
由于聚酰胺反渗透膜材质本身不能承受氧化剂，所以进水中余氯过氧化物、臭氧等氧化剂。
(7) 油份及有机溶剂
反渗透的进水中不得含有油份和有机溶剂。油份会附在膜表面造成通过的水量降低，有机融物溶剂会在膜表面发神经噩梦后相分离而破坏机能层。
(8) 化学污染物
反渗透的进水中不得含有阳离子高分子絮凝剂、阳离子界面活化剂、环氧树脂涂料及阴离子交换树脂的溶出物，这些化学物质会在膜表面形成化学污染。造成透过水量的降低。膜表面虽然与新膜看上去很接近，但PPB单位的极微量的原因的物质也会引起透过水量的降低。而且一般的化学洗净也无法使膜恢复性能。