反渗透系统各种药剂的投加

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。

      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。

      为了更好地改善反渗透系统的运行情况，常在进水添加一些药剂，例如：酸、碱、农药杀菌剂、反渗透阻垢剂和增稠剂。

1、加酸－避免结垢

      一般在进水口添加硫酸（HCl）、硫酸（H2SO4）来降低pH。硫酸价格低、不容易散烟腐蚀周边的金属材料电子器件，并且膜对硫酸根正离子的树脂吸附率较氯离子含量高，因此硫酸比硫酸更加常用。

      常用的硫酸有20％和98％二种浓度值规格型号，98％的硫酸也称之为66波美度硫酸。在稀释98％硫酸时一定要当心，在稀释液到66％时发出大量热可将水溶液的溫度升到138℃。因此一定要在拌和下缓慢地将酸添加水里，以防溶液部分快速发热并沸腾。

      硫酸一般在很有可能造成硫酸钙或硫酸锶结垢时投用。投用硫酸会提升反渗透渗出进水里的硫酸根离子浓度，立即造成硫酸钙结垢趋向提升。

     工业级的盐酸（无添加物）选购也十分利便，产品 盐 酸一般成分为30－37％。

      减少pH的主要目地是减少RO浓水里碳酸钙结垢的趋向，即减少朗格里尔指数值（LSI）。LSI是低海水盐度苦咸水中碳酸钙的对比度，表明碳酸钙结垢或腐蚀的概率。在反渗透渗进出水指标中，LSI是确定会不会产生碳酸钙结垢的是个关键指标值。当LSI为负数时，水就会腐蚀金属材料管路，但不容易产生碳酸钙结垢。当LSI为正数时，水沒有 腐 蚀 性，却会产生碳酸钙结垢。

      LSI由碳酸钙饱和状态的pH减掉水的具体pH。碳酸钙的溶解性随溫度的升高而减少（茶壶中的污垢就这样产生的），随pH、钠离子的浓度值即酸碱度的提升而减少。LSI值可通过向反渗透渗进水里加入酸液（一般是硫酸或盐酸）减少pH的方式来降低。推荐反渗透渗出浓水的LSI数值为0.2（表明浓度值小于碳酸钙饱和状态浓度值0.2 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

      在一级反渗透渗出里加碱应用较少。在反渗透渗出进水里引入烧碱溶液用于提高pH。一般应用的碱剂为氢氧化钠溶液（NaOH），其选购利便，并且可溶强电解质。工业氢氧化钠溶液有100％的片状氢氧化钠，也是有20％和50％的片碱。

      在加碱调高pH时一定要注意，pH上升会提升LSI、减少碳酸钙及铁和锰的溶解性。普遍的加碱运用是二级RO系统。在二级反渗透渗出系统中，一级RO产水作为二级RO原水。在二级RO渗水里加碱有4个缘故：

a．在pH8.2之上，二氧化碳所有转换为碳酸根，碳酸根能够被反渗透渗出树脂吸附。而二氧化碳自身是一种汽体，会随通过液随意进到RO产水，影响出水水质。

b．一些TOC成份在高pH下更容易被去除。

c．二氧化硅的溶解性和去除率在高pH下高些（尤其是高过9时）。

d．硼的 去除 率在高pH下也较高（尤其是高过9时）。

      加碱运用有一个充分必要条件，一般被称为HERO（高效率反渗透渗系统）全过程，将渗水pH调至9或10。一级反渗透渗出用于解决苦咸水，苦咸水在高pH下会出现环境污染题型（如同强度、酸碱度、铁、锰等）。预备处理一般选用酸性阳离子树脂系统软件和脱气装置来去除这种空气污染物。

3、脱氯药剂－清除高锰酸盐指数

      反渗透膜能够承受短期内的氯和次氯酸的攻击，但原水余氯正常情况下应该＜0.1ppm。因为连续接触会破坏膜的分离能力，并因为氧化性破坏引起膜性能的下降 。

      除氯的预处理方式有二种，颗粒状活性炭过滤和投加氧化性药物如亚硫酸钠。

      在小型处理系统中一般选用活性炭过滤装置，项目投资成本较为合适。强烈推荐选用经过酸洗钝的高品质活性碳，可有效除去强度、金属离子。活性炭中的超细粉成分要极低，不然会导致对膜的环境污染。新安裝的碳过滤材料一定要充足渗滤，直至超细炭粉被彻底去除，一般要好几小时乃至几日。我们不能依靠5μm的多介质过滤器来维护反渗透渗出膜不会受到炭粉的环境污染。

      碳过滤装置的优点是能够去除会导致膜环境污染的有机化合物，比药物更加靠谱。但其缺陷是碳会变成微生物菌种的碳源，在碳过滤装置中滋生病菌，其結果是导致反渗透渗出膜的微生物污染。

       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6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）。

      优点：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。

      缺点：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。