反渗透水处理

为了提高反渗透和系统效率，必须对原水进行有效地预处理。针对原水水质情况和系统回收率等主要设计参数要求，选择适宜的预处理工艺，就可以减少污堵、结垢和膜降解，从而大幅度提高系统效能，实现系统产水量、脱盐率、回收率和运行费用的最优化。
【污堵】定义为有机物和胶体在膜面上的沉积。
　　【结垢】定义为部分盐类的浓度超过其溶度积在膜面上的沉淀，例如碳酸钙、硫酸钡、硫酸钙、硫酸锶、氟化钙和磷酸钙等。
　　预处理必须考虑全系统连续可靠运行的需要，例如，若混凝澄清池设计或操作不合理时，会对砂滤器或多介质滤器产生超过其极限的负荷。这样的不合理预处理常常造成膜的频繁清洗，其结果是清洗费用、停机时间和系统性能的衰减将会十分明显。
　　适宜的预处理方案取决于水源、原水组成和应用条件，而且主要取决于原水的水源，例如对井水、地表水和市政废水要区别对待。通常情况下，井水水质稳定，污染可能性低，仅需简单的预处理，如设置加酸或加阻垢剂和5µm保安滤器即可。相反，地表水是一种直接受季节影响的水源，有发生微生物和胶体两方面高度污染的可能性。所需的预处理应比井水复杂，需要其它的预处理步骤包括氯消毒、絮凝/助凝、澄清、多介质过滤、脱氯、加酸或加阻垢剂等。工业和市政废水含有更加复杂的有机和无机成份，某些有机物可能会严重影响RO膜，引起产水量严重下降或膜的降解，因而必须有设计更加周全的预处理。
　　一旦确定了所选用的进水水源，就须进行全面而准确的原水全分析。它是确立合适预处理方案和RO/NF系统排列设计最关键的依据。
　　最后，行业的不同也往往决定了RO/NF预处理的类型或复杂程度，例如在电子行业，其预处理要比以市政膜法水处理行业复杂和严格得多。
2　原水分析
　　进入RO/NF预处理系统的原水类型可按如下规定划分：
　☆ 来自一级RO产水的低盐度高纯度产水或超纯水系统中的抛光阶段的给水，总可溶性固体含量TDS，最高为50mg/L；
　☆ TDS小于500mg/L的低盐度自来水；
　☆ 天然有机物含量低，TDS小于5,000mg/L的中等含盐量地下水；
　☆ TDS小于5,000mg/L的中等含盐量苦咸水；
　☆ TOC和BOD含量高，TDS小于5,000mg/L的中等含盐量三级废水；
　☆ TDS介于5,000~15,000mg/L的高含盐量苦咸水；
　☆ TDS在35,000mg/L左右的海水。
　　含盐量为35,000mg/L的海水称为标准海水，这是因为世界上绝大多数的海水具有上述的含盐量，其中的离子组成比例全世界也十分相近，但是实际总TDS变化范围很宽，从波罗的海的海水含盐量为7,000mg/L到红海和波斯湾的海水含盐量为45,000mg/L。由于土壤影响和内陆水的渗入，近海岸井水的含盐量及组成却变化极大。
表1 标准海水组成
离 子 浓度(mg/L) 离 子 浓度(mg/L)
钙 410 硫酸根 2,740
镁 1,310 氟 1.4
钠 10,900 溴 65
钾 390 硝酸根 <0.7
钡 0.05 碳酸氢根 152
锶 13 硼 4～5
铁 <0.02 其它项目
锰 <0.01 TDS 35,000mg/L
硅 0.04～8 pH 8.1
氯 19,700
　　海水淡化系统其制约因素是物理性质，即高TDS所导致的极高渗透压；苦咸水处理系统的制约因素主要是化学性质，即碳酸钙或硫酸钙等化合物因进水不断被浓缩，当超过其溶度积时，会在膜面上发生沉淀或结垢；工业或市政废水处理系统存在大量有机物、无机物、病毒与细菌等微生物和藻类，这样其制约因素不仅仅是物理与化学因素，还有微生物指数，即与膜有亲和反应的有机碳或生物可降解的溶解性有机碳。苦咸水的变化范围极宽，为了提出较佳的工艺设计方案，必须进行水质全分析。
所需原水分析报告如下
原水分析单位：______________________________________________分析者：____________________
水源概况： _________________________________________________日期：____________________
电导率：____________________　　 pH值：________________________水样温度：________________oC
组成分析(分析项目请标注单位，如mg/L，ppm，meq/L，以CaCO3 计等)：
铵离子(NH4+)　 _______________　　　　　　　　二氧化碳(CO2)　　　_______________
钾离子(K+)　　 _______________　　　　　　　　碳酸根(CO32-)　　　 _______________
钠离子(Na+)　　 _______________　　　　　　　　碳酸氢根(HCO3-)　　_______________
镁离子(Mg2+)　　_______________　　　　　　　　亚硝酸根(NO2-)　　_______________
钙离子(Ca2+)　_______________　　　　　　　　　硝酸根(NO3-)　　　_______________
钡离子(Ba2+)　_______________　　　　　　　　　氯离子(Cl-)　　　_______________
锶离子(Sr2+)　_______________ 　　　　　　　　　氟离子(F-)　　　_______________
亚铁离子(Fe2+)　______________　　　　　　　　　硫酸根(SO42-)　　______________
总铁(Fe2+/Fe3+) _______________ 　　　　　　　　磷酸根(PO43-)　 _______________
锰离子(Mn2+)　 _______________　　　　　　　　　硫化氢(H2S)　　______________
铜离子(Cu2+)　_______________　　　　　　　　活性二氧化硅(SiO2) _______________
锌离子(Zn2+)　 _______________　　　　　　　　胶体二氧化硅(SiO2) ______________
铝离子(Al3+)　_______________　　　　　　　游离氯(Cl－)　　______________
其它离子(如硼离子)：____________________________
总固体含量(TDS) _____________　　　　　　　　　生物耗氧量(BOD)_______________
总有机碳(TOC)_____________　　　　　　　　　　化学耗氧量(COD)　_______________
总碱度(甲基橙碱度)：
碳酸根碱度(酚酞碱度)：
总硬度：
浊度(NTU)：
污染指数(SDI15)：
细菌(个数/mL)：
备注(异味、颜色、生物活性等)：