預處理的作用及目標

1.預處理系統(tǒng)的重要性

反滲透系統(tǒng)包括原水的預處理、反滲透裝置、后處理三部分。RO系統(tǒng)對原水的預處理有它特定的要求。由于原水的種類繁多，其成分也非常復雜，針對原水水質情況及RO系統(tǒng)回收率等主要工藝設計參數(shù)的要求，選擇合適的預處理工藝系統(tǒng)，減少對RO膜的污堵、結垢，防止RO膜脫鹽率、產(chǎn)水率的降低，尤其是針對目前水源日趨匱乏、水質日趨惡化，選擇一個正確的預處理系統(tǒng)，將直接影響整個水處理系統(tǒng)的功能。眾所周知，RO系統(tǒng)運行失敗，多數(shù)情況是由于預處理系統(tǒng)功能不完善造成的。為了確保反滲透過程的正常進行，必須對原水進行嚴格的預處理。

2.反滲透系統(tǒng)的水源

反滲透原水的種類很多，有各種天然水、市政水和工業(yè)廢水等。天然水包括地表水和地下水兩種。地表水的范圍很廣，包括江河、湖泊、水庫、海洋等。地下水則存在于土壤和巖石內，由雨水和地表水經(jīng)過地層的滲流而形成。市政二級污水、電廠冷卻排污水等工業(yè)水源將成新的途徑。水源的選擇將直接影響到水處理工藝的確定和水處理成本。

3.預處理的目的

使反滲透膜性能降低的主要因素有：

（1）膜發(fā)生化學降解，如芳香族聚酰胺受氯等氧化劑及強酸強堿的破壞；

（2）膜表面難溶鹽結垢；

（3）膜受進水懸浮物、膠體污堵；

（4）膜受微生物、菌藻等黏附、侵蝕后造成污堵與膜降解；

（5）大分子有機物對膜污堵以及小分子有機物被膜吸附。

反滲透效率與壽命與原水預處理效果密切相關，預處理的目的就是要把進水對膜的污染、結垢、損傷等降到最低，從而使系統(tǒng)產(chǎn)水量、脫鹽率、回收率及運行成本最優(yōu)化。因此，良好的預處理對RO裝置長期安全運行是十分重要的。其目的細分為：

（1）除去懸浮固體，降低濁度；

（2）控制微生物的生長；

（3）抑制與控制微溶鹽的沉積；

（4）進水溫度和pH的調整；

（5）有機物的去除；

（6）金屬氧化物和硅的沉淀控制。

4.預處理的目標

為了保證反滲透系統(tǒng)的水回收率、透過水質量、透過水流量的穩(wěn)定、運行費用的最低化、膜使用壽命的最佳化等，必須進行完善的預處理。具體的目標為：

（1）防止膜表面發(fā)生污染，即必須盡量去除懸浮固體、微生物、膠體物質及有機物，從而防止這些物質在膜表面沉積或污堵在膜元件水流通道；

（2）防止膜表面發(fā)生結垢，即必須盡量抑制難溶鹽如CaCO3、CaSO4、BaSO4、SrSO4、CaF2以及鐵、錳、鋁、硅化合物等在膜表面的沉積；

（3）防止膜承受物理和化學損傷，即必須盡量避免高溫、極端的酸性水或堿性水、氧化劑等對膜的影響。

5.反滲透系統(tǒng)進水指標

原水水質指標的全分析，對于反滲透系統(tǒng)工程是最基礎也是最重要的工作，也是確定預處理工藝流程最重要的化學指標根據(jù)。

（1）SDI

反滲透預處理中采用污泥密度指數(shù)（SDI），有時也稱為污染指數(shù)（FI）來判斷進水中膠體和顆粒物質的污染程度。這個方法比濁度測定更能反映水質情況，它已經(jīng)被反滲透行業(yè)普遍接收和認可，是反滲透預處理系統(tǒng)中必須檢測的重要指標。在RO系統(tǒng)日常運行中，建議每天測定3次結果供分析。東麗的設計導則要求進水的SDI≤5。而一般干凈的井水的SDI<1，則不必進行去除膠體的預處理。

SDI是在2.1Kg/c㎡（30psi）的給水壓力下，單位時間與單位面積內0.45μm特定濾膜被污堵的百分率。測試方法如下：

(a)將SDI測試裝置如右圖組裝；

(b)將SDI測試裝置與測試點連接（測試點通常選在壓力穩(wěn)定的RO低壓進水口前）；

(c)將微濾膜片裝入測試過濾器并將給水的壓力穩(wěn)定在2.1Kg/cm2(30psi)之內，注意：將膜片正向平展置于測試儀內，用少量凈水將膜片完全濕融，不容許有氣泡存在于膜片與測試儀之間，以免影向測試效果。

(d)在過濾器下放置一只500ml量筒，準備收集過濾水；

(e)開閥門，測定收集500ml水樣所需時間Ti，并使水繼續(xù)流；

(f)15分鐘后，再測定收集500ml水樣所需時間Tf；如果收集100ml水樣的時間超60秒，則表明膜面被污堵，無需再繼續(xù)進行測試；

(g)關閉閥門，將測試過濾器中的膜片取出以便進一步的分析；

（2）溫度、pH

進水的溫度是影響反滲透系統(tǒng)產(chǎn)水量的重要因素，對于溫度較低或較高的原水可根據(jù)膜元 件的溫度使用要求采取適當?shù)拇胧┯枰哉{節(jié)。

另外調節(jié)pH是控制碳酸鈣結垢的最簡單的方法，通過測定及計算濃水的拉格朗日飽和指 數(shù)（LSI）或史蒂夫戴維斯穩(wěn)定指數(shù)（S&DSI），可以判斷碳酸鈣結垢的可能性。但是過低或過 高pH值可能會造成膜損傷，請參考膜元件技術規(guī)范書有關pH的范圍要求。

（3）生物污染評估

進水是生物污染來源之一，微生物進入反滲透系統(tǒng)時會在膜表面吸附或繁殖，特別是在濃 縮側由于有機物等營養(yǎng)物的大量積蓄而發(fā)生微生物污染的現(xiàn)象。濃水中總細菌數(shù)的迅速增加是微生物污染的特征之一，對膜元件進行解剖，分析細菌數(shù)量、品種以及TOC、蛋白、ATP等可 證實微生物污染的存在。

（4）氧化劑

由于聚酰胺反滲透膜材質本身不能承受氧化劑，所以進水中必須去除游離氯、高錳酸鹽、 過硫酸鹽、六價鉻、過氧化物、臭氧等氧化劑。

（5）油分及有機溶劑

反滲透的進水中不得含有油分和有機溶劑。油分會附著在膜表面造成透過水量降低，有機 溶劑會在膜表面發(fā)生相分離而破壞機能層。

（6）化學污染物

反滲透的進水中不得含有陽離子高分子絮凝劑、陽離子界面活性劑、環(huán)氧樹脂涂料及陰離子交換樹脂的溶出物，這些化學物質會在膜表面形成化學污染，造成透過水量的降低。膜表面雖然與新膜看上去很接近，但ppb單位的極微量的原因物質也會引起透過水量的降低，而且一般的化學清洗也無法使膜恢復性能。

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