反渗透预处理

原水类型及特点
原水类型 特点 低浊度、低悬浮物、低胶体 低COD/TOC、低微生物 高硬度 高铁锰等 高浊度、高悬浮物、高胶体 高COD/TOC、高微生物 高硬度 高铁锰等 受季节变化影响 高COD/TOC、高微生物 高浊度、高悬浮物、高胶体 高COD/TOC、高微生物 水质复杂 常用的预处理方法 介质过滤或膜法→加酸或同时加阻垢剂 备注：高铁锰需除铁锰工艺
硫酸钙
饱和度≥100%
硫酸钡
饱和度≥100% 海水中浓度>15µ g/L 苦咸水中浓度>5µ g/L
硫酸锶
饱和度≥100%
预防磷酸盐结垢
磷酸盐类型 磷酸钙、磷灰石 磷酸铝、磷酸铁 其他磷酸盐 结垢判断 饱和度≥100% 进水为中性或碱性 饱和度≥100% 进水为中等酸性、中性或碱性 饱和度≥100% 进水为中性或碱性 ①降低正磷酸根 ②降低钙、氟和铝的浓度 ③进水PH值降低到6 预防措施
预防氟化盐结垢
氟化盐 结垢判断 饱和度≥100% Ca2+浓度较高的情况下， 氟离子含量>0.1µ g/L 预防措施 ①强酸树脂软化或弱酸树脂除碱脱除钙离子 ②采用石灰或石灰-纯碱软化降低钙离子浓度 ③投加阻垢剂 ④降低回收率
氟化钙
预防硅垢
类型 胶体硅、胶状硅 结垢判断 饱和度≥100% 多数情况浓水侧SiO2达到 100mg/L就会结垢 预防措施 ①调节回收率 ②调节 节pH值，使其低于 于7 或大于 于7.8 ③提高温度 ④投加阻垢剂 ①保证水中没有铝和铁 ②使用1µ m的保安过滤器 ③预防性酸性清洗
金属硅酸盐
进水中存在铝或铁
预防结垢的常用工艺
加酸注意事项
苦咸水LSIC判断 海水S&DSIC判断 1、苦咸水加酸调节LSIC一般加盐酸 2、海水加酸调节S&DSIC一般加硫酸，使 浓水S&DSIC为负值
加 原水 酸
阻 垢 剂
RO进水 介质过滤 活性炭过滤 保安过滤
钠离子软化 其他方法 弱酸阳树脂脱除碱度
滤芯式滤器压差增加过快， 表示预处理过程或水源出现 问题；
预防胶体及颗粒污染常用工艺
原水
凝 聚 RO进水 介质过滤 活性炭过滤 保安过滤
微滤/超滤
预防微生物污染
4. 预防微生物污染
预防微生物污染概述 预防微生物污染方法
预防微生物污染常用工艺
预防微生物污染概述
所有原水均含有微生物：即细菌、藻类、真菌、病毒及其他高等生物。 细菌尺寸一般为1~3µ m，微生物可以视为胶体，但不同的是他们具有繁 殖能力，在适宜的生存条件下形成生物膜。 水中溶解性的有机营养物随着反渗透的运行而浓缩累积在膜表面，成为 微生物形成生物膜的理想环境。
地下水
地表水
氯化杀菌处理→混凝沉淀→介质过滤或膜 法→脱氯→投加阻垢剂
海水
氯化杀菌处理→混凝沉淀→介质过滤或膜 法→脱氯→投加阻垢剂 生化处理→氯化杀菌处理→混凝沉淀→介 质过滤或膜法→脱氯→投加阻垢剂
中水
预处理的目的
去除悬浮固体、微生物、胶体物质及有机物
预处理目的
尽量抑制难溶盐如CaCO3、CaSO4、BaSO4、SrSO4、 CaF2以及铁、锰、铝、硅化合物等在膜表面的沉积
图 SDI测试流程图 测试水 阀门
调压阀 压力表 测试用膜
过滤器
量筒
计算公式
SDI ＝[1
Ti Tf
]×
100 15
预防胶体及颗粒污染概述
控制方法 说明 备注
介质过滤
水流流过过滤介质的床层时， ①过滤水质取决于杂质和过滤介质的 大小、表面电荷和形状、原水的组成 颗粒、悬浮物和胶体会附着 在过滤介质表面 和操作条件等； ②最常用的过滤介质是石英砂和无烟 煤，细砂过滤器石英砂颗粒有效直径 为0.35~0.5mm，无烟煤有效直径为 0.7~0.8mm，双介质过滤器最小设计 总床高度为0.8m； ③过滤器有两种形式，重力过滤和压 力过滤，压力过滤设计过滤流速通常 小于10~20m/h，反洗流速40~50m/h。 硫酸铁和三氯化铁可以对胶 体表面的负电荷进行失稳处 理，将胶体捕捉到新生态的 氢氧化铁微小絮状物上，含 铝絮凝剂与其原理相似，通 常最佳加药量为10~30mg/L ①阴离子和非离子絮凝剂比阳离子絮 凝剂适合，同是避免过量添加 ②使用铁、铝絮凝剂需降低进水PH值 ③介质过滤器床层、流速等设计合理 ④适用于SDI略高于5的水源
预防微生物污染方法
控制方法 氯化-脱氯 说明 常用含氯消毒剂为氯气、次氯酸钠 或次氯酸钙。 Cl2+H2O→HOCl+HCl NaOCl+H2O →HOCl+NaOH Ca(OCl)2+2H2O →2HOCl+Ca(OH)2 次氯酸在水中分解 HOCl←→H++OCl脱氯过程 NaHSO3+HOCl →HCl+NaHSO4 冲击式杀菌 亚硫酸氢钠常用作冲击式杀菌剂， 一般500~1，000ppm的NaHSO3加 入30分钟 周期性消毒 定期消毒以控制生物污染 ①冲击处理期间，RO的产水会含 有所加入亚硫酸氢钠浓度的 1~4% 备注 ①次氯酸杀菌效力是次氯酸根的 100倍，未分解的次氯酸的比例 随PH值的降低而增加 ②海水通常含有65mg/L左右的溴， 所以海水加氯时起作用的是次 溴酸 ③脱氯时SBS添加量是余氯的3倍
『 反渗透预处理系统』
目录
1. 水化学与预处理的重要性
2. 预防结垢
3. 预防胶体及颗粒污染 4. 预防微生物污染
5. 预防有机物污染
6. 预防膜降解 7. 预防铁锰铝污染
8. 预处理方法归纳
9. 预处理案例分析
水化学与预处理的重要性
1. 水化学与预处理的重要性
原水类型及特点 预处理的目的
反渗透系统进水条件
①适用于中度生物污染危害，对 于高度生物污染危害，只能是连 续杀菌剂处理的辅助方法 ②预防性消毒比纠正性杀菌有效 ③一般消毒周期为一个月
预防微生物污染方法
控制方法 氯化-脱氯 说明 常用含氯消毒剂为氯气、次氯酸钠 或次氯酸钙。 Cl2+H2O→HOCl+HCl NaOCl+H2O →HOCl+NaOH Ca(OCl)2+2H2O →2HOCl+Ca(OH)2 次氯酸在水中分解 HOCl←→H++OCl脱氯过程 NaHSO3+HOCl →HCl+NaHSO4 冲击式杀菌 亚硫酸氢钠常用作冲击式杀菌剂， 一般500~1，000ppm的NaHSO3加 入30分钟 周期性消毒 定期消毒以控制生物污染 ①冲击处理期间，RO的产水会含 有所加入亚硫酸氢钠浓度的 1~4% 备注 ①次氯酸杀菌效力是次氯酸根的 100倍，未分解的次氯酸的比例 随PH值的降低而增加 ②海水通常含有65mg/L左右的溴， 所以海水加氯时起作用的是次 溴酸 ③脱氯时SBS添加量是余氯的3倍
预防结垢
2. 预防结垢
结垢控制概述 预防碳酸盐结垢 预防硫酸盐结垢 预防磷酸盐结垢 预防氟化盐结垢 预防硅垢
结垢控制概述
难溶盐不断被浓缩超过其饱和度时就会发生结垢，常见的难溶物质为：碳酸盐、硫酸 盐、磷酸盐、氟化盐、二氧化硅等。 控制方法 加酸 说明 Ca2++HCO3-－H++CaCO3 加酸使化学平衡左移，使碳 酸盐处于溶解状态 不同的阻垢剂LSI及S&DSIc 上限不一；不同的阻垢剂控 制饱和度范围不同；阻垢剂 具有针对性特点 使用钠离子树脂软化去除 Ca2+、 Mg2+ 、Ba2+和Sr2+等 弱酸阳离子树脂去除与暂时 硬度的Ca2+、 Mg2+ 、Ba2+和 Sr2+等，属于部分软化，对 重碳酸根含量高较理想： H++HCO3-－H2O+CO2 备注 ①硫酸较便宜，但是要注意硫酸盐结 垢的风险 ②加酸仅对碳酸盐结垢控制有效 ①阻垢剂应为阴离子型 ②阻垢剂型号及剂量应咨询相关厂家
改变操作 参数 无较好的阻垢方法时，必须调整运行参 数，如调节进水pH、降低系统回收率等 ①提高进水温度和pH可以增 加硅的溶解度 ②硫酸钙、碳酸钙溶解度随 温度上升而降低 ③随pH上升，碱性硅酸盐溶 解度降低
预防碳酸盐结垢
水源 苦咸水 (TDS≤10000mg/L) 结垢判断 LSIc=pHc-pHs≥0，结垢 LSIc=pHc-pHs＜0，不结垢 pHc：浓水pH值 pHs：CaCO3饱和时pH值 预防措施 ①LSIc＜0，不需要阻垢 ②LSIc≤1.8-2.0，单独投加阻垢剂 或采用化学软化 ③LSIc＞1 1.8 8-2 2.0 0，加酸＋投加阻 垢剂；或采用石灰或石灰－纯碱 软化 ④降低回收率 ①S&DSIc＜0，不需要阻垢 ②S&DSIc≥0，加酸（一般为硫酸） 或投加阻垢剂；或采用石灰或石 灰－纯碱软化 ③降低回收率
投加阻垢剂
强酸阳树脂 软化 弱酸阳树脂 脱碱度
①硬度去除率大于99% ②限于小型系统，需要NaCl再生 ①部分软化，要完全软化可以增设钠 交换过程 ②产水pH会降低 ③产水TDS会降低
结垢控制概述
控制方法 说明 备注
石灰软化
①石灰纯碱处理可同时降低 SiO2的浓度，可以显著降 低钡、锶、有机物的浓度 Mg(HCO3)2 + 2Ca(OH)2 → 2Mg(OH)2 + ②采用石灰软化工艺时应采 2CaCO3 + 2H2O 非碳酸盐可加入碳酸钠得到进一步降低： 用反应器，出水进入RO系 统设置介质过滤器或UF系 CaCl2 + Na2CO3→ 2NaCl + CaCO3 统，且调节进水pH值 ①膜寿命有限 预防性清洗 针对低回收率的小型系统 Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 → 2CaCO3 + 2H2O
在线过滤
控制方法 混凝-助凝 微滤-超滤
说明 氢氧化絮状物体在特别设计的反应空间 内长大沉淀，以淤泥形式排掉 能够除去所有悬浮物及部分有机物
备注 适用于SDI很高的水源 如果膜材料耐氯，需在清 水中加氯防止生物污染， 但同时后续工艺需要注意 余氯检测，最好加SBS还原
滤芯式过滤 滤芯式保安过滤器对膜和高压泵起保护 作用，推荐使用孔径≤5µm，如果浓水中 的硅浓度超过理论溶解度时，建议滤芯 孔径选择1µ m.
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
反渗透系统进水条件
名称 浊度 SDI15 油 允许值 <1NTU <5 （最佳<3 ） 不得检出
TOC
COD BOD 温度 pH 余氯 臭氧 其他氧化剂 难溶盐
<3mg/Lห้องสมุดไป่ตู้推荐值）
<10mg/L （推荐值） <5mg/L （推荐值） 5~45℃ 2-11（最佳4-10） 不得检出 不得检出 不得检出 不得沉积在膜表面
石灰软化
运行条件优化
预防胶体及颗粒污染
3.预防胶体及颗粒污染
SDI的测量 预防胶体及颗粒污染概述
预防胶体及颗粒污染常用工艺
SDI的测量
胶体和颗粒勿让会严重影响RO/NF的性能，初期症状是系统压差的增加，判断 RO/NF进水和颗粒污染的最好的技术是测量进水淤积指数（SDI值）。
SDI是在2.1Kg/cm2（30psi）的给水压力下，单位时间与单位面积 内0.45μm特定滤膜被污堵的百分率。 测试方法如下： (a)将SDI测试装置如右图组装； (b)将SDI测试装置与测试点连接（测试点通常选在压力稳定的 RO低压进水口前）； (c)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(30psi)之内， 注意：将膜片正向平展置于测试仪内，用少量净水将膜片完全湿 融，不容许有气泡存在于膜片与测试仪之间，以免影向测试效果。 (a)在过滤器下放置一只500ml量筒，准备收集过滤水； (b)开阀门，测定收集500ml水样所需时间Ti，并使水继续流； (c)15分钟后，再测定收集500ml水样所需时间Tf；如果收集 100ml水样的时间超过60秒，则表明膜面被污堵，无需再继续进 行测试； (d)关闭阀门，将测试过滤器中的膜片取出以便进一步的分析；
海水 (TDS≥10000mg/L)
S&DSIc=pHc-pHs≥0，结垢 S&DSI=pHc-pHs＜0，不结垢 pHc：浓水pH值 pHs：CaCO3饱和时pH值
备注：
每家阻垢剂厂家最大允许的LSIc及S&DSIc值不同，请参考其技术资料及向其咨询。
预防硫酸盐结垢
硫酸盐类型 结垢判断 预防措施 ①强酸树脂软化或弱酸树脂除碱脱除钙离子 ②采用石灰或石灰-纯碱软化降低钙离子浓度 ③投加阻垢剂 ④降低回收率 ①强酸树脂软化或弱酸树脂除碱脱除钡离子 ②采用石灰或石灰 灰- 纯碱软化降低钡离子浓度 ③投加阻垢剂 ④降低回收率 ①强酸树脂软化或弱酸树脂除碱脱除锶离子 ②采用石灰或石灰-纯碱软化降低锶离子浓度 ③投加阻垢剂 ④降低回收率