RO反渗透方案及操作说明

1.反渗透简介

1-1 膜法分离分类

膜法液体分离技术一般可分四类：微滤(MF)截留微米之间颗粒；超滤(UF) 截留微米之间颗粒；纳滤（NF）能截留1纳米（微米）而得名；和反渗透(RO)，反渗透能阻挡所有溶解性盐及分之量大于100的有机物，但允许水分子透过。反渗透广泛用于海水及苦咸水淡化,锅炉给水,工业纯水及电子级超纯水制备，饮用纯净水生产，废水处理及特种分离等过程，在离子交换前使用反渗透可大幅度地降低超作费用和废水排放量。被视为最精密的膜法液体分离法。

1-2反渗透原理

我们知道渗透是指稀溶液中的溶剂(水分子)自发地透过半透膜进入浓溶液(浓水)侧的溶剂(水分子)流动现象。在溶液自然渗透的过程中，浓溶液侧液面不断升高，稀溶液侧液面相应降低。直到两侧形成的水柱压力抵消了溶剂分子的迁移，溶液两侧的液面不再变化，渗透过程达到平衡点，此时的液柱高度差称为该溶液的渗透压。反渗透原理是：若我们在浓溶液侧施加压力克服自然渗透压，当高于自然渗透压的操作压力施加于浓溶液侧时，水分子自然渗透的流动方向就会逆转，进水(浓溶液)中的水分子部分通过膜成为稀溶液侧的凈化水。RO主机就是以反渗透原理为基础进行水质纯化的。(请参照下图)

反渗透在运行过程中，水流以一定速度横向流过膜管的同时，由于压力存在的原因，纯水纵向透过反渗透膜而进入集水层，从中心集水管排出。而浓缩高浓度水横向流过膜管，从排水管路排走。

1-3 影响反渗透膜性能的因素

1-3-1 基本定义

1）回收率：指膜系统中给水转化成为产水时透过液的百分率。膜系统的设计是基于预设的进水水质而定的，设置在浓水阀可以调节并设定回收率。回收率常常希望最大化以便获得最大产水量，但是应该以膜系统内不会因盐类等杂质的过饱和发生沉淀为它的极限置。

2）脱盐率：通过渗透膜从系统进水中除去总可溶性的杂质浓度的百分率，或通过膜脱除特定组份如二价离子或有机物的百分数。

3）透盐率：脱盐率的相反值，是进水中溶解性杂质成份透过膜的百分率。水质计一般显示此数据。 4）流量：流量是指进入膜组件的进水流率，常以每小时立方米数(M3/H)或没分钟加仑数(gpm)表示。

浓水流量是指离开膜组件系统的未透过膜的那部分“进水”流量。

5）通量：单位膜面积上透过液的流率，通常以每小时平方米升数(L/M2h)或每天每平方英尺加仑数(gfd)表示，（单位膜面积的产水量）。

6）渗透液：透过膜系统产生的净化产水(纯水)。

7）浓缩液：未透过膜系统的那部分水（浓水）。

8）渗透压：是水中所含盐分或有机物浓度和种类的函数，盐浓度增加，渗透压也增加，因此进水驱动压力大小主要取决于进水中的含盐量。

1-3-2 压力的影响

透过膜的水通量随进水压力的增加而直线增加。增加进水压力也增加了脱盐率，因为膜通过水的速率比透过盐分的速率快，但是两者之间的变化没有直线关系，而且通过增加压力提高盐分的排除率有上限限制，超过一定的压力，脱盐率不再增加，某些盐分还会和水分子耦合一同透过膜。

1-3-3 温度的影响

膜系统产水电导对温度的变化非常敏感，随着水温的增加，水通量几乎线性的增大，这主要归功于透过膜的水分子的粘度下降、扩散能力增加。反之则线性降低，以25℃计，每降低4℃，产水量降低约10％。增加水温亦会导致脱盐率降低或透盐率增加，因为盐分也会应温度的提高而扩散速率加大所致。

1-3-4 盐浓度的影响

如果压力保持恒定，含盐量越高，水通量就越低，同时水通量的降低，增加了透过膜的盐通量（降低了脱盐率）。

1-3-5 回收率的影响

如果回收率增加（进水压力恒定），残留在浓水中的含盐量更高，自然渗透压将不断增加直到与施加的压力相同，这将抵消进水压力的推动作用，减慢或停止反渗透过程，使水通量降低或停止。RO系统的最大可能回收率并不一定取决于渗透压的限制，往往取决于原水中的含盐量和他们在膜面上要发生沉淀的倾向，最常见的微溶盐使碳酸钙、硫酸钙和硅，应该采用原水化学处理方法阻止盐类因膜的浓缩过程引发的结垢。

1-3-6 PH值的影响

反渗透膜适用的PH范围很大，在PH4-10之间有比较稳定的脱盐率和水通量，过低或过高的PH会影响脱盐率，并损坏膜管。

2. 水化学与预处理

2-1序言

为提高反渗透膜系统效率，必须对原水进行有效的预处理，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表面上的沉积。

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。

不合理的预处理常常造成膜的频繁清洗和系统的衰减，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，井水水质稳定，污染可能性低；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；工业和市政废水含有更加复杂的有机和无机成分，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。

2-2预处理设备

2-2-1 PAC （未设）

PAC应用范围广，适应水性广泛，易快速形成大的矾花，沉淀性能好，适宜的PH值范围较宽（5

－9间），且处理后水的PH值和碱度下降小，水温低时，仍可保持稳定的沉淀效果，碱化度比其它铝盐、铁盐高，对设备侵蚀作用小。该产品是一种无机高分子混凝剂。主要通过压缩双层，吸附电中和、吸附架桥、沉淀物网捕等机理作用，使水中细微悬浮粒子和胶体离子脱稳，聚集、絮凝、混凝、沉淀，达到净化处理效果。将该产品（固体）与常温水按1/3的重量比边搅拌边投加，至完全溶解后，再加水稀释到所需要浓度。主要设备如下：

1.药剂槽：容量500L

2.加药机：LMI定量加药泵

3.使用药剂：PAC

4.药剂添加量：3～5ppm（约5mg/L）（约5g/T原水入水） T/hr × 5g/T ＝ g/hr

5.加药机调节：药液稀释10倍（ml/hr），调节加药机Stork , Speed .

6.加药周期：设备采水时同时添加

2-2-2 NaHSO3

反渗透膜在余氯含量1ppm接触200～1000小时后，可能会出现膜的降解（简称200～1000ppm hr 的抗氯能力）。余氯可以通过化学还原剂将其还原成无害的氯离子，焦亚硫酸钠（SMBS）是最常用的去除余氯及抑制微生物活性的化学品，当他溶于水中时，SMBS形成亚硫酸氢钠（SBS）：

Na2S2O5 ＋ H2O → 2NaHSO3

SBS然后还原次氯酸：

NaHSO3＋ HOCL → HCL ＋ NaHSO4

实际中每脱除的余氯需要加入的SMBS。干燥阴冷的储存条件下，固体SMBS的有效期为4～6个月，但在水溶液中，亚硫酸氢钠（SBS）会随时与空气中的氧发生氧化还原反应，浓度2％、10％、20％、30％的有效期分别为3天、7天、1个月、6个月。SMBS必须是食品级并且还需是未经过钴活化过的产品。或直接使用食品级的SBS。调配量需在有效期内用完!

主要设备如下：

1.药剂槽：容量250L

2.加药机：LMI定量加药泵

3.使用药剂：SMBS 或SBS

4.药剂添加量：3～5ppm（约5mg/L）（约5g/T原水入水） 25 T/hr × 5g/T ＝ 125 g/hr