預處理的作用及目標

1.預處理系統的重要性

反(fan)滲(shen)(shen)透(tou)(tou)(tou)系統(tong)(tong)(tong)(tong)包括原水(shui)(shui)的(de)預處(chu)(chu)理(li)、反(fan)滲(shen)(shen)透(tou)(tou)(tou)裝(zhuang)置、后處(chu)(chu)理(li)三部分(fen)。RO系統(tong)(tong)(tong)(tong)對(dui)(dui)原水(shui)(shui)的(de)預處(chu)(chu)理(li)有它特(te)定(ding)的(de)要(yao)求。由于原水(shui)(shui)的(de)種類繁多，其成(cheng)分(fen)也非常(chang)復雜(za)，針對(dui)(dui)原水(shui)(shui)水(shui)(shui)質情(qing)況及RO系統(tong)(tong)(tong)(tong)回收率等主要(yao)工藝(yi)設計參(can)數的(de)要(yao)求，選擇(ze)合適的(de)預處(chu)(chu)理(li)工藝(yi)系統(tong)(tong)(tong)(tong)，減少對(dui)(dui)RO膜(mo)的(de)污堵、結垢，防止(zhi)RO膜(mo)脫鹽(yan)率、產(chan)水(shui)(shui)率的(de)降低，尤其是針對(dui)(dui)目前水(shui)(shui)源日趨匱乏(fa)、水(shui)(shui)質日趨惡化，選擇(ze)一(yi)個正確的(de)預處(chu)(chu)理(li)系統(tong)(tong)(tong)(tong)，將直接影(ying)響整(zheng)個水(shui)(shui)處(chu)(chu)理(li)系統(tong)(tong)(tong)(tong)的(de)功能。眾所周知，RO系統(tong)(tong)(tong)(tong)運(yun)行失敗(bai)，多數情(qing)況是由于預處(chu)(chu)理(li)系統(tong)(tong)(tong)(tong)功能不完善造(zao)成(cheng)的(de)。為了(le)確保(bao)反(fan)滲(shen)(shen)透(tou)(tou)(tou)過程的(de)正常(chang)進(jin)行，必須對(dui)(dui)原水(shui)(shui)進(jin)行嚴(yan)格的(de)預處(chu)(chu)理(li)。

2.反滲透系統的水源

反滲透(tou)原水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)種類很(hen)多，有各種天(tian)(tian)然(ran)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)、市(shi)(shi)政水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)和(he)工(gong)業(ye)廢(fei)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)等。天(tian)(tian)然(ran)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)包括地(di)表水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)和(he)地(di)下水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)兩種。地(di)表水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)范圍(wei)很(hen)廣，包括江河(he)、湖泊、水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)庫、海洋等。地(di)下水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)則存在于土壤和(he)巖石內(nei)，由雨水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)和(he)地(di)表水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)經過地(di)層的(de)滲流而形成。市(shi)(shi)政二級污(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)、電廠(chang)冷卻排污(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)等工(gong)業(ye)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)源(yuan)將成新(xin)的(de)途徑(jing)。水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)源(yuan)的(de)選擇將直接(jie)影響到水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)處理(li)工(gong)藝的(de)確(que)定(ding)和(he)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)處理(li)成本(ben)。

3.預處理的目的

使(shi)反滲透膜性能降低的主要(yao)因(yin)素有：

（1）膜發生(sheng)化學(xue)降解，如芳(fang)香族聚酰(xian)胺受(shou)氯等氧化劑(ji)及強酸(suan)強堿的破(po)壞；

（2）膜表面難溶鹽結(jie)垢；

（3）膜(mo)受進水懸浮物、膠(jiao)體污堵；

（4）膜受微生物(wu)、菌藻等黏附、侵蝕后造(zao)成污堵與膜降解；

（5）大分子(zi)有(you)機(ji)物(wu)對膜污(wu)堵以及小分子(zi)有(you)機(ji)物(wu)被(bei)膜吸附。

反滲透效(xiao)率與壽(shou)命與原水(shui)(shui)預處理(li)(li)(li)效(xiao)果密(mi)切(qie)相關，預處理(li)(li)(li)的(de)目的(de)就(jiu)是要把進水(shui)(shui)對膜的(de)污(wu)染、結垢、損傷等降到最(zui)低(di)，從而使系統產水(shui)(shui)量、脫鹽率、回收率及運行成(cheng)本最(zui)優(you)化。因此，良好的(de)預處理(li)(li)(li)對RO裝置(zhi)長期安全運行是十分(fen)重要的(de)。其目的(de)細(xi)分(fen)為(wei)：

（1）除去(qu)懸浮固(gu)體，降低濁度；

（2）控制微生(sheng)物的生(sheng)長；

（3）抑制與控制微溶鹽的沉積(ji)；

（4）進水溫度和pH的調(diao)整；

（5）有機物的(de)去除(chu)；

（6）金屬(shu)氧化物和硅的沉(chen)淀控制。

4.預處理的目標

為了保證反滲透(tou)系統的(de)水(shui)回(hui)收率、透(tou)過(guo)水(shui)質量(liang)、透(tou)過(guo)水(shui)流量(liang)的(de)穩定、運行(xing)費用的(de)最低化(hua)、膜使(shi)用壽命的(de)最佳化(hua)等，必須進(jin)行(xing)完善的(de)預處理。具(ju)體的(de)目標為：

（1）防(fang)止(zhi)膜表面發(fa)生污染(ran)，即必須盡量去除(chu)懸浮固體、微生物(wu)(wu)、膠體物(wu)(wu)質(zhi)及有機(ji)物(wu)(wu)，從而防(fang)止(zhi)這些物(wu)(wu)質(zhi)在膜表面沉積或污堵在膜元件水流通(tong)道；

（2）防止膜表面(mian)(mian)發(fa)生(sheng)結垢，即必須盡(jin)量(liang)抑制難溶鹽如CaCO3、CaSO4、BaSO4、SrSO4、CaF2以及鐵、錳、鋁、硅化合(he)物等在膜表面(mian)(mian)的沉積(ji)；

（3）防止(zhi)膜(mo)承受物理和化(hua)學(xue)損傷，即必須(xu)盡量避免高溫、極端的酸性水或堿(jian)性水、氧(yang)化(hua)劑等(deng)對膜(mo)的影響。

5.反滲透系統進水指標

原水(shui)水(shui)質指(zhi)標的全分析(xi)，對(dui)于反滲(shen)透系統工(gong)程(cheng)是最(zui)(zui)基礎也是最(zui)(zui)重(zhong)要(yao)的工(gong)作，也是確定預處理(li)工(gong)藝流(liu)程(cheng)最(zui)(zui)重(zhong)要(yao)的化學指(zhi)標根據。

（1）SDI

反(fan)滲(shen)(shen)透預(yu)處(chu)理(li)中采用(yong)污(wu)泥密(mi)度指(zhi)數(shu)（SDI），有時也稱為污(wu)染指(zhi)數(shu)（FI）來判斷進(jin)水(shui)(shui)中膠體和顆粒物(wu)質的(de)(de)污(wu)染程度。這個方法比濁度測定更能反(fan)映水(shui)(shui)質情(qing)況，它已經被反(fan)滲(shen)(shen)透行業普遍接(jie)收和認可，是反(fan)滲(shen)(shen)透預(yu)處(chu)理(li)系統中必(bi)須(xu)檢測的(de)(de)重要指(zhi)標。在RO系統日常運行中，建議每天測定3次結果供分析。東麗(li)的(de)(de)設(she)計(ji)導則要求進(jin)水(shui)(shui)的(de)(de)SDI≤5。而一般干凈(jing)的(de)(de)井水(shui)(shui)的(de)(de)SDI<1，則不必(bi)進(jin)行去(qu)除膠體的(de)(de)預(yu)處(chu)理(li)。

SDI是在2.1Kg/c㎡（30psi）的給水壓力下，單位(wei)時間與單位(wei)面積內0.45μm特定濾(lv)膜(mo)被污堵的百分率。測試方法(fa)如下：

(a)將SDI測試裝置如右(you)圖組裝；

(b)將SDI測試裝(zhuang)置與測試點連(lian)接（測試點通常選在(zai)壓力穩定的RO低壓進水口前(qian)）；

(c)將(jiang)微濾膜(mo)片(pian)裝入(ru)測(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)過濾器并將(jiang)給水(shui)的壓(ya)力穩定在(zai)2.1Kg/cm2(30psi)之(zhi)(zhi)內(nei)，注意(yi)：將(jiang)膜(mo)片(pian)正(zheng)向(xiang)平展(zhan)置于測(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)儀內(nei)，用少量凈(jing)水(shui)將(jiang)膜(mo)片(pian)完全(quan)濕融，不容(rong)許有氣泡存在(zai)于膜(mo)片(pian)與測(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)儀之(zhi)(zhi)間，以免(mian)影向(xiang)測(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)效果(guo)。

(d)在過濾器下放置一只500ml量筒，準備收集過濾水；

(e)開閥(fa)門，測定收(shou)集500ml水樣所(suo)需時間Ti，并使水繼續流；

(f)15分鐘后，再(zai)測(ce)定收(shou)集500ml水樣所需時間Tf；如果收(shou)集100ml水樣的時間超(chao)60秒(miao)，則表(biao)明膜面被污堵，無需再(zai)繼續進行測(ce)試；

(g)關(guan)閉閥門(men)，將測試過(guo)濾(lv)器(qi)中(zhong)的(de)膜片取出以便(bian)進一(yi)步的(de)分析；

（2）溫度(du)、pH

進水的溫(wen)(wen)度是影(ying)響反滲(shen)透系統產(chan)水量(liang)的重要(yao)因(yin)素，對于溫(wen)(wen)度較低或較高(gao)的原水可根據(ju)膜(mo)元 件的溫(wen)(wen)度使用要(yao)求采取適當的措施予以調節。

另外調節pH是(shi)控(kong)制(zhi)碳(tan)酸(suan)鈣結垢的(de)(de)最簡單的(de)(de)方法，通過(guo)測定及計算濃水的(de)(de)拉格朗(lang)日飽(bao)和指 數（LSI）或(huo)史蒂夫戴維斯(si)穩定指數（S&DSI），可以判(pan)斷碳(tan)酸(suan)鈣結垢的(de)(de)可能性。但是(shi)過(guo)低或(huo)過(guo) 高pH值可能會(hui)造成膜損傷，請參(can)考膜元件(jian)技術規(gui)范書有關(guan)pH的(de)(de)范圍要求。

（3）生物(wu)污染評估

進(jin)水(shui)是生(sheng)物(wu)(wu)污(wu)染來源之一，微(wei)生(sheng)物(wu)(wu)進(jin)入反滲透系(xi)統(tong)時會在(zai)膜表面(mian)吸附或繁(fan)殖，特(te)別(bie)是在(zai)濃 縮側由于有(you)機物(wu)(wu)等營(ying)養(yang)物(wu)(wu)的大量(liang)積蓄(xu)而(er)發(fa)生(sheng)微(wei)生(sheng)物(wu)(wu)污(wu)染的現象(xiang)。濃水(shui)中總細菌數的迅速增加(jia)是微(wei)生(sheng)物(wu)(wu)污(wu)染的特(te)征之一，對膜元件進(jin)行解剖，分析細菌數量(liang)、品種以(yi)及TOC、蛋(dan)白、ATP等可 證實微(wei)生(sheng)物(wu)(wu)污(wu)染的存在(zai)。

（4）氧化劑

由于聚(ju)酰胺反滲(shen)透(tou)膜材質本身不(bu)能承受氧化劑(ji)，所以進水(shui)中(zhong)必須去(qu)除游離氯、高錳酸鹽、 過硫酸鹽、六價鉻、過氧化物(wu)、臭(chou)氧等氧化劑(ji)。

（5）油分及有機溶劑

反滲透的進(jin)水中(zhong)不得含(han)有(you)(you)油分(fen)和有(you)(you)機溶(rong)劑。油分(fen)會附著在膜(mo)表面造成(cheng)透過水量降低，有(you)(you)機 溶(rong)劑會在膜(mo)表面發生相分(fen)離(li)而破(po)壞(huai)機能層。

（6）化學污染物

反滲透的(de)(de)進水(shui)中(zhong)不得含有(you)陽離(li)子(zi)(zi)高分子(zi)(zi)絮凝劑、陽離(li)子(zi)(zi)界(jie)面活性劑、環氧樹脂(zhi)涂(tu)料及(ji)陰離(li)子(zi)(zi)交(jiao)換樹脂(zhi)的(de)(de)溶出物，這些化(hua)學物質會在膜表面形(xing)成化(hua)學污染，造成透過水(shui)量(liang)的(de)(de)降低。膜表面雖(sui)然與新膜看上去很接近，但(dan)ppb單(dan)位的(de)(de)極微量(liang)的(de)(de)原(yuan)因物質也會引起透過水(shui)量(liang)的(de)(de)降低，而且一(yi)般(ban)的(de)(de)化(hua)學清洗也無法使膜恢復(fu)性能。

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