纯水设备

水处理基本知识 从RO装置的进水水质要求看预处理的重要性

  我们在前文中粗略地介绍过纯水设备的前处理工艺，而本文就目前常见水质应用场景及情况做一定的归纳，并就前文工艺的细节补充说明。

  对于RO装置的稳定运行，我们第一步要确保进水水温，pH，余氯，SDI指数，操作压力，回收率等关键指标的控制，而产水量，电导率，压力差则是需要时刻关注的运行参数。在设备的稳定运行过程中，预处理装置起着前部先锋的作用，耗材通过不断的牺牲自己来保护RO装置的稳定高效运行。

  本文篇幅较长，方便读者获取有效信息，将结论以表格形式放在前面，后文再做详细阐述。

  备注：RO装置进水水质要求会因为厂商，RO膜材质，应用场景等情况而存在细微差别，上述标准仅供参考，具体水质要求请咨询厂家技术人员。

  4、增加水处理的运行成本，包括RO阻垢剂，树脂再生盐，及其他水处理药剂等

  所以结合RO装置进水水质要求，针对进水的不同超标参数，进行一定的预处理，以达到RO装置稳定高效运行目的。

  写在前面，预处理工艺不是越多越好，在达到一定的要求的情况下是越少越好。还有就是预处理工艺特别是加药工艺，切忌过量投放，以免形成新的污染源。

  鉴于本文篇幅又比较长，理论推导枯燥乏味，所以先把结论放上来，有需要的可直接搬运。

  备注：降低回收率本质上不属于工艺，只能算是控制方式，在真实的操作时往往作为过渡处理。

  活性炭过滤器：吸附电解质离子和进行离子交换吸附，可以去除水中的异色，广谱吸附剂。

  PP熔喷滤芯过滤器：精密过滤器的一种，常选用5μm精度过滤，起保安过滤器作用。

  盘式过滤器：高效过滤器，常选用50/100μm精度过滤，适合大流量设备。

  超滤：中空纤维膜过滤技术，常选用0.01μm精度过滤，起保安过滤器作用，成本较高。

  RO设备的额定产水量是在假设进水温度为25℃的情况下设定的，且此时RO膜拥有最佳的工作效率。在恒定给水压力的情况下，进水水温每下降1℃，单位产水量就会下降3%。所以维持一个良好的进水温度对总系统的稳定运行至关重要。

  备注：实际设计生产的全部过程中，一般按照RO膜额定产水量的80%设计系统，以减少温度对系统产水量的影响。

  板式换热器：由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种新型高效换热器。各种板片之间形成薄矩形通道，通过板片进行热量交换。板式换热器是液-液、液-汽进行热交换的理想设备。它具有换热效率高、热损失小、结构紧密相连轻巧、占地面积小、安装清洗方便、应用广泛、常规使用的寿命长等特点。在相同压力损失情况下，其传热系数比列管式换热器高3-5倍，占地面积为管式换热器的三分之一，热回收率可高达90%以上。

  水的温度过高或过低，都会严重因影响RO膜产水量和除盐率，而当水温在25℃时，是RO膜运行的最佳状态。通过板式换热器使系统水温维持在25℃左右，特别是在北方低温度的环境是必要且高效的。

  板式换热器的局限：换热器的运行需要热源侧提供高温的液体或者蒸汽，如果采用电加热往往得不偿失，所以换热器一般只在冬季低温寒冷的北方地区，或者火力发电厂，大型化工厂等有额外热源的场景下使用，多用于大型工业用纯水/中水回用，产业园集中用水等项目。南方地区及大部分小型设备，在冬季或室温情况下，系统产水量影响有限，不必过于执着最佳水温。

  一般为 2～11，pH对膜性能本身的影响很小，但是水中许多离子本身的特性受 pH的影响巨大。由于同一离子，荷电程度高，膜的脱除率高，荷电程度低或不荷电，则膜的脱除率低，因此 pH对某些杂质的脱除率影响十分巨大。在具体的应用过程中，主要有以下几方面影响

  2、以碳酸盐休系的平衡关系举例，这个平衡随着pH值的变化而移动，当pH值小于8时，水中的C032-和HCO3-开始部分转化为CO2,当pH值小于4时，水中全部C032-和HCO3-都有转化为CO2,RO膜元件对溶解在水中的CO2是不能脱除的，这些CO2透过膜元件到达产水侧后会重新在水中转化为HCO3-,使产水电导率升高，因此RO元件在低pH值条件下运行时表现出的脱盐率不但是，也不能为了排除CO2的干扰而不加限制地提高pH值，是因为pH值的升高会降低碳酸盐的溶解度，导致结垢。因此控制适当的pH值范围才能确保RO的正常运行。这种碳酸盐的平衡体系就会造成当一级RO装置的产水（pH≈6）立即进入二级RO装置时，脱盐率降低，产水量降低。

  通过向水中添加化学药剂酸或者碱，使水溶液的酸碱度达到预期的值。pH调节剂可大致分为两类：酸性调节剂和碱性调节剂。

  酸性调节剂能够降低液体的pH值，通常是通过释放氢离子或者形成酸性化合物来实现的。常见的酸性调节剂包括硫酸、盐酸、醋酸、柠檬酸等。

  碱性调节剂则可提升液体的pH值，通常是通过释放氢氧根离子或者形成碱性化合物来实现的。常见的碱性调节剂包括氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢钠等。

  淤泥密度指数（Silt Density Index, 简称SDI）值，是水质指标的重要参数之一。它代表了水中颗粒、胶体和其他能阻塞各种水进化设施的物体含量。在RO水处理过程中，SDI值是测定RO系统进水的重要标志之一；是检验预处理系统出水是不是达到RO进水要求的主要手段。它的大小对RO系统运行寿命至关重要。

  SDI测定方法：（SDI是指15分钟在0.45μm滤膜上过滤的泥沙重量，按照膜设计手册，要求此值必须小于5）。用直径为47mm、平均孔径0.45µm的微孔滤膜，在0.21MPa的压力下过滤水样，记录最初滤过500mL水样所需时间t0，继续过滤15min后，再记录过滤500mL水样所需时间t15。用下式计算SDI：

  在上述测定过程中，水中粒径大于0.45µm的颗粒、胶体和细菌大都被截留在膜面上，引起膜的透水速度下降，过滤同等体积的水样所需时间延长，所以t0/ t151。水中的悬浮物和胶体物质越多， t0/ t15值越小，SDI 越大（其极限值为6.7）。

  由于RO膜对胶体有很高的去除效果。从而使RO装置中膜面的胶体浓度，沿水流方向逐步的提升，当回收率75％时，装置中最后一段（二段式或更高段）膜元件水中的胶体浓度大约是第一段的四倍。而当SDI值过高时，表示水中颗粒、胶体和其他能阻塞各种水进化设施的物体含量较高，更容易造成RO膜的堵塞，所以要将SDI值降到某些特定的程度。按照膜使用手册，大部分厂商要求进水SDI值小于5或者4，以保证自家RO膜的稳定运行，SDI值也是系统关键控制之一。

  絮凝沉淀：在水中投加混凝剂后，其中悬浮物的胶体及分散颗粒在分子力的相互作用下生成絮状体且在沉降过程中它们互相碰撞凝聚，其尺寸和质量不断变大，沉速持续不断的增加。相关工艺絮凝剂加药装置。

  盘式过滤器：又称叠片式过滤器，过滤精度5-200μm，多采用50/100μm过滤精度

  超滤：超滤装置，过滤精度0.001-0.02μm（1-20nm），多采用0.01μm过滤精度

  其中属于机械过滤器的石英砂过滤器，活性炭过滤器和多介质过滤器主要以截留和吸附双重作用去除水中颗粒，吸附胶体。

  属于精密过滤器范畴袋式过滤器，PP熔喷滤芯过滤器，盘式过滤器（叠片式过滤器）主要的过滤作用是截留。

  袋式过滤器：袋式过滤器有以下几类：单袋过滤器、多袋过滤器，摇臂袋式过滤器、高精度袋式过滤器等，过滤器过滤精度1-10μm范围。作为预处理常选用5μm精度。

  PP熔喷滤芯过滤器：PP滤芯也叫做PP熔喷滤芯，熔喷过滤芯由聚丙烯超细纤维热熔缠结制成，纤维在空间随机形成三维微孔结构，维孔孔径沿滤液流向呈梯度分布，集表面、深层、精精过滤于一体，可截留不同粒径的杂质。滤芯精度范围0.5－100μm，作为预处理常选用5μm精度。

  备注：还有一款常用的滤芯过滤器为折叠式滤芯过滤器，常用在EDI装置的保护和作为超纯水的终端出水过滤。折叠式滤芯采用聚丙烯(Polypropylene)热喷纤维膜，尼龙(Nylonb)聚四氟乙烯(PTEE)微孔滤膜等为过滤介质制作成的精密过滤器件，具有体积小，过滤面积大，精度高等优点。过滤精度范围可从0.1μm至60μm。作为EDI装置的保护和超纯水终端出水过滤多采用0.45/1.0μm和0.1/0.22μm。

  盘式（叠片式）过滤器：采用模块化设计，当过滤器正常工作时，水流流经叠片，利用片壁和凹槽来聚集及截取杂物。片槽的复合内截面提供了类似于在砂石过滤器中产生的三维过滤。因而它的过滤效率很高。盘式过滤器的几个优点

  精确过滤：可根据用水要求选不一样精度的过滤盘片，有5μm，20μm、55μm、100μm、 130μm、200μm、400μm等多种规格，过滤比大于85%。

  彻底高效反洗：由于反洗时将过滤孔隙完全打开，加上离心喷射作用，达到了其他过滤器无法达到的清理洗涤效果。每个过滤单元反洗过程只需10到20秒即可完成。

  全自动运行，连续出水：时间和压差控制反洗启动。在过滤器系统内，各个过滤单元和工作站间按顺序进行反洗。工作、反洗状态之间自动切换，可确保连续出水，系统压损小，过滤和反洗效果不会因使用时间而变差。

  模块化设计：用户可按需取舍过滤单元并联数量，灵活可变，互换性强。可灵活利用现场边角空间，因地制宜安装占地少。

  超滤：超滤是采用中空纤维过滤新技术，超滤微孔小于0.02μm，能彻底滤除水中的细菌、铁锈、胶体等有害于人体健康的物质，可以保留水中原有的微量元素和矿物质。在纯水制备中，超滤有相对于精密过滤更好的截留作用，但是成本更高。

  备注：超滤膜在生活中多采用0.01μm过滤精度，其根本原因为对身体有害的细菌直径都大于或等于0.02μm，而对身体有好处的部分矿物质和微量元素的直径都小于或等于0.01μm，因此超滤膜的过滤精度为0.01μm，可以去除水中的有害细菌，保留对我们身体有好处的矿物质和微量元素。工业生产过程中，往往精度的选择更广泛，根据项目的实际需要来选择。

  浊度，指溶液对光线通过时所产生的阻碍程度，它包括悬浮物对光的散射和溶质分子对光的吸收。水的浊度不仅与水中悬浮物质的含量有关，而且与它们的大小、形状及折射系数等有关。浊度对RO装置最大影响是可能堵塞RO膜，RO膜一般浊度要求＜1NTU，部分型号RO膜浊度要求＜0.2NTU

  浊度和SDI表述在一般人的认知中感觉非常想象，都是体现水质的污浊程度，但是在科学上还是有很大区别的。

  淤泥密度指数SDI与浊度只是弱相关。通常浊度越高，SDI越高，但反过来不一定成立。浊度小于1NTU的水质，SDI也有一定的可能大于5。在以地表水为水源的饮用水中常常会出现这种情况。因此，在以市政自来水为水源的RO膜系统中，通常也会设置多介质过滤器。

  余氯是指来自于原水或系统中微生物杀菌（氯化杀菌）消毒残留，以余氯化物、氯访、氯乙酸、三氯乙酸等形式存在的总称。在水环境中进行着Cl2+H2O=HCl+HClO、HClO=H+ +HCLO-的可逆反应。RO膜无法去除Cl2这种不带电荷的小分子。当Cl2、ClO-的浓度远超RO膜对余氯的长期耐受程度（≤0.1mg/L）时，造成RO膜的官能团功能缺失，降低RO膜的常规使用的寿命，增加更换成本。余氯是造成RO膜材质水解氧化危害的元凶之一，另外一位是臭氧。前处理工艺中出于特定原因使用氧化剂的情况下，都要格外的注意浓度的配比，过量使用会极大增加另外配置的工作量。

  余氯还原剂：又称RO还原剂，常用的还原剂有亚硫酸氢钠等，通过还原剂加药装置实现，还原剂加药装置一般放在保安过滤器之前，随同级RO高压泵一起运转。亚硫酸氢钠除余氯的工作原理为：

  活性炭吸附：脱氯过程是吸附、催化和氯与炭反应的一个综合过程。吸附与活性炭对水中有机物吸附相同，只是吸附质分子比有机物分子小。氯与炭反应，是指余氯在水中以次氯酸形式存在，它在炭表明上进行化学反应，活性炭作为还原剂把次氯酸还原为氯离子：

  在酸性或中性条件下，余氯主要是以HOCI形式存在。HOCl遇到活性炭会氧化活性炭，在果壳活性炭表而生成氧化物(或CO、C02)，HOCl被还原成H+和Cl-。

  一定大小的固体颗粒物容易对RO装置造成堵塞和磨损。需要通过保安过滤器或者超滤装置物理拦截5μm以上的颗粒物或者胶体。

  原水中溶解性的金属盐，在RO装置中可能会产生沉淀而污染膜。最常见的有氢氧化铁、氢氧化铝和氧化锰。铁锰元素多来源于地下水或者深井水。

  为了防止铁的污染，首先必须控制进水中铁的浓度。去除铁的方法有很多，可以再一次进行选择氧化--过滤法，即首先用次氯酸钠氧化，随后经双层过滤器将其除掉；也可使用超滤进行滤除。软化器也具有除铁功能，但如果原水中铁含量大于1mg/l，树脂同样受到铁的污染。

  铝对膜的污染是由于氢氧化铝沉淀而导致的，氢氧化铝沉淀物通常以胶体形式存在，铝离子是一种两性离子（铝能和酸或碱反应）并在6.5－6.7的pH范围内具有最小的溶解度，如果铝凝聚过程在太高或太低的pH值下进行，铝离子将进入RO装置中造成膜的污染，因此对于采用铝盐为聚凝剂的预处理系统，其pH值最好控制在6.5－6.7，使铝的溶解度达到最小，并且定期监测经预处理过的水中的铝含量，控制在0.05mg／L以下。

  絮凝沉淀：通过加氯等氧化剂使Fe2+氧化成易被过滤的物质，由于铁胶体氧化物非常微小，因此过滤之前需加混凝剂。典型的预处理为在多介质过滤器进水中投加混凝剂，集混凝—絮凝—过滤于一体，可有效去除已形成的铁胶体氧化物。

  铁锰过滤器：通过曝气装置将水同氧气充分地接触而产生自然氧化；曝气后的水通过除铁除锰过滤器进行除铁过程。如果水中的铁大部分为三价铁则不必曝气 而立即进入铁除锰过滤器进行脱除。

  其主要工作原理为利用氧化方法将水中低价铁离子和低价锰离子氧化成高价铁离子和高价锰离子再经过吸咐过滤去除，达到降低水中铁锰含量的目地。滤料采用精制石英砂或锰砂。

  当进水中铁离子含量＜0.05ppm时，可采用强酸阳离子树脂吸附。当铁离子含量为0.05～2ppm时，可采用铁锰过滤器过滤，铁锰过滤器能够将Fe2+氧化并一起进行过滤，可有效预防RO的铁污染。

  SiO2对RO装置的影响主要为两方面，一方面为SiO2在浓水侧过饱和状态下的胶体硅沉积，另一方面是与铁，铝等元素发生反应，产生难溶性的金属硅酸盐。

  常规的水源中SiO2的含量＜50mg/L,RO系统中对于SiO2的含量较为敏感，原因是由于 SiO2在饱和的状态下能聚合为非常难溶性的胶体硅沉积于膜表面且难以清洗。SiO2在RO浓水端的浓度允许值取决于SiO2的溶度积，同时受水温和pH影响很大。

  SiO2的溶解度与水温成正比，如25℃时溶解度为100mg/ L ,40℃时为160mg/L，而5℃时溶解度只有25mg/l。因此，当预处理系统中无加热设备时，在冬季要十分注意二氧化硅沉淀物对膜元件的污染问题，严控浓水中的二氧化硅含量，其值不能超过在该温度下的溶解度。

  铁和铝会与硅发生反应，形成难溶金属硅酸盐（硅酸铝和硅酸铁），而且所形成的金属硅酸盐会改变SiO2溶解度，从而进一步快速污堵膜元件。

  RO系统进水中允许铁离子（Fe3+）和铝离子（Al3+）的含量指标前提：水中含氧量0.5mg/ L ,pH 6时，铁离子、铝离子＜0.05mg/L 。

  LSI(Langelier Saturation index)是朗格利尔指数，衡量碳酸钙在水中的溶解倾向的指标，数值越高，越容易结垢，常用在RO系统模块设计中。LSI = pH–pHs（TDS ≤ 10,000 mg/L）衡量碳酸钙在水中溶解程度的指标, 正值表示碳酸钙倾向沉淀, 负值表示倾向溶解.对RO系统而言LSI值要求不大于0。系统的 LSI 值可用加酸来降低，也可减少系统水回收率来降低。

  从反应式 2和 3 能够准确的看出，如往水中加碱，则 H被中和，水的 pH 值升高，反应式 2 向右方进行，反应式3 向左方进行，碳酸钙易析出。如果碳酸钙在水中呈饱和状态，则反应式 1.式2和式3 处于平衡态，重碳酸钙既不分解成碳酸，碳酸也不会继续溶解。此时水的pH 值称为该水的饱和 pH 值，以 pHs 表示之。

  朗格利尔推导出了计算 pHS 的公式，并以水的实际pH与其pHs的差值来判断水垢的析出。此差值称为饱和指数，以L.S.I.表示。

  Ca离子浓度, TDS和碱度越高，结垢的倾向越强。 温度越高，结垢的倾向越高。

  阻垢剂的具体作用和原理放在药剂附文中表述。一般而言，加入适量阻垢剂的情况下，系统中难溶盐溶解度的阈值可以相应增大，硫酸钙提高到230%，硫化铯提高到800%，硫酸钡提高到6000%，碳酸钙对应的LSI数值能大大的提升到1.8，对二氧化硅的作用基本上没有（能够正常的使用对应的硅分散剂）。

  软化器：通过阳离子交换树脂，替换掉进水中的钙镁离子，用来降低或基本消除水中硬度的装置，其出水残留硬度（钙镁离子）可降至0.03mmol/L。需要配合软化树脂再生盐箱装置。

  脱气塔（除碳器）：是通过风机的风力来吹脱水中游离CO2的设备。脱气塔在纯水中是为了除去二氧化碳气体而设的，以免对后续RO膜造成了严重的伤害。一般的情况下，经除碳器后，水中的残留二氧化碳，可不超过5mg/L。一般设置在阳离子交换器（软化器）或反渗透装置之后。

  Ksp:溶度积，是指沉淀的溶解平衡常数，用Ksp表示。溶度积的大小反映了难溶电解质的溶解能力。溶度积常数仅适用于难溶电解质的饱和溶液，对易溶的电解质不适用。

  在一定温度下，难溶电解质晶体与溶解在溶液中的离子之间有沉淀溶解和生成的平衡，称为沉淀溶解平衡。将难溶电解质AgCI放入水中，固体表面的一部分Ag+和Cl-在水分子的不断作用下脱离AgCl固体，与水分子缔合成水合离子进入溶液，此过程称作沉淀的溶解；与此同时，溶液中的水合Ag+和Cl-不断运动，其中一部分受到AgCl固体的表面带相反电荷的离子吸引，又会重新结合成固体AgCI，此过程称作沉淀的生成。难溶电解质的溶解和生成是可逆过程。一段时间后，当难溶电解质溶解的速率和生成的速率相等，溶液中各离子的浓度不再发生明显的变化，难溶电解质固体和溶液中水合离子间的沉淀溶解平衡由此建立：

  当溶液中相关离子浓度增加，难溶物将沉淀出来；反之难溶物溶解，这是同离子效应。如果溶液中有其它离子，形成的离子氛有效阻止离子结合为沉淀，是盐效应。离子强度影响到活度系数f，也就影响到活度a，Ksp=a(Ag+)a(Cl-)，温度恒定时，Ksp为常数。Ksp=a(Ag+)a(Cl-)=c(Ag+)c(Cl-)f(Ag+)f(Cl-)，离子强度μ改变， f(Ag+)、f(Cl-)改变，所以溶解度c(Ag+)改变。

  注:硅随pH而改变其化学结构。其溶度积与其结构及温度有关。如果硅存在于RO浓水中的量超过20mg/L，其结垢倾向应作估算。

  离子强度是溶液中离子浓度的量度，是溶液中所有离子浓度的函数。离子化合物溶于水中时，会解离成离子，水溶液中电解质的浓度会影响到其他盐类的溶解度，而影响的强弱程度就称为离子强度。

  分别计算钠离子，氯离子，钙离子，碳酸氢根离子的离子强度，二段式浓水侧的离子浓度接近进水浓度的4倍。

  高价离子在水溶液中受到离子强度的影响明显高于低价离子，通过Ksp公式，在恒温25℃的情况下，因为浓水侧盐效应，溶液中离子的活度会受到活度系数的印象而提高实际浓度的可溶解阈值。在恒温状态，Ksp和有效离子浓度a保持不变，而因为活度系数f的改变，实际离子浓度的阈值（溶解度S的阈值）得到了提高。

  以上述条件状态，Ca2+的实际溶解度阈值提高到了1/0.52=1.92倍。考虑到高离子浓度进水对系统别的方面的诸多弊端，离子强度对溶解度阈值提高的帮助并不能功大于过，相反我们仍旧是要最好能够降低进水的离子浓度，特别是易结垢物质的离子浓度。我们多次提到二段式浓水侧的离子浓度接近进水浓度的4倍，所以易结垢物质的结垢风险是很大。

  我们以CaSO4举例，计算其阻垢倾向。KspCaSO4=a(Ca2+)a(SO42-)。备注：碳酸钙的溶解一般单独参考LSI指数。

  IpbKsp，溶液为不饱和溶液，无沉淀析出;若有沉淀存在，则沉淀将溶解。

  为慎重起见，为防止难溶盐在RO膜上结垢，一般要求IPb0.8Ksp

  TOC（总有机碳）：指水样中所有有机碳的总量。TOC是经过测量样品中的碳含量来确定的，它可当作评估水体有机污染的指标。

  COD（化学需氧量）：指在化学氧化条件下，水样中有机物被氧化消耗的总量。COD测试用于测量水样中可被氧化的有机物的含量，是评估水体有机污染的重要指标之一。

  BOD（生化需氧量）：指在生物降解条件下，水中有机物被微生物降解所需的氧气量。BOD测试大多数都用在评估水体中有机物的生物可降解性，是评价水体自净能力和污染程度的重要指标之一。

  COD是通过氧化反应测量水样中有机物的总含量，包括有机碳和其他有机物质，与TOC之间没有简单的线性关系。

  BOD是通过微生物降解有机物来测量水样中有机物的含量，BOD值一般小于COD值，因为不是所有有机物质都能够被微生物完全降解。

  综上所述，TOD表示水中所有有机物的总量，TOC表示水中所有有机碳的总量，COD表示水中有机物的化学氧化需求量，BOD表示水中有机物的生物降解需氧量。它们在水质分析和评估中有不同的应用和意义。

  在RO装置的进水水质要求方面，TOC,COD，BOD的指标更多的是防止有机污染物对RO装置潜在风险的规避。

  水中的有机物RO膜的影响最为复杂,一些有机物对膜的影响不大,而另一些则会造成膜的有机污染,对于地表水应尽量在凝聚澄清过程中去除有机物,还能够使用活性碳过滤逐步降低有机物含量。

  1.自然水源中存在有机物：自然水源如河流、湖泊等可能含有腐殖酸、蛋白质等有机物，这些有机物可以通过进水进入RO膜系统。

  2.工业废水：工业废水中含有各种有机物，例如石油类、溶剂、化学药品等，这些有机物可能难以被完全去除，进而影响RO膜。

  3.农业污染：农业活动中使用的农药、化肥等有机物也可能进入水源，成为有机物污染的源头。

  1.膜表面污染：有机物在RO膜表面沉积，形成薄膜层，导致膜通量下降，影响膜的性能。

  2.膜孔堵塞：有机物的聚集可能堵塞RO膜的微孔，减少产水通量，增加能耗。

  1.膜孔径太大：如果RO膜的孔径较大，有机物可能直接通过膜，导致有机物污染。

  2.不适当的预处理：进水中的有机物如果没有经过足够的预处理，可能没办法被有效去除，进而污染RO膜。

  3.操作不当：如果RO膜的操作参数不合适，如进水压力过高、回收率过高等，有几率会使有机物在膜表面积聚。

  4.膜的老化：RO膜使用时间长了，膜的表面易产生微小裂缝，这些裂缝有几率会成为有机物附着的场所。

  1.进水预处理：使用颗粒过滤器、活性炭吸附器等进行预处理，有效去除进水中的有机物。

  2.适当的操作参数：控制RO膜的操作参数，防止过高的进水压力、回收率等。

  4.严格监控水质：对进水和产水进行定期监测，一经发现有机物污染，及时采取措施。

  表面活性剂的存在会导致RO膜表面产生胶体、微生物和有机物等污染物，这些污染物会附着在膜表面上，形成膜污染层，影响膜的通量和分离性能。

  选择合适的水源和采取合适的预处理措施，能够尽可能的防止油对RO膜的危害，保证膜的正常工作。

  在水处理项目中为了系统的稳定运行，往往需要在各个阶段添加一些药剂，包括但不限于以下药剂：pH调节（酸/碱）、杀菌剂（氧化剂/灭藻剂）、絮凝剂、还原剂、阻垢剂（分散剂）等

  主要应用于二级RO装置前，在二级RO进水中注入碱液用来提高pH。有以下作用

  1：RO膜在pH值7.5-7.8时脱盐率最高。当一级RO装置的产水（pH≈6）立即进入二级RO装置时，脱盐率降低，产水量降低。所以要二级RO进水之前调节pH到弱碱性。

  氧化性杀菌是具有强烈氧化性的杀生剂，通常是一种强氧化剂，对水中的微生物的杀生作用强烈。氧化性杀生剂对水中其它的还原性物质都能起到氧化作用，当水中存在有机物、硫化氢、亚铁离子时，会消耗掉一部分氧化性杀生剂，降低它们的杀生效果。

  水系统中常用的氧化性杀生剂为含氯化合物、过氧化物、含溴化合物等具有氧化性能的化合物。这些化合物普遍具有杀菌灭藻速度快、杀生效果的广谱性高、处理费用低、对环境污染相对影响较小、微生物不易产生抗药性的优点。不足之处是受到水中的有机物和具有还原性物质的影响较大，药剂时间短，受水中的PH值影响也较大，同时，分散渗透和剥离效果差等。

  卤族元素氯、溴和碘都是性能好的氧化性杀菌剂。氯来源广，价格低，使用起来更便捷，杀菌效果良好，可以和许多水质处理药剂一起使用而互不干扰或干扰很小，对环境污染小，广泛地用作工业和民用用水的微生物的杀菌剂。

  氯的杀菌作用是氯在水中生成分子状态的次氯酸，次氯酸分子能穿透微生物的细胞膜与蛋白质生成稳定的N-CL键，使呼吸作用所必需的还原酶减弱或失去活性，较高浓度时会破坏细胞壁。添加到水中的氯以次氯酸的形式存在的比例越高，杀菌效果越好。

  氧化性杀菌剂的投加点应在系统进水处，连续投加，加药量需加以控制，在膜系统中使用氧化性杀菌剂需要在进入RO前进行还原处理，防止RO膜氧化失效。

  非氧化性杀菌剂根据其种类不同，杀菌机理也不一样，但均是以致毒剂的方式作用于微生物某一特殊部位，从而破坏微生物的细胞或者生命部位达到杀菌目的。因而，它不受水中还原物质的影响。非氧化性杀菌灭藻剂的杀生作用有一定的持久性，对沉积物或黏泥有渗透、剥离作用，受硫化氢、氨等还原物质的影响较小，受水中PH值影响较小。

  有机硫类主要是依靠杂环上的活性部分，如N、H、O与菌体蛋白质中DNA的碱基形成氧健，吸附在细胞上，从而破坏了细胞内DNA的结构导致DNA失去繁殖能力，从而使细胞死亡。

  有机溴类主要能迅速穿透微生物细胞膜，作用于一定的蛋白基团，使细胞正常氧化还原终止，它的分支还可以选择性的溴化或氧化微生物的特殊酶代谢物，最后导致细胞死亡。

  季胺盐能使蛋白质变性，使氯和磷化合物从细胞内渗出而导致细胞死亡；季胺盐破坏了细胞壁的通透性，使维持生命的养份摄入量降低。长链烷基季胺盐、碳链R+带的正电荷更易吸附带负电子的细菌，因此提高了杀菌剂的杀菌率。

  非氧化性杀菌剂加药方式多样，可进行连续在线投加，也可进行在线冲击投加或系统清洗时使用。

  絮凝剂按照其化学成分总体可分为无机絮凝剂和有机絮凝剂两类。其中无机絮凝剂又包括无机凝聚剂和无机高分子絮凝剂；有机絮凝剂又包括合成有机高分子絮凝剂、天然有机高分子絮凝剂和微生物絮凝剂。

  主要分为两大类别：铁制剂系列和铝制剂系列，当然也包括其丛生的高聚物系列。

  无机絮凝剂包括硫酸铝、氯化铝、硫酸铁、氯化铁等，其中硫酸铝最早是由美国开发的，并一直沿用至今的一种重要的无机絮凝剂。常用的铝盐有硫酸铝AL2(SO4)3.18H2O和明矾AL2(SO4)3.K2SO4.24H2O，另一类是铁盐有三氯化铁水合物FeCL3.6H2O.硫酸亚铁水合物FeSO4.7H2O和硫酸铁。

  简单的无机聚合物絮凝剂，这类无机聚合物絮凝剂主要是铝盐和铁盐的聚合物。如聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铝(PAS)、聚合氯化铁(PFC)以及聚合硫酸铁(PFS)等。无机聚合物絮凝剂之所以比其它无机絮凝剂效果好，其最终的原因在于它能提供大量的络合离子，且能够强烈吸附胶体微粒，通过吸附、桥架、交联作用，从而使胶体凝聚。同时还发生物理化学变化，中和胶体微粒及悬浮物表面的电荷，降低了δ电位，使胶体微粒由原来的相斥变为相吸，破坏了胶团稳定性，使胶体微粒相互碰撞，从而形成絮状混凝沉淀，沉淀的表面积可达（200～1000）m2/g，极具吸附能力。

  除常用的聚铝、聚铁外，还有聚活性硅胶及其改性品，如聚硅铝(铁)、聚磷铝(铁)。改性的目的是引入某些高电荷离子以提高电荷的中和能力，引入羟基、磷酸根等以增加配位络合能力，从而改变絮凝效果，其可能的原因是：某些阴离子或阳离子能改变聚合物的形态结构及分布，或者是两种以上聚合物之间具有协同增效作用。

  无机絮凝剂的优点是比较经济、用法简单;但用量大、絮凝效果低，而且存在成本高、腐蚀性强的缺点。有机高分子絮凝剂是20世纪60年代后期才发展起来的一类新型废水处理剂。与传统絮凝剂相比，它能成倍的提高效能，且价格较低，因而有逐步成为主流药剂的趋势。加上产品质量稳定，有机聚合类絮凝剂的生产已占絮凝剂总产量30%～60%。

  在国内水处理中使用最广泛的絮凝剂，是合成的聚丙烯酰胺系列新产品，大致上可以分为阴离子型，阳离子型，非离子型和两性离子型。聚丙烯酰胺(polyacrylamide)，常简写为PAM(过去亦有简写为PHP）水处理使用的各种PAM，实质上是用特殊的比例的丙烯酰胺和丙烯酸钠经过共聚反应生成的高分子产物，有一系列的产品。

  聚丙烯酰胺按分子量的大小可分为超高相对分子量聚丙烯酰胺、高相对分子量聚丙烯酰胺、中相对分子量聚丙烯酰胺和低相对分子量聚丙烯酰胺。超高相对分子量聚丙烯酰胺大多数都用在油田的三次采油，高相对分子量聚丙烯酰胺主要用做絮凝剂，中相对分子量聚丙烯酰胺主要用做纸张的干强剂，低相对分子量聚丙烯酰胺主要用做分散剂。

  有机无机复合絮凝剂以品种多样和性能多元化占主导地位。作用机理主要与协同作用相关。无机高分子成分吸附杂质和悬浮微粒，使形成颗粒并逐渐增大；而有机高分子成分通过自身的桥联作用，利用吸附在有机高分子上的活性基团产生网捕作用，网捕其它杂质颗粒一同下沉。同时，无机盐的存在使污染物表面电荷中和，促进有机高分子的絮凝作用，大幅度的提升絮凝效果。

  微生物絮凝剂最重要的包含利用微生物细胞壁提取物的絮凝剂，利用微生物细胞壁代谢产物的絮凝剂、直接利用微生物细胞的絮凝剂和克隆技术所获得的絮凝剂。微生物产生的絮凝剂物质为糖蛋白、粘多糖、蛋白质、纤维素、DNA等高分子化合物，相对分子质量在105以上。

  微生物絮凝剂是一类由微生物产生的具有絮凝功能的高分子有机物。主要有糖蛋白、粘多糖、纤维素和核酸等。从其来源看，也属于天然有机高分子絮凝剂，因此它具有天然有机高分子絮凝剂的一切优点。

  RO装置进水中的游离氯要降到0.1/0.05ppm以下，才可以做到聚酰胺复合膜(非复合膜对余氯的敏感程度更甚）的要求。

  除氯的预处理方法为使用还原性药剂如亚硫酸钠（SBS)。从理论上讲，1.47ppm的SBS（或0.70ppm偏亚硫酸氢钠）能够还原1.0ppm的氯。设计时考虑到水系统的安全系数，设定SBS的添加量为每1.0ppm氯1.8－3.0ppm。亚硫酸氢钠除余氯的工作原理为：

  SBS脱氯的缺点是需要人工混合药剂，在脱氯系统没设计足够的监测控制仪器时，不易控制加药量，如果剂量不足，有膜氧化的风险，如果过量，在进水中会存在硫还原菌（SBR），亚硫酸会成为细菌营养帮助细菌的繁殖增加RO微生物污染的风险。脱氯过程的监测可采用余氯监测仪，用以监测残余亚硫酸根的浓度，还能够使用ORP监测仪。

  阻垢剂是一系列用于阻止结晶矿物盐的沉淀和结垢形成的化学药剂。大多数阻垢剂是一些专用有机合成聚合物（比如聚丙烯酸、羧酸、聚马来酸、有机金属磷酸盐、聚膦酸盐、膦酸盐、阴离子聚合物等），这些聚合物的分子量在2000－10000道尔顿不等。

  阻垢剂阻碍了RO进水和浓水中盐结晶的生长，因而可以容许难溶盐在浓水中超过饱和溶解度。阻垢剂的使用可代替加酸，也能配合加酸使用。

  需要分散作用处理的污染物有：矿物质结垢，金属氧化物和氢氧化物（铁、锰和铝），聚合硅酸，胶体物质（指那些无定型悬浮颗粒，可能含有土、铁、铝、硅、硫和有机物），生物性污染物

  阻垢剂/分散剂注入系统的设计应该保证在进入RO元件之前得到充分混合。大多数系统的加药点设在RO进水保安过滤器之前，通过在过滤器中的缓冲时间及RO高压泵的搅拌作用来促进混合。如果系统采用加酸调节pH，推荐加酸点要在上游足够远的地方，在到达阻垢剂/分散剂注入点之前已经完全混合均匀。

  阻垢剂/分散剂的加药泵要调到较高的运行频率，建议的频率是最少5秒钟一次。阻垢剂/分散剂的典型添加量为2－6ppm。能够准确的通过现场真实的情况，对药剂进行稀释。稀释了的阻垢剂/分散剂在储槽中会被生物污染，所以稀释液的保留时间应在7－10天左右。一般的情况下，未经稀释的阻垢剂/分散剂不可能会受到生物污染。

  普通阳垢剂用于浓缩倍率低一些的应用合，而高效阳垢剂则用于浓缩倍率高的应用场合，比如RO/NF系统，浓缩倍率常常达到4倍甚至更高，浓缩后的水极不稳定，有很强的结坛倾向。因此，膜系统一般推荐使用高效阻垢剂，在膜系统中使用普通阻垢剂经实践证明很不安全

  无论是酸性还是碱性，其阻垢效率的高低，取决于阻垢剂本体对水中结垢离子有效的教合增溶作用、晶格变作用以及吸附与分散作用。阻垢剂溶液呈酸性或减性，是本体在水溶液中以有机酸或其纳盐形式表现的结果。它的酸碱性并不决定其阳垢性能的好坏。至于碱性阻垢剂能改变给水的pH值，将给水的LSI值提高，造成CaCO3结垢的说法，有夸大之虞。这是因为RO系统的投加量非常小，一般控制值为2-3mg/L （以标准液计），而水中含有大量HCO3-物质，实属典型的缓冲溶液，如此小的剂量不可能明显改变原水的pH值，不足为虑。而某些碱性阻垢剂成分更稳定，阻垢性能更好。

  这3个步骤中有一个遭到破坏，结垢过程即被减缓或抑制。阻垢剂的作用就是有效阻止这些步骤中的一个或几个，以达到阻垢目的。阻垢剂千扰晶体生长的机理有如下几种说法

  整合增溶作用是指阻垢剂与水中Ca2+、Mg2+、S2+、Ba2+等高价金属离子络合成稳定的水溶性整合物，使水中游离态钙、镁离子的浓度相应降低，这样就好像使CaCO3等物质的溶解度增大了，本来会析出溶液的CaC03等物质实际上没形成沉淀

  所谓闻限效应阳垢是指只需向溶液中加入少量的阻垢剂，就能稳定溶液中大量的结垢离子，它们之间不存在严格的化学计量关系，当阳垢剂的量增至过大时，其稳定阻垢作用并无明显改进。

  晶体正常形成的过程是微粒子（离子、原子或分子）根据特定的晶格方式来进行十分有规则的排列，从而形成外形规则、熔点固定、致密坚固的物质结构。所谓最畸变是指在最体生长的过程中，常常会由于晶体外界的一些原因，而使得晶体存在空位、错位等缺陷或形成镜嵌构造等畸变，其结果使同一晶体的各个晶面发育不等。晶体中这种局部组分的差异会导致晶体内部的应力，晶体本身与镶嵌物质脱胀系数的不同也会导致应力。这些应力使晶体不稳定。当环境发生某些变化时，大晶体便会碎裂成小晶体。

  阻垢剂分子由于吸附在位于晶体活性生长点的晶格点阵上，使晶体不能按照晶格排列正常生长，使晶体发生畸变，使晶体的内部应力增大导致晶体破裂，从而防止微晶沉积成垢，达到阻垢目的。

  阻垢分散剂属于阴离子有机物，可因物理化学吸附作用而吸附于胶体颗粒及微晶粒子上，在颗粒表明产生新的双电层，改变颗粒表面原来的电荷状况。于是，因同性电荷相排斥而使它们稳定地分散在水体中。

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