反滲透理論及要求

1、概述是具有選擇性透過(guò)性能的薄膜。當(dāng)液體或氣體透過(guò)半透膜時(shí)，一些組分透過(guò)，而另外一些組分被截留。實(shí)際上半透膜對(duì)任何組分都有透過(guò)性，只是透過(guò) 的速率相差很大。在反滲透過(guò)程中，溶劑（水）的透過(guò)速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于溶解在水中的溶質(zhì)（鹽分）通過(guò)半透膜實(shí)現(xiàn)了溶劑和溶質(zhì)的分離，得到純水以及濃 縮的鹽溶液。原理如下圖1-1:圖1-1在圖11的箱子中，水通過(guò)滲透作用流向鹽溶液一側(cè)，直到達(dá)到新的平衡建立。在鹽溶液一邊施加一個(gè)額外的壓力與滲透壓相等，原有的平衡會(huì)受到影 響（圖11）。外加壓力將會(huì)使鹽溶液一邊的化學(xué)勢(shì)增加，使溶劑流向純水一邊。這種現(xiàn)象便是反滲透。反滲透過(guò)程的驅(qū)動(dòng)力是外加壓力，反滲透分離 所需能量與溶液的難度直

2、接相關(guān)。因此，從鹽溶液中生產(chǎn)同樣體積的水，鹽的濃度越高，所需能耗也越高。反滲透膜是一種由壓力驅(qū)動(dòng)的新型分離膜，在壓力推動(dòng)下，溶液中的水分子透過(guò)膜，而其它分子、離子、細(xì)菌、病毒等被截留，從而達(dá)到純化水的目的。 反滲透膜的孔徑小于1nm，能有效去除二價(jià)離子，對(duì)一價(jià)離子的去除率可達(dá)9599%；對(duì)低分子量有機(jī)物的去除率可達(dá)100%;反滲透系統(tǒng)能夠除去原水 中99%以上的礦物質(zhì)、細(xì)菌、病毒、熱原及細(xì)菌內(nèi)毒素等。此法優(yōu)點(diǎn)（相對(duì)于蒸餾和電滲析等法）需能量少，體積小，設(shè)備簡(jiǎn)單，單位體積產(chǎn)水量高， 不需加熱，相態(tài)不變，適宜大小規(guī)模生產(chǎn)等。反滲透系統(tǒng)主要包括反滲透器、高壓泵、計(jì)量控制設(shè)備、預(yù)處理設(shè)備。反滲透系統(tǒng)的

3、組成見(jiàn)下圖1-2。其中反滲透器（膜組件）是反滲透系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè) 備，它直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的效能、造價(jià)、運(yùn)轉(zhuǎn)條件和成本等。圖1-2目前，反滲透裝置主要有板框式、管式、螺旋管式、中空纖維式、槽條式等。反滲透系統(tǒng)，常用一級(jí)法和二級(jí)法工藝設(shè)計(jì)，首先應(yīng)根據(jù)原水水質(zhì)（含鹽 量、酸堿度、溫度、懸浮物、細(xì)菌等）確定預(yù)處理項(xiàng)目（如殺菌、調(diào)節(jié)PH、凝聚、過(guò)濾）。然后選擇膜材（透水量、脫鹽率、PH使用范圍、機(jī)械強(qiáng)度、 耐熱等）。再根據(jù)產(chǎn)水量計(jì)算膜面積，還應(yīng)考慮反滲透器類(lèi)型的特性、反滲透裝置的工藝流程、水質(zhì)要求、操作壓力以及淡化水回收率等問(wèn)題，使制水成 本最低。另外還應(yīng)考慮鈣鹽等難溶鹽沉積膜面、堵塞膜孔、以及濃差極化等

4、問(wèn)題，以及注意預(yù)處理，加強(qiáng)進(jìn)水流速和湍流促進(jìn)器等。反滲透裝置可使海水和苦堿水一次脫鹽達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)，使總含鹽量小于1000mg/L。海水淡化需要壓力較大，一般為9800kPa，水的回收率一般為50% 左右?？鄩A水壓力一般為3920 kPa，水的回收率為70%85%。根據(jù)有關(guān)經(jīng)驗(yàn)，海水淡化耗電約為1617kwh/T。有關(guān)實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)原水為自來(lái)水（電阻 為1000Qcm ），用3920 kPa壓力可使水質(zhì)達(dá)到一次蒸餾水要求（電阻為57.3x106Qcm ），用二級(jí)或三級(jí)反滲透可制取高純水。利用空心纖維膜，工作壓力為2156 kPa。概念認(rèn)識(shí)2.1膜分離：物質(zhì)世界是由原子、分子和細(xì)胞等微觀單元構(gòu)成的

5、，然而這些很小的物質(zhì)單元總是雜居共生，熱力學(xué)第二定律揭示了微觀粒子都會(huì)傾向于無(wú)序的混合狀 態(tài)。膜分理技術(shù)得基礎(chǔ)是分離膜。分離膜是具有選擇性透過(guò)性的薄膜，某些分子（或微粒）可以透過(guò)薄膜，而其他的則被阻隔。這種分離總是依賴(lài)于不 同的分子（或微粒）之間的某種區(qū)別，最簡(jiǎn)單的區(qū)別就是尺寸大小，三維空間之中，什么都有大上巨細(xì)，而膜有孔徑。2.2全量過(guò)濾：全量過(guò)濾也稱(chēng)為直流過(guò)濾、死端過(guò)濾、與常規(guī)的濾布過(guò)濾相似，被處理物料進(jìn)入模組件，等量透過(guò)液流出模組件，截流物留在模組件內(nèi)。為了保證膜性 能的可恢復(fù)性，必須及時(shí)從模組件內(nèi)卸載截留物，因此需要定時(shí)反沖洗（過(guò)濾的反過(guò)程）等措施來(lái)去除膜面沉積物、恢復(fù)膜通量。模組件污

6、染后不能拆 開(kāi)清洗，通常使用在線(xiàn)清洗方式（CIP）超濾/微濾水處理過(guò)程一般采用全量過(guò)濾模式。2.3錯(cuò)流過(guò)濾被處理料液以議定的速度流過(guò)膜面，透過(guò)液以垂直方向透過(guò)膜，同時(shí)大部分截留物被濃縮液夾帶出模組件。錯(cuò)流過(guò)濾模式減小了膜面濃度極化層的厚 度，可以有效降低膜污染，反滲透、納濾均采用錯(cuò)流過(guò)濾方式。2.4膜系統(tǒng)：膜系統(tǒng)是指膜分離裝置單元。壓力驅(qū)動(dòng)膜系統(tǒng)主要由預(yù)處理系統(tǒng)、升壓泵、模組件（壓力容器和膜元件X管道閥門(mén)和控制系統(tǒng)構(gòu)成。2.5膜污染各種原水中均含有一定濃度的懸浮物和溶解性物質(zhì)。懸浮物主要由無(wú)機(jī)顆粒物、膠體和微生物、藻類(lèi)等生物性顆粒。溶解性物質(zhì)主要是易溶鹽（如氯 化物）和難溶鹽（如碳酸鹽、硫酸鹽

7、和硅酸鹽。再反滲透過(guò)程中，進(jìn)水的體積在減少，懸浮物和溶解性物質(zhì)的濃度在增加。懸浮顆粒會(huì)沉積在膜上，堵 塞進(jìn)水流道、增加摩擦阻力（壓力降）。難溶鹽會(huì)從濃水中沉淀出來(lái)，在磨面上形成結(jié)垢，降低RO膜的通量。這種在膜面上形成沉積層的現(xiàn)象叫膜污染， 膜污染是膜系統(tǒng)性能的劣化。反滲透：2.6滲透壓按照科學(xué)術(shù)語(yǔ)在半透膜的兩側(cè)存在一個(gè)，化學(xué)勢(shì)（離子或溶解分子的濃度差）的差值，通過(guò)溶液的滲透過(guò)程對(duì)化學(xué)勢(shì)差進(jìn)行補(bǔ)償。當(dāng)平衡重新建立時(shí)， 在半透膜的兩側(cè)形成一個(gè)水位差即靜壓差，這個(gè)壓力差便是滲透壓。滲透壓是溶液本生的性質(zhì)，取決于溶液濃度，于半透膜沒(méi)有關(guān)系。滲透壓與溶質(zhì)濃度之間的關(guān)系為：Posm = 1.19 (T +

8、 273) * S(mi)其中Posm=滲透壓(psi), T為溫度(C) ,S(mi)是溶液中所有溶質(zhì)的總摩爾濃度。TDS為1000ppm的水溶液的近似滲透壓約為11 psi (0.76 bar)。2.7水的傳遞產(chǎn)水量(水通量)：指反滲透系統(tǒng)的產(chǎn)能，即單位時(shí)間內(nèi)透過(guò)膜水量，通常用噸小時(shí)或加侖/天來(lái)表示。滲透流率：滲透流率也是表示反滲透膜元件產(chǎn)水量的重要指標(biāo)。指單位膜面積上透過(guò)液的流率，通常用加侖每平方英尺每天(GFD)表示。過(guò)高的滲透 流率將導(dǎo)致垂直于膜表面的水流速加快，加劇膜污染。水通過(guò)半透膜的速率由方程確定。Qw = ( AP - APosm) x Kw x S/d其中Qw為蘇水透過(guò)膜的

9、速率，AP為膜兩側(cè)壓力差，APosm為膜兩側(cè)的滲透壓差，Kw為膜的純水滲透系數(shù)，S為膜面積。上式通常被簡(jiǎn)化為：Qw = A x (NDP)其中A為膜常數(shù)，NDP為跨過(guò)膜的水傳質(zhì)凈驅(qū)動(dòng)壓力或凈驅(qū)動(dòng)力。2.8鹽的傳遞透過(guò)膜的鹽流量定義為：Qs = AC x Ks x S/d其中Qs為膜的透鹽量，Ks為膜的鹽滲透系數(shù)，AC為膜兩側(cè)鹽濃度差，S為膜面積，d為膜厚度。該方程可簡(jiǎn)化為：Qs = Bx(AC)其中B代表膜常數(shù)，AC為鹽傳質(zhì)驅(qū)動(dòng)力。從這兩個(gè)方程可以看出。對(duì)于一個(gè)已知的膜來(lái)說(shuō)：膜的水通量與總驅(qū)動(dòng)壓力差成比例；膜的透鹽量與膜兩側(cè)的濃度差成比例，與操作壓力無(wú)關(guān)。透過(guò)液的鹽濃度Cp，取決于透過(guò)反滲透膜

10、的鹽量和水量的比：Cp = Qs/Qw膜對(duì)水和鹽的傳質(zhì)系數(shù)不同，所以才有脫鹽率。沒(méi)有什么理想的膜具有對(duì)鹽完全的脫除性能，實(shí)際上是傳質(zhì)速率的差別早就了脫鹽率。方程給出了設(shè)計(jì) 反滲透系統(tǒng)必須考慮的一些主要因素。比如操作壓力的增加會(huì)提高水通量，但對(duì)鹽的透過(guò)沒(méi)有影響，所以透過(guò)液的鹽度會(huì)更低。透鹽率：原水中溶解性雜質(zhì)透過(guò)膜的百分率，計(jì)算公式為：SP = 100% x (Cp/Cfm)其中SP為透鹽率（%）, Cp為透過(guò)液鹽濃度，Cfm為料液的平均鹽濃度。水通量和透鹽率的基本關(guān)系式是反滲透的基本原理?？梢钥闯?，透鹽率隨操作壓力增加而降低，其原因是水通量隨壓力增加，但鹽的透過(guò)速率在壓力變 化情況下保持不變。

11、脫鹽率：通過(guò)反滲透膜從原水中脫除總可溶性雜質(zhì)濃度或特定溶質(zhì)濃度的百分率。計(jì)算公式為：SR = 100% - SP其中SR為脫鹽率（%），SP為透鹽率。2.9產(chǎn)水-透過(guò)液反滲透、納濾膜的透過(guò)液為凈化水，因此也稱(chēng)為系統(tǒng)產(chǎn)水。2.10濃水-濃縮液未透過(guò)膜的溶液，原水中的溶質(zhì)在其中被濃縮。在水處理反滲透系統(tǒng)中濃水作為廢水排出。2.11回收率（轉(zhuǎn)化率）料液轉(zhuǎn)化為透過(guò)液的百分率?；厥章适欠礉B透系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行的重要參數(shù)，計(jì)算公式為：R = 100%x（Qp/Qf）其中R為回收率（%），Qp為產(chǎn)水流量，Qf為原水流量?；厥章视绊懲耕}量和產(chǎn)水量。回收率增加時(shí)料液側(cè)中的鹽濃度也會(huì)增加，致使透鹽量增加、滲 透壓上升

12、以及NDP降低，產(chǎn)水量降低。2.12濃差極化比（b系數(shù)）膜透過(guò)水并截留鹽時(shí)，在膜表面附近會(huì)形成一個(gè)邊界層，邊界層中的鹽濃度比本體溶液濃度高，這種鹽濃度在膜面附近的增加叫做濃差極化。濃差極化 會(huì)使實(shí)際的產(chǎn)水通量和脫鹽率低于理論估算值。濃差極化效應(yīng)如下：膜面上的滲透壓比本體溶液中高，從而降低NDP （凈驅(qū)動(dòng)壓力）；降低水通量（Qw）；增加透鹽量（Qs）；增加難溶鹽在膜面上超過(guò)其溶度積形成沉淀結(jié)垢的可能性。濃差極化因子（CPF）被定義為膜面濃度（Cs）與本體濃度（Cb）的比：CPF = Cs/Cb水通量的增加會(huì)增加離子向膜面的輸送量，從而增加Cs。料液流速的增加加劇了紊流效果，減少了膜面高濃度層的厚

13、度。因此CPF與透過(guò)通量（Qp）成正比，與平均料液流量（Qfavg）成反比：CPF = Kpxexp （Qp/ Qfavg）其中Kp是取決于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的比例常數(shù)。料液平均流量采用料液和濃縮液的算術(shù)平均數(shù)，CPF可以表達(dá)為膜元件透過(guò)液回收率（r）的函數(shù)：CPF = Kpxexp 2R/（2-R）海德能推薦的濃差極化因子極限值為1.20，對(duì)于40英寸長(zhǎng)的膜元件來(lái)說(shuō)，相當(dāng)于18%的回收率。水質(zhì)參數(shù)溫度溫度是一個(gè)十分關(guān)鍵的設(shè)計(jì)參數(shù)。給水泵壓力、各段產(chǎn)水量平衡、淡水水質(zhì)及難溶鹽的溶解度等各個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)均與溫度密切相關(guān)。作為一種粗略算法： 給水溫度每降低10華氏度，給水泵壓力則需增加15%。各段產(chǎn)水量也受到溫

14、度的影響。水溫增加時(shí)，位于RO系統(tǒng)前端的膜元件產(chǎn)水量增加，而后端的 膜元件產(chǎn)水量下降。而水溫較低時(shí)，各段產(chǎn)水量較為均衡。水溫較高時(shí)，離子透過(guò)膜體的動(dòng)能增加，因而系統(tǒng)透鹽率增加。水溫增高時(shí)，碳酸鈣的溶解 度下降。水溫降低時(shí)，硫酸鈣、硫酸鋇、硫酸鍶及二氧化硅的溶解度下降。pH值給水的pH值定義了它的酸堿性。pH值為7時(shí)是中性；為0 7時(shí)呈酸性；為7-14時(shí)呈堿性。在分析化學(xué)中，pH值是氫離子濃度負(fù)對(duì)數(shù)。在水化學(xué)中， pH值用于定義二氧化碳、碳酸氫根、碳酸根、氫氧根離子的堿度平衡是十分重要的。濃水的pH值一般較給水pH值偏高，這是由于碳酸氫根、碳酸根 離子濃度高于二氧化碳濃度?！綬odesign】軟

15、件允許用戶(hù)用鹽酸與硫酸調(diào)整給水的pH值，用酸降低給水pH值將LSI （朗格里爾）指數(shù)下降，且降低碳酸 鈣沉淀的可能。給水與濃水的pH值也影響著硅、鋁、有機(jī)物與油脂的溶解度與污染程度。給水pH值的變化還影響了離子的脫除率，pH值下降時(shí)氟、 硼與硅的脫除率隨之下降。電導(dǎo)率電導(dǎo)率是表示水中溶解離子導(dǎo)電能力的指標(biāo)。沒(méi)有離子的理想純水，不會(huì)產(chǎn)生電流。電導(dǎo)率用電導(dǎo)率儀測(cè)量，其單位為微西門(mén)子厘米（s/cm）電導(dǎo)率也 是測(cè)量水中離子濃度的簡(jiǎn)便方法，但不能精確反映離子種類(lèi)。離子構(gòu)成不同，電導(dǎo)值也不同；但電導(dǎo)的數(shù)值隨離子濃度增加而增加TDS （溶解固體總 量）儀是利用變換因子將電導(dǎo)率值轉(zhuǎn)換為T(mén)DS值。在水質(zhì)分析中

16、，可用不同離子對(duì)應(yīng)的不同轉(zhuǎn)換系數(shù)或溶解固體總量（TDS）對(duì)應(yīng)的單一轉(zhuǎn)換系數(shù)，估 算電導(dǎo)率的數(shù)值?？捎枚趸嫉膒pm濃度的平方根乘以0.6求得其電導(dǎo)率；硅離子對(duì)電導(dǎo)率變化不產(chǎn)生影響。RO高純水最精確的電導(dǎo)率數(shù)值是在線(xiàn) 測(cè)量的。否則，高純水暴露于空氣之中，將改變其二氧化碳含量。TDS （溶解固體總量）在水處理工藝中，TDS是濾除懸浮物與膠體并蒸發(fā)掉全部水分后的剩余無(wú)機(jī)物。TDS以ppm或mg/l為單位，在【IMSdesign】軟件中TDS是全部正負(fù) 離子與二氧化硅的合計(jì)IMSdesign】軟件中給水與淡水的TDS可以通過(guò)各自電導(dǎo)率折算出來(lái)。也可以在現(xiàn)場(chǎng)用TDS儀測(cè)量TDS，TDS儀測(cè)量水的電 導(dǎo)

17、率并乘以轉(zhuǎn)換因子即得出已知參考溶液（如氯化鈉、氯化鉀）的TDS值。值得注意的是：通過(guò)電導(dǎo)率數(shù)值間接測(cè)出的各類(lèi)離子混合而成水溶液的1。$ 值，與通過(guò)總加各類(lèi)離子濃度得出的TDS值并不相同。一個(gè)粗略算法是：對(duì)于氯化鈉參考溶液，每1 ppm的TDS值對(duì)應(yīng)2ms/cm的電導(dǎo)率。堿度堿度主要是指二氧化碳、碳酸氫鹽、碳酸鹽與氫氧化物。在自然界中土地是堿性體，在中和酸雨過(guò)程中其pH值變化不大。二氧化碳與碳酸氫鹽溶液的 pH值為4.4至8.2； pH值為4.4或更低時(shí)，堿度以二氧化碳形式存在；pH值8.2時(shí)，不存在二氧化碳，全部堿度均為碳酸氫鹽。在pH值為8.2至9.6 時(shí)碳酸氫鹽與碳酸鹽溶液相互平衡。pH值

18、為9.6時(shí)，不存在二氧化碳與碳酸氫鹽，全部堿度為碳酸鹽。當(dāng)pH值在9.6以上時(shí)，由于氫氧根離子的存在， 出現(xiàn)了氫氧基堿度。大部分自然界中水源的pH值為6.0至8.4,所以氫氧化物的出現(xiàn)是人為的。堿度（特別對(duì)于鍋爐水化學(xué)）可表示為M堿度與P堿度。 M堿度是指以碳酸鈣計(jì)的ppm值表示的水的總堿度（用甲基橙作指示劑，酸滴定終點(diǎn)為pH=4.2）。P堿度測(cè)量碳酸氫鹽、碳酸鹽及氫氧化物的量（用酚 酞作指示劑，酸滴定終點(diǎn)為pH=8.2）。濁度濁度是對(duì)水中不易沉淀的微小膠體懸浮物的檢測(cè)指標(biāo)。用濁度儀測(cè)量濁度就是測(cè)量溶液的相對(duì)透光度，并TU為單位。RO膜元件運(yùn)行限值中經(jīng)常規(guī) 定：給水的最大濁度為1.0 NTU。

19、色度色度是非精確測(cè)試參數(shù)，依據(jù)不同有機(jī)物引起色度的大小，可以用色度表示水中有機(jī)化合物含量的大小，并使用以白金為標(biāo)準(zhǔn)的APHA單位。SDI（污染指數(shù)）SDI是針對(duì)膜系統(tǒng)而檢測(cè)給水中懸浮物與膠體粒子淤塞0.45微米孔徑濾紙的速度的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。該試驗(yàn)的主要數(shù)據(jù)是保持30 PSI給水壓力狀態(tài)下在5、10、 15分鐘內(nèi)過(guò)濾的水量。典型RO元件的使用條件規(guī)定了給水的15分鐘的最高SDI值為4.0。如果因?yàn)橛偃筍DI試驗(yàn)只進(jìn)行了 5或10分鐘，說(shuō)明給 水對(duì)RO系統(tǒng)的污染將是十分嚴(yán)重的。略加處理或全無(wú)預(yù)處理情況下，深井水的SDI值等于或低于3,濁度小于1。對(duì)地表水而言，欲達(dá)到SDI與濁度 的要求，必須采用預(yù)

20、處理工藝以去除懸浮物與膠體顆粒。COD（化學(xué)耗氧量）COD是以氧的ppm值為單位的非精確測(cè)試參數(shù)，用以測(cè)定生物可降解與生物不可降解有機(jī)物的含量，即計(jì)量重鉻酸鉀溶液氧化有機(jī)物的能力。BOD （生物耗氧量）BOD是以氧的ppm值為單位的非精確測(cè)試參數(shù)，用以測(cè)定生物可降解有機(jī)物的含量。BOD測(cè)量的是20C下5天培養(yǎng)期內(nèi)分解全部有機(jī)物質(zhì)時(shí)所消耗的氧量。TOC (總有機(jī)碳)TOC是總有機(jī)碳(Total Organic Carbon)或總可氧化碳(Total Oxidizable Carbon)的英文縮寫(xiě)，是一個(gè)非精確測(cè)試參數(shù)。它以碳的ppm值為單位檢測(cè)與 有機(jī)物結(jié)合的碳的總量。由于TOC僅反映有機(jī)物中碳

21、的數(shù)量，地表水中有機(jī)物的實(shí)際重量是該值的3倍。有機(jī)物是不包括二氧化碳、碳酸氫鹽與碳酸鹽 在內(nèi)的含碳的化合物。在水處理范疇內(nèi)有機(jī)物可分為人造的與自然存在的兩類(lèi)。自然存在的典型有機(jī)物包括帶負(fù)電荷的膠體、懸浮物、鞣酸、木質(zhì)素、 腐爛植物生成的水溶性腐殖酸混合物、腐爛植物生成的棕黃酸等。自然存在的有機(jī)物可以污染RO膜，特別是對(duì)帶負(fù)電荷的聚酰胺復(fù)合膜。電中性的RO 膜即電中性聚酰胺復(fù)合膜與醋酸纖維膜具有較強(qiáng)的抗有機(jī)物污染能力。RO系統(tǒng)可以有效的去除有機(jī)物，分子量大于200的有機(jī)物可去除99%以上，小 于200的依分子量、形狀、帶電的不同，其去除率也不同。自然水源彌。系統(tǒng)中產(chǎn)生有機(jī)物污染的警戒水平：TOC

22、為3 ppm、BOD為5 ppm、COD為 8 ppm。陽(yáng)離子與陰離子陽(yáng)離子是正價(jià)離子，可吸收電子；陰離子是負(fù)價(jià)離子，有剩余電子；正負(fù)離子可以相互作用。他們對(duì)電子的共享形成電中性。例如，鈣是二價(jià)陽(yáng)離子可 以結(jié)合兩個(gè)單價(jià)氯離子形成電中性的氯化鈣。不論計(jì)量單位是ppm、碳酸鈣或meg/l，水中的正負(fù)離子濃度均相等。極性弱的陰離子硅雖計(jì)入TDS，但 不參與陰陽(yáng)離子平衡。離子強(qiáng)度給水中TDS增加時(shí)難溶鹽的溶解度隨之增加。為在計(jì)算硫酸鈣、硫酸鋇、硫酸鍶或SDSI的溶解度時(shí)計(jì)及上述現(xiàn)象的影響，需要計(jì)算水中的離子強(qiáng)度： 單價(jià)離子的強(qiáng)度是其以碳酸鈣計(jì)ppm濃度乘以1x10-5，二價(jià)離子的強(qiáng)度是其以碳酸鈣計(jì)pp

23、m濃度乘以2x10-5，依此計(jì)算各價(jià)離子的強(qiáng)度?？偧痈黝?lèi)離 子的強(qiáng)度即為水的總離子強(qiáng)度。鈉離子(Na)鈉是單價(jià)陽(yáng)離子，鈉鹽的溶解度很高，不會(huì)在RO系統(tǒng)中造成結(jié)垢。海水中鈉是主要的陽(yáng)離子。作為陽(yáng)離子的鈉，在RO給水分析中自動(dòng)與其它陰離子 相平衡。飲食中鈉的攝取濃度范圍是從低鈉的2000 mg/L到平均的3500 mg/L。美國(guó)EPA已設(shè)立了飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(DWEL)，規(guī)定飲用水中鈉為20mg/L。 每天飲用2升100 mg/L鈉含量的飲用水只有200 mg鈉。每加侖10打蘭(171.2 mg/l)硬度的相對(duì)硬水經(jīng)軟化后只含鈉79 mg/L。鉀離子(K)鉀是單價(jià)正離子，在水中鉀的含量較鈉低得多，且

24、有很高的溶解度，不會(huì)造成RO結(jié)垢。鎂離子(Mg)鎂是二價(jià)陽(yáng)離子。鎂在苦咸水硬度中約占三分之一，但在海水中可比鈣的含量高出五倍。鎂鹽的溶解度較高，在RO系統(tǒng)中通常不會(huì)造成結(jié)垢問(wèn)題。鈣離子（Ca）鈣是二價(jià)陽(yáng)離子，鈣于鎂同為苦咸水中硬度的組成部分。在使用阻垢劑時(shí)，硫酸鈣（CaS04）（石膏）的溶解度可達(dá)230%。碳酸鈣的溶解度LSI （朗格 里爾指數(shù)）值可達(dá)+1.8 +2.5。鍶離子（Sr）鍶是二價(jià)陽(yáng)離子。硫酸鍶的溶解度很低，可能在R0系統(tǒng)的后端造成沉淀。當(dāng)硫酸根濃度增加或溫度降低時(shí)，硫酸鍶的溶解度將降低。通常，鉛礦附近 的井水中含有小于15 ppm濃度的鍶。硫酸鍶的飽和濃度為100%，而使用阻垢劑

25、時(shí)，飽和濃度可達(dá)800%。鋇離子（Ba）鋇是二價(jià)陽(yáng)離子。硫酸鋇（BaSO4）的溶解度很低，能夠在RO系統(tǒng)的濃水出口側(cè)造成沉淀。溫度降低與硫酸鹽濃度增高均使硫酸鋇的溶解度進(jìn)一步下 降。鋇一般出現(xiàn)在井水中，濃度一般小于0.05 0.2 ppm。鋇的檢測(cè)必須在精度為0.01 ppm （10 ppb）水平的儀器上進(jìn)行。飽和度為100%，使用阻垢劑 時(shí)可達(dá)6000%。錳離子（Mn）錳是井水與地表水中的污染物，其含量可達(dá)3 ppm。如鐵一樣，地表水的有機(jī)物中存在錳。在無(wú)氧氣的水中錳呈溶解狀態(tài)，氧化后呈不溶的黑色二氧化 錳沉淀。暴露于空氣中的反滲透給水中錳的警戒水平是0.05 ppm。由于會(huì)產(chǎn)生黑銹，在飲用

26、水標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了錳含量限值為0.05 ppm。用于控制鐵污染的 分散劑也可以用于控制錳污染。鐵離子（Fe）鐵是以?xún)煞N形式存在的污染物。溶于水的形式為二價(jià)鐵。不暴露于空氣的井水中，二價(jià)鐵類(lèi)似于鈣、鎂，可通過(guò)軟水器去除，或在RO原水中加入分散 劑以控制RO系統(tǒng)尾部的沉淀。不溶于水的形式為三價(jià)鐵。膜生產(chǎn)商建議RO給水中的全部鐵含量低于0.05 ppm。如果全部的鐵均為可溶的二價(jià)狀態(tài)且 pH值低于7.0，可以允許0.5 ppm含鐵濃度（盡管此時(shí)建議使用分散劑）?？諝馀c可溶二價(jià)鐵的接觸可將其氧化為不溶的三價(jià)鐵。井水之中一般存在可溶 的鐵，當(dāng)井水被置于容器或水泵密封不嚴(yán)時(shí)，即可使二價(jià)鐵變?yōu)榈牟蝗艿娜齼r(jià)鐵?？?/p>

27、溶鐵可以用分散劑處理，或用鐵過(guò)濾器、軟水器、軟化法加以去除。 而不溶的三價(jià)鐵氧化物或以膠體形式存在的氫氧化鐵，將污染RO系統(tǒng)的前端。不溶鐵的來(lái)源是暴露于空氣中的井水、地表水、無(wú)襯里管路與容器的鐵 銹。不溶鐵的去除可采用鐵過(guò)濾器、石灰軟化法、軟化器（部分去除）、超濾器（部分去除）及在給水中加有聚電解質(zhì)的多介質(zhì)過(guò)濾器（部分去除）。在 錳砂過(guò)濾器中使用高錳酸鉀須十分注意，因該氧化劑可損傷任何聚酰胺膜。使用陽(yáng)離子聚電解質(zhì)同樣需要注意，它能夠永久污染帶負(fù)電荷的聚酰胺膜。 建議RO系統(tǒng)、預(yù)處理系統(tǒng)及RO的供水配水系統(tǒng)中的容器或管道使用耐腐蝕材料（如：FRP、PVC或不銹鋼）。作為污染物的鐵含量的增加，會(huì)造

28、成給 水壓力及淡水TDS增加。有時(shí)鐵還會(huì)造成生物污染問(wèn)題，因?yàn)樗鼤?huì)成為食鐵還原菌的食品。食鐵還原菌能夠生成粘性的生物膜，造源O給水通道的阻 塞。鋁離子（Al）由于鋁的可溶性很差，在井水或地表水中不會(huì)有很高的濃度。在RO給水中的鋁是以膠體形式而不是以離子形式出現(xiàn)，它是市政給水系統(tǒng)或現(xiàn)場(chǎng)處理時(shí) 澄清池、石灰軟化器產(chǎn)生的明磯殘留物造成的。明磯（硫酸鋁）是常用的絮凝劑，對(duì)地表水中帶負(fù)電荷的膠體（淤泥與黏土）起吸附與沉淀作用。明磯 溶入水中變成三價(jià)鋁與硫酸根。鋁離子的水合物與水發(fā)生反映形成大量的氫氧化鋁水合物，進(jìn)行聚合并開(kāi)始吸引水中的負(fù)電荷膠體，并會(huì)發(fā)生鋁質(zhì)膠體 在系統(tǒng)中的污堵。因此，在RO給水中0.1

29、 1.0 ppm的鋁已達(dá)到報(bào)警水平。由于鋁是中性的，性質(zhì)較為復(fù)雜，在低pH值條件下，鋁以帶正電荷的三價(jià) 陽(yáng)離子或氫氧化鋁形式存在；在高pH值條件下，鋁以帶負(fù)電荷的陰離子復(fù)合物形式出現(xiàn)。鋁合物最小溶解度的范圍內(nèi)，pH值為5.5 7.5。銨離子（NH4）銨為單價(jià)陽(yáng)離子，銨鹽極易溶解不會(huì)造成RO系統(tǒng)的結(jié)垢問(wèn)題。銨離子是溶于高pH值水中的氨氣（NH3）形成的，高pH值水中氨的離解生成了銨離子 與氫氧離子；低pH值水中氨為氣態(tài)，象二氧化碳一樣，不會(huì)被RO系統(tǒng)脫除。井水中一般不存在銨離子，泥土中細(xì)菌的作用已使銨轉(zhuǎn)化為暫態(tài)的亞硝 酸鹽（NO2）進(jìn)而氧化成常見(jiàn)的硝酸鹽離子。銨離子以不超過(guò)1 ppm的低濃度存在

30、于地表水中，是破壞有機(jī)氮化合物與生物活動(dòng)的結(jié)果。施氨肥農(nóng)田、 畜牧場(chǎng)與發(fā)酵場(chǎng)所的排水可以造成地表水的銨污染。由于生物活動(dòng)與大量有機(jī)氮的作用，銨離子在市政污水中可達(dá)20 ppm，另外一個(gè)銨污染源是氨氣與 氯氣生成的氯氨殺蟲(chóng)劑。碳酸氫根離子（HCO3）碳酸氫根是單價(jià)陰離子。碳酸氫鈣的溶解度很低，能夠在RO系統(tǒng)的濃水出口側(cè)形成沉淀。碳酸氫鈣的溶解度測(cè)量單位，對(duì)苦咸水應(yīng)該用LSI （朗格里 爾飽和指數(shù)），對(duì)海水應(yīng)該用史蒂夫戴維斯指數(shù)。溫度升高與pH值增加均使碳酸氫鈣的溶解度進(jìn)一步下降。碳酸氫根是堿性物，pH值在4.48.2之間 時(shí)它與二氧化碳相平衡，pH值在8.2 9.6之間時(shí)它于碳酸鹽相平衡。碳酸根

31、離子（CO3）碳酸根是二價(jià)陰離子，碳酸鈣的溶解度很低，可在RO系統(tǒng)尾側(cè)結(jié)垢。其溶解度對(duì)苦咸水用LSI （朗格里爾飽和指數(shù)），對(duì)海水用SDSI （史蒂夫戴維斯 指數(shù)）表示。溫度上升或pH值增高均使其溶解度下降。碳酸根是堿性成分，pH值在8.29.6之間時(shí)，其濃度與碳酸氫根平衡pH值大于9.6時(shí)，不存 在二氧化碳與碳酸氫根，全部堿性物均為碳酸根。硝酸根離子（NO3）硝酸根是單價(jià)負(fù)離子，硝酸鹽具有高溶解度，不會(huì)造成RO系統(tǒng)結(jié)垢問(wèn)題。硝酸根與氨氣、銨均為氮基離子，它是自然界中氮循環(huán)中的一個(gè)環(huán)節(jié)。RO 原水中的氮源自動(dòng)植物分解、發(fā)酵、畜牧及施氮肥農(nóng)田等排出的水。井水中不存在氨與銨，他們已經(jīng)被土壤中的細(xì)菌

32、轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽，進(jìn)而氧化為更加 常見(jiàn)的硝酸根離子。在水質(zhì)分析中，通常將硝酸根含量表示為氮的ppm值，而不是RO系統(tǒng)所關(guān)注的硝酸根的ppm值。欲將前者轉(zhuǎn)化為后者，需將氮的ppm值乘以4.43。美國(guó)EPA已公布了飲用水中硝酸根含量極限為：氮的4.43 ppm即硝酸根的44.3 ppm。當(dāng)硝酸根占據(jù)了氧在血紅蛋白中的位置時(shí)是十 分有害的，含氧量的下降將導(dǎo)致Blue-Baby綜合癥，因此孕婦與嬰兒受硝酸根的作用是更加危險(xiǎn)的。氯離子（Cl）氯根為單價(jià)陰離子。氯鹽的溶解度很高，在RO系統(tǒng)中不會(huì)造成結(jié)垢。在海水中氯的比重很大。在RO給水分析中氯根被用來(lái)自動(dòng)平衡水中正離子濃度。 從味覺(jué)方面考慮，美國(guó)EPA與W

33、HO標(biāo)準(zhǔn)中指出，飲水中氯根高限為250 ppm。氟離子（F）氟為單價(jià)負(fù)離子，一般它在井水中的含量較低。為了防止牙病，在市政自來(lái)水中需加入氟離子并保持其殘留量達(dá)2.5ppm，因此氟離子在RO給水中是常 見(jiàn)離子。在飲用水中氟含量高于5 ppm即可造成牙斑與骨脆。RO系統(tǒng)中氟的去除率決定于給水的pH值。pH值顯堿性時(shí)，由于氟以鹽的形式存在，用聚酰胺膜脫除氟可達(dá)99%以上；pH值顯酸性時(shí)，由于氟以酸的 形式存在，氟的脫除率可降至50%。硼（B）硼一般存在于海水中，其含量可達(dá)5 ppm，內(nèi)陸咸水湖中含量更低。硼不是污染源，但由于在某些使用環(huán)境中會(huì)造成不利影響，因此在電子工業(yè)中必須 去除。硼的化學(xué)性質(zhì)類(lèi)似

34、于硅，pH值高于10狀態(tài)下，它以單價(jià)硼酸根陰離子形式存在，pH值低于10狀態(tài)下，它以非離子化的硼酸B（OH）3形式存在， 硼酸鹽的去除率與pH值有關(guān)，pH值高時(shí)，取除率也高。二氧化硅（SiO2）硅在某種情況下是一個(gè)陰離子。它的化學(xué)性質(zhì)很復(fù)雜，甚至是不可預(yù)測(cè)的TOC（以碳計(jì)）表示有機(jī)物總量而未指明有機(jī)物的構(gòu)成，同樣，硅濃度僅表 示了硅的總濃度（以碳計(jì)），但沒(méi)有指明硅的各種構(gòu)成的濃度。水中的硅總量中包括活性硅與惰性硅?；钚怨枋强扇芄?，它被弱電離且未聚合成長(zhǎng)鏈?；?性硅是RO與離子交換工藝中希望的形式，也是Redesign軟件所使用的二氧化硅的形式。雖然活性二氧化硅有陰離子特性，但在水質(zhì)分析中它未以

35、陰離 子方式計(jì)入陰陽(yáng)離子平衡，卻以鹽的形式計(jì)入TDS。惰性硅是聚合硅，或膠體硅，就其性質(zhì)而言與其說(shuō)是個(gè)離解離子毋寧說(shuō)是個(gè)溶解固體。膠體形式的 硅可以被RO系統(tǒng)去除，但可能在RO前端造成膠體污染。膠體硅的直徑可小到0.008微米，但只有大于或等于0.45微米的部分才能用SDI來(lái)測(cè)量。粘 土、淤泥、沙石等微粒狀的硅混合物一般有1微米或更大的直徑，可用SDI值測(cè)量。以二氧化硅做基本粒子的聚合硅在自然界以水晶或瑪瑙形式存在， 它也是活性硅超飽和的結(jié)果。在使用硅分散劑條件下，活性硅的溶解度限值為200-300%。溫度的升高、pH值在7.0以下或7.8以上均會(huì)使硅的溶解度 上升，對(duì)硅聚合起催化作用的鐵離子

36、存在時(shí)，活性硅溶解度下降。在RO系統(tǒng)中，硅的脫除率與原水pH值密切相關(guān)，隨pH值的增加，該脫除率也增加， 這是因?yàn)榛钚怨韪嗟氖且喳}的形式存在，而不是酸的形式。二氧化碳（CO2）二氧化碳為氣體，當(dāng)溶于水時(shí)與水反應(yīng)生成弱碳酸（H2CO3）。如純水中二氧化碳處于飽和狀態(tài)，其濃度約為1600 ppm, pH值約為4.0。自然界水體中 二氧化碳的來(lái)源是基于pH值的碳酸氫根平衡。水體中的二氧化碳濃度間接的決定于pH值與碳酸氫根濃度的對(duì)應(yīng)關(guān)系。二氧化碳與碳酸氫根離子在pH 值的4.48.2區(qū)間保持平衡。pH值為4.4時(shí)堿性物均為二氧化碳，pH值為8.2時(shí)堿性物均為碳酸氫根。Redesign】程序運(yùn)用碳酸氫

37、根濃度與pH值計(jì)算 水中二氧化碳濃度。由于二氧化碳為氣體，RO膜對(duì)其不具有脫除或濃縮作用，其濃度在給水、淡水與濃水中相同。在給水中加酸將碳酸氫根化為二氧 化碳，故而pH值下降。硫化氫（H2S）硫化氫呈氣態(tài)，使給水中有臭蛋氣味。其0.1 ppm濃度是異味的臨界值，在3 5 ppm濃度時(shí)，具有強(qiáng)烈的異味。硫化氫易于被空氣、氯及高錳酸鉀等氧 化劑氧化成硫。硫的作用類(lèi)似于膠體污染，用傳統(tǒng)的介質(zhì)過(guò)濾器不能去除。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，建議將硫化氫保留為氣態(tài)，使其穿過(guò)RO系統(tǒng)進(jìn)入淡水，再 對(duì)淡水進(jìn)行處理并去除。膜性能的影響因素反滲透以過(guò)程的主要指標(biāo)是產(chǎn)水通量和脫鹽率。對(duì)于一定的膜元件，產(chǎn)水量和脫鹽率受到給水水質(zhì)條件

38、和系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的影響，最基本的給水水質(zhì)因素 有含鹽量（濃度）、溫度和pH值等，運(yùn)行參數(shù)有壓力、給水流量和回收率等。下面就關(guān)于對(duì)產(chǎn)水量和脫鹽率產(chǎn)生影響的各操作因子做一般論述。給水濃度濃度對(duì)產(chǎn)水量和截留率的影響如圖-7所示。一定壓力下當(dāng)供給的原水濃度增高時(shí)，產(chǎn)水量就會(huì)減少。這是因?yàn)楣┙o水的滲透壓變高，有效壓力降低的緣 故。脫鹽率受濃度影響非常大。通常濃度提高，產(chǎn)水量就會(huì)降低的同時(shí)，脫鹽率也會(huì)降低。但是當(dāng)非常低的濃度下，起初濃度增加，脫鹽率率也會(huì)稍許 增加。隨后，隨著濃度的不斷增加脫鹽率就變的低下。膜元件CPA3-8040原水濃度氯化鈉1500mg/L操作壓力1.55MPa溫度25C溫度的影響溫度對(duì)

39、脫鹽率和產(chǎn)水量的影響：溫度變高，水的粘度降低，水的擴(kuò)散性增加，產(chǎn)水量也隨著溫度上升而增加。在同一壓力下，溫度上升一攝氏度，產(chǎn)水 量可增大34%。另一方面對(duì)于不同類(lèi)型的膜，溫度對(duì)于脫鹽率率的影響的差別較大。一般來(lái)講溫度增高脫鹽率降低。這是因?yàn)闇囟壬仙?，鹽的擴(kuò)散速 度就會(huì)增大的原因。pH依存性進(jìn)水pH值對(duì)膜分離性能有較大影響，但對(duì)于不同的膜材質(zhì)和原水水質(zhì)有一定差別。聚酰胺系列的反滲透膜是擁有氨基（書(shū)H2）和羧基（COOH）的 兩性電荷膜。在低pH值時(shí)，膜面電位比等電點(diǎn)（膜電位=0）要高，氨基吸收質(zhì)子（-NH2+ H+ = -NH3+ ），膜表面現(xiàn)正電性；在高pH值時(shí)，膜面電位 比等電點(diǎn)要低，羧基失

40、去質(zhì)子（COOH = COO- + H+）表現(xiàn)為陰性。因?yàn)橥ǔ＞埘０废盗蟹礉B透膜的等電點(diǎn)在酸性范圍，因此在中性（dH=7）附近，聚酰胺膜表現(xiàn)負(fù)電荷性。原水的濃度稀薄的時(shí)候，表現(xiàn)負(fù)電荷性的膜相對(duì)于(C1-)陰離子比較，陽(yáng)離子(Na+)的脫除率就相對(duì)降低。在高濃度，兩種離子的 脫除率基本相近。對(duì)于天然水RO/NF系統(tǒng)，pH降低會(huì)使產(chǎn)水電導(dǎo)率升高。這是由于天然水一般都含有碳酸氫根(HCO3-)，而碳酸氫根與氫離子、二氧 化碳和碳酸根的平衡關(guān)系受到pH值的影響。在pH降低時(shí)二氧化碳含量增加，膜對(duì)二氧化碳沒(méi)有分離效果(進(jìn)、產(chǎn)水中二氧化碳濃度相等)，透過(guò)膜的 二氧化碳會(huì)建立新的平衡，增加產(chǎn)水電導(dǎo)率。操作壓

41、力產(chǎn)水量的增加與壓力成正比。由于鹽透過(guò)速率受壓力影響較小，隨著產(chǎn)水量增加脫鹽率會(huì)隨著操作壓力的增加而上升，大致為一定值。流量的影響在壓力一定的條件下，進(jìn)水流量降低時(shí)脫鹽率和產(chǎn)水量都會(huì)下降。這里有兩方面的原因。一方面壓力不變而進(jìn)水流量降低會(huì)增加系統(tǒng)的濃縮倍率，提高 了下游的給水濃度，滲透壓會(huì)相應(yīng)提高，從而降低了凈推動(dòng)壓力。同時(shí)由于降低了產(chǎn)水量，鹽濃度增加導(dǎo)致鹽透過(guò)增加，降低了脫鹽率。另一方面，降 低進(jìn)水流量等于膜表面線(xiàn)速度的降低，增加了膜表面邊界層厚度和邊界層濃度，同樣提高了滲透壓和透鹽速率?；厥章试趬毫σ欢ㄇ闆r下，回收率提高，膜面的濃差極化比也提高，有效壓力則減小，最終產(chǎn)水量減小。同時(shí)脫鹽率也

42、降低。和上面提到的流量的影響相同。 膜系統(tǒng)回收率的限制來(lái)自于兩個(gè)方面，一個(gè)是存在滲透壓的影響，另外一個(gè)同原水水質(zhì)也密切相關(guān)?；厥章试龈邥r(shí)，溶解于溶液中的鹽呈過(guò)飽和狀態(tài)， 會(huì)有鹽及其它溶質(zhì)析出在膜面沉淀、結(jié)垢的可能，會(huì)對(duì)膜性能帶來(lái)很大的危害。預(yù)處理設(shè)計(jì)的工藝選擇：地表水中懸浮物含量小于50mg/L時(shí)，可采用直流混凝過(guò)濾方法。地表水中懸浮物含量大于50mg/L時(shí)，可采用混凝、澄清、過(guò)濾方法；地下水含鐵量小于0.3mg/L，懸浮物含量小于20mg/L時(shí)，可采用直接過(guò)濾方法。地下水含鐵量小于0.3mg/L，懸浮物含量大于20mg/L時(shí)，可采用直流混凝過(guò)濾方法。地下水含鐵量大于0.3mg/L，應(yīng)考慮除鐵

43、，再考慮采用直接過(guò)濾工藝或直流混凝過(guò)濾方法。當(dāng)原水有機(jī)物含量較高時(shí)，可采用加氯、混凝、澄清、過(guò)濾處理，當(dāng)這種處理仍不能滿(mǎn)足要求時(shí)，可同時(shí)采用活性炭過(guò)濾法除去有機(jī)物。當(dāng)原水碳酸鹽硬度較高，經(jīng)加藥處理仍會(huì)造成CaCO3在反滲透膜上沉降時(shí)，可采用軟化或石灰處理。當(dāng)其它難溶鹽楸0系統(tǒng)中結(jié)垢析出時(shí)，應(yīng)采取加 入阻垢劑的處理方法。值得一提的是，鋇和鍶并不總是存在于原水分析中，然而，如果它們以很低濃度而大于).01mg/L存在于含硫酸鹽的水中，它們也很容易結(jié)垢析出在膜表 面上。應(yīng)盡可能防止這些垢在膜上形成，因?yàn)樗鼈冚^難清洗去除。當(dāng)原水硅酸鹽含量較高時(shí)，可投加石灰、氧化鎂(或白云粉)進(jìn)行處理。硅的溶解度與水的

44、溫度預(yù)處理水量：=反滲透納濾產(chǎn)水;回收率 鈣、鎂、鋁形成鹽沉淀下來(lái)。由于硅垢的清洗比較困難，故防止其在膜上結(jié)垢是十分必要的。預(yù)處理水量：=反滲透/納濾產(chǎn)水：回收率設(shè)計(jì)導(dǎo)則確定反滲透裝置的處理水量、系統(tǒng)回收率、系統(tǒng)脫鹽率。(1)膜數(shù)量計(jì)算通常4”膜的設(shè)計(jì)產(chǎn)水量為250L/h； 8”寸膜的設(shè)計(jì)產(chǎn)水量為1000L/h膜數(shù)量=產(chǎn)水量/單支膜設(shè)計(jì)產(chǎn)水量(2)回收率c q；.e:& :指膜系統(tǒng)中給水轉(zhuǎn)化成為產(chǎn)水或透過(guò)液的百分比。膜系統(tǒng)的回收率在設(shè)計(jì)時(shí)就已經(jīng)確定，是基于預(yù)處理的進(jìn)水水質(zhì)而定的回收率表示產(chǎn)水流量與進(jìn)水流量的比率，通常以百分率表示：4nn0n7/Y=Vp/Vfx100%=Vp/Vp+Vcx100

45、% )-2WABAS;BXz 式中：FhBg 2 Y :回收率(%)Vp :產(chǎn)水流量(M3/h)EjO1 Vf :進(jìn)水流量(M3/h) Vc :濃水流量(M3/h) x!njwy系統(tǒng)回收率參照反滲透水處理設(shè)備GB/T 19249-2003設(shè)計(jì)，同時(shí)根據(jù)具體的設(shè)計(jì)調(diào)整小型設(shè)備(日產(chǎn)水量30%中型設(shè)備(日產(chǎn)水量50%大型設(shè)備(日產(chǎn)水量1000m3/d，40m3/h) 70%(3)鹽透過(guò)率ITKSu;18A :進(jìn)水中可溶性雜質(zhì)透過(guò)膜的百分比。鹽透過(guò)率表示產(chǎn)品水含鹽S(gs/cm)與進(jìn)水含鹽量(ps/cm)的比率。EE4Ag3$Z Sp=Cp/Cfx100% ffvhH+pvYgl-U!HP 式中：

46、G- _&HSp：鹽透過(guò)率(%) Cp：產(chǎn)品水含鹽：量(ps / cm) f7xf Cf :進(jìn)水含鹽量(ps / cm) u/a$u 2d (4)脫鹽率1880;n脫鹽率-給水中溶解性總固體(TDS)中未通過(guò)膜(即被膜脫除掉)部分的百分?jǐn)?shù)。脫鹽率=100-鹽透過(guò)率，以百分率表示。/O5QF 1Ry = (1-Cp/Cf ) X100% WXm-lL1!pjwr 式中： MeYlb93S(Ry：在回收率為Y條件下的脫鹽率(%) ljp1#5+t(5)平均脫鹽率10勺(_反滲透膜元件及裝置脫鹽率的計(jì)算公式：.6W RGNMoRav=Cf-Cp/Cfxl00%= (1-Cp/Cf) xl00% 9:

47、U:&AV式中：n6 0=Gl4/Rav：以平均進(jìn)水濃度，Cf= Cc+Cf/2條件下的脫鹽率(%) hwWOsCc :濃水含鹽量(ps / cm ) Tj%fxN-,vN(6)積分脫鹽率aRW!QP?以RO裝置進(jìn)、出口積分平均濃度為基準(zhǔn)的脫鹽率。主要用于判斷RO裝置脫鹽率有無(wú)變化。F!n.x式中： -egulV-R :積分脫鹽率Ry ：脫鹽率CdqET！Y :裝置回收率Axy71q說(shuō)明：F4O0脫鹽率Ry是通常說(shuō)的脫鹽率，知道了 Ry和進(jìn)水濃度Cf就可知道產(chǎn)水濃度Cp。但這種脫鹽率隨回收率Y的變化而變化。往往裝置的Ry有了變化， 而脫鹽性能沒(méi)有變，這是因?yàn)檠b置的運(yùn)行往往在某一回收率范圍內(nèi)波動(dòng)

48、。而脫鹽率Rav和R與回收率Y無(wú)關(guān)。因此，當(dāng)其它條件沒(méi)有多大變化時(shí)，若 Ra和R有明顯的變化就表明RO裝置脫鹽率性能發(fā)生變化。脫鹽率Rav總是大于脫鹽率R，且后者更能確切反映反滲透裝置的脫鹽性能。Up）%vv膜 元件的脫鹽率在其制造成形時(shí)就已確定，脫鹽率的高低取決于膜元件表面超薄脫鹽層的致密度，脫鹽層越致密脫鹽率越高，同時(shí)產(chǎn)水量越低。反滲透對(duì) 不同物質(zhì)的脫鹽率主要由物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和分子量決定，對(duì)高價(jià)離子及復(fù)雜單價(jià)離子的脫鹽率可以超過(guò)99%，對(duì)單價(jià)離子如：鈉離子、鉀離子、氯離子的 脫鹽率稍低，但也超過(guò)了 98%；對(duì)分子量大于100的有機(jī)物脫除率也可達(dá)到98%，但對(duì)分子量小于100的有機(jī)物脫除率較低。

49、（7）反滲透膜的橫向流速由于進(jìn)水中雜質(zhì)被濃縮后必須由剩余的水帶走，更高的橫向流速能降低濃差極化和污染物在膜表面的沉積速度。但是過(guò)高的橫向流速將導(dǎo)致進(jìn)水流量增大，對(duì)提高經(jīng)濟(jì)效益不利，同時(shí)會(huì)造成膜元件進(jìn)出水壓力降增加，引起望遠(yuǎn)鏡現(xiàn)象，所以我們規(guī)定了膜元件的最大進(jìn)水流量和最小流量（如下 表）。另外，污染速度還受回收率、進(jìn)水含鹽量等參數(shù)影響。（8）水通量通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，選擇合適的膜類(lèi)型和膜構(gòu)型。計(jì)算所需膜元件（組件）的數(shù)量圖1-3不同給水對(duì)應(yīng)不同的膜元件水同量圖1-4不同規(guī)格膜元件的膜面積圖1-5不同膜元件允許的透水量每個(gè)膜元件的滲透水流量：q=PNaqvd/Pd式中：PN為膜元件實(shí)際凈運(yùn)行壓力，M

50、Paa為污染系統(tǒng)qvd為測(cè)試條件下滲透水量，m3/dPd為單個(gè)膜元件的運(yùn)行壓力，在設(shè)計(jì)中由測(cè)試條件下壓力減去滲透壓，MPaRO裝置所需膜元件數(shù)量mE= qvp/ q式中：qvp為要求處理水量，m3/dRO裝置所需PV膜組件數(shù)mPV=mE/n式中：n為單個(gè)組件中元件數(shù)目，個(gè)確定實(shí)際組件數(shù)mPV利mE每個(gè)膜元件的實(shí)際平均滲透水流量Qvd= qvp/mE f膜元件最小濃水流量qvd濃=Qvdxymin膜元件產(chǎn)生滲透水流量qvd滲=Qvdxn 式中：ymin為膜元件濃水/滲透水最小比值系統(tǒng)濃水流量q濃=qvp/ Y- qvp式中：Y為回收率測(cè)算膜組件合理的排列組合，盡量使各段膜元件的處理水量和壓降相等

51、。根據(jù)需要，可將多個(gè)膜組件排列成一級(jí)、二級(jí)甚至多級(jí)，每級(jí)中的膜組件又可排列成一段、二段甚至多段。所謂一級(jí)是指進(jìn)料液經(jīng)一次加壓反滲透分離， 二級(jí)是指經(jīng)過(guò)二次加壓反滲透分離，依此類(lèi)推；在同一級(jí)中，排列相同的膜組件成一個(gè)段。水處理中以一級(jí)二段和一級(jí)三段最普遍莫組件的選擇和排列 應(yīng)遵守膜的設(shè)計(jì)導(dǎo)則，還要考慮系統(tǒng)用途、原水條件、設(shè)備空間限制、系統(tǒng)產(chǎn)水規(guī)模及系統(tǒng)水回收率等諸多因素，來(lái)綜合選定反滲透壓力容器內(nèi)置膜元 件數(shù)和膜組件的基本排列方式。在應(yīng)用8040型膜元件的較大產(chǎn)水量的系統(tǒng)中，一般都采用內(nèi)置4-6只膜元件的R/O壓力容器（在超大型系統(tǒng)中，也可采用內(nèi)置7只8040膜元件的R/O 壓力容器），在應(yīng)用4

52、040型膜元件的小型系統(tǒng)中，多見(jiàn)是每個(gè)壓力容器內(nèi)置1-3只4040型膜元件。在膜組件的排列方式上，對(duì)于8040型膜元件及6米的標(biāo)準(zhǔn)壓力容器組成的膜組件制作并用于苦咸水淡化的反滲透系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，單段配置的反滲透裝置一般 最高只能獲得50-60%的水回收率，而2-1配置（即兩段脫鹽）的R/O裝置往往最終可以獲得65-75%的水回收率，較為經(jīng)濟(jì)，也符合般用戶(hù)的水資源利用之 要求，故此在工程中多被采用，在水質(zhì)條件較好和系統(tǒng)水回收率要求較高時(shí)，大型反滲透裝置則可以采用4-2-1（即三段脫鹽）配置方式，在采用該配置方 式時(shí)，則可以獲得大于80-85%的水回收率?？偟恼f(shuō)來(lái)，設(shè)計(jì)者在進(jìn)行實(shí)際反滲透工程設(shè)計(jì)及設(shè)備設(shè)

53、計(jì)時(shí)，應(yīng)首先根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件（原水水質(zhì)、環(huán)境空間）和用戶(hù)側(cè)重要求，靈活運(yùn)行各方面有利條件， 確定最適宜的系統(tǒng)配置方式，以使用戶(hù)獲得最大的投資效益。選擇合適的高壓給水泵，確定合適的安裝位置。高壓泵：根據(jù)RO計(jì)算軟件的設(shè)計(jì)結(jié)果選型，一級(jí)高壓泵出口壓力=3年計(jì)算結(jié)果+01bar二級(jí)高壓泵出口壓力=3年計(jì)算結(jié)果+12bar清洗系統(tǒng)清洗泵的選擇揚(yáng)程V5kg，34kg （3040m）流量：按壓力容器的個(gè)數(shù)選擇，單支壓力容器乂并聯(lián)的個(gè)數(shù)8英寸或8.5英寸壓力容器，流量為133151L/min （79t/h）6英寸壓力容器，流量為5776L/min (35t/h)4英寸壓力容器，流量為3438L/min (2t/

54、h)清洗水箱的選擇對(duì)于正常污染時(shí)，按下式計(jì)算，對(duì)于嚴(yán)重污染時(shí)，可將溶液體積加倍每根4x40膜元件配制2.2加侖(0.00836m3)溶液每根8x40”膜元件配制8.7加侖(0.033m3)溶液清洗用保安過(guò)濾器通常采用孔徑為5至10微米的過(guò)濾器以除去清洗出來(lái)的污垢。RO清洗箱加熱器或冷卻器：清洗的最佳溫度是35至45。應(yīng)注意在再循環(huán)期間RO清洗泵會(huì)產(chǎn)生熱量。合理選擇連接管道，如材質(zhì)應(yīng)耐腐蝕、耐高壓。合理選擇與水接觸的儀表及探測(cè)元件。保安過(guò)濾器：主要是防止微粒進(jìn)入高壓泵和膜元件，以免損壞高壓泵和污染膜元件。w A1i電導(dǎo)儀及溫度表：電導(dǎo)儀監(jiān)測(cè)RO進(jìn)、出水電導(dǎo)率：溫度表顯示出RO膜在不同溫度下的產(chǎn)水

55、量變化Pwk2:%Rt確定集中控制盤(pán)和就地控制盤(pán)的內(nèi)容。合理選擇閥門(mén)的類(lèi)型。確定高壓給水泵的啟動(dòng)方式。制定反滲透裝置本體進(jìn)水與出水和外部的連接方式與要求。七.常見(jiàn)問(wèn)題回答膜元件的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試回收率、實(shí)際回收率與系統(tǒng)回收率膜元件標(biāo)準(zhǔn)回收率為膜元件生產(chǎn)廠家在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件所采用的回收率。海德能公司苦咸水膜元件的標(biāo)準(zhǔn)回收率15%,海水膜元件10%。膜元件實(shí)際回收率是膜元件實(shí)際使用時(shí)的回收率。為了降低膜元件的污染速度、保證膜元件的使用壽命，膜元件生產(chǎn)廠家對(duì)單支膜元件的實(shí)際回收率作了明確規(guī)定，要求每支l米長(zhǎng)的膜元件實(shí)際回收率不要超過(guò)18%,但當(dāng)膜元件用于第二級(jí)反滲透系統(tǒng)水處理時(shí)，則實(shí)際回收率不受此限制，允許超

56、過(guò)18%。 系統(tǒng)回收率是指反滲透裝置在實(shí)際使用時(shí)總的回收率。系統(tǒng)回收率受給水水質(zhì)、膜元件的數(shù)量及排列方式等多種因素的影響，小型反滲透裝置由于膜元 件的數(shù)量少、給水流程短，因而系統(tǒng)回收率普遍偏低，而工業(yè)用大型反滲透裝置由于膜元件的數(shù)量多、給水流程長(zhǎng)，所以實(shí)際系統(tǒng)回收率一般均在75% 以上，有時(shí)甚至可以達(dá)到90%。在某些情況下，對(duì)于小型反滲透裝置也要求較高的系統(tǒng)回收率，以免造成水資源的浪費(fèi)，此時(shí)在設(shè)計(jì)反滲透裝置時(shí)就需要采取一些不同的對(duì)策，最常見(jiàn) 的方法是采用濃水部分循環(huán)，即反滲透裝置的濃水只排放一部分，其余部分循環(huán)進(jìn)入給水泵入口，此時(shí)既可保證膜元件表面維持一定的橫向流速，又可 以達(dá)到用戶(hù)所需要的系

57、統(tǒng)回收率，但切不可通過(guò)直接調(diào)整給水/濃水進(jìn)出口閥門(mén)來(lái)提高系統(tǒng)回收率，如果這樣操作，就會(huì)造成膜元件的污染速度加快， 導(dǎo)致嚴(yán)重后果。系統(tǒng)回收率越高則消耗的水量越少，但回收率過(guò)高會(huì)發(fā)生以下問(wèn)題。產(chǎn)品水的脫鹽率下降?？赡馨l(fā)生微溶鹽的沉淀。濃水的滲透壓過(guò)高，元件的產(chǎn)水量降低。一般苦咸水脫鹽系統(tǒng)回收率多控制在75%，即濃水濃縮了 4倍，當(dāng)原水含鹽量較低時(shí)，有時(shí)也可采用80%，如原水中某種微溶鹽含量高，有時(shí)也采用較 低的系統(tǒng)回收率以防止結(jié)垢。如何確定系統(tǒng)回收率工業(yè)用大型反滲透裝置由于膜元件的數(shù)量多、給水流程長(zhǎng)，實(shí)際系統(tǒng)回收率一般均在75%以上，有時(shí)甚至可以達(dá)到90%。對(duì)于小型反滲透裝置也要求較 高的系統(tǒng)回收

58、率，以免造成水資源的浪費(fèi)。應(yīng)該主要根據(jù)以下兩點(diǎn)來(lái)確定系統(tǒng)的回收率。根據(jù)膜元件串聯(lián)的長(zhǎng)度。根據(jù)是否有濃水循環(huán)以及循環(huán)流量的大小。在系統(tǒng)沒(méi)有濃水循環(huán)時(shí)，一般按照以下規(guī)定：決定膜元件和系統(tǒng)回收率。表-1回收率和膜元件串聯(lián)數(shù)量膜元件串聯(lián)數(shù)量/支1 2 4 6 8 12 18最大系統(tǒng)回收率/% 18 32 50 58 68 80 90膜元件標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試壓力與實(shí)際使用壓力膜元件標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試壓力為膜元件生產(chǎn)廠家在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下所使用的壓力，以海德能公司CPA系列產(chǎn)品為例，其標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試壓力為1.55MPa（225psi或者 15.5bar）。膜元件使用壓力為膜元件實(shí)際工作時(shí)所需要的壓力，很多設(shè)計(jì)人員或使用人員以為膜元件

59、的標(biāo)準(zhǔn)壓力即為膜元件的使用壓力，從而造成有時(shí)系統(tǒng)產(chǎn)水量 很大，用戶(hù)認(rèn)為膜元件生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品質(zhì)量很好，不知道此時(shí)由于系統(tǒng)平均水通量過(guò)高，超出了前面所介紹的設(shè)計(jì)產(chǎn)水量的要求，為反滲透系統(tǒng)長(zhǎng)期安 全運(yùn)行埋下了禍根。有時(shí)系統(tǒng)產(chǎn)水量很小，認(rèn)為膜元件生產(chǎn)廠家的質(zhì)量不好，向膜元件生產(chǎn)廠家索賠。實(shí)際上膜元件的標(biāo)準(zhǔn)壓力與膜元件的使用壓力有著本質(zhì)的不同，膜元件標(biāo)準(zhǔn)壓力是膜元件生產(chǎn)廠家為了檢驗(yàn)其膜元件質(zhì)量而人為設(shè)定的壓力，而實(shí)際使 用壓力則受到溫度、平均水通量選取值、進(jìn)水含鹽量、系統(tǒng)回收率、膜元件種類(lèi)等各種因素的影響，膜元件的使用壓力應(yīng)根據(jù)各種因素的不同而不同。 最簡(jiǎn)單的辦法就是通過(guò)膜元件生產(chǎn)廠家提供的計(jì)算軟件進(jìn)行實(shí)際計(jì)算。如何計(jì)算系統(tǒng)脫鹽率系統(tǒng)脫鹽率是反滲透系統(tǒng)對(duì)鹽的整體脫除率，它受到溫度、離子種類(lèi)、回收率、膜種類(lèi)以及其他各種設(shè)計(jì)因素的影響，因而不同的反滲透系統(tǒng)的系統(tǒng)脫 鹽率是不一樣的，其計(jì)算公式為（總的給水含鹽量-總的產(chǎn)水含鹽量）系統(tǒng)脫鹽率=X100%總的給水含鹽量有時(shí)出于方