膜法水处理-预处理篇

预处理的作用及目标

1.预处理系统的重要性

反渗透系统包括原水的预处理、反渗透装置、后处理三部分。RO系统对原水的预处理有它特定的要求。由于原水的种类繁多，其成分也非常复杂，针对原水水质情况及RO系统回收率等主要工艺设计参数的要求，选择合适的预处理工艺系统，减少对RO膜的污堵、结垢，防止RO膜脱盐率、产水率的降低，尤其是针对目前水源日趋匮乏、水质日趋恶化，选择一个正确的预处理系统，将直接影响整个水处理系统的功能。众所周知，RO系统运行失败，多数情况是由于预处理系统功能不完善造成的。为了确保反渗透过程的正常进行，必须对原水进行严格的预处理。

2.反渗透系统的水源

反渗透原水的种类很多，有各种天然水、市政水和工业废水等。天然水包括地表水和地下水两种。地表水的范围很广，包括江河、湖泊、水库、海洋等。地下水则存在于土壤和岩石内，由雨水和地表水经过地层的渗流而形成。市政二级污水、电厂冷却排污水等工业水源将成新的途径。水源的选择将直接影响到水处理工艺的确定和水处理成本。

3.预处理的目的

使反渗透膜性能降低的主要因素有：

（1）膜发生化学降解，如芳香族聚酰胺受氯等氧化剂及强酸强碱的破坏；

（2）膜表面难溶盐结垢；

（3）膜受进水悬浮物、胶体污堵；

（4）膜受微生物、菌藻等黏附、侵蚀后造成污堵与膜降解；

（5）大分子有机物对膜污堵以及小分子有机物被膜吸附。

反渗透效率与寿命与原水预处理效果密切相关，预处理的目的就是要把进水对膜的污染、结垢、损伤等降到最低，从而使系统产水量、脱盐率、回收率及运行成本最优化。因此，良好的预处理对RO装置长期安全运行是十分重要的。其目的细分为：

（1）除去悬浮固体，降低浊度；

（2）控制微生物的生长；

（3）抑制与控制微溶盐的沉积；

（4）进水温度和pH的调整；

（5）有机物的去除；

（6）金属氧化物和硅的沉淀控制。

4.预处理的目标

为了保证反渗透系统的水回收率、透过水质量、透过水流量的稳定、运行费用的最低化、膜使用寿命的最佳化等，必须进行完善的预处理。具体的目标为：

（1）防止膜表面发生污染，即必须尽量去除悬浮固体、微生物、胶体物质及有机物，从而防止这些物质在膜表面沉积或污堵在膜元件水流通道；

（2）防止膜表面发生结垢，即必须尽量抑制难溶盐如CaCO3、CaSO4、BaSO4、SrSO4、CaF2以及铁、锰、铝、硅化合物等在膜表面的沉积；

（3）防止膜承受物理和化学损伤，即必须尽量避免高温、极端的酸性水或碱性水、氧化剂等对膜的影响。

5.反渗透系统进水指标

原水水质指标的全分析，对于反渗透系统工程是最基础也是最重要的工作，也是确定预处理工艺流程最重要的化学指标根据。

（1）SDI

反渗透预处理中采用污泥密度指数（SDI），有时也称为污染指数（FI）来判断进水中胶体和颗粒物质的污染程度。这个方法比浊度测定更能反映水质情况，它已经被反渗透行业普遍接收和认可，是反渗透预处理系统中必须检测的重要指标。在RO系统日常运行中，建议每天测定3次结果供分析。东丽的设计导则要求进水的SDI≤5。而一般干净的井水的SDI<1，则不必进行去除胶体的预处理。

SDI是在2.1Kg/c㎡（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。

(d)在过滤器下放置一只500ml量筒，准备收集过滤水；

(e)开阀门，测定收集500ml水样所需时间Ti，并使水继续流；

(f)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60秒，则表明膜面被污堵，无需再继续进行测试；

(g)关闭阀门，将测试过滤器中的膜片取出以便进一步的分析；

（2）温度、pH

进水的温度是影响反渗透系统产水量的重要因素，对于温度较低或较高的原水可根据膜元件的温度使用要求采取适当的措施予以调节。

另外调节pH是控制碳酸钙结垢的最简单的方法，通过测定及计算浓水的拉格朗日饱和指数（LSI）或史蒂夫戴维斯稳定指数（S&DSI），可以判断碳酸钙结垢的可能性。但是过低或过高pH值可能会造成膜损伤，请参考膜元件技术规范书有关pH的范围要求。

（3）生物污染评估