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
进水是生物污染来源之一，微生物进入反渗透系统时会在膜表面吸附或繁殖，特别是在浓 缩侧由于有机物等营养物的大量积蓄而发生微生物污染的现象。浓水中总细菌数的迅速增加是微生物污染的特征之一，对膜元件进行解剖，分析细菌数量、品种以及TOC、蛋白、ATP等可 证实微生物污染的存在。
（4）氧化剂
由于聚酰胺反渗透膜材质本身不能承受氧化剂，所以进水中必须去除游离氯、高锰酸盐、 过硫酸盐、六价铬、过氧化物、臭氧等氧化剂。
（5）油分及有机溶剂
反渗透的进水中不得含有油分和有机溶剂。油分会附着在膜表面造成透过水量降低，有机 溶剂会在膜表面发生相分离而破坏机能层。
（6）化学污染物
反渗透的进水中不得含有阳离子高分子絮凝剂、阳离子界面活性剂、环氧树脂涂料及阴离子交换树脂的溶出物，这些化学物质会在膜表面形成化学污染，造成透过水量的降低。膜表面虽然与新膜看上去很接近，但ppb单位的极微量的原因物质也会引起透过水量的降低，而且一般的化学清洗也无法使膜恢复性能。
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