工業水處理之反滲透技術問答

反滲透(RO)是水處理中高精技術,90年代中期起在我國的醫藥行業得到了廣泛的應用,它的使用極大地延長了傳統的離子交換設備的再生周期,減少了酸鹼排放量,有利地保護了生態環境。以下是反滲透的問題作出以下詳細介紹。

1.反滲透系統應多久清洗一次?

一般情況下，當標準化通量下降10～15%時，或系統脫鹽率下降10～15%，或操作壓力及段間壓差升高10～15%，應清洗RO系統。清洗頻率與系統預處理程度有直接的關係，當SDI15<3時，清洗頻率可能為每年4次;當SDI15在5左右時，清洗頻率可能要加倍但清洗頻率取決於每一個項目現場的實際情況。一般情況下，採用碟管式反滲透(DTRO)較卷式反滲透能明顯延長清洗周期。

2. 什麼是SDI?

是反滲透水處理系統中水質指標的重要參數之一，SDI值代表了水中顆粒、膠體和其他能阻塞各種水凈化設備的物體含量。這是在RO設計之前必須確定的重要參數。

3.一般進水應該選用反滲透工藝還是離子交換工藝?

在許多進水條件下，採用離子交換樹脂或反滲透在技術上均可行，工藝的選擇則應由經濟性比較而定，一般情況下，含鹽量越高，反滲透就越經濟，含鹽量越低，離子交換就越經濟。由於反滲透技術的大量普及，採用反滲透，尤其是碟管式反滲透（DTRO）+離子交換工藝或碟管式反滲透(DTRO)+其它深度除鹽技術的組合工藝已經成為公認的技術與經濟更為合理的水處理方案。

4. 反滲透膜元件一般能用幾年?

膜的使用壽命取決於膜的化學穩定性、元件的物理穩定性、可清洗性、進水水源、預處理、清洗頻率、操作管理水平等。根據水質情況和經濟分析通常卷式反滲透壽命一般為1-5年，碟管式反滲透（DTRO）一般3-15年。

5. 反滲透和納濾之間有何區別?

納濾是位於反滲透與超濾之間的膜法液體分離技術，反滲透可以脫除最小的溶質，分子量小於0.0001微米，納濾可脫除分子量在0.001微米左右的溶質。納濾本質上是一種低壓反滲透，用於處理後產水純度不特別嚴格的場合，納濾適合於處理井水和地表水。納濾適用於沒有必要像反滲透那樣的高脫鹽率的水處理系統，但對於硬度成份的脫除能力很高，有時被稱為「軟化膜」，納濾系統運行壓力低，能耗低於相對應的反滲透系統。

6. 膜技術具有怎樣的分離能力?

反滲透是最精密的膜法液體分離技術,它能阻擋所有溶解性鹽及分子量大於100的有機物,但允許水分子透過,醋酸纖維素反滲透膜脫鹽率一般可大於95％,反滲透膜脫鹽率一般大於98％.它們廣泛用于海水及苦鹹水淡化,鍋爐給水、工業純水及電子級超純水製備,飲用純凈水生產,廢水處理及特種分離等過程,在離子交換前使用反滲透可大幅度地降低操作費用和廢水排放量。反滲透膜兩側的運行壓差當進水為苦鹹水時一般大於5bar,當進水為海水時,一般低於84bar。

7. 反滲透膜進水最大允許二氧化硅濃度多少?

最大允許二氧化硅的濃度取決於溫度、pH值以及阻垢劑，通常在不加阻垢劑時濃水端最高允許濃度為100ppm，某些阻垢劑能允許濃水中的二氧化硅濃度最高為240ppm，可諮詢相關阻垢劑供應商。

8. 鉻對RO膜有何影響?

某些重金屬如鉻會對氯的氧化起到催化作用，進而引起膜片的不可逆性能衰減。這是因為在水中Cr6+比Cr3+的穩定性差。似乎氧化價位高的金屬離子，這種破壞作用就更強。因此，應在預處理部分將鉻的濃度降低或至少應將Cr6+還原成Cr3+。

9. RO系統一般需要何種預處理?

通常的預處理系統組成如下，粗濾(～80微米)以除去大顆粒，加入次氯酸鈉等氧化劑，然後經多介質過濾器或澄清池進行精密過濾，再加入亞硫酸氫鈉還原余氯等氧化劑，最後在高壓泵入口之前安裝保安過濾器。保安過濾器的作用顧名思義，它是作為最終的保險措施，以防止偶然大顆粒對高壓泵葉輪和膜元件的破壞作用。含顆粒懸浮物較多的水源，通常需要更高程度的預處理，才能達到規定的進水要求;硬度含量高的水源，建議採用軟化或加酸和加阻垢劑等，對於微生物及有機物含量高的水源，還需要使用活性炭或抗污染膜元件。

10. 反滲透能脫除微生物如病毒和細菌嗎?

反滲透(RO)非常緻密，對病毒、噬菌體和細菌具有非常高的脫除率，至少在3log以上(脫除率>99.9%)。但是還須注意的是，在很多情況下，膜產水側仍可能會出現微生物再次滋生，這主要取決於裝配、監測和維護的方式，就是說，某一個系統的脫除微生物的能力關鍵取決於系統設計、操作和管理是否恰當而不是膜元件本身的性質。

11. 溫度對產水量有何影響?

溫度越高，產水量越高，反之亦然，在較高的溫度條件下運行時，應調低運行壓力，使產水量保持不變，反之亦然。

12. 什麼是顆粒和膠體污染?如何測定?

反滲透或納濾系統一旦出現顆粒和膠體的污堵就會嚴重影響膜的產水量，有時也會降低脫鹽率。膠體污堵的早期癥狀是系統壓差的增加，膜進水水源中顆粒或膠體的來源因地而異，常常包括細菌、淤泥、膠體硅、鐵腐蝕產物等，預處理部分所用的藥品如聚合鋁和三氯化鐵或陽離子聚電介質，如果不能在澄清池或介質過濾器中有效的除去，也可能引起污堵。此外陽離子性的聚電介質也會與陰離子性的阻垢劑反應，其沉澱物會污堵膜元件，水中這類污堵傾向或預處理是否合格採用SDI15進行評價。

13. 不作系統沖洗，最長允許停機多久?

如果系統使用阻後劑，當水溫在20～38℃之間大約4小時;在20℃以下時大約8小時;如果系統未用阻垢劑約1天。

14. 怎樣才能使膜系統的能耗降低?

採用低能耗膜元件即可，但應注意到它們的脫鹽率比標準膜元件略低。可自由透過微濾膜，微濾膜用於去除細菌、微絮凝物或總懸浮固體TSS，典型的膜兩側的壓力為1～3bar。

15. 反滲透純水系統能否頻繁的啟停?

膜系統是按連續運行作為設計基準的，但在實際操作時，總會有一定頻度的開機和停機。當膜系統停機時，必須用其產水或經過預處理合格的水進行低壓沖洗，從膜元件中置換掉高濃度但含阻垢劑的濃水。還應採取措施預防系統內水漏掉而引入空氣，因為元件失水幹掉的話，可能會產生不可逆的產水通量損失。如果停機小於24小時，則無需採取預防微生物滋生的措施。但停機時間超過上述規定，應採用保護液作系統保存或定時沖洗膜系統。

16. 膜元件上安裝鹽水密封圈其方向怎樣確定?

要求膜元件上的鹽水密封圈裝在元件進水端，同時開口面向進水方向，當給壓力容器進水時，其開口(唇邊)將進一步張開，完全封住進水從膜元件與壓力容器內壁間的旁流。

17. 怎樣從水中脫除硅?

水中硅以兩種形態存在，活性硅(單體硅)和膠體硅(多元硅)：膠體硅沒有離子的特徵，但尺度相對較大，膠體硅能被精細的物理過濾過程所截留，如反滲透，也可以通過凝聚技術降低水中的含量，如混凝澄清池，但是那些需要依靠離子電荷特徵的分離技術，如離子交換樹脂和連續電去離子過程(CDI)，對脫除膠體硅效果十分有限。

活性硅的尺寸比膠體硅小得多，這樣大多數的物理過濾技術如混凝澄清、過濾和氣浮等均無法脫除活性硅，能夠有效脫除活性硅的過程是反滲透、離子交換和連續電去離子過程。

18. pH對脫除率、產水量和膜壽命有何影響?

反滲透膜產品對應pH範圍一般為2～11，pH對膜性能本身的影響很小，這是與其它膜產品不同的顯著特點之一，但是水中許多離子本身的特性受pH的影響巨大，例如當檸檬酸等類的弱酸在低pH條件下，主要呈非離子態，而在高pH值下出現解離而呈離子態。由於同一離子，荷電程度高，膜的脫除率高，荷電程度低或不荷電，則膜的脫除率低，因此pH對某些雜質的脫除率影響十分巨大。

19. 進水TDS和電導率之間關係怎樣?

當獲得進水電導率數值時，必須將其轉化成TDS數值，以便能在軟體設計時輸入。對於多數水源，電導率/TDS的比率為1.2～1.7之間，為了進行ROSA設計，海水選用1.4比率而苦鹹水選用1.3比率進行換算，通常能夠得到較好的近似換算率。

20. 怎樣知道膜是否已受到污染?

以下是污染的常見癥狀：

在標準壓力下，產水量下降，為了達到標準產水量，必須提高運行壓力v。進水與濃水間的壓降增加v，膜元件的重量增加v，膜脫除率明顯變化(增加或降低)，當元件從壓力容器內取出時，將水倒在豎起的膜元件進水側，水不能流過膜元件，僅從端面溢出(表明進水流道完全堵塞)。

21. 怎樣防止膜元件原包裝內的微生物滋生?

當保護液出現混濁時，很可能是因為微生物滋生之故。用亞硫酸氫鈉保護的膜元件應每三個月查看一次。當保護液出現混濁時，應從保存密封袋中取出元件，重新浸泡在新鮮保護液中，保護液濃度為1%(重量)食品級亞硫酸氫鈉(未經鈷活化過)，浸泡約1小時，並重新密封封存，重新包裝前應將元件瀝干。

22. RO膜元件和IX離子交換樹脂的進水要求有哪些?

理論上講，進入RO和IX系統應不含有如下雜質：

懸浮物、膠體、硫酸鈣、藻類細菌、氧化劑，如余氯等、油或脂類物質(必須低於儀器的檢測下限)、有機物和鐵-有機物的絡合物、鐵、銅、鋁腐蝕產物等金屬氧化物、進水水質對RO元件和IX樹脂的壽命及性能將產生巨大的影響。

23. RO膜能脫除哪些雜質?

RO膜能夠很好地脫除離子和有機物，反滲透膜比納濾膜有更高的脫除率，反滲透通常能脫除給水中99%的鹽份，進水中的有機物的脫除率≥99%。

24. 怎樣知道你的膜系統該用何種清洗方法進行清洗?

為了獲得最好的清洗效果，選擇能對症的清洗藥劑和清洗步驟非常重要，錯誤的清洗實際上還會惡化系統性能，一般來說，無機結垢污染物，推薦使用酸性清洗液，微生物或有機污染物，推薦使用鹼性清洗液。

25. 為什麼RO產水的pH值低於進水的pH值?

當了解到CO2、HCO3-和CO3=之間的平衡，就能夠找到這一問題的最好答案，在密閉的體系內，CO2、HCO3-和CO3=的相對含量隨pH值的變化而變化，低pH值條件下，CO2佔主要部份，在中等pH值範圍內，主要為HCO3-，高pH值範圍內，主要為CO3=。由於RO膜可以脫除溶解性的離子而不能脫除溶解性的氣體，RO產水中的CO2含量與RO進水中CO2的含量基本相同，但是HCO3-和CO3=常常能夠減少1～2個數量級，這樣就會打破進水中CO2、HCO3-和CO3=之間的平衡，在系列反應中，CO2將與H2O結合發生如下反應平衡的轉移，直到建立新的平衡。

如果進水中含有CO2，則RO的產水pH值總會降低，對於大多數RO系統反滲透產水的pH值將有1～2個pH值的下降，當進水鹼度和HCO3-高時，產水的pH值下降就更大。

為數極少的進水，含較少的CO2、HCO3-或CO3=這樣看到產水pH值的變化就少，某些國家和地區，對於飲用水pH值有規定，一般為6.5～9.0，根據我們的理解，這是為了防止輸水管路的腐蝕，而飲用低pH值的水，本身不會引起任何健康問題，眾所周知，許多市售含碳酸飲料其pH值在2～4之間。