为了提高RO/NF系统效率,必须对原水进行有效地预处理。针对原水水质情况和系统回收率等主要设计参数要求,选择适宜的预处理工艺,就可以减少污堵、结垢和膜降解,从而大幅度提高系统效能,实现系统产水量、脱盐率、回收率和运行费用的最优化。
污堵:
定义为有机物和胶体在膜面上的沉积。
结垢:
定义为部分盐类的浓度超过其溶度积在膜面上的沉淀,例如碳酸钙、硫酸钡、硫酸
钙、硫酸锶、氟化钙和磷酸钙等。
膜降解:
定义为膜元件性能的衰减。
对于不同的原水类型,海水、苦咸水、地表水、地下水、工业废水、市政自来水等,采取的预处理工艺,差别很大。
以小型商用(家用、实验室用)RO
系统(采用市政自来水作为原水)为例,简述预处理系统组成。
1
、原水泵,提高原水压力,抵消后续几级预处理过滤系统压降。
2
、中型系统采用多介质过滤器,上层为0.3~0.5mm
粒径石英砂,下层为0.7~0.8mm
粒径的无烟煤,进行过滤,目的过滤除去颗粒、悬浮物、胶体,小型系统,则采用10/20
英寸商品PP
棉喷熔滤芯过滤,条件允许的情况下,尽量使用线绕(蜂房)结构滤芯,避免采用喷熔滤芯。
3
、强酸性阳离子交换树脂降低原水硬度,采用Na
型强酸性阳离子交换树脂,将原水中的Ca2+
、Mg2+
、Ba2+
、Sr2+
等离子交换为Na+
离子,树脂交换饱和后,采用NaCl
溶液再生,目的避免上述阳离子在膜系统中结垢。大型系统则采用在线加入阻垢剂的方式,绝大部分小型家用系统则完全无此设计。
4
、颗粒活性炭过滤脱除余氯,商品复合膜RO/NF
元件对于原水的余氯,典型抵抗能力大约200~1000pp
m·H
,亦即1ppm
浓度的原水余氯,等效能抵抗200~1000
小时,超过后则引起膜的逐步降解,性能发生不可逆的劣化。通常商用膜允许的正常运行情况下原水余氯浓度,不大于0.1ppm
。
5、
除菌措施,部分系统完全没有考虑,大型系统采取原水在线加投氯气、二氧化氯等措施消毒除菌,进入膜元件之前再脱氯,部分中小型系统采用253.7nm
紫外线灯照射杀菌。
即使只进入一个活的细菌,请参考25
℃细菌在系统内的繁殖速度
遭遇微生物污染的膜元件,表现为脱盐率基本不变,产水率急剧下降,膜元件解剖后的狰狞面孔
6
、保安过滤器(精密过滤器),依系统设计流量不同,采用单只或多只20/30/40
英寸商用喷熔PP
棉(或线绕)滤芯并联使用,设计过滤精度最低10
μm
,目的系阻挡前级过滤系统的活性炭粉末、破碎的树脂颗粒等,进入膜元件系统,小型家用系统部分采用烧结活性炭滤芯,可靠性不高。