反渗透脱盐处理系统
水资源的日益紧缺和全球水质的日趋恶化使水处理技术越来越受到重视。可用水资源含盐量的不断增加使离子交换树脂极易发生污染和损坏，造成除盐设备效率降低、酸碱耗增加、再生频繁。近年来，膜技术飞速发展，用于水质净化的膜处理工艺也日趋完善。反渗透脱盐技术具有能耗低、无污染、适应性强、便于操作、运行费用低等显著特点，一些大型电站和水处理厂更多地选择采用反渗透等膜处理工艺来代替传统的离子交换和蒸馏等手段进行水质净化处理。但是运行发现，由于膜材料的特殊性及反渗透技术的发展所限，如果设计或操作不当很容易使反渗透膜发生污堵和降解。研究认为：反渗透装置的性能、产水率、产品水质量和膜的寿命很大程度上决定于给水的水质。合理的原水预处理系统对维持反渗透性能的稳定性、阻止膜的污染和恶化极其重要。
1 反渗透脱盐传统的原水预处理系统
目前大多数水处理厂采用传统预处理方式——— 混凝＋过滤。图1是传统水质预处理系统流程图。这种传统的预处理系统通常包括澄清池、过滤池及混凝和助凝加药等辅助设备。该系统可以有效地去除原水中的小颗粒悬浮物和胶体物质，从而大大减轻后续除盐工艺中的设备负担，有利于提高膜分离以及离子交换工艺的处理效果。然而，对于反渗透等膜设备而言，仅去除原水中的小颗粒悬浮物、浊度和胶体物质还远远不够，膜设备入水的SDI必须合格，细菌等微生物的含量也不能超标，否则将会给膜系统造成不利影响。
2 反渗透脱盐反渗透预处理系统的设计思路及注意事项
难溶盐、金属氧化物、细菌、氧化性物质、有机物以及硅胶等都有可能引起膜元件的污染。因此，为减少反渗透膜的污染，延长膜的清洗周期和使用寿命，提高产水率和脱盐率，反渗透一般都要求给水的浊度、SDI、微生物数量较低，并满足合适的水温和pH。传统的预处理出水很难达到理想的反渗透给水的水质要求，所以必须改进预处理工艺，为完善反渗透系统寻求更好的解决方法。
2．1 反渗透脱盐水质分析
在反渗透预处理系统设计之前，对原水进行水质分析，掌握水中杂质和主要阴阳离子含量是很有必要的。因为它有利于掌握水质情况，并有效判断水中杂质含量和垢质形成的倾向，以便设计出合理的预处理系统。对于反渗透系统，主要应了解原水中的悬浮物、浊度以及Ca2＋、Mg2＋、HCO3-、SO42-、Si、Fe、Sr、Ba的含量。
2．2 常用的预处理工艺
2．2．1 调温处理
由于膜的收缩与水粘度的增加，给水温度每降低1％，成品水流量将降低3％；当给水温度升高时，膜膨胀会使产水量提高。但与此同时，给水温度的提高会使膜的透盐率增加，进而使产品水的含盐量增加，如此长期运行还会导致膜的使用寿命降低，使反渗透系统的二次投资增加。因此，保持水温的适宜和相对稳定也十分重要，一般的中空型和涡卷型纤维膜的给水温度应控制在15～30℃为宜。
2．2．2 杀菌与除氯
为了防止反渗透膜的微生物侵蚀和污染，在反渗透预处理系统中通常要进行杀菌处理。加氯是一种成本低廉、原料丰富，易得到且效果较好的常用处理方式。然而，过量氯对反渗透膜的危害也很大。因此，对进入反渗透膜之前的给水中的余氯必须进行控制，水中余氯的控制量应依据反渗透膜的材质而定。一般，醋酸纤维膜反渗透进水中的余氯控制在0．1～1．0 mg／L。对于聚酰胺复合膜，其抗菌能力较强，但氧化剂(包括余氯)也会氧化侵蚀膜，所以使用聚酰胺复合膜的反渗透进水中不应含氯。对于此种膜的原水预处理可采用加氯杀菌和加亚硫酸钠等药剂除氯的联合处理工艺。另外，增加活性碳过滤器也能吸附并去除部分余氯、胶体和有机物等。
2．2．3 混凝澄清及软化过滤反渗透脱盐
作为传统预处理方式，混凝、软化和过滤在反渗透预处理系统中仍然起着其他水处理工艺所不可替代的作用，因为这种方式可以大大降低水的浊度，除掉大部分的悬浮颗粒和固体杂质，降低暂时硬度，对后续处理非常有利。不过，当使用铝盐作为混凝剂时，虽然出水浊度随混凝剂加入量的增加而降低，但过量的铝则会在反渗透膜表面累积，造成膜对水的渗透率逐渐降低。因此，反渗透预处理系统中应严格控制对混凝剂的选择与加药量。
2．2．4 酸化处理
有些反渗透膜对给水的pH很敏感。pH过高或过低都会引起膜的水解而损坏。生水中加酸可以降低碳酸盐硬度，防止碳酸钙硬度盐类的沉淀与析出。在实际生产中，可以根据所监测的水质情况适当地进行pH调节。值得注意的是，在以往的生产中曾有因酸的质量问题(含铁量高)而造成反渗透膜元件污染的情况，故在调节反渗透进水的pH时，反渗透脱盐对酸的质量要求也比较严格。
2．2．5 阻垢处理
天然水中最常见的低溶解度盐类主要是碳酸钙、硫酸钙以及二氧化硅等。当这些盐类物质在反渗透处理过程中浓缩时，可能超过溶度积而析出沉淀。浓缩所产生的沉淀物附着在膜表面造成污堵，从而影响反渗透设备的出力与安全运行。针对不同的水质情况，应通过试验认真选择合适的阻垢剂并控制好相应的加入量，尽量做到既节约运行资金又能达到良好的阻垢效果。
2．3 SDI的监测与控制反渗透脱盐
SDI可用于衡量预处理后反渗透给水中悬浮物和胶体物质数量，是反渗透技术中一项重要的控制与监测指标。进入反渗透膜的允许SDI根据反渗透膜的组件构型而有所不同。常用于水处理脱盐的反渗透膜的进水SDI应小于4．0。只有当进水SDI小于设计值时，才能保证反渗透连续正常运行，透水率和脱盐率下降缓慢；当进水SDI大于设计值时，就有可能在很短的时间内造成膜的污堵，而不得不对反渗透膜进行清洗。因此，按照相应类型的反渗透性能要求与运行规定，设计与安装合适的SDI控制标准及监测设施是非常重要的。
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