天津工业大学天津工业大学环境与化学工程学院环境与化学工程学院 环境工程系环境工程系 膜法水处置技术膜法水处置技术反浸透和纳滤工艺过程设计反浸透和纳滤工艺过程设计吴吴 云云1 1 系系统设计要求要求1.1 1.1 进水水水水质 水水样是一定是一定时间内所要分析水源的水内所要分析水源的水质代表。代表。 对水水质要有一全面的把握，必需要有一全面的把握，必需针对水源特点在不水源特点在不同同时期搜集水期搜集水样，进展分析比展分析比较，了解其，了解其变化及化及变化化缘由。由。这对反浸透系反浸透系统的有效的有效设计预处置、置、产水量、回水量、回收率、脱除性能、收率、脱除性能、压力、流速力、流速，正当的操作，正当的操作，诊断系断系统存在的存在的问题和准确和准确评价系价系统性能等方面至关重要。性能等方面至关重要。工艺过程设计系统设计要求工艺过程设计系统设计要求采样要求：采样要求： 取样时要有代表性，要有足够的量，选点要正确，取样时要有代表性，要有足够的量，选点要正确，容器要适宜，水样的采集要严厉按照容器要适宜，水样的采集要严厉按照? ?水和废水监测分析水和废水监测分析方法方法? ?中的要求进展详细的记录。中的要求进展详细的记录。水质分析内容：水质分析内容： 水源水量、水质调查的内容要求非常详细，包括水源水量、水质调查的内容要求非常详细，包括CO2CO2、pHpH、O2O2、ClCl、SO2-3SO2-3、离子浓度、硬度、碱度、溶解性固、离子浓度、硬度、碱度、溶解性固体、细菌数等，常见参数的要求见下页的水样分析报告。体、细菌数等，常见参数的要求见下页的水样分析报告。工艺过程设计系统设计要求工艺过程设计系统设计要求工艺过程设计系统设计要求工艺过程设计系统设计要求常规水源的水质特点：常规水源的水质特点： 市政供水为了防止管网的腐蚀，普通市政供水为了防止管网的腐蚀，普通pHpH偏高，含有游偏高，含有游离氯和离氯和FeFe离子等离子等 地表水的浊度、细菌及有机物是预处置设计要重点思地表水的浊度、细菌及有机物是预处置设计要重点思索的内容索的内容 地下水成份普通相对稳定，多数具有高硬度和碱度的地下水成份普通相对稳定，多数具有高硬度和碱度的特征特征 海水要思索悬浮固体、微生物和细菌，进水海水要思索悬浮固体、微生物和细菌，进水pH pH 值和水值和水温，金属氧化物和微溶盐的沉淀不同海域水质差别较温，金属氧化物和微溶盐的沉淀不同海域水质差别较大大 其他特殊场所，如化工、生物行业物料的浓缩、分别其他特殊场所，如化工、生物行业物料的浓缩、分别等等 工艺过程设计系统设计要求工艺过程设计系统设计要求1.2 1.2 产水水质和水量产水水质和水量 根据用户的要求或者用户所处的行业，按照根据用户的要求或者用户所处的行业，按照客户的需求或者相关行业的国家或行业规范确定客户的需求或者相关行业的国家或行业规范确定反浸透或纳滤系统的产水水质和水量反浸透或纳滤系统的产水水质和水量 这些要求决议了系统的规模和所用工艺过程这些要求决议了系统的规模和所用工艺过程的选择，如单位时间的产水量，膜组件种类、数的选择，如单位时间的产水量，膜组件种类、数量和陈列方式，回收率以及详细的工艺流程等。量和陈列方式，回收率以及详细的工艺流程等。 工艺过程设计系统设计要求工艺过程设计系统设计要求1.3 1.3 膜和膜组件的选择膜和膜组件的选择 醋酸纤维素最早用于反浸透水处置工艺，具有价廉、耐醋酸纤维素最早用于反浸透水处置工艺，具有价廉、耐游离氯、耐污染的特点，多用于饮用水净化和污染密度指数游离氯、耐污染的特点，多用于饮用水净化和污染密度指数SDISDI较高的地方。较高的地方。 芳香族聚酰胺复合膜，通量高，脱盐率高，操作压力低，芳香族聚酰胺复合膜，通量高，脱盐率高，操作压力低，耐生物降解，操作耐生物降解，操作pHpH范围宽范围宽2 21111不易水解，脱不易水解，脱SiO2SiO2和和NO-NO-3 3及有机物都较好，但不耐游离氯，易遭到及有机物都较好，但不耐游离氯，易遭到FeFe、AlAl和阳离子絮和阳离子絮凝剂的污染，污染速度较快。凝剂的污染，污染速度较快。 工艺过程设计系统设计要求工艺过程设计系统设计要求 目前大规模运用的反浸透和纳滤膜资料的组目前大规模运用的反浸透和纳滤膜资料的组件方式主要是卷式和中空纤维式。件方式主要是卷式和中空纤维式。 选用膜组件时应综合思索组器的制备难易、选用膜组件时应综合思索组器的制备难易、流动形状、堆砌密度、清洗难易等诸方面，卷式流动形状、堆砌密度、清洗难易等诸方面，卷式元件用得最普遍。据进水和出水水质，可初步选元件用得最普遍。据进水和出水水质，可初步选定膜元件，由产水量可初步确定元件得个数。定膜元件，由产水量可初步确定元件得个数。 工艺过程设计系统设计要求工艺过程设计系统设计要求1.4 1.4 回收率回收率 回收率确实定影响到膜组件的选择和工艺确回收率确实定影响到膜组件的选择和工艺确实定。根据产水水量和回收率确定膜元件的个数。实定。根据产水水量和回收率确定膜元件的个数。普通海水淡化回收率在普通海水淡化回收率在30304545，纯水制备在，纯水制备在70708585；而实践设计过程中应根据预处置、进水；而实践设计过程中应根据预处置、进水水质等的条件确定。水质等的条件确定。 工艺过程设计系统设计要求工艺过程设计系统设计要求1.5 1.5 产水量的衰减产水量的衰减 反浸透膜在运用过程中会随着运用时间的延伸，膜反浸透膜在运用过程中会随着运用时间的延伸，膜的产水量会发生衰减。这主要是由于膜长时间在高温高的产水量会发生衰减。这主要是由于膜长时间在高温高压下运转，在温度和压力的协同作用下，会呈现膜的压压下运转，在温度和压力的协同作用下，会呈现膜的压密化景象，其结果会构成产水量下降或系统操作压力上密化景象，其结果会构成产水量下降或系统操作压力上升。压密化是膜性能的不可逆衰减，现实上，复合膜比升。压密化是膜性能的不可逆衰减，现实上，复合膜比醋酸纤维素膜更耐压密化。醋酸纤维素膜更耐压密化。 膜污染也是构成膜产水通量的衰减的主要缘由。膜污染也是构成膜产水通量的衰减的主要缘由。工艺过程设计系统设计要求工艺过程设计系统设计要求 经过下式可计算出反浸透和纳滤膜的产水量下降斜经过下式可计算出反浸透和纳滤膜的产水量下降斜率。率。式中，式中，m为产水量下降斜率；为产水量下降斜率；t为运转时间，为运转时间，h；Q0和和Qt分别为运转初期和运转分别为运转初期和运转t小时后的产水量。小时后的产水量。 通常通常CA类膜类膜m-0.03-0.05，复合膜的，复合膜的m=-0.01-0.02。即。即CA类膜产水量年均下降类膜产水量年均下降10左右，复合膜约为左右，复合膜约为5左右。当然根据进料的不同也有一定的变化。左右。当然根据进料的不同也有一定的变化。 工艺过程设计系统设计要求工艺过程设计系统设计要求1.6 1.6 截留率的衰减截留率的衰减 随于反浸透和纳滤膜在运用过程中会遭到生随于反浸透和纳滤膜在运用过程中会遭到生物或化学要素的作用，膜面材质会发陌生松化，物或化学要素的作用，膜面材质会发陌生松化，导致膜的截留率衰减。导致膜的截留率衰减。 通常通常CACA类膜的年透盐增长率为类膜的年透盐增长率为2020左右，复左右，复合膜约为合膜约为1010左右。当然系统预处置假设不适宜左右。当然系统预处置假设不适宜或者运用过程中操作不当也会使透盐增长率增大。或者运用过程中操作不当也会使透盐增长率增大。 工艺过程设计系统设计要求工艺过程设计系统设计要求1.7 1.7 产水量随温度的水量随温度的变化化 反浸透和反浸透和纳滤膜的透水通量随膜的透水通量随过滤介介质的温度的温度发生生较大的大的变化。通常根据下式化。通常根据下式进展展计算：算：T T为温度，温度，即每一度，即每一度变化使化使产水量水量变化化3 3左右。也左右。也可用温度校正因子可用温度校正因子TCFTCF表示。表示。KtKt为与膜与膜资料有关的常数。料有关的常数。 工艺过程设计系统设计要求工艺过程设计系统设计要求 温度对膜的通量影响较大，在进展设计过程中要充温度对膜的通量影响较大，在进展设计过程中要充沛思索全年水温的变化。同时采取必要的措施进出水沛思索全年水温的变化。同时采取必要的措施进出水换热等减少温度对系统产水效率的的影响。换热等减少温度对系统产水效率的的影响。 工艺过程设计系统设计要求工艺过程设计系统设计要求温度温度/校正因子校正因子CA膜膜TFC膜膜50.5900.534100.6850.630150.7860.739200.8900.861251.0001.000301.1151.155351.2351.328401.3661.5202 浓差极化对反浸透和纳滤过程的影响浓差极化对反浸透和纳滤过程的影响2.1 浓差极化的概念浓差极化的概念 在在反反浸浸透透过过程程中中，由由于于膜膜的的选选择择浸浸透透性性，溶溶剂剂通通常常为为水水从从高高压压侧侧透透过过膜膜，而而溶溶质质那那么么被被膜膜截截留留，其其浓浓度度在在膜膜外外表表处处上上升升高高；同同时时发发生生从从膜膜外外表表向向本本体体的的回回分分散散，当当这这两两种种传传质质过过程程到到达达动动态态平平衡衡时时，膜膜外外表表处处的的浓浓度度c2高高于于主主体体溶溶液液浓浓度度c1，这这种种景景象象称称为为浓浓差差极极化化。上上述述两两种种浓浓度度的的比率比率c2/c1称为浓差极化度。称为浓差极化度。工艺过程设计浓差极化工艺过程设计浓差极化 根据薄膜实际模型描画浓差极化景象，如以根据薄膜实际模型描画浓差极化景象，如以以下图所示。以下图所示。 浓差极化实际模型浓差极化实际模型 工艺过程设计浓差极化工艺过程设计浓差极化2.1 浓差极化的计算浓差极化的计算浓差极化度可根据膜液相界面层临近膜面传质的质浓差极化度可根据膜液相界面层临近膜面传质的质量平衡的微分方程加以积分，然后将边境条件代入求得。量平衡的微分方程加以积分，然后将边境条件代入求得。主要表达式有：主要表达式有：质量平衡的微分方程：质量平衡的微分方程： 根据边境条件积分可得：根据边境条件积分可得： 或或 工艺过程设计浓差极化工艺过程设计浓差极化 由以上推由以上推导的的结果可知当流速果可知当流速 时，几乎不存在几乎不存在浓差极化。此差极化。此时膜高膜高压侧的的浓度才几度才几乎是均一的，即乎是均一的，即c=c2=c1或相或相应的浸透的浸透压=2=1，而在通常的反浸透，而在通常的反浸透过程中，流速程中，流速U不不能太高，由于随着流速能太高，由于随着流速U的提高，流道的阻力升的提高，流道的阻力升高，能耗添加。高，能耗添加。这样，通常取适当的流速，通常取适当的流速U操作，操作，于是存在一定的于是存在一定的浓差极化，即差极化，即c=c2c1或或=21。 工艺过程设计浓差极化工艺过程设计浓差极化2.3 2.3 浓差极化下的传质方程浓差极化下的传质方程1 1水通量水通量2 2脱盐率脱盐率工艺过程设计浓差极化工艺过程设计浓差极化3 3真实脱盐率真实脱盐率r r与表观脱盐率与表观脱盐率robsrobs的关系的关系 由上述的浓差极化方程可以推出：由上述的浓差极化方程可以推出： 在半对数坐标纸上作在半对数坐标纸上作 图。在坚持图。在坚持JwJw不变情况下，测定不同不变情况下，测定不同U U时的时的robsrobs，计算不，计算不同同U U时的时的 ，并与相应的，并与相应的 作图，其所得的图线为直线。作图，其所得的图线为直线。工艺过程设计浓差极化工艺过程设计浓差极化 将直线外推之，其与纵坐标的截距将直线外推之，其与纵坐标的截距 为为 ，从，从而可得真实的脱盐率而可得真实的脱盐率r；直线的斜率为；直线的斜率为 ，其中流，其中流速指数速指数a=0.3层流或层流或0.8湍流。这样由直线的斜率湍流。这样由直线的斜率可求出比例常数可求出比例常数b及传质系数及传质系数k。 工艺过程设计浓差极化工艺过程设计浓差极化可以求出反浸透工程上实践存在的浓差极化度可以求出反浸透工程上实践存在的浓差极化度 通常由浓差极化度与能耗权衡，取浓差极化度通常由浓差极化度与能耗权衡，取浓差极化度为为 =1.2 =1.2。这样，假设实验测定得到。这样，假设实验测定得到robs=0.950robs=0.950时时r r为多少？根据上式可知：为多少？根据上式可知：工艺过程设计浓差极化工艺过程设计浓差极化2.4 浓差极化差极化对反浸透的影响和反浸透的影响和缓解措施解措施 1浓差极化差极化对反浸透的影响反浸透的影响 降低水通量降低水通量 根据存在或几乎不存在根据存在或几乎不存在浓差极化的情况下差极化的情况下导出的水通出的水通量方程可知，由于量方程可知，由于浓差极化差极化时的溶液浸透的溶液浸透压项由原先的由原先的 变为 ，而，而 1，因此，因此此此时的水通量的水通量JwJwJw为几乎不存在几乎不存在浓差极化差极化时的的水通量。水通量。 工艺过程设计浓差极化工艺过程设计浓差极化 降低脱降低脱盐率率 比比较上述相上述相应情况下的脱情况下的脱盐率方程可知，同率方程可知，同样因因 1，使脱，使脱盐率由率由r降降为了了robs。 导致膜上沉淀致膜上沉淀污染和添加流道阻力染和添加流道阻力 由由于于膜膜外外表表浓度度添添加加，使使那那些些水水中中的的微微溶溶盐CaCO3和和CaSO4等等沉沉淀淀，添添加加膜膜的的透透水水阻阻力力和和流流道道压力力降降，使使膜膜的的水水通通量量和和脱脱盐率率进一一步步降降低低。极极化化严重重的的化，化，导致反浸透膜性能的急致反浸透膜性能的急剧恶化。化。 工艺过程设计浓差极化工艺过程设计浓差极化2降低降低浓差极化的途径差极化的途径 反反浸浸透透过程程中中的的浓差差极极化化不不能能消消除除只只能能降降低低。其其途途径径如下所述。如下所述。 合合理理设计和和精精心心制制造造反反浸浸透透根根本本单元元膜膜元元组件，使之流体分布均匀，促件，使之流体分布均匀，促进湍流等。湍流等。 适适当当控控制制操操作作流流速速，改改善善流流动形形状状，使使膜膜溶溶液液相相界界面面层的的厚厚度度减减至至适适当当的的程程度度，以以降降低低浓差差极极化化度度。通通常常浓差极化度有一个合理的差极化度有一个合理的值，约为1.2。 适适当当提提高高温温度度，以以降降低低流流体体粘粘度度和和提提高高溶溶质的的分分散散系数。系数。 工艺过程设计浓差极化工艺过程设计浓差极化3 溶度溶度积和和饱和度和度 在后面的在后面的预处置章置章节中中详细讲述。述。4 反浸透和反浸透和纳滤过程的根本方程程的根本方程4.1 浸透浸透压 浸透浸透压随溶随溶质种种类、溶液、溶液浓度和温度而度和温度而变，表示方法，表示方法和表达式很多。和表达式很多。1 式中式中cp为溶溶质的摩的摩尔浓度；度；xf为溶溶质的摩的摩尔分数；分数；为浸透浸透压系数；系数；Mi为溶溶质的摩的摩尔浓度；度；对于稀溶液于稀溶液可可取取0.93。 工艺过程设计过程根本方程工艺过程设计过程根本方程2此式可以估算此式可以估算的近似的近似值。3 查表得到溶液的浸透表得到溶液的浸透压4 式中式中K0为系数系数2410-5，T为温度温度，cf为进料料浓度度mg/L。 工艺过程设计过程根本方程工艺过程设计过程根本方程工艺过程设计过程根本方程工艺过程设计过程根本方程5 对NaCl水溶液，可以根据下式水溶液，可以根据下式计算：算： 式中，式中，c为NaCl溶液溶液浓度，度，mg/L 4.2 水通量水通量Jw A为水的浸透性常数，水的浸透性常数，NDP为净驱动压力。力。 pf和和pp分分别为进料和料和产水水压力，力，p为进出口降，出口降，avg为平均浸透平均浸透压。 Qp为产水量水量 工艺过程设计过程根本方程工艺过程设计过程根本方程4.3 盐通量通量Js B为盐的透的透过性常数，性常数，cs为膜两膜两侧盐浓度差。度差。盐透量透量Qs S为膜面膜面积。4.4 产水水盐浓度度cp 4.5 盐透透过率率SP cfm为平均平均进料料浓度。度。 工艺过程设计过程根本方程工艺过程设计过程根本方程4.6 脱盐率脱盐率SR或或r 4.7 回收率回收率R和流量平衡和流量平衡 Qp为产水流速，为产水流速，Qf为进料流速，为进料流速，Qr为浓缩液流速为浓缩液流速 4.8 浓缩因子浓缩因子CF 工艺过程设计过程根本方程工艺过程设计过程根本方程4.9 浓差极化因子浓差极化因子CPF ca为膜外表盐浓度，为膜外表盐浓度，Kp为与元件构型有关的常数，为与元件构型有关的常数，Ri为膜元件回收率。对于为膜元件回收率。对于1m长的元件，长的元件，18的回收率时，的回收率时，CPF取取1.2。 4.10 膜元件产水量膜元件产水量Qp Qps为规范条件下的产水量，为规范条件下的产水量，TCF为温度校正因子，为温度校正因子，NDPf为现场条件下的净驱动力，为现场条件下的净驱动力，S为膜面积。为膜面积。 工艺过程设计过程根本方程工艺过程设计过程根本方程4.11 产水盐度产水盐度cp SPs为规范条件下的为规范条件下的SPc 4.12 系统平均浸透压系统平均浸透压 5 工艺流程及其特征方程 反浸透系统是由根本单元膜组件以一定配置方式组装而成。安装的流程根据运用对象和规模大小，通常课采用延续式、部分循环式和循环式三种。 由反浸透的物料平衡和透产水、浓水的浓度与进水浓度的关系式，可导出各种流程的特征方程。 工艺过程设计工艺流程及特征方程工艺过程设计工艺流程及特征方程段和段和级概念的区分概念的区分 在膜分在膜分别工工艺流程中流程中经常会遇到常会遇到“段与段与“级的概念。的概念。 段：指膜段：指膜组件的件的浓缩液液浓水流入到下一水流入到下一组膜膜组件件进展展处置。流置。流经n n组膜膜组件，即称件，即称为n n段；段； 级：指膜：指膜组件的件的产水水进入到下一入到下一组膜膜组件件处置，置，透透过液液产品水品水经过n n组膜膜组件件处置，称置，称为n n级。 可以将可以将“段和段和“级分分别了解了解为对“浓水分水分级分段和分段和对“产水分水分级分分级。 工艺过程设计工艺流程及特征方程工艺过程设计工艺流程及特征方程工艺过程设计工艺流程及特征方程工艺过程设计工艺流程及特征方程分段式工艺流程分段式工艺流程分级式工艺流程分级式工艺流程5.1 5.1 延续式分段式浓水分段延续式分段式浓水分段 1 1 流程阐明流程阐明 将前一段的浓水作为下一段的进水，最后将前一段的浓水作为下一段的进水，最后一段的浓水排放废弃，而各段产水聚集利用。一段的浓水排放废弃，而各段产水聚集利用。这一流程适宜用于处置量大、回收率高的运用这一流程适宜用于处置量大、回收率高的运用场所。通常用于苦咸水的淡化和低盐度水或自场所。通常用于苦咸水的淡化和低盐度水或自来水的净化。来水的净化。 工艺过程设计工艺流程及特征方程工艺过程设计工艺流程及特征方程工艺过程设计工艺流程及特征方程工艺过程设计工艺流程及特征方程Q和和c分分别表示流量和表示流量和浓度；下度；下标f、p和和r分分别指指进水、水、产水水和和浓水；下水；下标1，2，n为段号。段号。 工艺过程设计工艺流程及特征方程工艺过程设计工艺流程及特征方程2 特征方程特征方程安装及其各段的安装及其各段的进水流量水流量Qf、Qfi通式：通式：工艺过程设计工艺流程及特征方程工艺过程设计工艺流程及特征方程通常采用两段式的流程，于是：通常采用两段式的流程，于是：式中，式中， 和和 分别为安装和第分别为安装和第j段的回收率。段的回收率。 工艺过程设计工艺流程及特征方程工艺过程设计工艺流程及特征方程安装及其各段的安装及其各段的浓水流量水流量Qr，Qri 通式：通式：二段式：二段式：工艺过程设计工艺流程及特征方程工艺过程设计工艺流程及特征方程安装的回收率安装的回收率R与各段回收率与各段回收率Ri、Rj的关系的关系 通式：通式：二段式：二段式：工艺过程设计工艺流程及特征方程工艺过程设计工艺流程及特征方程安装及其各段的安装及其各段的产水水浓度度cp，cpj 通式：通式： 式式中中Ri、Rj分分别为i段段和和j段段组件件以以进、出出口口积分分平平均均进水水浓度度计的脱的脱盐率。率。二段式：二段式：工艺过程设计工艺流程及特征方程工艺过程设计工艺流程及特征方程通式：通式：二段式：二段式：工艺过程设计工艺流程及特征方程工艺过程设计工艺流程及特征方程安装及其各段的安装及其各段的浓水水浓度度cri、crj通式：通式：二段式：二段式：工艺过程设计工艺流程及特征方程工艺过程设计工艺流程及特征方程5.2 5.2 延续式分级式产水分级延续式分级式产水分级 1 1 流程阐明流程阐明 分级式流程通常为二级。主要是为了提高分级式流程通常为二级。主要是为了提高系统的回收率和产水水质，将浓度低于或等于系统的回收率和产水水质，将浓度低于或等于安装进水的第二级浓水前往到第一级进口处，安装进水的第二级浓水前往到第一级进口处，第一级产水作为第二级进水；第二级产水就是第一级产水作为第二级进水；第二级产水就是安装的产水；第一级浓水排放。安装的产水；第一级浓水排放。 工艺过程设计工艺流程及特征方程工艺过程设计工艺流程及特征方程Q和和c分别表示流量和浓度；下标分别表示流量和浓度；下标f、p和和r分别指进水、产分别指进水、产水和浓水；下标水和浓水；下标1，2分别指第一段和第二段。分别指第一段和第二段。 工艺过程设计工艺流程及特征方程工艺过程设计工艺流程及特征方程该流程常用于以下情况：流程常用于以下情况：原水含原水含盐量特量特别高，一高，一级反浸透反浸透难以得到以得到稳定定的的产水水水水质。如特。如特别高高浓度的海水淡化等；度的海水淡化等；水源水水源水质经常常发生生较大大变化化时如沿海地域地如沿海地域地下水不下水不时遭到海水倒灌的影响，含遭到海水倒灌的影响，含盐量量动摇较大，大，仅以常以常规的一的一级分段式反浸透不分段式反浸透不顺应这种情况，需求思索其种情况，需求思索其暂时变换应急的二急的二级反浸反浸透的多功能流程。透的多功能流程。工艺过程设计工艺流程及特征方程工艺过程设计工艺流程及特征方程当一当一级反浸透达不到最反浸透达不到最终产水的水水的水质如如电导或或电阻率的目的阻率的目的时，二，二级反浸透可以省略通反浸透可以省略通常的离子交常的离子交换而能到达上述水而能到达上述水质目的，且目的，且简化化了水了水处置系置系统的流程和操作如中高的流程和操作如中高压锅炉的炉的用水等。用水等。 工艺过程设计工艺流程及特征方程工艺过程设计工艺流程及特征方程 2 特征方程特征方程 安装的安装的进水流量水流量Qf 安装第一安装第一级的的浓水流量水流量QrQr1 工艺过程设计工艺流程及特征方程工艺过程设计工艺流程及特征方程 第二第二级浓循循环水的流量水的流量Qr2 安装的回收率安装的回收率R与第一、二与第一、二级的回收率的回收率R1、R2的关系的关系 工艺过程设计工艺流程及特征方程工艺过程设计工艺流程及特征方程 安装的安装的进水水浓度度cf 式中，式中，r1和和r2分分别为以第一、二以第一、二级组件的件的进、出、出口平均口平均浓度度计的第一的第一级和第二和第二级组件的脱件的脱盐率。率。 第一第一级进水水浓度度cf1 工艺过程设计工艺流程及特征方程工艺过程设计工艺流程及特征方程 第一第一级产水水浓度度cp1第二第二级进水水浓度度cr2 安装第一安装第一级的的浓水水浓度度crcr1 第二第二级循循环水的水的浓度度cr2 工艺过程设计工艺流程及特征方程工艺过程设计工艺流程及特征方程5.3 部分循环式部分透过水循环部分循环式部分透过水循环 1 流程阐明流程阐明 部分透过水循环至安装进口处与其原始的进水相部分透过水循环至安装进口处与其原始的进水相混协作为安装的进水，浓水延续排放废弃，部分透过混协作为安装的进水，浓水延续排放废弃，部分透过水作为产水搜集。水作为产水搜集。 这一流程便于控制产水的水质和水量，适用于水这一流程便于控制产水的水质和水量，适用于水源水质经常动摇、在反浸透浓水中有能够呈现微溶盐源水质经常动摇、在反浸透浓水中有能够呈现微溶盐如如CaCO3和和CaSO4等沉淀和在无加温条件下要求等沉淀和在无加温条件下要求延续额定产水量等小规模运用的情况。延续额定产水量等小规模运用的情况。 工艺过程设计工艺流程及特征方程工艺过程设计工艺流程及特征方程 Q和和c分别表示流量和浓度；下标分别表示流量和浓度；下标f、p和和r分别指进分别指进水、产水和浓水；下标水、产水和浓水；下标fm、pc和和pp分别指混合进水、分别指混合进水、循环透过水和产水。循环透过水和产水。 工艺过程设计工艺流程及特征方程工艺过程设计工艺流程及特征方程 2 特征方程特征方程 安装的原安装的原进水流量水流量Qf R为以混合以混合进水流量水流量计算的回收率，其算的回收率，其值为 式中，式中，Kf为透透过水循水循环率，其率，其值为 安装的安装的进混合水流量混合水流量Qfm 工艺过程设计工艺流程及特征方程工艺过程设计工艺流程及特征方程 安装的透安装的透过水循水循环量量Qpc Qpc 安装的透安装的透过水流量水流量Qp Qp 安装的安装的浓水流量水流量Qr Qr 工艺过程设计工艺流程及特征方程工艺过程设计工艺流程及特征方程 安装的回收率安装的回收率Rf Rf 式中，式中，RfRf为以原以原进水流量水流量计算的回收算的回收率，其率，其值为 。 安装的安装的进混合水混合水浓度度cfm cfm 式中，式中，r r为以以组件件进水的平均水的平均浓度度计的脱的脱盐率。率。 工艺过程设计工艺流程及特征方程工艺过程设计工艺流程及特征方程 安装的透安装的透过产水水浓度度cp cp 安装的安装的浓水水浓度度cr cr 工艺过程设计工艺流程及特征方程工艺过程设计工艺流程及特征方程5.4 部分循环式部分浓缩液循环部分循环式部分浓缩液循环1 流程阐明流程阐明 在反浸透过程中，将延续参与的原料液与反浸透在反浸透过程中，将延续参与的原料液与反浸透部分浓缩液相混协作为反浸透进料液，其他的浓缩液部分浓缩液相混协作为反浸透进料液，其他的浓缩液作为产品液延续搜集；其透过液延续排放或反复利用。作为产品液延续搜集；其透过液延续排放或反复利用。 这一流程用于某些料液延续除溶剂水浓缩的这一流程用于某些料液延续除溶剂水浓缩的运用场所，如废液的浓缩处置等。运用场所，如废液的浓缩处置等。工艺过程设计工艺流程及特征方程工艺过程设计工艺流程及特征方程QrQprQrp 工艺过程设计工艺流程及特征方程工艺过程设计工艺流程及特征方程 2 特征方程特征方程 安装的原料液流量安装的原料液流量Qf 式中，式中，Kr为浓缩液的循液的循环率，其率，其值为 。 安装的安装的进料液流量料液流量Qfm 工艺过程设计工艺流程及特征方程工艺过程设计工艺流程及特征方程安装的透安装的透过液流量液流量Qp Qp 安装的安装的浓缩循循环液流量液流量Qrp Qrp 安装的安装的浓缩液流量液流量Qr Qr 工艺过程设计工艺流程及特征方程工艺过程设计工艺流程及特征方程安装的混合安装的混合进料液料液浓度度cfm cfm 安装的安装的浓缩液液浓度度cr cr 安装的透安装的透过液液浓度度cp cp 工艺过程设计工艺流程及特征方程工艺过程设计工艺流程及特征方程5.5 循环式补加稀释剂的浓缩液循环循环式补加稀释剂的浓缩液循环1 流程阐明流程阐明 在运转过程中，延续向原料液中补加相当于透过在运转过程中，延续向原料液中补加相当于透过液流量的稀释剂，浓缩液全部循环，透过液延续排放，液流量的稀释剂，浓缩液全部循环，透过液延续排放，直至反浸透料液的浓度到达预定的值时，作为废品搜直至反浸透料液的浓度到达预定的值时，作为废品搜集，透过液排放或反复利用。集，透过液排放或反复利用。 这一流程用于溶液中物质的分别，使产品有较高这一流程用于溶液中物质的分别，使产品有较高的收率和纯度。的收率和纯度。工艺过程设计工艺流程及特征方程工艺过程设计工艺流程及特征方程 Q0和cf0分别表示原料液的体积和浓度；Qw、Qfw、Qp和Qr分别为稀释剂、进料液、透过液和浓缩液的流量；cw、cf0、cp和cr分别为与上述料液相应的浓度。 工艺过程设计工艺流程及特征方程工艺过程设计工艺流程及特征方程 2 特征方程特征方程 进料料废品液与原料液的品液与原料液的浓度比率度比率 式中式中R为安装的回收率，安装的回收率，R ，S为处置置单位体位体积原料液所需稀原料液所需稀释剂的耗的耗费量，即稀量，即稀释剂比耗，其比耗，其值为S ，t为运运转时间。 工艺过程设计工艺流程及特征方程工艺过程设计工艺流程及特征方程 浓缩液的液的浓度度cr 透透过液的液的浓度度cp 工艺过程设计工艺流程及特征方程工艺过程设计工艺流程及特征方程 进料液流量料液流量Qfm 浓缩循循环液流量液流量Qr 稀稀释液、透液、透过液的流量液的流量Qw、Qp 工艺过程设计工艺流程及特征方程工艺过程设计工艺流程及特征方程5.6 循循环式式浓缩液循液循环1 流程流程阐明明 该流程与流程与“补加稀加稀释剂的的浓缩液循液循环流程一流程一样，所不同的所不同的时补加的不是稀加的不是稀释剂而是原料液。其流量和而是原料液。其流量和浓度分度分别为Qf和和cf0操作操作过程液与上述流程一程液与上述流程一样。 这一流程用于溶一流程用于溶质的的浓缩和分和分别。2特征方程特征方程 进料料废品液与原料液的品液与原料液的浓度比率度比率 工艺过程设计工艺流程及特征方程工艺过程设计工艺流程及特征方程 根据不同的运转时间反浸透的质量平衡可得以下根据不同的运转时间反浸透的质量平衡可得以下微分式：微分式： 1 反浸透的透过液、浓缩液的浓度与进料浓度的关系：反浸透的透过液、浓缩液的浓度与进料浓度的关系： 2 3将式将式2代入式代入式1经变换整理得：经变换整理得： 4工艺过程设计工艺流程及特征方程工艺过程设计工艺流程及特征方程将将积分分边境条件境条件带入式入式4： t=0时，cfm=cf0 t=t时，cfm=cfm整理后得：整理后得：浓缩液的液的浓度度cr 由式由式3和式和式5得得 工艺过程设计工艺流程及特征方程工艺过程设计工艺流程及特征方程 透透过液得液得浓度度cp 由式由式2和和5得：得： 原料液透原料液透过液得流量液得流量QrQp由式由式5得：得： 工艺过程设计工艺流程及特征方程工艺过程设计工艺流程及特征方程 进料液流量料液流量Qfm 浓缩液流量液流量Qr 6安装的组件配置和性能安装的组件配置和性能76.1 膜元组件的操作性能脱盐率和水通膜元组件的操作性能脱盐率和水通量量81膜元组件的脱盐率膜元组件的脱盐率 9 元组件在运用过程中膜的进水侧和元组件在运用过程中膜的进水侧和产水侧的浓度沿流道变化情况见以以下图。产水侧的浓度沿流道变化情况见以以下图。10 工艺过程设计安装的组件配置和性能工艺过程设计安装的组件配置和性能工艺过程设计工艺流程及特征方程工艺过程设计工艺流程及特征方程计算脱盐率的流道模型计算脱盐率的流道模型根据产水的质量平衡可得元组件总产水的浓度为：根据产水的质量平衡可得元组件总产水的浓度为： 欲得到元组件真实得脱盐率欲得到元组件真实得脱盐率r r，必需知道整个流，必需知道整个流道得积分平均浓度道得积分平均浓度 。 工艺过程设计安装的组件配置和性能工艺过程设计安装的组件配置和性能另外，组件得脱盐率与膜常数和平均有效压力的关系：另外，组件得脱盐率与膜常数和平均有效压力的关系： 2膜元组件的水通量膜元组件的水通量 工艺过程设计安装的组件配置和性能工艺过程设计安装的组件配置和性能假设元组件的膜面积为假设元组件的膜面积为Sm2，那么其产水流量：，那么其产水流量：Kw为元组件产水流速的压力系数。为元组件产水流速的压力系数。 6.2 安装中元组件的配置安装中元组件的配置 安装内组件的配置原那么是坚持安装内各组件的平均安装内组件的配置原那么是坚持安装内各组件的平均流速流量大于或等于规格元组件在规范测试流速流量大于或等于规格元组件在规范测试条件下的值，从而使安装的浓差极化度不大于其元条件下的值，从而使安装的浓差极化度不大于其元组件的浓差极化度。组件的浓差极化度。 因此，无论是分段式还是分级式流程的安装均应逐因此，无论是分段式还是分级式流程的安装均应逐段或逐级减少并联组件数，即所谓锥形陈列。分段式段或逐级减少并联组件数，即所谓锥形陈列。分段式两段和分级式两级的安装内各段或各级组件两段和分级式两级的安装内各段或各级组件的分配比为的分配比为2：1的流程。的流程。 工艺过程设计安装的组件配置和性能工艺过程设计安装的组件配置和性能工艺过程设计工艺流程及特征方程工艺过程设计工艺流程及特征方程分段式工艺流程分段式工艺流程分级式工艺流程分级式工艺流程6.3 安装的性能安装的性能 鉴于分段式流程运用较为普遍，在此简述其安装的鉴于分段式流程运用较为普遍，在此简述其安装的性能。性能。1产水量产水量 安装的产水性能通常为产水量安装的产水性能通常为产水量Qp 工艺过程设计安装的组件配置和性能工艺过程设计安装的组件配置和性能Qp安装的安装的产水量，水量，m3/h；Qpi第第i段元段元组件的件的产水量，水量，m3/h；S元元组件的有效膜面件的有效膜面积，m2；A元元 组 件件 的的 透透 水水 性性 常常 数数 ，m3/hm2MPa；Kw元元组件件的的产水水量量的的压力力系系数数，m3/hm2MPa；Nmj第第i段元段元组件数；件数； 第第i段段元元组件件的的平平均均操操作作压力力差差，MPa； 第第i段段元元组件件膜膜两两侧溶溶液液的的平平均均浸透浸透压，MPa； 工艺过程设计安装的组件配置和性能工艺过程设计安装的组件配置和性能2脱盐率脱盐率 将将描描画画元元组组件件脱脱盐盐性性能能的的式式中中的的A以以Kw/S带带之之，可得安装的脱盐率方程：可得安装的脱盐率方程： 安安装装的的产产水水量量Qp取取决决于于元元组组件件的的膜膜常常数数Kw和和各各段段的的元元组组件件数数Nmj与与相相应应的的平平均均有有效效压压力力乘乘积积的的加加和和。就就特特定定规规格格的的元元组组件件数数以以一一定定的的配配置置方方式式组组装装的的安安装装而而言言，其其产产水水量量与与施施加在各段元组件的平均有效压力成正比。加在各段元组件的平均有效压力成正比。 B元元组件件的的透透水水量量常数，常数，m/h； 安安装装的的元元组件件总数。数。 工艺过程设计安装的组件配置和性能工艺过程设计安装的组件配置和性能7 根本根本设计内容和内容和过程程7.1 给出出设计限制范限制范围 这包括不同包括不同进水水时的平均水通量，水通量的平均水通量，水通量年下降百分率，不同膜年下降百分率，不同膜类型的型的盐透透过率，率，盐透透过的年增的年增长率，率，浓水中水中难溶溶盐的的饱和极限，和极限，饱和指数的限制，元件最大和指数的限制，元件最大进水和最低水和最低浓水流速水流速7.2 设计的的详细要求要求 设计目的是目的是给定系定系统参数，得到最有效的参数，得到最有效的本本钱设计和和经济操作。操作。 主要系主要系统参数：操作参数：操作压力、回收率、力、回收率、产水水水水质、产水水量、平均水通量、反浸透水水量、平均水通量、反浸透单元元膜元件数、膜元件数、陈列方式和操作方式等。列方式和操作方式等。 工艺过程设计安装的组件配置和性能工艺过程设计安装的组件配置和性能7.3 根本设计过程根本设计过程 1设定计量单位设定计量单位 包括压力、流速、通量、浓度、温度。包括压力、流速、通量、浓度、温度。2建立新的进水记录工程称号、代号等建立新的进水记录工程称号、代号等 输入设计参数：进水水质、水源类型、组成、离子输入设计参数：进水水质、水源类型、组成、离子浓度、浓度、pH、温度、浊度、温度、浊度、SDI、H2S、Fe、SiO2、TOC、TDS、电导率、浸透压。、电导率、浸透压。3数据计算和转换数据计算和转换 计算浸透压、离子强度、构造盐的饱和值，比较进计算浸透压、离子强度、构造盐的饱和值，比较进水阴、阳离子当量平衡，误差在水阴、阳离子当量平衡，误差在10以内。以内。4根据进水设置预处置，到达所要求的根据进水设置预处置，到达所要求的SDI。工艺过程设计安装的组件配置和性能工艺过程设计安装的组件配置和性能5输输入入回回收收率率，确确立立难难溶溶盐盐的的浓浓度度限限制制浓浓水水pH、LSI、离离子子强强度度，HCO3-、CO32-、CO2、总总碱碱度度，确定调确定调pH或加防垢剂。或加防垢剂。6选选择择膜膜元元件件类类型型，结结合合进进水水，确确立立盐盐透透过过率率的的年年增增长率、水通量，水通量的年下降百分率等。长率、水通量，水通量的年下降百分率等。7输输入入产产水水流流速速，根根据据膜膜元元件件的的面面积积和和水水通通量量可可知知膜膜的的元元件件数数，压压力力容容器器数数等等；根根据据回回收收率率等等可可初初步步给给出出压力容器陈列和段级数压力容器陈列和段级数工艺过程设计安装的组件配置和性能工艺过程设计安装的组件配置和性能8总计算程序反复算程序反复计算算 原原那那么么是是进水水压力力满足足回回收收率率，先先计算算第第一一个个元元件件的的性性能能，其其浓水水为第第二二个个元元件件的的进水水，计算算第第二二个个元元件件性性能能，将将一一切切浸浸透透水水相相加加，与与目目的的值比比较，据据此此调理理进水水压力力，直直到到收收敛为所所要要求求的的压力力和和回回收收率率，同同时满足足各各限限制制范范围要求。要求。 工艺过程设计安装的组件配置和性能工艺过程设计安装的组件配置和性能9计算算结果果 显示示流流量量、压力力、水水通通量量、系系数数、产水水水水质、浓水水饱和度；和度； 超出超出设计限制限制时报警警显示；示； 结果果输出成出成计算算书； 图形形显示示系系统流流程程；操操作作压力力、产水水水水质、回回收收率、温度等曲率、温度等曲线； 给出出能能耗耗和和系系统经济本本钱，据据泵的的压力力、流流量量、回回收收率率、效效率率和和电机机效效率率，得得出出电机机功功率率；据据输入入的的投投资、资料料、劳务费用用，再再根根据据设计部部分分的的有有关关资料料产水水量量、功功耗耗、膜膜元元件件、试剂用用量量等等，可可计算算产水的本水的本钱。 工艺过程设计安装的组件配置和性能工艺过程设计安装的组件配置和性能设计优化和化和设计选择 根本根本设计； 浸透水与部分浸透水与部分进水混合；水混合； 浸透水浸透水节流；流； 设置置级间泵； 部分部分浓水循水循环； 二二级或二段或二段RO系系统； 后后处置：置：pH调理和脱气等。理和脱气等。 工艺过程设计根本设计过程工艺过程设计根本设计过程7.4 根本设计过程根本设计过程 在无设计软件的情况下，或为了先对工程有益简要的在无设计软件的情况下，或为了先对工程有益简要的把握，可根据上一小节的过程简要进展如下的处置：把握，可根据上一小节的过程简要进展如下的处置： 水源类型、水质、所需的预处置水源类型、水质、所需的预处置 产水量、回收率、进水预处置产水量、回收率、进水预处置 选择膜元件类型，计算所需元件的数量平安系数选择膜元件类型，计算所需元件的数量平安系数0.8 Ne为元件数目，为元件数目，Qp为产水量，为产水量，qmax为元件最大产水量。为元件最大产水量。 u 确确定定压压力力容容器器数数，据据回回收收率率等等，确确定定陈陈列列方方式式u u Nr为为压压力力容容器器数数目目，n为为每每个个容容器器中中元元件件数数通通常常其其二二段段陈陈列列容容器器比比为为2：1，三三段段陈陈列列容器比为容器比为4：2：1。 工艺过程设计根本设计过程工艺过程设计根本设计过程u 检验进水和最后水和最后浓水能否复合最高水能否复合最高进水和最低排水量的水和最低排水量的要求。要求。u例例1：设计产水量水量2160m3/d，水回收率，水回收率75，进水水500mg/L，25，选用用Filmtec BW308040型元件，型元件，1.6Mpa，30m3/d，脱，脱盐98，选用用压力容器力容器长可容可容6个元个元件，初步估算件，初步估算u 元件数元件数Ne21600.83090u 压力容器数力容器数Nh=906=15u 按二段回收率达按二段回收率达75，以，以2：1陈列列压力容器，即第一力容器，即第一段段10根，含根，含60个元件，第二段个元件，第二段5根，含根，含30个元件。用所要求个元件。用所要求的最大的最大进、最低出口水量来、最低出口水量来验证陈列能否适宜，以列能否适宜，以产水水水水质和水量和水量进一步看一步看设计能否到达目的。能否到达目的。 工艺过程设计根本设计过程工艺过程设计根本设计过程例例2：设计产水量水量240m3/d，水回收率，水回收率75，进水水500mg/L，25，选用用BW304040型元件，型元件，1.6MPa，7.5m3/d，脱，脱盐98，选用用压力容器力容器长可包容可包容4个元件，最低元件个元件，最低元件浓水水/淡水比淡水比为6：1。设：污染因子染因子为0.85，驱动力力1.5MPa，设计压力力为1.5MPa；单元件元件产水率水率0.851.5MPa7.5m3/d1.6MPa6.0m3/d所需元件数所需元件数2406.040压力容器数力容器数40410最低元件最低元件浓水流速水流速6.0636m3/d单个个压力容器力容器产水率水率6.0424m3/d系系统浓水流速水流速总产水率水率回收率回收率总产水率水率2407524080 m3/d工艺过程设计根本设计过程工艺过程设计根本设计过程最最后后一一段段进水水流流速速单个个压力力容容器器产水水率率压力力容容器器数数浓水流速水流速24280128 m3/d倒倒数数第第二二段段压力力容容器器数数128 m3/d36 m3/d3.63或或4，这里取里取3倒数第二段的倒数第二段的进水流速水流速243128200 m3/d倒倒数数第第三三段段压力力容容器器数数200 m3/d36 m3/d5.65或或6，这里取里取5，这样初步初步压力容器力容器陈列列为532。同同样根根据据所所要要求求的的元元件件最最大大进、最最低低进口口水水量量验证陈列列能否合理，以能否合理，以产水水水水质和水量和水量进一步看一步看设计能否到达目的。能否到达目的。 工艺过程设计根本设计过程工艺过程设计根本设计过程工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转8 反浸透和纳滤系统及运转反浸透和纳滤系统及运转8.1 预处置系统预处置系统 反浸透和纳滤进水种类多、成分复杂，为反浸透和纳滤进水种类多、成分复杂，为了确保反浸透和纳滤过程的正常进展，必需对了确保反浸透和纳滤过程的正常进展，必需对进水进展预处置。预处置的目的通常为：进水进展预处置。预处置的目的通常为： 除去悬浮固体，降低浊度；除去悬浮固体，降低浊度； 抑制和控制微溶盐的沉淀；抑制和控制微溶盐的沉淀； 调理和控制进水的温度和调理和控制进水的温度和pH； 杀死和抑制微生物的生长；杀死和抑制微生物的生长； 去除各种有机物；去除各种有机物； 防止铁、锰等金属氧化物和二氧化硅的沉淀等。防止铁、锰等金属氧化物和二氧化硅的沉淀等。 工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转8.1.1 除去悬浮固体和胶体，降低浊度除去悬浮固体和胶体，降低浊度 悬浮固体包括淤泥、铁的氧化物和腐蚀产物、悬浮固体包括淤泥、铁的氧化物和腐蚀产物、MnO2、与硬度有关的沉淀物、与硬度有关的沉淀物、AlOH3絮凝物、絮凝物、SiO2、微细沙石、硅藻、细菌、有机胶体等。其中胶、微细沙石、硅藻、细菌、有机胶体等。其中胶体最难处置，大多数胶体是荷电的，其同号电荷排斥体最难处置，大多数胶体是荷电的，其同号电荷排斥而稳定地悬浮于水中，稳定地胶体其而稳定地悬浮于水中，稳定地胶体其Zeta电位多大于电位多大于-30mv，当这类胶体凝结在膜外表上时，那么引起膜地，当这类胶体凝结在膜外表上时，那么引起膜地污染，其凝结速率方程为：污染，其凝结速率方程为： 式中，式中，K2为凝结速度常数；为凝结速度常数；n为胶体的浓为胶体的浓度。度。 工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转 反浸透反浸透处置中采用置中采用污染密度指数染密度指数SDI Silt Density Index来判来判别进水的好坏，是胶体荷微粒水的好坏，是胶体荷微粒浓度的一种量度。度的一种量度。SDI值是是进水水质量的相量的相对值，从，从这个个数数值中，并不能明确看出膜中，并不能明确看出膜污染速度或染速度或对膜性能构成膜性能构成的影响等情况。通常的影响等情况。通常该值是是对进水水质量和系量和系统预处置置工序的效果工序的效果进展展检测的一个的一个规范。它是范。它是进水在水在207Kpa的的压力下，力下，经过0.45m Millipore滤膜的膜的污染速率推算染速率推算出来的。通常反浸透要求出来的。通常反浸透要求进水的水的SDI3。井水的。井水的SDI1，顾不用不用对其其进展胶体的展胶体的预处置，地表水的置，地表水的SDI在在10175，需求仔，需求仔细进展展针对性的性的预处置。置。 工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转1 1SDISDI的的测定定工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转测试步步骤1记录测试温温度度。在在实验开开场至至终了了的的测试时间内，系内，系统温度温度变化不化不应超越超越1。2排除排除过滤池中的空气池中的空气压力。力。3用用带有有刻刻度度的的500ml量量筒筒接接取取滤过水水以以丈丈量量透透过滤膜的水量。膜的水量。4全全开开球球阀，丈丈量量从从球球阀全全开开到到接接满100ml和和500ml注注1水水样的所需的所需时间并并记录。 工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转 5五五分分钟后后，再再次次丈丈量量搜搜集集100ml和和500ml水水样的的所所需需时间，非非常常钟及及十十五五分分钟后后再再分分别进展展同同样丈量。丈量。6假假设接接取取100ml水水样所所需需的的时间超超越越60秒秒，那那么么意意味味着着约90%的的滤膜膜面面积被被堵堵塞塞，此此时已已无无需再需再进展展实验。7再再次次丈丈量量水水温温以以确确保保与与实验开开场时的的水水温温变化不超越化不超越1。8实验终了了并并翻翻开开滤池池后后，最最好好将将实验后后的的滤膜保管好，以膜保管好，以备以后参考。以后参考。工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转计算公式算公式 式中：式中： SDI污染密度指数染密度指数 Ti第一次取第一次取样所需所需时间 Tf15分分钟或或更更短短时间以以后后取取样所所需需时间工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转2除去除去悬浮物胶体的方法浮物胶体的方法 在在线混凝多介混凝多介质过滤 在原水中投加混凝在原水中投加混凝剂，经有效的混合，再有效的混合，再经过压力式多介力式多介质滤器除去构成的微絮凝体，器除去构成的微絮凝体，其效果取决于絮凝其效果取决于絮凝剂的种的种类、浓度、适宜的混度、适宜的混合和停留合和停留时间等，等，这些都需求些都需求经现场实验最最终优化。化。 工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转压力式在线凝结絮凝过滤体统压力式在线凝结絮凝过滤体统 工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转 絮凝剂：有絮凝剂：有FeCl3、明矾、聚合氯化铝和聚阳离子型、明矾、聚合氯化铝和聚阳离子型絮凝剂。运用铝剂应留意，其絮凝物在絮凝剂。运用铝剂应留意，其絮凝物在pH6.56.7有有最小的溶解度；聚阳离子絮凝剂优点在于构成的絮凝最小的溶解度；聚阳离子絮凝剂优点在于构成的絮凝物少，在过滤时不会破碎，对物少，在过滤时不会破碎，对pH的要求不太严厉等，的要求不太严厉等，但应该严厉控制剂量，假设过量会对膜构成不可逆的但应该严厉控制剂量，假设过量会对膜构成不可逆的损伤。损伤。 过滤介质：的选择也是很关键的，过滤介质：的选择也是很关键的，AGR一种无水一种无水硅酸铝、海绿砂、砂无烟煤双介质和多介质硅酸铝、海绿砂、砂无烟煤双介质和多介质可多达可多达5种等是效果良好的过滤介质。种等是效果良好的过滤介质。 工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转 微微滤MF和超和超滤UF预处置置 MF和和UF预处置方法具有以下置方法具有以下优点：点： 去除范去除范围宽，包括胶体在内；，包括胶体在内； 可延可延续操作、性能操作、性能优良、出水水良、出水水质好，好，对高高压泵和反浸透的和反浸透的维护性好；性好； 少用或不用少用或不用药剂，物理消毒平安；，物理消毒平安； 投投资、占地少、人工省等。、占地少、人工省等。 工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转8.1.2 微生物污染及防治微生物污染及防治 微生物污染的来源：在物质传送过程中，微生物微生物污染的来源：在物质传送过程中，微生物也向膜面迁移并吸附在膜上繁衍；过量的絮凝剂，如也向膜面迁移并吸附在膜上繁衍；过量的絮凝剂，如SHMP是营养物质，会促进微生物繁衍；氯会使腐质是营养物质，会促进微生物繁衍；氯会使腐质酸分解，也成为营养物质；油和烃类也容易引起微生酸分解，也成为营养物质；油和烃类也容易引起微生物的生长。物的生长。 微生物污染对膜性能的影响：会构成致密凝胶层，微生物污染对膜性能的影响：会构成致密凝胶层，吸附高浓度的离子，使浓差极化更严重，降低流动混吸附高浓度的离子，使浓差极化更严重，降低流动混合效果，同时由于酶的作用也会促进膜的降解和水解。合效果，同时由于酶的作用也会促进膜的降解和水解。工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转 微生物污染的特征及监测：浓水中总细菌数的迅速微生物污染的特征及监测：浓水中总细菌数的迅速添加是微生物污染的特征之一，对完全失效膜进展分析，添加是微生物污染的特征之一，对完全失效膜进展分析，分析细菌数量、种类以及分析细菌数量、种类以及TOC、蛋白、蛋白、ATP和糖等可证和糖等可证明微生物污染的存在。明微生物污染的存在。 引起微生物污染的主要缘由：进水预处置缺乏，温引起微生物污染的主要缘由：进水预处置缺乏，温度高，度高，SDI高，有机和无机营养物浓度高和残存大量细菌高，有机和无机营养物浓度高和残存大量细菌等；管路过长，透光，有死角，有裂痕，有非消毒部分等等；管路过长，透光，有死角，有裂痕，有非消毒部分等；操作中不经常检测，低流速，长期存放和运用已污染的；操作中不经常检测，低流速，长期存放和运用已污染的试剂等。试剂等。 工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转8.1.2 微溶盐沉淀的控制微溶盐沉淀的控制 结垢发生的缘由：结垢发生的缘由： 由于水不时透过膜，使膜的进水中的那些微溶盐在由于水不时透过膜，使膜的进水中的那些微溶盐在膜面附近的浓水中超越其溶度积而沉淀析出导致水垢膜面附近的浓水中超越其溶度积而沉淀析出导致水垢的产生。水垢是反浸透和纳滤过程中最普遍的膜污染。的产生。水垢是反浸透和纳滤过程中最普遍的膜污染。 当苦咸水为水源时，碳酸钙和硫酸钙是最普遍存在当苦咸水为水源时，碳酸钙和硫酸钙是最普遍存在的沉淀析出，而以海水为水源时，通常只思索碳酸钙的沉淀析出，而以海水为水源时，通常只思索碳酸钙的沉淀析出。的沉淀析出。工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转 假设微溶盐的浓度超越其溶度积时，可采取以下假设微溶盐的浓度超越其溶度积时，可采取以下方法处置：方法处置：1 降低回收率，防止浓水中的微溶盐浓度超越其溶降低回收率，防止浓水中的微溶盐浓度超越其溶度积；度积；2 调理原水调理原水pH值加酸值加酸 大多数地表水和地下水中的大多数地表水和地下水中的CaCO3几乎呈饱和形几乎呈饱和形状，由下式可知状，由下式可知CaCO3的溶解度取决于的溶解度取决于pH 值：值： 因此，经过参与酸中的因此，经过参与酸中的H+，化学平衡可以向左侧转移，化学平衡可以向左侧转移，使碳酸钙维持溶解形状。使碳酸钙维持溶解形状。 工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转 CaCO3在浓水中更具有溶解的倾向，而不是沉淀，天在浓水中更具有溶解的倾向，而不是沉淀，天然水源作为反浸透进水时，在浓水中多半发生碳酸钙沉淀然水源作为反浸透进水时，在浓水中多半发生碳酸钙沉淀的问题，需求加以判别和防止。的问题，需求加以判别和防止。 通常有两种判别碳酸钙沉淀的方法。通常有两种判别碳酸钙沉淀的方法。 对苦咸水和城市自来水为反浸透水源时，采用朗格利对苦咸水和城市自来水为反浸透水源时，采用朗格利尔尔Langelier饱和指数法饱和指数法LSI法；法； 对海水，采用斯蒂夫和大卫饱和指数对海水，采用斯蒂夫和大卫饱和指数S&DSI法，法，表示这种趋于溶解的倾向。表示这种趋于溶解的倾向。 在饱和在饱和pHs 的条件下，水中的条件下，水中CaCO3处于溶解与沉淀处于溶解与沉淀之间的平衡形状。之间的平衡形状。 工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转LSI 和和S&DSI 的定义为：的定义为：当仅采用加酸控制碳酸钙结垢时，要求浓水中的当仅采用加酸控制碳酸钙结垢时，要求浓水中的LSI或或S&DSI指数必需为负数，加酸仅对控制指数必需为负数，加酸仅对控制碳酸盐垢有效。碳酸盐垢有效。 工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转3 加阻垢剂加阻垢剂 阻垢剂可以用于控制碳酸盐垢、硫酸盐垢以及氟化阻垢剂可以用于控制碳酸盐垢、硫酸盐垢以及氟化钙垢，通常有三类阻垢剂：六偏磷酸钠钙垢，通常有三类阻垢剂：六偏磷酸钠SHMP、有机磷酸盐和多聚丙烯酸盐。有机磷酸盐和多聚丙烯酸盐。 六偏磷酸钠：能少量的吸附于微晶体的外表，阻六偏磷酸钠：能少量的吸附于微晶体的外表，阻止结垢晶体的进一步生长和沉淀。价钱廉价，但化学止结垢晶体的进一步生长和沉淀。价钱廉价，但化学性质不太稳定，容易发生水解降低阻垢效率，同时也性质不太稳定，容易发生水解降低阻垢效率，同时也有产生磷酸钙沉淀的危险。有产生磷酸钙沉淀的危险。 有机磷酸盐：足够效果好，化学性能稳定，顺应有机磷酸盐：足够效果好，化学性能稳定，顺应于防止不溶性的铝和铁的结垢于防止不溶性的铝和铁的结垢 多聚丙烯酸盐：经过分散作用可以减少多聚丙烯酸盐：经过分散作用可以减少SiO2结垢结垢的构成。的构成。 工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转阻垢剂投加需求留意的问题：阻垢剂投加需求留意的问题： 聚合有机阻垢剂遇到阳离子聚电解质或多价阳离子时，能够会聚合有机阻垢剂遇到阳离子聚电解质或多价阳离子时，能够会发生沉淀反响，例如铝或铁，所产生的胶状反响物，非常难以从发生沉淀反响，例如铝或铁，所产生的胶状反响物，非常难以从膜面上除去。膜面上除去。 在含盐量为在含盐量为35,000mg/L 的海水反浸透系统中，结垢问题没有苦的海水反浸透系统中，结垢问题没有苦咸水中那样突出，当运转回收率高于咸水中那样突出，当运转回收率高于35%时，引荐运用阻垢剂。时，引荐运用阻垢剂。 阳离子聚电介质能够会与负电性的阻垢剂发生协同沉淀反响阳离子聚电介质能够会与负电性的阻垢剂发生协同沉淀反响并污染膜外表，必需保证当添加阴离子阻垢剂时，水中不存在明并污染膜外表，必需保证当添加阴离子阻垢剂时，水中不存在明显的阳离子聚合物。显的阳离子聚合物。 对于阻垢剂的投加必需防止过量，过量的阻垢剂对膜而言也对于阻垢剂的投加必需防止过量，过量的阻垢剂对膜而言也是污染物。是污染物。 工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转4强酸阳离子树脂软化强酸阳离子树脂软化 运用运用Na+离子置换和除去水中结垢阳离子如离子置换和除去水中结垢阳离子如Ca2+、Ba2+和和Sr2+。交换饱和后的离子交换树脂用。交换饱和后的离子交换树脂用NaCl 再再生，这一过程称为原水软化处置。在软化处置过程中，生，这一过程称为原水软化处置。在软化处置过程中，进水进水pH 不会改动。但原水中的溶解气体不会改动。但原水中的溶解气体CO2 能透过能透过膜进入产品侧，引起电导率的添加，需在软化后的水膜进入产品侧，引起电导率的添加，需在软化后的水中参与一定量中参与一定量NaOHpH8.2以便将水中残留以便将水中残留CO2转转化成重碳酸根。化成重碳酸根。 离子交换法软化去除钙镁离子，但对高碱度离子交换法软化去除钙镁离子，但对高碱度的水和大水量工程，此法不经济。的水和大水量工程，此法不经济。 工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转5 弱酸阳离子树脂脱碱度弱酸阳离子树脂脱碱度 该工艺可以对原水实现部分软化。离子交换过程该工艺可以对原水实现部分软化。离子交换过程中，与重碳酸根一样量的暂时硬度中的中，与重碳酸根一样量的暂时硬度中的Ca2+、Ba2+和和Sr2+等为等为H+所取代而被除去，这样原水的所取代而被除去，这样原水的pH 值会降值会降低到低到45。由于树脂的酸性基团为羧基，当。由于树脂的酸性基团为羧基，当pH 到达到达4.2 时，羧基不再解离，离子交换过程也就停顿了。时，羧基不再解离，离子交换过程也就停顿了。 采用弱酸阳离子交换树脂脱碱度主要是大型苦咸采用弱酸阳离子交换树脂脱碱度主要是大型苦咸水处置系统，对于重碳酸根含量高的水源较为理想，水处置系统，对于重碳酸根含量高的水源较为理想，重碳酸根也可转化为重碳酸根也可转化为CO2。工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转 多数情况下，不希望产水中呈现多数情况下，不希望产水中呈现CO2，这时可以，这时可以对原水或产水进展脱气处置。对原水或产水进展脱气处置。 当原水存在生物污染能够时如：地表水，高当原水存在生物污染能够时如：地表水，高TOC 或高菌落总数，对产水脱气更为适宜。在膜系或高菌落总数，对产水脱气更为适宜。在膜系统中高统中高CO2浓度可以抑制细菌的生长；浓度可以抑制细菌的生长； 当希望系统运转在较高的脱盐率时，采用原水脱当希望系统运转在较高的脱盐率时，采用原水脱气较适宜，脱除气较适宜，脱除CO2将会引起将会引起pH 的增高，进水的增高，进水pH6 时，膜系统的脱除率比进水时，膜系统的脱除率比进水pH5 时要高。时要高。 工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转采用弱酸脱碱度的优点如下：采用弱酸脱碱度的优点如下： 再再生生所所需需求求的的酸酸量量不不大大于于105%的的实实际际耗耗酸酸量量，这样会降低操作费用和对环境的影响；这样会降低操作费用和对环境的影响； 经经过过脱脱除除重重碳碳酸酸根根，水水中中的的TDS减减低低，这这样样产产水水TDS也较低；也较低；本法的缺陷是：本法的缺陷是： 剩余硬度剩余硬度 处置过程中水的会发生处置过程中水的会发生pH 变化变化 工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转6石灰软化石灰软化 经过水中参与氢氧化钙可除去碳酸盐硬度。经过水中参与氢氧化钙可除去碳酸盐硬度。 非碳酸钙度可以经过参与碳酸钠纯碱非碳酸钙度可以经过参与碳酸钠纯碱得到进一步地降低。得到进一步地降低。 工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转 石灰石灰纯碱碱处置也可以降低二氧化硅的置也可以降低二氧化硅的浓度，当参与度，当参与铝酸酸钠和三和三氯化化铁时，将会构成，将会构成CaCO3以及硅酸、氧化以及硅酸、氧化铝和和铁的复合物。的复合物。经过参与石灰和多孔氧化参与石灰和多孔氧化镁的混合物，采用的混合物，采用6070C 热石灰硅酸脱除工石灰硅酸脱除工艺，可将硅酸，可将硅酸浓度度降低到降低到1mg/L 以下。以下。 工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转 采用石灰软化，也可以显著地降低钡、锶和有机采用石灰软化，也可以显著地降低钡、锶和有机物，但是石灰软化处置需求运用反响器，以便构成高物，但是石灰软化处置需求运用反响器，以便构成高浓度作晶核的可沉淀颗粒，通常需求采用上升流动方浓度作晶核的可沉淀颗粒，通常需求采用上升流动方式的固体接触廓清器，本过程的出水还需设置多介质式的固体接触廓清器，本过程的出水还需设置多介质过滤器，并在进入过滤器，并在进入RO/NF 之前应调理之前应调理pH 值，运用含值，运用含铁絮凝剂，不论能否同时运用或不运用高分子助凝剂铁絮凝剂，不论能否同时运用或不运用高分子助凝剂阴离子或非离子型，均可提高石灰软化的固液阴离子或非离子型，均可提高石灰软化的固液分别作用。分别作用。 仅当产水量大于仅当产水量大于200m3/h的苦咸水系统才会思索的苦咸水系统才会思索选择石灰软化预处置工艺。选择石灰软化预处置工艺。 工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转7预防性清洗预防性清洗 在某些场所下，可以经过对膜进展预防性清洗来在某些场所下，可以经过对膜进展预防性清洗来控制结垢问题，此时系统可不需求进展软化或加化学控制结垢问题，此时系统可不需求进展软化或加化学品阻垢。通常这类系统的运转回收率很低，约品阻垢。通常这类系统的运转回收率很低，约25%左左右，而且右，而且12 年左右就思索改换膜元件。这些系统通年左右就思索改换膜元件。这些系统通常是以自来水或海水作水源，制造饮用水的单元件不常是以自来水或海水作水源，制造饮用水的单元件不重要的小型系统，其最简单的清洗方式是翻开浓水阀重要的小型系统，其最简单的清洗方式是翻开浓水阀门作低压冲洗，设置清洗间隔短的方式要比长的方式门作低压冲洗，设置清洗间隔短的方式要比长的方式有效，例如常用每运转有效，例如常用每运转30 分钟低压冲洗分钟低压冲洗30 秒。秒。 工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转8调整操作参数调整操作参数 当其它结垢控制措施不起作用时，必需调整系统的当其它结垢控制措施不起作用时，必需调整系统的运转参数，以防止产生结垢问题。由于保证浓水中难运转参数，以防止产生结垢问题。由于保证浓水中难溶盐浓度低于溶度积，就不会呈现沉淀，这需求经过溶盐浓度低于溶度积，就不会呈现沉淀，这需求经过降低系统回收率来降低浓水中的浓度。降低系统回收率来降低浓水中的浓度。 溶解度还取决于温度和溶解度还取决于温度和pH 值，水中含硅时，提高值，水中含硅时，提高温度和温度和pH 可以添加其溶解度，二氧化硅经常是独一思可以添加其溶解度，二氧化硅经常是独一思索需求调理这些运转参数以防止结垢的缘由，由于这索需求调理这些运转参数以防止结垢的缘由，由于这些参数的调理存在一些缺陷，如能耗高或其它结垢的些参数的调理存在一些缺陷，如能耗高或其它结垢的风险如高风险如高pH下易发生下易发生CaCO3 沉淀。沉淀。 工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转不同微溶性盐构造的判别与防止措施不同微溶性盐构造的判别与防止措施1 碳酸钙沉淀的判别和防止碳酸钙沉淀的判别和防止 天然水源作为反浸透进水时，在浓水中最天然水源作为反浸透进水时，在浓水中最容易发生碳酸钙沉淀。由于反浸透工程中膜对容易发生碳酸钙沉淀。由于反浸透工程中膜对CO2的截留率几乎为零，而对于的截留率几乎为零，而对于Ca2+的透过的透过率很低，一旦进水被反浸透浓缩时，在膜的浓率很低，一旦进水被反浸透浓缩时，在膜的浓水中水中pH值会升高和值会升高和Ca2+浓度增高；另外，浓度增高；另外，pH值上升又会使水中值上升又会使水中HCO3-的比例添加。这样，的比例添加。这样，在反浸透过程中，在膜上会产生碳酸钙沉淀，在反浸透过程中，在膜上会产生碳酸钙沉淀，其化学反响为：其化学反响为： 工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转 为了进展结垢的判别和防止碳酸钙沉淀，需求作如为了进展结垢的判别和防止碳酸钙沉淀，需求作如下假设：下假设： 浓水的温度等于进水的温度浓水的温度等于进水的温度 浓水中的离子强度，等于进水的离子强度乘以浓缩因浓水中的离子强度，等于进水的离子强度乘以浓缩因子子CF 式中式中R是以分数表示的组件或安装的回收是以分数表示的组件或安装的回收率。该式是偏于保守的，这是由于某些可以离子透过膜，率。该式是偏于保守的，这是由于某些可以离子透过膜，计算的计算的CF值偏高。值偏高。 浓水中的钙、钡、锶、硫酸根、硅和氟化物的浓度等浓水中的钙、钡、锶、硫酸根、硅和氟化物的浓度等于进水中的相应值乘以于进水中的相应值乘以CF。 工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转浓水中的重碳酸根以以下方程计算浓水中的重碳酸根以以下方程计算式中HCO3-浓水中水中HCO3-的的浓度，度，mg/LCaCO3计； CFHCO3-的的浓缩因子；因子；HCO3-r进水中水中HCO3-的的浓度，度，mg/LCaCO3计；SP HCO3-在回收率在回收率为R时以分数表示的以分数表示的HCO3-的透的透过率。率。HCO3-是是pH值敏感离子，在不同的敏感离子，在不同的pH值下，其透下，其透过率率SP或脱除率或脱除率r不不同。同。 工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转 Langelier饱和指数判和指数判别法法 Langelier在在30年年代代推推导了了计算算饱和和pHpHs的公式。在此的公式。在此pHs时，CaCO3既不溶解也不沉淀。既不溶解也不沉淀。 式中式中 KSPCaCO3的溶度的溶度积； K2H2CO3的的 第二离解常数；第二离解常数； Ca2+s饱和形状和形状时Ca2+的的浓度；度；HCO3-饱和形状和形状时HCO3-的的浓度。度。工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转 当当pH8.5时，HCO3-的的浓度近似等于度近似等于总碱度碱度见以以以下以下图。而平衡常数。而平衡常数KSP或或K2与温度和溶解与温度和溶解总固固体或离子体或离子强度有关。通常由上式派生出来的式度有关。通常由上式派生出来的式2和和表表1中所列的有关因子来中所列的有关因子来计算算pHs。 工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转Langelier饱和指数的定和指数的定义 式中式中 pHr浓水的水的pH，其，其值为：pHr可可由由上上式式求求得得或或从从?HCO3-和和CO2的的比比率率对pH的的影影响响?的的图上上查出。出。 工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转pHsCaCO3饱和和时水的水的pH值，其，其值为 式中式中A与溶解与溶解总固体固体TDS有关的因子：有关的因子：B与温度与温度t有关的因子：有关的因子：C与与Ca2+浓度有关的因子：度有关的因子：，Ca2+单位位为mol/L。D总碱度碱度HCO3-浓度有关的因子：度有关的因子：，碱度碱度单位位为mol/L。 工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转 根据根据浓水的水的LSI可判可判别CaCO3沉淀的能沉淀的能够性如下：性如下：LSI0沉淀沉淀LSI0饱和形状和形状LSI0溶解溶解 假假设进水中添加阻垢水中添加阻垢剂，如六偏磷酸，如六偏磷酸钠SHMP，可使，可使浓水的水的LSI1时不会不会发生生CaCO3沉淀，不然就得加酸沉淀，不然就得加酸调理理pH使使LSI0.5加加10mg/L SHMP。 工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转LSI计算例算例题： 计算含算含盐量：量：TDS=400mg/L；Ca2+=240mg/LCaCO3；HCO3-=196mg/lCaCO3计；pH=7.2的水在的水在51124的的LSI。根据上述条件得：。根据上述条件得：A=0.16由由ATDS=400mg/LB=1.53由由 Bt=51C=1.98由由CCa2+=240mg/LD=2.29由由DHCO3-=240mg/L 工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转 Stiff 和和Davis稳定指数稳定指数S&DSI法法 对对于于高高TDS的的水水，如如海海水水，采采用用50年年代代H. A. Stiff和和L. E. Davis指指出出的的稳稳定定指指数数S&DSI法法判判别别CaCO3沉淀更为准确。其定义为：沉淀更为准确。其定义为： 式式中中的的符符号号意意义义和和判判别别CaCO3沉沉淀淀的的方方法法与与LSI法法一一样样。当当进进水水的的pH为为7.07.5，回回收收率率约约30时时海海水水为水源的浓水通常为水源的浓水通常S&DSI0。 工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转知知道道了了进水水的的Ca2+、HCO3-和和TDS或或离离子子强度度，在在一一定定的的回回收收率率下下，浓水水的的相相应值可可将将上上述述各各项分分别乘乘以以浓缩因子因子CF得到，水的离子得到，水的离子强度度I的的计算方程算方程为：式中式中 I离子离子强度；度；mi离子离子i的分量莫的分量莫尔浓度，度，mol/L H2O；Zi离子离子i的的电荷。荷。分量摩分量摩尔的的计算方程：算方程：工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转 浓水的水的饱和和pHpHs为式中式中pCa钙离子离子浓度的度的负对数；数；pAlk碱度碱度HCO3-浓度的度的负对数；数； K最高温度最高温度时离子离子强度常数。度常数。 上上述述pCa、pAlk和和K可可分分别由由?钙、碱碱度度与与pCa、pAlk的的变换?和和?Stiff和和DavisK与与离离子子强度度和和温温度度的的关关系系?图线中中查出。出。 浓水水的的pHpHr由由?进料料液液海海水水pH与与浓水水pH的的关系关系?图线得到。得到。 工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转 防止碳酸钙沉淀的预处置加酸法防止碳酸钙沉淀的预处置加酸法 加加酸酸调调理理进进水水的的pH值值是是使使LSI或或S&DSI0，防防止止CaCO3沉沉淀淀的的最最普普遍遍采采用用的的方方法法。加加酸酸使使CO32-转转化化为为HCO3-然然后后转转化化为为CO2通通常常脱脱气气去去除除。硫硫酸酸或或盐盐酸酸均均可可作作为为调调理理pH的的药药剂剂。前前者者廉廉价价和和硫硫酸酸根根反反浸浸透透脱脱除除率率高高，故故更更为为可可取取。但但对对某某些些水水源源，因因硫硫酸酸带带入入的的硫硫酸酸根根导导致致钙钙、锶锶和和钡钡的的硫硫酸酸盐盐沉沉淀淀，在在这这种情况下，应以盐酸调理种情况下，应以盐酸调理pH。加酸后的化学反响如下：。加酸后的化学反响如下： 工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转a.加酸量的计算加酸量的计算b.加加酸酸量量与与进进水水组组成成有有关关。根根据据化化学学反反响响，采采用用与与式式7和和式式7类类似似式式可可以以导导出出硫硫酸酸和和盐盐酸酸参参与与量量的的计算式。计算式。c. 根根据据化化学学反反响响，每每参参与与1mg/L H2SO4100 产产 生生 0.898mg/L CO2 CO2计计 ， 同同 时时 减减 少少1.0205mg/LCaCO3计的计的HCO3-。这样，由可得到：。这样，由可得到：d. 写成：写成： e. 工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转式中式中 Rf加酸使加酸使进水水pH由由pHf0变为pHf时的的RH2SO4f 将将进水水pHf0调理理至至pHf时参参与与H2SO4100量，量，mg/L上上式式中中右右端端分分子子为加加酸酸后后的的进水水中中HCO3-的的残残留留浓度度；分分母母为相相应的的CO2浓度。度。将下两式将下两式带入上式中入上式中 得到：得到：工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转 根据反响，每参与根据反响，每参与100mg/L HCl100产生产生1.205mg/L CO2CO2计，同时减少计，同时减少1.370mg/LCaCO3计计HCO3-。由上述同样处置，可得盐酸参与。由上述同样处置，可得盐酸参与量，量，mg/L HCl100 由上两式可知，只需知道原始进水中的由上两式可知，只需知道原始进水中的HCO3-浓浓度度HCO3-f0和和pH值值pHf0和调整至设定的和调整至设定的pH值值pHf就可计算硫酸或盐酸的参与量就可计算硫酸或盐酸的参与量H2SO4或或HCl。 工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转b. Langelier饱和指数饱和指数LSI的计算的计算 在在通通常常水水处处置置中中，水水源源为为苦苦咸咸水水和和城城市市自自来来水水。因因此此，采采用用LSI法法判判别别碳碳酸酸钙钙的的沉沉淀淀能能够性。根据上述够性。根据上述LSI的定义的定义工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转apH的计算步骤的计算步骤 H2SO4调理调理pH工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转式中：式中：HCl调理调理pHH2SO4调理调理pH工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转b pHb的计算步骤的计算步骤t=9/5+32=t由表可以查到的ATDS，tB，CCa2+和DHCO3-分别查得与上述TDSr、t、Ca2+和HCO3-相对应得A、B、C和D。 工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转c计算计算LSI 工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转c实例例计算算例例：有有一一种种苦苦咸咸水水，其其水水质分分析析的的主主要要结果果为Ca2+f0：90mg/LCaCO3计；碱碱度度HCO3-f0：240mg/LCaCO3计；总溶溶解解固固体体TDSf0：1490mg/L；pHf0：7.40；水水温温21；反反浸浸透透安安装装回回收收率率R：75。试问：CaCO3会会否否沉沉淀淀。假假设发生生CaCO3沉沉淀淀加加H2SO4或或HCl后后pH变为pHf=6.0时的情况。的情况。 CaCO3沉淀沉淀趋势的判的判别工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转设：设：工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转T=21=9/5+32=70 工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转经过查表：表： ATDS：TDSr06000A=0.28 tB：t=21=70B=2.06 CCa2+：Ca2+=360C=2.16 DHCO3-：HCO3-r0=916.8D=2.96 工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转 加加H2SO4或或HCl后后pH变为pHf=6.0时CaCO3沉淀沉淀趋势的判的判别 工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转或或工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转或或工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转或或工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转 无无论加加H2SO4或或HCl，总溶解固体减少，但溶解固体减少，但其其值甚微，因此，甚微，因此，TDSrTDSr06000mg/L。 或或工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转由数据表中由数据表中查出以下数据：出以下数据：ATDS：TDSr06000A=0.28 tB：t=21=70B=2.06 C Ca2+： Ca2+r= Ca2+r0 =360mg/LCaCO3计C=2.16 DHCO3-：HCO3-r=212mg/L CaCO3计D=2.32 工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转 经计算可知：经计算可知： 将原始的苦咸水加将原始的苦咸水加H2SO4100157mg/L或或HCl100117mg/L可使水的可使水的pH调理至调理至pHf=6.00。 此时，此时，LSI=0.740.2不加阻垢剂不加阻垢剂时实践控制值，故不会发生时实践控制值，故不会发生CaCO3沉淀。沉淀。 工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转 防止防止CaCO3构造的另一构造的另一计算方法算方法 确定确定进水的水的总碱度，碱度，TDS，Ca2+和和CO2； 确定确定浓水的水的总碱度，碱度，TDS，Ca2+和和CO2； 由碱度由碱度/CO2pH图图739可得可得浓水水pH； 由由 浓 水水 碱碱 度度 、 浓 水水 Ca2+、 浓 水水 TDS和和 温温 度度 在在Langelier饱和和指指数数曲曲线图图740上上可可分分别求求得得pAlk、pCa和和“C； 据据pHspAlkpCa“C可求得可求得pHs；据据LSI=pHpHs可判可判别CaCO3可否会沉淀。可否会沉淀。 工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转例：例：进水水TDS=405mg/L，pH=6.0，总碱度碱度CaCO3=10mg/L，Ca2+CaCO3=65mg/L，T=25, CO2=16mg/L，回收率，回收率=75%，计算算LSI。解：解：浓水水总碱度碱度 ，CO2=16mg/L，Ca2+= ，TDS= 。 由水由水总碱度碱度/CO2，从，从图1，可得，可得浓水水pH=6.7 由水由水总碱度碱度/Ca2+，TDS和温度，从和温度，从图2上可分上可分别求得求得 pAlk=3.1，pCa=2.6，“C=2.24，那么，那么pHs=3.1+2.6+2.24=7.94LSI=pHpHs=6.77.94=1.24工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转图图1 HCO3-、碱度和、碱度和CO2对对pH的影响的影响工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转图图2 Langelier 饱和指数曲线饱和指数曲线 工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转 另有求另有求pHs的方法如下：的方法如下： 根据碳酸根据碳酸钙在水中平衡在水中平衡时，其，其pHs的的简化表达式：化表达式：浓度以度以mol/L计浓度以度以mg/L计 其其中中pK2pKs反反映映盐度度和和水水温温的的影影响响，pCa和和pA反映反映Ca2+和和碱度碱度的影响。的影响。 利用下表或以以下利用下表或以以下图对pHs进展展计算。算。 工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转pK2pKs的的值值工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转pHs计算图计算图 工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转例例：水水温温20钙离离子子含含量量72mg/L，碱碱度度3mmol/L，含含盐量量240mg/L，求其，求其pHs。由上表由上表计算：算：查表可知：表可知：pK2pKs2.29利用上利用上图计算：算： 由由20和和240mg/L含含盐量，可得：量，可得：pK2pKs2.29 由由Ca2+=72mg/L和和pCa线，可得：，可得：pCa=2.76 由由A=3mol/L和和pA线，可得：，可得：pA=2.54，那么，那么pHs=2.26+2.76+2.54=7.56工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转2 硫酸硫酸盐钙、锶和和钡沉淀的判沉淀的判别与防止与防止 当当进展展海海水水淡淡化化时，通通常常不不存存在在微微溶溶性性硫硫酸酸盐沉沉淀淀的的问题。然然而而对于于苦苦咸咸水水来来说，除除了了要要思思索索反反浸浸透透浓水水中中碳碳酸酸钙的的沉沉淀淀还应对硫硫酸酸盐钙、锶和和钡的的沉淀并加以控制。沉淀并加以控制。 假假设反反浸浸透透浓水水中中的的微微溶溶性性硫硫酸酸盐超超越越该水水溶溶液液温温度度下下的的溶溶度度积KSP时，在在膜膜上上会会产生生硫硫酸酸盐沉沉淀淀。由由于于这些些盐沉沉淀淀难以以去去除除，故故通通常常以以此此作作为限限制制安安装装回收率回收率R的目的。的目的。工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转 每每种种盐盐的的溶溶度度积积KSP分分别别于于其其对对应应的的离离子子在在浓浓水水中的离子积中的离子积IPr相比的结果如下：相比的结果如下：当当IPrKSP沉淀沉淀当当IPrKSP溶解溶解当当IPrKSP饱和溶液处于平衡形状饱和溶液处于平衡形状 为防止沉淀，普通膜消费厂商引荐为防止沉淀，普通膜消费厂商引荐IPr0.8KSP。 普普通通说说，微微溶溶盐盐的的溶溶解解度度随随着着溶溶液液离离子子强强度度的的添添加加而而提提高高。就就苦苦咸咸水水中中通通常常存存在在的的微微溶溶盐盐而而言言，KSP值是离子强度值是离子强度I的函数。的函数。工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转 硫酸硫酸钙沉淀的判沉淀的判别和防止和防止 为判判别硫硫酸酸钙沉沉淀淀的的能能够性性及及其其防防止止需需求求进展展如如下下计算。算。计算算进水的离子水的离子积IPf：进水中Ca2+的摩尔浓度，mol/L； Ca2+的分子量； 进水中SO42-的摩尔浓度，mol/L； SO42-的分子量； 工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转b. 根据公式计算进水的离子强度根据公式计算进水的离子强度If；c. 由以以下图由以以下图 KSPI得到于得到于If相应的相应的KSP。计算不发生硫酸钙沉淀的最高浓缩倍数计算不发生硫酸钙沉淀的最高浓缩倍数 不加阻垢剂不加阻垢剂SHMP 加加10mg/L SHMPe. 计算于计算于CFmax相应的最高回收率相应的最高回收率工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转硫酸钙硫酸钙KSP与离子强度与离子强度I的关系的关系 工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转 硫酸硫酸锶沉淀的判沉淀的判别和防止和防止 苦苦咸咸水水为水水源源时，反反浸浸透透浓水水中中有有能能够呈呈现硫硫酸酸锶沉沉淀淀，这是是由由于于硫硫酸酸锶的的KSP比比CaSO4的的要要低低得得多多。水水源源中中含含有有1015mg/L Sr2+足足以以引引起起浓水水中中硫硫酸酸锶沉沉淀淀。其其计算算式式和和步步骤同同硫硫酸酸钙，所所不不同同的的是是式式中中的的IPf和和KSP的的浓度度由由Sr的的替替代代Ca的的。由由以以以以下下图。另另外外当参与当参与10mg/L SHMP时的最高的最高浓缩倍数倍数为：工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转硫酸硫酸钙0.8KSP与离子与离子强度度I的关系的关系工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转 硫酸硫酸钡沉淀的判沉淀的判别与防止与防止 苦苦咸咸水水中中通通常常Ba2+含含量量比比Sr2+低低很很多多，与与Ca2+相相比比更更是是微微缺缺乏乏道道，但但其其KSP极极低低，Ba2+的的浓度度低低至至0.050.10mg/L时，反反浸浸透透浓水水中中还有有能能够呈呈现BaSO4沉沉淀淀。有有关关计算算式式和和计算算步步骤亦亦与与上上述述一一样，只只是是式式中中的的特特征征参参数数应与与之之对应。另另外外，当当参参与与10mg/L SHMP时的最高的最高浓缩倍数倍数为：工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转8.1.4 金属氧化物金属氧化物 原原始始进进水水中中溶溶解解的的金金属属盐盐在在反反浸浸透透单单元元中中会会发发生生沉沉淀淀。这这些些盐盐中中最最常常见见的的方方式式是是氢氢氧氧化化铁铁，其其次次是是氢氢氧氧化化铝铝，也也有有能能够够存存在在氢氢氧氧化化锰锰的的沉沉淀淀，但但不不太太常常见见。在在除除铁铁过过程程中中锰锰也也被被除除去。去。工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转1铁、锰化合物铁、锰化合物 1铁污染的缘由铁污染的缘由 a. 组件内亚铁离子的氧化组件内亚铁离子的氧化 亚亚铁铁离离子子本本身身不不会会影影响响膜膜组组件件的的性性能能，且且脱脱除除率率很很高高。然然而而，进进水水中中含含有有溶溶解解氧氧，使使之之氧氧化化为为三三价价铁铁，尤尤其其是是在在高高pH下下。会会在在膜膜上上构构成成沉沉淀淀。这这一一氧氧化化反反响响的速度与进水中铁离子的浓度、氧的浓度和的速度与进水中铁离子的浓度、氧的浓度和pH有关。有关。 控控制制进进水水的的pH和和消消除除氧氧气气，可可防防止止氢氢氧氧化化铁铁的的沉沉淀淀。将将pH降降至至通通常常反反浸浸透透单单元元的的pH范范围围57，不不会会影影响响二二价价铁铁的的溶溶解解度度，但但在在较较低低的的pH下下，二二价价铁铁的的氧氧化速度大为降低。化速度大为降低。工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转b. 预预处处置置和和反反浸浸透透的的设设备备和和管管系系能能够够呈呈现现铁铁的的腐腐蚀蚀产产物物，如如预预处处置置系系统统的的某某些些衬衬胶胶设设备备、泵泵和和管管阀阀件件等等的的部部分分缺缺陷陷处处和和高高压压腐腐蚀蚀泵泵和和管管道道的某些死角，焊缝处的腐蚀产物等。的某些死角，焊缝处的腐蚀产物等。c. 水水源源至至反反浸浸透透系系统统之之间间长长间间隔隔 铁铁铸铸铁铁管管的腐蚀产物。的腐蚀产物。d. 铁铁腐腐蚀蚀产产物物中中的的部部分分铁铁胶胶体体将将铁铁的的氧氧化化物物规划为胶体处置。规划为胶体处置。工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转2 铁污染的防止铁污染的防止根据进水根据进水pH和溶解氧含量确定进水二价铁的含量。和溶解氧含量确定进水二价铁的含量。进水中铁含量控制进水中铁含量控制氧含量mg/LpH允许的Fe2+含量mg/L0.50.640.556.07.00.551070.05工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转b. 亚铁浓度极高时的措施亚铁浓度极高时的措施 a曝曝气气、加加氯氯Cl2或或NaClO或或高高锰锰酸酸钾钾KMnO4将将亚亚铁铁Fe2+氧氧化化为为三三价价铁铁Fe3+然后过滤除去；然后过滤除去； b海海绿绿砂砂过过滤滤器器一一步步将将Fe2+氧氧化化为为Fe3+同同时将铁的沉淀滤去；时将铁的沉淀滤去； c铁铁含含量量不不高高，如如1mg/L时时也也可可以以由由钠钠型型阳阳离离子子交交换换软软化化处处铁铁，但但铁铁含含量量1mg/L时时，会会使软化器中毒污染。使软化器中毒污染。工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转2铝化合物铝化合物 某某些些城城市市自自来来水水采采用用明明矾矾硫硫酸酸钾钾铝铝作作为为混混凝凝剂剂。这这类类自自来来水水有有能能够够呈呈现现铝铝污污染染。铝铝离离子子是是两两性性的的，可可作作为为酸酸也也可可作作为为碱碱，而而在在pH约约6.56.7时时的的溶溶解解度度最最小小。在在絮絮凝凝过过程程中中，pH过过高高或或过过低低，其其处处置置后后的的水水中中含含有有较较高高浓浓度度的的铝铝离离子子。这这样样的的水水作作为为反反浸浸透透的的原原始始进进水水，不不是是在在调调理理pH防防止止碳碳酸酸钙钙沉沉淀淀的的过过程程中中会会呈呈现现氢氢氧氧化化铝铝沉沉淀淀，就就是是在在反反浸浸透透过过程程中中超超越越其其溶溶解解度度呈呈现现沉沉淀淀。为为防防止止呈呈现现上上述述情情况况，在在铝铝剂剂处处置置系系统统中中，必必需需控控制制pH在在6.56.7，从从而而使使铝铝的的溶溶解解度度最最低低，防防止铝对反浸透单元的污染。止铝对反浸透单元的污染。工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转8.1.5 硅硅 1 二二氧氧化化硅硅过过饱饱和和时时会会聚聚合合产产生生不不溶溶性性的的胶胶体体硅或硅胶而硅或硅胶而污污染膜染膜 浓浓水水中中最最高高的的二二氧氧化化硅硅浓浓度度是是根根据据无无定定形形二二氧氧化化硅硅的的浓浓度度确确定定的的。在在纯纯水水中中，无无定定形形二二氧氧化化硅硅在在25时时的的溶溶解解度度为为100mg/L，其其溶溶解解度度随随温温度度呈呈线线性性变变化化，在在0时时为为0mg/L，在在40时时为为160mg/L。当当pH为为中中性性时时，普普通通只只需需溶溶解解的的硅硅酸酸，在在碱碱性性溶溶液液中中，无无定定形形硅硅的的溶溶解解度度大大于于酸酸性性和和中中性性溶溶液液中中的的值值，这这主主要要是是硅硅酸酸离子化的离子化的结结果。果。工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转 SiO2的的溶溶解解度度普普通通与与离离子子强强度度无无关关，然然而而Fe、Al、Mn的的氢氢氧氧化化物物会会吸吸附附SiO2及及催催化化SiO2复复合合体体发发生生沉沉淀淀。一一些些膜膜消消费费商商的的阅阅历历指指出出，假假设设无无杂杂质质催催化化作作用用，实实践践运运用用SiO2中中的的溶溶解解度度与与温温度度的的操操作作线线。如如图图下下中中虚线所示，在此虚线范围内，不产生虚线所示，在此虚线范围内，不产生SiO2沉淀。沉淀。工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转2SiO2沉淀的判沉淀的判别 不不产生生SiO2沉淀的条件：沉淀的条件：SiO2rSiO2htSiO2rCFSiO2fSiO2htSiO2tCFpH式中式中SiO2r浓度中度中SiO2浓度，度，mg/L；SiO2htSiO2在水中的溶解度，在水中的溶解度，mg/L；SiO2tSiO2在温度在温度为t时水中的溶解度，水中的溶解度，mg/L； CFpHSiO2在水中溶解度的在水中溶解度的pH校正因子。校正因子。工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转3二氧化硅沉淀的控制二氧化硅沉淀的控制 对SiO2无任何阻垢无任何阻垢剂和分散和分散剂，主要控制方法如下：，主要控制方法如下：降低回收率，使降低回收率，使浓水中水中SiO2含量小于其溶解度；含量小于其溶解度；适当提高操作温度，以提高适当提高操作温度，以提高SiO2在水中溶解度；在水中溶解度；适当提高适当提高pH；将上述三种方法将上述三种方法进展适当的展适当的组合；合；石灰石灰软化，可使化，可使SiO2浓度降低一半左右。度降低一半左右。 工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转8.1.5 有机物有机物1有机物类型有机物类型 进进水水中中能能够够存存在在各各种种有有机机物物，有有挥挥发发性性的的低低分分子子化化合合物物，如如低低分分子子的的醇醇、酮酮和和氨氨等等，有有极极性性和和阴阴离离子子型型化化合合物物如如腐腐质质酸酸、富富里里酸酸和和丹丹宁宁酸酸等等，有有非非极极性性和和弱弱了了解解的的化化合合物物，如如植植物物性性蛋蛋白白等等。这这些些有有机机物物呈呈悬悬浮浮、胶胶体体和和溶溶解解三种形状。这里仅涉及可溶性有机物。三种形状。这里仅涉及可溶性有机物。2有机物对膜污染的作用有机物对膜污染的作用 有有些些低低分分子子化化合合物物如如乙乙醇醇等等，可可透透过过膜膜，这这样样对对膜膜没没有有影影响响；腐腐质质酸酸分分子子量量，不不透透过过膜膜，也也很很少少污污染染膜膜；而而丹丹宁宁酸酸易易吸吸附附在在膜膜上上，是是强强污染剂。污染剂。工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转3有机物的去除方法有机物的去除方法 不同种不同种类的有机物，据其特性，用不同的方法去的有机物，据其特性，用不同的方法去除之，除上述用聚阳离子絮凝除之，除上述用聚阳离子絮凝剂去除阴离子极性大分去除阴离子极性大分子外，子外，还可用下述一些方法：可用下述一些方法： 低分子易低分子易挥发有机物，可以脱气法除去；有机物，可以脱气法除去； 非极性，中高分子量的有机物可以活性碳吸附去除；非极性，中高分子量的有机物可以活性碳吸附去除； 弱解离的大分子可用吸附弱解离的大分子可用吸附树脂又叫有机物去除脂又叫有机物去除剂除去；除去； 在某些情况下，可思索用超在某些情况下，可思索用超滤来去除，去除一定分子来去除，去除一定分子量的有机物。量的有机物。工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转8.2 反浸透和纳滤安装反浸透和纳滤安装8.2.1 单组件反浸透和纳滤安装单组件反浸透和纳滤安装 最最简简单单的的反反浸浸透透和和纳纳滤滤安安装装包包括括一一台台升升高高进进水水压压力力的的高高压压泵泵，一一个个组组件件和和控控制制安安装装回回收收率的浓水流量调理阀。率的浓水流量调理阀。 以以以以下下图图为为设设有有产产水水高高位位槽槽冲冲洗洗回回路路的的单单组组件件反反浸浸透透或或纳纳滤滤安安装装。经经预预处处置置后后的的进进水水经经进进水水阀阀流流过过筒筒式式微微米米级级保保安安过过滤滤器器后后至至高高压压泵泵，由由高高压压泵泵加加压压的的进进水水中中透透过过膜膜的的产产水水进进入入高高位位产产水水槽槽；未未透透过过膜膜的的浓浓水水经经流流量量控控制制阀阀排排放放。对对高高盐盐度度的的苦苦咸咸水水或或海海水水淡淡化化，应应设设停停机机高位水槽冲洗回路。高位水槽冲洗回路。 工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转单组件反浸透安装单组件反浸透安装工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转8.2.2 多组件的反浸透和纳滤安装多组件的反浸透和纳滤安装1多组件并联单段级反浸透或纳滤安装多组件并联单段级反浸透或纳滤安装多组件并联单级安装多组件并联单级安装工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转2分段式反浸透和纳滤安装分段式反浸透和纳滤安装二段式反浸透安装二段式反浸透安装工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转3分分级式反浸透安装式反浸透安装 分分级式安装常用于海水二式安装常用于海水二级反浸透淡化和二反浸透淡化和二级自自来水来水净化，如通常含化，如通常含盐量量500mg/L的自来水制取的自来水制取0.51M25的的纯水，不需求离子交水，不需求离子交换再次除再次除盐。 在海水二在海水二级反浸透淡化制取反浸透淡化制取饮用水用水时，安装的第，安装的第一、二一、二级分分别采用海水元、采用海水元、组件和苦咸水元、件和苦咸水元、组件。件。这是由于第二是由于第二级的的进水第一水第一级产水的含水的含盐量通常量通常1000mg/L。基于上述。基于上述进水的含水的含盐量量较低和低和污染物缺染物缺乏，故乏，故该级的回收率可高达的回收率可高达90，但，但为坚持持较好的流好的流动形状，需采用多段式。形状，需采用多段式。工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转工艺过程设计反浸透和纳滤系统及运转8.3 辅辅助助设备设备和主要零部件和主要零部件8.3.1 停机冲洗系停机冲洗系统统 1 海水和高海水和高盐盐度苦咸水运用度苦咸水运用 海海水水等等高高盐盐度度水水的的淡淡化化运运用用场场所所，一一旦旦停机要及停机要及时进时进展冲洗。其理由如下：展冲洗。其理由如下： 静静态态的海水的海水对对不不锈钢锈钢部件的腐部件的腐蚀较为严蚀较为严重；重； 通通常常参参与与的的阻阻垢垢剂剂产产生生的的亚亚稳稳态态过过饱饱和和微微溶溶盐盐在在4小小时时内会内会发发生沉淀，生沉淀，须须及及时时冲洗除去；冲洗除去； 在在停停机机时时，反反浸浸透透停停顿顿，此此时时膜膜产产水水侧侧的的化化学学位位远远高高于于进进水水侧侧的的化化学学位位而而发发生生 自自然然 浸浸透透，假假设设无无适适当当体体积积的的产产水水补补充充，会会使使膜膜失失水水枯燥枯燥损损坏。坏。