水處理反滲透系統運行效果評價研究

【摘要】本文章對反滲透系統使用常用術語進行了界定，并通過對反滲透系統運行參數產水回收率、標準化壓差、標準化脫鹽率、產水水質等數據分析，評價出反滲透系統運行效果的好壞，從而達到延長反滲透膜使用壽命，降低反滲透系統運行成本的目的。

【關鍵詞】反滲透；運行效果；回收率；壓差；脫鹽率

引言：隨著人類現代文明不斷發展，水源污染問題越來越嚴重，反滲透在水處理方面的應用越來越廣泛，但是水處理在反滲透使用過程中由于沒有一個簡單、方便、有效的反滲透運行效果評價方法，導致我們在實際操作反滲透設備時沒有一個系統的標準依據，反滲透膜不能在一個正確的時間點上進行清洗或更換，減低反滲透膜使用效果，反滲透膜使用壽命縮短，提高反滲透系統在實際運行過程中成本。

一、反滲透原理

反滲透（簡稱RO）：是一種精密的膜法液體分離技術，其工作原理為把相同體積的稀溶液和濃液分別置于一容器的兩側，中間用半透膜阻隔，稀溶液中的溶劑將自然穿過半透膜，向濃溶液側流動，濃溶液側的液面會比稀溶液的液面高出一定高度，形成一個壓力差，達到滲透平衡狀態，此種壓力差即為滲透壓。若在濃溶液側施加一個大于滲透壓的壓力時，濃溶液中的溶劑會向稀溶液流動，此種溶劑的流動方向與原來滲透的方向相反，這一過程稱為反滲透；反滲透水：利用反滲透法制造出來的高品質水，采用高分子材料制成的反滲透膜，在高壓情況下可以截留水分子以外的所有雜質，它利用孔徑為0.0001微米的反滲透膜對水進行過濾，即將水壓通過該膜，顆粒直徑大于此孔徑的各種離子、分子及顆粒物均被阻于膜的一側，從而得到純凈的反滲透水（即純凈水、配料用水）。

二、反滲透技術術語及基本概念

反滲透膜：用特定的高分子材料制成的，具有選擇性半透性能的薄膜。它能夠在外加壓力作用下，使水溶液中的水和某些組分選擇性透過，從而達到純化或濃縮、分離的目的。

進水：進入反滲透系統之前的水；濃水：進水未透過反滲透膜的部分；產水：進水透過反滲透膜的部分；脫鹽率：反滲透系統對鹽的整體脫除率，用于評估對于鹽份去除率透鹽率：在單位時間、單位膜面積上透過的鹽量，是脫鹽率的相反值，它是進水中可溶性固形物透過膜的百分率；回收率：指膜系統中進水轉化成為產水或透過液的百分比產水量：指反滲透系統的產水能力，即單位時間內透過反滲透膜的水量。流量：流量是指進入膜元件的進水流率，以每小時立方米（m3/h）或每分鐘加侖表示（gpm）。

污堵：有機物和膠體在膜面上的沉積。

結垢：為部分鹽類的濃度超過其溶度積在膜面上的沉淀，例如碳酸鈣、硫酸鋇、硫酸鈣等鈣、硫酸鍶、氟化鈣和磷酸鈣等。

膜降解：為RO膜元件性能的衰減，主要是由pH過低或高造成膜的水解，或氧化物質造成膜的氧化分解，以及出水背壓、擠撞、或顆粒的摩擦造成膜的機械損壞，都會導致膜性能的衰減。

淤塞指數（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。

三、反滲透系統進水要求：

a）淤塞指數SDI（15min）：<5；b）游離余氯：聚酰胺復合膜<0.1mg/L；乙酸纖維素膜0.2mg/L-1.0mg/L；c）鐵（總鐵計）/（mg/L）：≤0.1；d）水溫（℃）：4-45℃；e）進水壓力：≤2.0MPa。

四、反滲透系統運行效果評價方法

反滲透系統運行以反滲透設備的產水回收率、標準化壓差、標準化脫鹽率、產水水質四項指標對反滲透系統運行效果的評價，各項指標具體計算公式如下：

產水回收率（%）：=產水流量/（產水流量+濃水流量）；一段壓差（MPA）：=進水壓力-一段濃水壓力；二段壓差（MPA）：=一段濃水壓力-二段濃水壓力；總壓差（MPA）：=進水壓力-二段濃水壓力；脫鹽率（%）：=（進水電導率-產水電導率）/進水電導率。

1、反滲透系統運行正常的條件：

以下四個條件均符合時判定反滲透系統運行正常，具體如下：

a產水回收率降低<12%；b進水和濃水之間的標準化壓差增加<12%；c標準化脫鹽率降低≤5%。d產水水質檢測符合工廠用水檢驗計劃要求。

注：以上的標準（基準）比較條件取自反滲透系統最近一次化學清洗或更換反滲透膜后系統運行第2-4天的平均數（回收率、壓差、脫鹽率）作為標準比較數據。

2、反滲透系統清洗的條件：

在正常操作過程中，反滲透元件內的膜片會受到無機鹽垢、微生物、膠體顆粒和不溶性的有機物質的污染。操作過程中這些污染物沉積在膜表面，導致標準化的產水流量和系統脫鹽率分別下降或同時惡化。當下列情況任意一項出現時，需要清洗反滲透膜：

a產水回收率降低12%-15%進行清洗，不得出現>15%；

b進水和濃水之間的標準化壓差增加12%-15%時進行清洗，不得出現標準化壓差增加>15%；

c標準化脫鹽率降低>5%。

注：以上的標準（基準）比較條件取自反滲透系統最近一次化學清洗或換反滲透膜后系統運行第2-4天的平均數（回收率、壓差、脫鹽率）作為標準比較數據。

3、反滲透系統膜更換的條件：

a、反滲透膜清洗后反滲透系統產水回收率、標準化壓差、標準化脫鹽率三項指標無法恢復到反滲透系統運行正常的條件規定的標準范圍內；b、反滲透膜清洗后產水水質（電導率、硬度、氯化物（氯離子）等）達不到配料用水標準要求；c、反滲透系統三項指標產水回收率、標準化壓差、標準化脫鹽率短時間內發生明顯變化（產水回收率短時間內明顯增加、標準化壓差短時間內明顯增加、標準化脫鹽率短時間內明顯降低）經排查后確定是由反滲透膜發生泄漏。

備注說明：反滲透系統膜更換的三個條件為關鍵條件，當反滲透系統任意出現以上三個條件之一時，操作人員要聯合相關技術人員現場進行全系統故障分析評估后確定是否對反滲透膜進行更換。確保產水水質符合標準要求。

4、反滲透系統清洗周期

反滲透系統清洗周期要通過測定反滲透進水的SDI值來確定具體如下：

反滲透進水SDI<3：反滲透清洗周期>3個月；反滲透進水SDI3-5：反滲透清洗周期>1.5-2個月；反滲透進水SDI>5：反滲透清洗周期>3-4周。

五、總結

通過在實際工作中對反滲透系統性能指標的研究，總結出一套簡單有效的評價反滲透運行效果的方法，方便大家實際操作。

參考文獻：

[1]GB/T 19249-2003《反滲透水處理設備》主要起草人：張桂英、沈炎章、王立國、陳偉、李明、李素。