水处理工艺

原水 → 预处理系统 → 反渗透系统 → 后处理系统 → 产品水

水质来源的分析
原水来源 : 自来水（城市、乡镇），地表水、地下水、雨水，中水、废水，海水、苦咸水
注意事项 : 在市政水厂添加了化学药剂，阳离子聚合物，氧化铝 / 氯化铁，正磷酸锌，添加了互不相容的化学药剂，氧化剂，采样的正确性和模拟性

水质 —— 检测指标
铵离子（NH4+）      总铁（Fe2+/Fe3+）      亚硝酸根（NO2-）      活性二氧化硅(SiO2)
钾离子（ K+ ）        锰离子（ Mn2+ ）      硝酸根（ NO3- ）        硬度
钠离子（ Na+ ）       铜离子（ Cu2+ ）      氯离子（ Cl- ）         二氧化碳（ CO2 ）
镁离子（ Mg2+ ）      锌离子（ Zn2+ ）      氟离子（ F- ）          游离氯（ Cl ）
钙离子（ Ca2+ ）      铝离子（ Al3+ ）      硫酸根（ SO42- ）       PH 值
钡离子（ Ba2+ ）      碱度                  磷酸根（ PO43- ）       总含固量（ TDS ）
锶离子（ Sr2+ ）      碳酸氢根（ HCO3- ）   硫化氢（ H2S ）         水温
铁离子（ Fe2+ ）      碳酸根（ CO32- ）     胶体二氧化硅（ SiO2 ）  电导率
生物耗氧量（ BOD ）   化学耗氧量（ COD ）   总有机碳（ TOC ）       浊度（ NTV ）

预处理系统
原水→泵→多介质过滤器→活性炭过滤器→泵→锰砂过滤器→精密过滤器→超滤器→水箱
介质：石英砂、白煤层高:1.0～1.6m 流速：10 ～ 20m/h 冲洗压差：0.03～0.06Mpa 水质：SDI＜5
介质：果壳炭层高：1.0 ～ 1.6m 流速：10～20m/h 有机物除去率：90%
介质：锰砂层高：1.0 ～ 1.5m 流速：10～20m/hFe、Mn去除率：90%
介质：聚丙烯容量：>5倍 精度：3 ～ 10μm
介质：PSF、PAN 形式：中空纤维 截留分子量：1～15万 COD去除率：60% 悬浮物去除率：SDI＜1
材质：PE、SS 要求：无死角 容量：0.5 倍

设计依据
膜元件的材质与构型（ PA*/CA ，卷式 */ 中空纤维
进水质量（水源及其变化）
进水流量（小型 / 大型装置）
反渗透的回收率（高回收率需要完善的预处理）
后处理设备和要求（后处理低负荷和高需求需要更好的预处理）

对象、要求
对象：悬浮固体胶体   有机物   生物体   结垢物
要求: 悬浮固体胶体浊度＜1NTUSDI＜5 (15min),有机物TOC＜2ppm,生物体菌落数＜10000cfu/ml,
      结垢物CaCO₃浓度CSI＜0、SrSO₄ Sr＜2ppm、CaSO₄ Ca+SO₄＜250ppm、BaSO₄ Ba＜50ppbMn
      Mn＜ 0.05ppm、Fe（可溶）Fe＜0.3ppmSi（可溶）SiO₂＜25ppm

对策
全过滤：多介质过滤、锰砂过滤、活性炭过滤、保安过滤
错流过滤：微滤、超滤、混床
离子交换：软化、阴阳床、石灰软化
化学药剂添加：阻垢剂、分散剂、 PH 值调节、加氯 / 除氯
其它：紫外杀菌、热交换、脱气

预处理设计
难溶盐           离交软化、阴离子软化、石灰软化、添加化学阻垢剂 *
金属氧化物       离交软化、石灰软化、锰砂过滤 * 、添加化学分散剂
溶解硅           石灰软化、热交换器、脱除铁 * 、硅分散剂 *
微粒和胶体       澄清、石灰软化、砂滤 * 、多介质过滤 * 、微滤、超滤 *
天然有机物       澄清、石灰软化、活性炭过滤 * 、微滤、超滤 *
微生物（滋生）   化学杀菌剂 * 、紫外杀菌、微滤、超滤、保持流动和减少死角

反渗透系统
预处理水箱 → 增压泵 → 保安过滤器 → 高压泵 → 止回阀 →RO 元件 → 水箱
材质：不锈钢    形式：离心泵    增压： 0.3Mpa
介质：聚丙烯    容量： 3~5 倍    精度： 1 ～ 3μm
材质：不锈钢    形式：多级离心泵    增压： 1.2Mpa
材质：不锈钢    作用：防止膜产生背压力
形式：卷式    材质： PA   尺寸： 8040 、 4040
材质： PE 、 SS   要求：无死角    容量： 0.5 倍

配置方式
RO 配置方式一般有一级多段、多级多段两种，增加段数以提高水利用率，增加级数以提高水质量。
* 多级多段中后级浓水回到前级原水既可提高水利用率，又可提高水质量。

脱盐效率
组件：（1）≥99%，（2）≥99.7%；
系统：（1）≥95%, （2）≥98%；
测试： 2000ppmNaCl 纯水溶液

操作条件    影响
压力        压力升高，流量几乎线性上升，脱盐率急速上升后缓慢上升
温度        温度升高，流量几乎线性上升，脱盐率缓慢下降
盐浓度      盐浓度增大，水流量和脱盐率缓慢下降
回收率      回收率增加，水通量和脱盐率缓慢下降至一定值后急速下降
PH 值       PH 值在很宽的范围内变化对水流和脱盐率无影响，在极端情况下脱盐率下降

原因
膜降解（水解、氧化、机械损坏）
沉淀物沉积（碳酸垢、硫酸垢、硅垢）
胶体沉积（金属氧化物、污泥）
有机物沉积（天然有机物、不溶油类、阻垢剂、铁沉淀 … ）
生物污染（藻类、真菌、细菌侵蚀、生物黏泥）
症状（与现象相对应）：
系统进水与浓水间压降增加
反渗透进水压力发生变化
标准化后的产水流量发生变化
标准化后的产水盐透率发生变化

故障诊断
可能的原因       可能发生地点    进水与浓水间压降    产水量         盐透率
金属氧化物污染   第一段          正常 / 增加          降低        正常 / 增加
胶体污染         第一段          正常 / 增加          降低        正常 / 增加
结垢污染         最后一段        增加               降低          增加
生物污染         任何一段        正常 / 增加          降低        正常 / 增加
有机污染         任何一段        正常               降低          降低 / 增加
氧化物作用       第一段最严重    正常 / 降低          增加         增加
磨损（颗粒）     第一段最严重    降低               增加           增加
密封泄漏         随机分布        正常 / 增加       正常 / 增加     增加
回收率过高       任何一段        降低              正常 / 降低     增加

减少故障和清洗
在取得水质全分析的基础上设计反渗透系统
在进行设计前确定反渗透元件进水的 SDI 值
如果进水质量发生变化，需作出相应的设计调整，必须保证足够的预处理水平，选择正确的膜元件，选择比较保守的水通量，选择合理的水回收率，设计足够的横向流速和浓水流速，对运行数据进行标准化

清洗的对象
碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、硫酸锶的垢；铁、锰、铜、镍的水合氧化物垢
硅垢 --- 有机和无机胶体沉积物，自然的和人为的有机沉积物，细菌、真菌、霉菌等生物滋长物
清洗时机（与清洗对象相对应）
标准化后的产水量比上次清洗后减少 10 ～ 15%
标准化后的产水水质比上次清洗后减少 10 ～ 15%
当标准化后的压降比上次清洗后增加 10 ～ 15%
在长期停用前作为日常的维护