反渗透膜在污水处理中的应用及问题

一般情况下，当标准化通量下降10～15%时，或系统脱盐率下降10～15%，或操作压力及段间压差升高10～15%，应清洗RO系统。清洗频度与系统预处理程度有直接的关系，当SDI₁₅＜3时，清洗频度可能为每年4次；当SDI₁₅在5左右时，清洗频度可能要加倍，但清洗频度取决于每一个项目现场的实际情况。

2. 什么是SDI？

目前行之有效的评价RO/NF系统进水中胶体污染可能的最好技术是测量进水的淤积密度指数（SDI，又称污堵指数），这是在RO设计之前必须确定的重要参数，在RO/NF运行过程中，必须定期进行测量（对于地表水每日测定2～3次），ASTM D4189‑82规定了该测试的标准。膜系统的进水规定是SDI₁₅值必须≤5。降低SDI预处理的有效技术有多介质过滤器、超滤、微滤等。在过滤之前添加聚电介质有时能增强上述物理过滤、降低SDI值的能力。

3. 一般进水应该选用反渗透工艺还是离子交换工艺？

在许多进水条件下，采用离子交换树脂或反渗透在技术上均可行，工艺的选择则应由经济性比较而定，一般情况下，含盐量越高，反渗透就越经济，含盐量越低，离子交换就越经济。由于反渗透技术的大量普及，采用反渗透＋离子交换工艺或多级反渗透或反渗透＋其它深度除盐技术的组合工艺已经成为公认的技术与经济更为合理的水处理方案。

4. 反渗透膜元件一般能用几年？

膜的使用寿命取决于膜的化学稳定性、元件的物理稳定性、可清洗性、进水水源、预处理、清洗频率、操作管理水平等。根据经济分析通常为5年以上。

5. 反渗透和纳滤之间有何区别？

纳滤是位于反渗透和超滤之间的膜法液体分离技术，反渗透可以脱除最小的溶质，分子量小于0.0001微米，纳滤可脱除分子量在0.001微米左右的溶质。纳滤本质上是一种低压反渗透，用于处理后产水纯度不特别严格的场合，纳滤适合于处理井水和地表水。纳滤适用于没有必要像反渗透那样的高脱盐率的水处理系统，但对于硬度成份的脱除能力很高，有时被称为"软化膜"，纳滤系统运行压力低，能耗低于相对应的反渗透系统。

6. 膜技术具有怎样的分离能力？

反渗透是目前最精密的液体过滤技术，反渗透膜对溶解性的盐等无机分子和分子量大于100的有机物起截留作用，水分子可以自由透过反渗透膜，典型的可溶性盐的脱除率为＞95～99%。操作压力从进水为苦咸水时的7bar（100psi）到海水时的69bar（1000psi）。纳滤能脱除颗粒在1nm（10埃）的杂质和分子量＞200～400的有机物，溶解性固体的脱除率20～98%，含单价阴离子盐（如NaCl或CaCl₂）脱除率为20～80%，含二价阴离子盐（如MgSO₄）脱除率较高，为90～98%。超滤对于＞100～1000埃（0.01～0.1微米）的大分子有分离作用，所有溶解性盐和小分子能透过超滤膜，可脱除胶体、蛋白质、微生物和大分子有机物。

7. 反渗透膜进水最大允许二氧化硅浓度多少？

最大允许二氧化硅的浓度取决于温度、pH值以及阻垢剂，通常在不加阻垢剂时浓水端最高允许浓度为100ppm，某些阻垢剂能允许浓水中的二氧化硅浓度最高为240ppm，请咨询阻垢剂供应商。

8. 铬对RO膜有何影响？

某些重金属如铬会对氯的氧化起到催化作用，进而引起膜片的不可逆性能衰减。这是因为在水中Cr⁶⁺比Cr³⁺的稳定性差。似乎氧化价位高的金属离子，这种破坏作用就更强。因此，应在预处理部分将铬的浓度降低或至少应将Cr⁶⁺还原成Cr³⁺。

9. RO系统一般需要何种预处理？

通常的预处理系统组成如下：粗滤（～80微米）以除去大颗粒，加入次氯酸钠等氧化剂，然后经多介质过滤器或澄清池进行精密过滤，再加入亚硫酸氢钠还原余氯等氧化剂，最后在高压泵入口之前安装保安过滤器（5μm）。含颗粒悬浮物较多的水源需更高程度预处理；硬度含量高的水源建议采用软化或加酸和加阻垢剂；对于微生物及有机物含量高的水源还需要使用活性炭或抗污染膜元件。

10. 反渗透能脱除微生物如病毒和细菌吗？

反渗透（RO）非常致密，对病毒、噬菌体和细菌具有非常高的脱除率，至少在3log以上（脱除率＞99.9%）。但产水侧仍可能会出现微生物再次滋生，这取决于系统设计、操作和管理是否恰当，而非膜元件本身性质。

11. 温度对产水量有何影响？

温度越高，产水量越高，反之亦然，在较高温度条件下运行时，应调低运行压力使产水量保持不变，反之亦然。一般温度系数约为±3%/℃。

12. 什么是颗粒和胶体污染？如何测定？

反渗透或纳滤系统出现颗粒和胶体的污堵会严重影响产水量，有时也降低脱盐率。胶体污堵的早期症状是系统压差增加。水中细菌、淤泥、胶体硅、铁腐蚀产物等均可引起污堵，预处理所用聚电解质若不能有效除去也可能引起污堵。污染倾向用SDI₁₅评价。

13. 不作系统冲洗，最长允许停机多久？

如果系统使用阻垢剂，水温20～38℃时约4小时，20℃以下约8小时；未用阻垢剂约1天。停机超过上述时间应采用保护液作系统保存或定时冲洗。

14. 怎样使膜系统能耗降低？

可采用低能耗膜元件（脱盐率略低）；微滤膜用于去除细菌、微絮凝物或TSS，典型膜两侧压力1～3bar。

15. 反渗透纯水系统能否频繁启停？

膜系统按连续运行设计，停机时必须用产水或预处理合格水低压冲洗置换浓水，防止元件干燥。停机＜24h无需防微生物措施；超过规定时间应采用1%亚硫酸氢钠保护液保存或定时冲洗。

16. 膜元件上安装盐水密封圈其方向怎样确定？

盐水密封圈装在元件进水端，开口面向进水方向，进水时唇边张开封住膜元件与压力容器内壁间的旁流。

17. 怎样从水中脱除硅？

胶体硅可被反渗透、混凝澄清过滤截留；活性硅（单体硅）尺寸更小，能被反渗透、离子交换和EDI脱除，混凝/过滤对活性硅无效。

18. pH对脱除率、产水量和膜寿命有何影响？

RO膜适用pH一般为2～11，pH对膜本身性能影响小，但对水中离子荷电状态影响大，因而对某些杂质（如弱酸、硼、硅）的脱除率受pH影响显著。

19. 进水TDS和电导率之间关系怎样？

多数水源电导率/TDS比率为1.2～1.7，苦咸水设计可取1.3，海水取1.4换算。

20. 怎样知道膜是否已受到污染？

常见症状：标准压力下产水量下降；为维持产水量需提高运行压力；进水和浓水间压降增加；脱除率明显变化；取出膜元件倒水时水仅从端面溢出（进水流道完全堵塞）。

江西中跃环保设备有限公司（位于江西九江，主营生活污水、工业废水处理设备）在承接中水回用、零排放预浓缩、纯水/超纯水制备及渗滤液深度处理项目时按以下原则实施：

• 典型RO/NF系统推荐工艺路线：

  原水 → 多介质过滤器/超滤（降低SDI₁₅≤5，最好＜3）
  → 活性炭过滤器（除余氯、有机物，防膜氧化）
  → 软化器/阻垢剂加药（防CaCO₃、CaSO₄、SiO₂结垢）
  → 5μm保安过滤器
  → 高压泵 → RO/NF膜组件（一级一段/一级两段或多级串联）
  → 产水箱（pH回调/UV消毒如需）
  ← 浓水 → 回喷/蒸发结晶/排入园区高浓废水管网（按当地环保要求）

• 预处理设计要点：

  • 保安过滤器标配5μm熔喷PP芯，压差＞0.1MPa或运行3～6个月更换；

  • 活性炭出口设ORP仪或余氯比色计，确保进水余氯＜0.1mg/L（或加NaHSO₃还原），防止氧化膜片；

  • 对高硅/高硬原水配套阻垢剂自动加药装置（计量泵＋PE桶＋液位保护），控制LSI＜1.8，浓水SiO₂＜100～240ppm（依阻垢剂品牌）；

  • 对地表水/污水回用进水建议前段增设超滤（UF）作为RO前道保证SDI₁₅＜3。

• 膜系统配置：

  • 提供进口/国产RO/NF膜元件（陶氏、东丽、GE、时代沃顿等）、FRP压力容器、立式多级高压泵（配有变频/软启动）、段间压力表、浓水调节阀、电导率仪及流量变送器；

  • 配套CIP化学清洗系统（清洗箱、清洗泵、保安过滤器、加热装置及连接管路），可分酸洗（去除碳酸盐/金属氧化物结垢）和碱洗（去除有机物/微生物/胶体）独立回路，按文中第20条判断污染类型选择对应配方。

• 运行与维保指导：

  • 指导运行人员每班记录进水压力、段间压差、产水/浓水流量、进水产水电导率、温度，每月测SDI₁₅；

  • 当出现产水量下降10～15%、脱盐率降10～15%、段间压差升10～15%时启动CIP清洗；

  • 停机＞8h（常温）或＞4h（高温）按文中要求用RO产水或合格预处理水冲洗并投加保护液；

  • 可提供年度膜性能评估、膜元件离线清洗及旧膜更换建议服务。

• 应用场景举例：

  • 中水回用：生化出水→混凝沉淀→UF→RO→回用（冷却循环水补水/冲洗水）；

  • 垃圾渗滤液深度：NF→RO或DTRO（碟管式反渗透），浓水按规范处置；

  • 工业纯水：地下水/市政自来水→多介质＋活性炭＋软化＋两级RO→EDI→超纯水。