1、 滲透基本原理

當(dāng)純水和鹽水被理想半透膜隔開，理想半透膜只允許水通過而阻止鹽通過，此時膜純水側(cè)的水會自發(fā)地通過半透膜流入鹽水一側(cè)，這種現(xiàn)象稱為滲透，若在膜的鹽水側(cè)施加壓力，那么水的自發(fā)流動將受到抑制而減慢，當(dāng)施加的壓力達到某一數(shù)值時，水通過膜的凈流量等于零，這個壓力稱為滲透壓力，當(dāng)施加在膜鹽水側(cè)的壓力大于滲透壓力時，水的流向就會逆轉(zhuǎn)，此時，鹽水中的水將流入純水側(cè)，上述現(xiàn)象就是水的反滲透（RO）處理的基本原理。

 2、反滲透簡介

  RO（Reverse Osmosis）反滲透技術(shù)是利用壓力表差為動力的膜分離過濾技術(shù)，源于美國二十世紀(jì)六十年代宇航科技的研究，后逐漸轉(zhuǎn)化為民用，目前已廣泛運用于科研、醫(yī)藥、食品、飲料、海水淡化等領(lǐng)域。
RO反滲透膜孔徑小至納米級（1納米=10-9米），在一定的壓力下，H2O分子可以通過RO膜，而源水中的無機鹽、重金屬離子、有機物、膠體、細菌、病毒等雜質(zhì)無法通過RO膜，從而使可以透過的純水和無法透過的濃縮水嚴(yán)格區(qū)分開來。
RO膜過濾后的純水電導(dǎo)率 5 s/cm, 符合國家實驗室三級用水標(biāo)準(zhǔn)。再經(jīng)過原子級離子交換柱循環(huán)過濾，出水電阻率可以達到18.2M .cm，超過國家實驗室一級用水標(biāo)準(zhǔn)（GB682—92）。

3、 滲透預(yù)處理目的及考慮因素

使用反滲透系統(tǒng)時，尤其應(yīng)注意原水預(yù)處理。為了避免堵塞反滲透系統(tǒng)，原水應(yīng)經(jīng)預(yù)處理以消除水中的懸浮物，降低水的濁度；此外，還應(yīng)進行殺菌以防微生物的孽生長大。
由于反滲透對原水中的懸浮物的要求很高，所以常用一種水質(zhì)對受懸浮物污染情況的污染指數(shù)來對水質(zhì)進行檢測。此法實質(zhì)上是測定反滲透系統(tǒng)受水中懸浮物的污堵的情況。進入反滲透系統(tǒng)水的污染指數(shù)以不大于5為宜，建議值一般小于3。預(yù)處理時還應(yīng)該考慮到進水的pH值。各種半透膜都有其最適宜的運行pH值，故需按反滲透膜的要求，調(diào)節(jié)進水的pH值。預(yù)處理時還應(yīng)該考慮到進水的溫度。膜的透水量是隨水溫的增高而增大的，但溫度過高會加快醋酸纖維素膜的水解速度，且使有機膜變軟，易于壓實。所以，對于有機膜來說，通常將溫度控制在約20—40℃范圍內(nèi)為宜，復(fù)合膜溫度控制在約5—45℃范圍內(nèi)為宜。

4、 滅菌的必要性

在水處理工藝中，活性碳過濾器用于對有機物的吸附和對過量氯（余氯）的吸附去除，對前者去除能力較差，通常為50%，對后者則很強，可以完全脫除余氯，這是由于在對余氯吸附的同時，還有自身被氯化的作用。
活性碳吸附水中營養(yǎng)物質(zhì)，可以成為細菌微生物的溫床，微生物對水的阻力影響較大，因此，應(yīng)定期進行反洗處理。如果反洗不能奏效時，應(yīng)進行滅菌處理。實際上，按照進水濁度安排合理的反沖洗制度更具有實際意義，由于微生物膜與微生物黏泥難于清凈，采取空氣擦洗是必要的。

5、 預(yù)處理中滅菌應(yīng)怎樣做

水的常規(guī)滅菌處理為投藥與紫外線滅活。例如目前廣泛作為飲料水的純凈水就是經(jīng)反滲透脫鹽后，再經(jīng)紫外線殺菌處理的。小容量用水（小于10t/h），可以使用二氧化氯或臭氧殺菌。工業(yè)上生產(chǎn)中則以氯氣或次氯酸鈉為多見，也可使用二氧化氯或臭氧。外購的氯氣用鋼瓶貯存，用加氯機投加，電解食鹽（或海水）得到的是次氯酸鈉，無需專用投加設(shè)備，即可送入被處理水中。
臭氧用凈化過的空氣經(jīng)高壓放電裝置制取，目前有中小型臭氧發(fā)生器用于小區(qū)供水或中央空調(diào)冷卻水系統(tǒng)的滅菌，同樣適用于反滲透裝置的滅活處理，多余的臭氧同樣可以用活性碳吸收處理。二氧化氯可由氯酸鈉制取，在飲用水處理和工業(yè)冷卻水處理中使用的也很多。氯酸鈉有爆炸危險，應(yīng)謹(jǐn)慎使用。
在反滲透水處理工藝中，除了運轉(zhuǎn)中的殺菌之外，還有設(shè)備停用中的殺菌問題。通常在停機48h以內(nèi)可用原水沖洗，超過48h可用1.5%亞硫酸氫鈉液保存，達到2周應(yīng)使用甲醛消毒液殺菌或廠家提供的消毒液滅菌。萬萬不可用市售的84消毒液對膜元件殺菌！

6、 如何減少故障和降低反滲透清洗頻率

減少故障和降低反滲透清洗頻率，應(yīng)該采取以下措施。
a) 在取得水質(zhì)全分析的基礎(chǔ)上設(shè)計反滲透系統(tǒng)；
b) 在進行設(shè)計前確定RO進水SDI值；
c) 如果進水水質(zhì)變化，需要作出相應(yīng)的設(shè)計調(diào)整；
d) 必須保證足夠的預(yù)處理；
e) 選擇正確的膜元件，醋酸纖維素膜或者低污染膜元件對于處理比較復(fù)雜的地表水或污水可能更為適用；
f) 選擇比較保守的水通量；
g) 選擇合理的水回收率；
h) 設(shè)計足夠的橫向流速及濃水流速；
i) 對運行數(shù)據(jù)進行標(biāo)準(zhǔn)化。

7、 膜元件長期停用保護措施如何

長期停用保護方法適用于停止使用30天以上，膜元件仍安裝在壓力容器中的反滲透系統(tǒng)中，保護措施的具體步驟如下：
a) 清洗系統(tǒng)中的膜元件；
b) 用反滲透產(chǎn)出水配制殺菌液，并用殺菌液沖洗反滲透系統(tǒng)。殺菌劑的選用及殺菌液的配制方法可參見膜公司相應(yīng)技術(shù)文件或與膜公司當(dāng)?shù)卮硖幝?lián)系以獲取有關(guān)技術(shù)建議；
c) 用殺菌液充滿反滲透系統(tǒng)后，關(guān)閉相關(guān)閥門使殺菌液保留于系統(tǒng)中，此時應(yīng)確認系統(tǒng)完全充滿；
d) 如果系統(tǒng)溫度低于27℃，應(yīng)每隔30天用新的殺菌液進行前兩個步驟，如果系統(tǒng)溫度高于27℃，則應(yīng)每隔15天更換一次保護液（殺菌液）；
e) 在反滲透系統(tǒng)重新投入使用前，用低壓給水沖洗系統(tǒng)1h，然后再用高壓給水沖洗系統(tǒng)5—10min，無論低壓沖洗還是高壓沖洗時，系統(tǒng)的產(chǎn)水排放閥均應(yīng)全部打開。在恢復(fù)系統(tǒng)至正常操作前，應(yīng)檢查并確認產(chǎn)品水中不含有任何殺菌劑。

8、 膜元件長期停用保護措施如何

芳香族聚酰胺反滲透復(fù)合膜元件在任何情況下都不應(yīng)該與含有殘余氯的水接觸，否則將給膜元件造成無法修復(fù)的損傷。在對RO設(shè)備及管路進行殺菌、化學(xué)清洗或或封入保護液時應(yīng)絕對保證配制藥液的水中不含任何殘余氯。如果無法確定是否有殘留氯存在，應(yīng)進行化學(xué)測定。在有殘留氯存在時，應(yīng)使用亞硫酸氫鈉還原殘余氯，并保持足夠的接觸時間以保證還原完全。
短期保存方法適用于那些停止運行5—30天的反滲透系統(tǒng)。此時反滲透膜元件仍安裝在RO系統(tǒng)的壓力容器內(nèi)。保存操作的具體步驟如下：
（1） 用給水沖洗反滲透系統(tǒng)，同時注意將氣體從系統(tǒng)中完全排除；
（2） 將壓力容器及相關(guān)管路充滿水后，關(guān)閉閥門，防止氣體進入系統(tǒng)；
（3） 每隔5天按上述方法沖洗一次。

9、 如何查找反滲透系統(tǒng)和膜元件的故障

經(jīng)過“標(biāo)準(zhǔn)化”后的產(chǎn)品水流量和鹽透過率才可用于查找故障。分為在線研究和離線研究。

（1）在線研究
當(dāng)發(fā)現(xiàn)某個壓力容器的鹽透過率高，則需要測量每一個膜元件的產(chǎn)品水電導(dǎo)率來確定問題的起源，使用一根塑料或不銹鋼管在產(chǎn)品水管不同位置取樣測量電導(dǎo)率，取樣管上可以做上記號，這些記號的位置相當(dāng)于需取樣的位置，取樣管先插入到產(chǎn)品水管最遠端，取樣測電導(dǎo)率，然后一段段向回抽，得到電導(dǎo)率變化曲線。當(dāng)給水流過壓力容器時逐漸變濃，引起產(chǎn)品水濃度增加，取樣的電導(dǎo)率從上一個游到下一個膜元件電導(dǎo)率的變化約為10%，如果這個變化幅度過大，則表明問題所在，如果某點位置電導(dǎo)率介躍變化，表明機械泄露。從分析產(chǎn)品水中二價離子與一價離子的比率的變化也可推測出是否發(fā)生了泄露。

（2）離線研究
卷式膜元件的非破壞性離線研究只有真空試驗一種方法，（是美國ASTM標(biāo)準(zhǔn)，B3923），如果真空破壞超過每分鐘20kPa亦即6in汞柱則表明膜元件嚴(yán)重泄露而不能再使用。如果試驗不能揭示問題，則可能需要進行破壞性（解剖）分析，可以檢查膜元件內(nèi)部情況，對部件進行試驗和分析污染物。

10、 多介質(zhì)過濾器的濾料選擇應(yīng)注意什么

多介質(zhì)過濾器（含雙濾料過濾器）的過濾材料應(yīng)有足夠的化學(xué)穩(wěn)定性，各介質(zhì)的相對密度和粒徑應(yīng)有一定差別，由無煙煤與石英砂組成的雙層濾料過濾器所用的無煙煤相對密度為1.4—1.6，粒徑為0.8—1.8mm，石英砂相對密度為2.6—2.65，粒徑為0.5—1.2mm；3層濾料過濾器除了以上兩種濾料外還可以用錳砂、磁鐵礦之類的重質(zhì)礦石，其相對密度為4.7—5.0，粒徑為0.5—4mm。
應(yīng)該注意的是，多介質(zhì)過濾器雖然有一定的簡化預(yù)處理系統(tǒng)作用，但是不能以一種過濾器代替必須設(shè)置的其他濾器，這主要取決于原水情況。如果使用自來水作原水，通?？梢悦獬^濾器，直接配置活性炭過濾器即可；如果使用深井水作原水，深井水的鐵、錳等變價離子含量很低，使用多介質(zhì)過濾器即可；如果使用河床淺井水則還應(yīng)布置細紗過濾器作前置過濾；如果使用地表水做原水，則混凝和多級過濾都是必要的。

11、 怎樣初步確定系統(tǒng)所需膜元件使用數(shù)目

膜元件設(shè)計產(chǎn)水量為設(shè)計人員在設(shè)計反滲透系統(tǒng)時所賦予每支膜元件的實際產(chǎn)水量。大家知道，配置標(biāo)準(zhǔn)測試溶液的水源為反滲透產(chǎn)水，因而幾乎不帶雜質(zhì)，不存在膜元件被污染的問題，在實際使用時，除了二級反滲透系統(tǒng)的進水是以一級反滲透系統(tǒng)的產(chǎn)水作為原水外，其他反滲透系統(tǒng)的進水幾乎都是經(jīng)普通預(yù)處理后的原水，盡管預(yù)處理工藝去除了其中一部分雜質(zhì)但與標(biāo)準(zhǔn)測試條件下所用水源相比，其進水水質(zhì)仍然較差，此時如仍按標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)水量作為設(shè)計水量，則反滲透膜元件很快就會受到污染，造成膜元件損壞。
為了避免上述情況的發(fā)生，膜元件生產(chǎn)廠家提供了設(shè)計導(dǎo)則，以使設(shè)計人員有據(jù)可依。設(shè)計導(dǎo)則建議應(yīng)根據(jù)不同的進水水源來選取不同的設(shè)計產(chǎn)水量，認為地表水水源含較多的污染物，污染指數(shù)SDI值介于3—5，因而其單位面積上的設(shè)計產(chǎn)水量應(yīng)選取較低值，地下水水源含的污染物要比地表水水源含的污染物少，污染指數(shù)SDI值較低，一般小于3，因而其單位面積上的設(shè)計產(chǎn)水量應(yīng)選取較高的數(shù)值，如果采用一級反滲透系統(tǒng)的產(chǎn)水作為二級反滲透進水，則幾乎不帶雜質(zhì)，污染指數(shù)SDI值更低，一般小于1，其單位面積上的設(shè)計產(chǎn)水量可選取比地下水更高的數(shù)值。
據(jù)此，可知每根反滲透膜元件的設(shè)計產(chǎn)水量與其標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)水量無關(guān)，只與其有效膜面積、進水水源、SDI值等有關(guān)，CPA2的設(shè)計產(chǎn)水量不應(yīng)該是10000gpd，而只能是該公司設(shè)計導(dǎo)則建議的，即：
設(shè)計產(chǎn)水量=平均水流量×膜元件的有效面積
查找該公司設(shè)計導(dǎo)則，其建議的平均水通量分別為8—14gfd（以地表水作為進水水源），14—18gfd（以地下水作為進水水源），20—30gfd（一級反滲透系統(tǒng)的產(chǎn)水作為二級反滲透系統(tǒng)的進水），故在地表水作為進水水源時
CPA2膜元件的設(shè)計產(chǎn)水量=（8—14gfd）×365ft2 =2920—5110gfd，折合成0.5—0.8t/h。
依此類推以地下水作為進水水源時，CPA2膜元件的設(shè)計產(chǎn)水量為0.8—1t/h。
以一級反滲透系統(tǒng)的產(chǎn)水作為二級反滲透的進水時，CPA2膜元件的設(shè)計產(chǎn)水量為1.2—1.7t/h。
如果設(shè)計人員要設(shè)計一個產(chǎn)水量為100t/h的反滲透系統(tǒng)時，設(shè)計選用CPA2膜元件，以地表水作為進水水源，所需CPA2膜元件的數(shù)量可估算為
膜元件數(shù)量=系統(tǒng)產(chǎn)水量/CPA2膜元件的設(shè)計產(chǎn)水量
即膜元件數(shù)量=（100t/h）/（0.5—0.8t/h）=200—125支。
假設(shè)每支壓力容器中裝膜元件6支，則可取6的倍數(shù)，本系統(tǒng)設(shè)計膜元件數(shù)量應(yīng)為198—126支；當(dāng)?shù)叵滤鳛檫M水水源時，本系統(tǒng)設(shè)計膜元件數(shù)量應(yīng)為126
—102支；以一級反滲透系統(tǒng)的產(chǎn)水作為二級反滲透的進水時，本系統(tǒng)設(shè)計膜元件數(shù)量應(yīng)為84—60支。

12、 如何決定系統(tǒng)采用4＂膜元件還是8＂膜元件

根據(jù)膜公司設(shè)計導(dǎo)則，其建議的平均水量分別為8—14gfd（以地表水作為進水水源），14—18gfd（以地下水作為進水水源），20—30gfd（一級反滲透系統(tǒng)的產(chǎn)水作為二級反滲透系統(tǒng)的進水）。
根據(jù)該設(shè)計導(dǎo)則可知，單支8040膜元件的最低產(chǎn)水量為0.46t/h（以地表水作為進水水源），0.80t/h（以地下水作為進水水源），1.15t/h（一級反滲透系統(tǒng)的產(chǎn)水作為二級反滲透系統(tǒng)的進水）。當(dāng)系統(tǒng)產(chǎn)水量大于上述值時從理論上來說就可以采用8040膜元件。但是是否采用8040膜元件還要考慮到系統(tǒng)的回收率要求，是否允許濃水回流，系統(tǒng)占地面積，壓力容器造價以及系統(tǒng)整體的經(jīng)濟性等諸多因素。
根據(jù)各種因素的綜合平衡，一般認為5t/h以上的反滲透系統(tǒng)采用8040膜元件比較合適，3t/h以下的系統(tǒng)都用4040膜元件比較合適，3—5t/h的反滲透系統(tǒng)采用8040或者4040膜元件都可以。