種氣體，會隨透過液自由進入RO產水，對于下游的離子交換床拋光處理造成不當?shù)呢摵伞?/div>
b．某些TOC成分在高pH下更容易脫除。
c．二氧化硅的溶解度和脫除率在高pH下更高（特別是高于9時）。
d．硼的脫除率在高pH下也較高（特別是高于9時）。
加堿應用有一個特例，通常被叫做HERO（*反滲透系統(tǒng)）過程，將進水pH調到9或10。一級反滲透用來
處理苦咸水，苦咸水在高pH下會有污染問題（比如硬度、堿度、鐵、錳等）。預處理通常采用弱酸性陽離
子樹脂系統(tǒng)和脫氣裝置來除去這些污染物。
3 脫氯藥劑－消除余氯
RO及NF進水中的游離氯要降到0.05ppm以下，才能達到聚酰胺復合膜的要求。除氯的預處理方法有兩種，
粒狀活性炭吸附和使用還原性藥劑如亞硫酸鈉。在小系統(tǒng)（50－100gpm）中一般采用活性碳過濾器，投資
成本比較合理。推薦使用酸洗處理過的*活性炭，去除硬度、金屬離子，細粉含量要非常低，否則會造
成對膜的污染。新安裝的碳濾料一定要充分淋洗，直到碳粉被完全除去為止，一般要幾個小時甚至幾天。
我們不能依靠5μm的保安過濾器來保護反滲透膜不受碳粉的污染。碳過濾器的好處是可以除去會造成膜污
染的有機物，對于所有進水的處理比添加藥劑更為可靠。但其缺點是碳會成為微生物的飼料，在碳過濾器
中孳生細菌，其結果是造成反滲透膜的生物污染。
亞硫酸氫鈉（SBS）是較大型RO裝置選用的典型還原劑。將固體偏亞硫酸氫鈉溶解在水中配制成溶液，商
品偏亞硫酸氫鈉的純度為97.5－99％，干燥儲存期6個月。SBS溶液在空氣中不穩(wěn)定，會與氧氣發(fā)生反應，
所以推薦2％的溶液的使用期為3－7天， 10％以下的溶液使用期為7－14天。從理論上講，1.47ppm的SBS
（或0.70ppm偏亞硫酸氫鈉）能夠還原1.0ppm的氯。設計時考慮到工業(yè)苦咸水系統(tǒng)的*系數(shù)，設定SBS的
添加量為每1.0ppm氯1.8－3.0ppm。SBS的注入口要在膜元件的上游，設置距離要保證在進入膜元件有29秒
的反應時間。推薦使用適當?shù)脑诰€攪拌裝置（靜態(tài)攪拌器）。
SBS脫氯反應：
?Na2S2O5 （偏亞硫酸鈉）+ H2O ＝2 NaHSO3 （亞硫酸氫鈉）
?NaHSO3 + HOCl ＝NaHSO4 （硫酸氫鈉） + HCl （鹽酸）
?NaHSO3 + Cl2 + H2O ＝NaHSO4 + 2 HCl
采用SBS脫氯的好處是在大系統(tǒng)中比碳過濾器的投資較少，反應副產物及殘余SBS易于被RO脫除。
SBS脫氯的缺點是需要人工混合小體積的藥劑，在脫氯系統(tǒng)沒有設計足夠的監(jiān)測控制儀器時增加了氯對膜
的威脅，而且在少數(shù)情況下進水中存在硫還原菌（SBR），亞硫酸會成為細菌營養(yǎng)幫助細菌的繁殖。SBR通
常在淺層井水厭氧環(huán)境下有發(fā)現(xiàn)，硫化氫（H2S）作為SBR的代謝產物會同時存在。
脫氯過程的監(jiān)測可采用游離氯監(jiān)測儀，用以監(jiān)測殘余亞硫酸根的濃度，還可以采用ORP監(jiān)測儀。推薦的方
法是監(jiān)測殘余亞硫酸根的濃度，以保證有足夠的亞硫酸根來還原氯。大多數(shù)商業(yè)化氯監(jiān)測儀的撿出濃度為
0.1ppm，這個值是CPA膜的余氯上限。直接利用ORP監(jiān)測儀監(jiān)控亞硫酸根濃度的方法不夠可靠，這種測定水
中氧化還原電位的儀器的基線變化難以預測。
CPA膜的耐氯能力大概在1000－2000ppm小時（透鹽率增加一倍），1000ppm小時等于在0.038ppm余氯下運
行3年。需要注意的是，在一些情況下發(fā)現(xiàn)耐氯能力會因溫度升高（90華氏度以上）、pH（7以上）升高和
過渡
金屬存在（比如鐵、錳、鋅、銅、鋁等）而大大下降。CPA膜的耐氯胺能力約為50,000－200,000ppm
小時（發(fā)生透鹽率明顯增加），這個值相當于在RO進水中含有1.9－7.6ppm的氯胺，膜可以運行3年。同樣
，在溫度升高、pH降低和過渡金屬存在時，膜的耐氯胺能力會變化。
在加州的一個三級廢水處理裝置上發(fā)現(xiàn)，在氯胺濃度6－8ppm進水條件下，膜的脫鹽率在2－3年內從98％
降到了96％。設計者要注意在氯胺化之后進行脫氯還是必要的。氯胺是混合氯和氨的產物，游離氯對膜的
降解作用要比氯胺強得多，如果氨量欠缺時會有游離氯存在。因此，使用過量的氨是非常關鍵的，系統(tǒng)監(jiān)
測要確保這一點。
4 阻垢劑和分散劑
許多阻垢劑生產廠商可提供各種用于反滲透和納濾系統(tǒng)性能改善的阻垢劑和分散劑。阻垢劑是一系列用于
阻止結晶礦物鹽的沉淀和結垢形成的化學藥劑。大多數(shù)阻垢劑是一些專用有機合成聚合物（比如聚丙烯酸
、羧酸、聚馬來酸、有機金屬磷酸鹽、聚膦酸鹽、膦酸鹽、陰離子聚合物等），這些聚合物的分子量在
2000－10000道爾頓不等。反滲透系統(tǒng)阻垢劑技術由冷卻循環(huán)水和鍋爐用水化學演變而來。對為數(shù)眾多各
式各樣的阻垢劑，在不同的應用場合和所采用的有機化合物所取得的效果和效率差別很大。
采用聚丙烯酸類阻垢劑時要特別小心，在鐵含量較高時可能會引起膜污染，這種污染會增加膜的操作壓力
，有效清除這類污染要進行酸洗。
如果在預處理中使用了陽離子混凝劑或助濾劑，在使用陰離子性阻垢劑時要特別注意。會產生一種粘稠的
粘性污染物，污染會造成操作壓力增加，而且這種污染物清洗非常困難。
六偏磷酸鈉（SHMP）是早期在反滲透中使用的一種普通阻垢劑，但隨著專用阻垢劑的出現(xiàn)，用量已經(jīng)大大
減少了。SHMP的使用有一些限制。每2－3天要配制一次溶液，因為暴露在空氣中會水解，發(fā)生水解后不僅
會降低阻垢效果，而且還會造成磷酸鈣結垢的可能性。使用SHMP可減少碳酸鈣結垢，LSI可達到＋1.0。
阻垢劑阻礙了RO進水和濃水中鹽結晶的生長，因而可以容許難溶鹽在濃水中超過飽和溶解度。阻垢劑的使
用可代替加酸，也可以配合加酸使用。有許多因素會影響礦物質結垢的形成。溫度降低會減小結垢礦物質
的溶解度（碳酸鈣除外，與大多數(shù)物質相反，它的溶解度隨溫度升高而降低），TDS的升高會增加難溶鹽
的溶解度（這是因為高離子強度干擾了晶種的形成）。
*常見的結垢性無機鹽有：
◆ 碳酸鈣（CaCO3）
◆ 硫酸鈣（CaSO4）
◆ 硫酸鍶（SrSO4）
◆ 硫酸鋇（BaSO4）
不太常見的結垢性礦物質有：
磷酸鈣（Ca3(PO4)2）
氟化鈣（CaF2）
分散劑是一系列合成聚合物用來阻止膜面上污染物的聚集和沉積。分散劑有時也叫抗污染劑，通常也有阻
垢性能。對于不同的污染物，不同的分散劑的效率區(qū)別很大，所以要知道所對付的污染物是什么。
需要分散劑處理的污染物有：
● 礦物質結垢
● 金屬氧化物和氫氧化物（鐵、錳和鋁）
● 聚合硅酸
● 膠體物質（指那些無定型懸浮顆粒，可能含有土、鐵、鋁、硅、硫和有機物）
● 生物性污染物
硅酸的超飽和溶解度難以預測，在水中有鐵存在時，會形成硅酸鐵，硅酸的*大飽和濃度會大大降低。其
他的因素還有溫度和pH值。預測金屬氧化物（如鐵、錳和鋁）也非常困難。金屬離子的可溶解形式容許較
高飽和度，不溶性離子形式更像是顆?；蚰z體。
理想的添加量和結垢物質及污染物*大飽和度*好通過藥劑供應商提供的專用軟件包來確定。在海德能反
滲透設計軟件中采用的是較為保守的難溶鹽超飽和度估算。過量添加阻垢劑/分散劑會導致在膜面上形成
沉積，造成新的污染問題。在設備停機時一定要將阻垢劑及分散劑徹底沖洗出來，否則會留在膜上產生污
染問題。在用RO進水進行低壓沖洗時要停止向系統(tǒng)注入阻垢劑及分散劑。
阻垢劑/分散劑注入系統(tǒng)的設計應該保證在進入反滲透元件之前能夠充分混合，靜態(tài)攪拌器是一個非常有
效的混合方法。大多數(shù)系統(tǒng)的注入點設在RO進水保安過濾器之前，通過在過濾器中的緩沖時間及RO進水泵
的攪拌作用來促進混合。如果系統(tǒng)采用加酸調節(jié)pH，推薦加酸點要在上游足夠遠的地方，在到達阻垢劑/
分散劑注入點之前已經(jīng)完全混合均勻。
注入阻垢劑/分散劑的加藥泵要調到*高注射頻率，建議的注射頻率是*少5秒鐘一次。阻垢劑/分散劑的
典型
添加量為2－5ppm。為了讓加藥泵以*高頻率工作，需要對藥劑進行稀釋。阻垢劑/分散劑商品有濃縮
液，也有固體粉末。稀釋了的阻垢劑/分散劑在儲槽中會被生物污染，污染的程度取決于室溫和稀釋的倍
數(shù)。推薦稀釋液的保留時間在7－10天左右。正常情況下，未經(jīng)稀釋的阻垢劑/分散劑不會受到生物污染。
下面的表-2給出一些藥劑廠商提供的加阻垢劑后，RO濃水中難溶鹽*大飽和度，以及海德能設計軟件所采
用的保守警戒值。這些數(shù)值基于濃水的情況，以正常未加藥時的飽和度為100％計算。海德能一直推薦用
戶要向廠商確證其產品的實際效率。
選擇阻垢劑/分散劑的另外一個主要問題是要保證與反滲透膜完全兼容。不兼容藥劑會造成膜的不可逆損
壞。海德能相信供應商會進行藥劑的RO膜兼容性測試和效率測試。我們建議用戶向阻垢劑和分散劑廠商咨
詢下列一些問題：
● 與相關RO膜的兼容性如何？
● 有沒有成功運行1000小時以上的*終用戶列表？
● 與反滲透進水中的任何成分（比如鐵、重金屬、陽離子聚電解質等）有沒有不可逆反應？
● 推薦添加量和*大添加量是多少？
● 有沒有特殊的排放問題？
● 是否適于飲用水應用（有必要時）？
● 該廠商還供應與阻垢劑相容的混凝劑、殺菌劑和清洗劑等其他反滲透藥劑嗎？
● 該廠商是否提供膜解剖或元件清洗一類的現(xiàn)場技術服務？
表-2 加阻垢劑后難溶鹽*大飽和度
垢物或污染物
藥劑廠商推薦值
海德能推薦的保守值
碳酸鈣LSI 值
+ 2.9
+ 1.8
硫酸鈣
400%
230%
硫酸鍶
1,200%
800%
硫酸鋇
8,000%
6,000%
氟化鈣
12,000%
未給出
硅酸
300 ppm 或更高
*
鐵
5 ppm
未給出
鋁
4 ppm
未給出
5.2軟化預處理
原水中含有過量的結垢陽離子，如Ca2+、Ba2+和Sr2+等，需要進行軟化預處理。軟化處理的方法有石灰軟
化和樹脂軟化。
1石灰軟化
在水中加入熟石灰即氫氧化鈣可去除碳酸氫鈣，反應式為：
Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2→2CaCO3↓＋2H2O
Mg(HCO3)2 + 2Ca(OH)2→2CaCO3↓ ＋Mg(OH)2＋2H2O
非碳酸硬度可加入碳酸鈉（純堿）得到進一步降低：
CaCl2 + NaCO3→2NaCl + Ca(CO3)↓
石灰－純堿軟化處理還可降低二氧化硅的含量，在加入鋁酸鈉和三氯化鐵時會形成碳酸鈣以及硅酸、氧化
鋁和鐵的復合物沉淀。通過加入多孔氧化鎂和石灰的混合物，采用60－70℃熱石灰脫硅酸工藝，能將硅酸
濃度降低到1mg/L以下。
通過石灰軟化也可顯著去除鋇、鍶和有機物，但石灰軟化處理的問題是需要使用反應器以便在高濃度下形
成沉淀晶種，通常要采用上升流固體接觸澄清器。過程出水還需要設置多介質過濾器，并在進入膜單元之
前要調節(jié)pH。使用含鐵混凝劑，無論是否同時使用聚合物絮凝劑（陰離子型和非離子型），均可提高石灰
軟化的固液分離效果。
只有大型苦咸水/廢水系統(tǒng)（大于200m3/H）才會考慮選擇石灰軟化工藝。
2樹脂軟化
a．強酸型樹脂軟化
使用鈉離子置換除去結垢型陽離子，如Ca2＋、Ba2＋、Sr2＋，樹脂交換飽和后用鹽水再生。鈉離子軟化
法在常壓鍋爐水處理中廣泛應用。這種處理方法的弊端是耗鹽量高，增加了運行費用，另外還有廢水排放
問題。
b．弱酸型樹脂脫堿度
主要在大型苦咸水處理系統(tǒng)中采用弱酸陽離子交換樹脂脫堿度，脫堿度處理是一種部分軟化工藝，可以節(jié)
約再生劑。通過弱酸性樹脂處理，用氫離子交換除去與碳酸氫根相同當量（暫時硬度）的Ca2+、Ba2+和
Sr2+等，這樣原水的pH值會降低到4-5。由于樹脂的酸性基團為羧基，當pH達到4.2時，羧基不再解離，離
子交換過程也就停止了。因此，僅能實現(xiàn)部分軟化，即與碳酸氫根相結合的結垢陽離子可以被除去。因此
這一過程對于碳酸氫根含量高的水源較為理想，碳酸氫根也可轉化為CO2。
HCO3-+H+=H2O+CO2
一般不希望水中有二氧化碳，必要時要對原水或產水進行脫氣，在有生物污染可能時（地表水，高TOC或
高菌落總數(shù)），對產水脫氣更為合適。在膜系統(tǒng)中高CO2濃度可以抑制細菌的生長。當希望系統(tǒng)運行在較
高的脫鹽率時，采用原水脫氣較為合適，脫除CO2將會引起pH的增高，進水pH＞6時，膜系統(tǒng)的脫除率比進
水pH＜5時要高。
● 再生所需要的酸量不大于105％的理論耗酸量，這樣會降低操作費用和對環(huán)境的影響；
● 通過脫除碳酸氫根，降低了水中的TDS，這樣產水TDS也較低；
弱酸型樹脂處理的缺點是：
● 殘余硬度
如果需要完全軟化，可以增設強酸陽樹脂的交換過程，甚至放置在弱酸樹脂同一交換柱中，這樣再生劑的
耗量仍比單獨使用強酸樹脂時低，但是初期投入較高，這一組合僅當系統(tǒng)容量很大時才有意義。
另一種克服這一缺點的方法是在脫堿度的水中加阻垢劑，雖然迄今為止，人們單獨使用弱酸樹脂脫堿時，
還未出現(xiàn)過結垢問題，但是我們仍極力建議你計算殘留難溶鹽的溶解度，并采取相應的措施。
● 處理過程中水會發(fā)生pH變化
因樹脂的飽和程度在運行時發(fā)生變化，經(jīng)弱酸脫堿處理的出水其pH值將在3.5-6.5范圍內變化，這種周期
性的pH變化，使工廠脫鹽率的控制變的很困難。當pH＜4.2時，無機酸將透過膜，可能會增加產水的TDS，
因此，我們推薦用戶增加一個并聯(lián)弱酸軟化器，控制在不同時間進行再生，以便均勻弱酸處理出水pH,其
它防止極低pH值出水的方法是脫除CO2或通過投加NaOH調節(jié)弱酸軟化后出水的pH值。
5.3去除膠體和顆粒物
1介質過濾
從水中去除懸浮固體普遍的方法是多介質過濾。多介質過濾器以成層狀的無煙煤、石英砂、細碎的石榴石
或其他材料為床層。床的頂層由質輕和質粗品級的材料組成，而*重和*細品級的材料放在床的底部。其
原理為按深度過濾——水中較大的顧粒在頂層被除去，較小的顆粒在過濾器介質的較深處被除去。
在單一介質過濾器中，*細的顆粒材料反洗至床的頂部。大多數(shù)過濾發(fā)生在床頂部5cm區(qū)域內，其余作為
支撐介質。有一泥漿層形成。雖然單一介質過濾器的濾速限制為81.5—163L／(min.m2)過濾面積，多介質
過濾器的水力過程流速可高達815L/(min.m2)，但因高水質的要求，通常在RO預處理中流速限制在306L／
(min.m2)。
由于膠體懸浮物既很細小又由于介質電荷之間的排斥，所以單獨過濾不起作用。在這些情況下，在過濾前
須加絮凝劑或絮凝化學藥品。常用的絮凝劑有三氯化鐵、礬和陽離子聚合物。因為陽離子聚合物在低劑
量下就有效果，且不明顯地增加過濾器介質的固體負荷，所以*常用。另一方面，如果陽離子聚合物進入
現(xiàn)在采用的某些*通用的膜上，則它們卻是非常強的污染物。很少量的陽離子聚合物就能堵塞這些膜，且
往往難以去除。務須謹記當用陽離子聚合物作為過濾助劑時，須小心使用。
2除鐵、錳——氧化過濾
通常含鹽量為苦咸水范圍的某些井水呈還原態(tài)，典型特點是含有二價的鐵和錳，有時還會存在硫化氫和氨
。如果對這類水源進行氯化處理，或當水中含氧量超過5mg/L時，F(xiàn)e2+將轉化為Fe3+形成難溶解性的膠體
氫氧化物顆粒。鐵和錳的氧化反應如下：
4Fe（HCO3）2+O2+2H2O→4Fe（OH）3+8CO2
4Mn（HCO3）2+O2+2H2O→4Mn（OH）3+8CO2
由于鐵的氧化在很低的pH值時就會發(fā)生，因而出現(xiàn)鐵污染的情況要比錳污染的情況要多，即使SDI小于5，
RO進水的鐵含量低于0.1mg/L，仍會產生鐵污染的問題。堿度低的進水鐵離子含量要高，這是因為FeCO3的
溶解度會限制Fe2+的濃度。
處理這類水源的一種方法時防止整個RO過程中與空氣和任何氧化劑如氯的接觸。低pH值有利于延緩Fe2+的
氧化，當pH＜6，氧含量＜0.5mg/L時，*大允許Fe2+濃度4mg/L,另一種是用空氣、Cl2或KMnO4氧化鐵和錳
，將所形成的氧化物通過介質過濾器除去，但需要主要的是，由硫化氫氧化形成的膠體硫可能難以由過濾
器除去，在介質過濾器內添加氧化劑通過電子轉移氧化Fe2+，即可一步同時完成氧化和過濾。
海綠石就是這樣一種粒狀過濾介質，當其氧化能力耗盡時，它可通過KMnO4的氧化來再生，再生后須將
殘留的KMnO4完全沖洗掉，以防止對膜的破壞。當原水中含F(xiàn)e2+的量小于2mg/L時，可以采用這一處理方法
，如原水中含更高的Fe2+的量小于2mg/L時，可以采用這一處理方法，如原水中含更高的Fe2+時，可在過
濾器進水前連續(xù)投加KMnO4,但是在這種情況下，須采取措施例如安裝活性炭濾器以保證沒有高錳酸鉀進
入膜元件內。
Birm過濾也可以有效地用于從RO/NF進水中去除Fe2+，Birm是一種硅酸鋁基體上涂有二氧化錳形成沉淀，
并且通過濾器反洗可將這些沉淀沖出濾器。由于該過程pH將升高，可能會發(fā)生LSI值變化，因而要預防濾
器和RO/NF系統(tǒng)內出現(xiàn)CaCO3沉淀。
3 微絮凝
如果過濾前對原水中的膠體進行絮凝或混凝處理，可以大幅度地提高介質過濾器效率，使出水的SDI降低
到5左右。硫酸鐵和三氯化鐵可以用于對膠體表面的負電荷進行失穩(wěn)處理，將膠體捕捉到新生態(tài)的氫氧化
鐵微小絮狀物上，使用含鋁絮凝劑其原理相似，但因其可能有殘留鋁離子污染問題，并不推薦使用，除非
使用高分子聚合鋁。迅速的分散和混合絮凝劑十分重要，建議采用靜態(tài)混合器或將注入點設在增壓泵的吸
入段，通常*佳加藥量為10－30mg/L，但應針對具體的項目確定加藥量。
為了提高混凝劑絮體的強度進而改進它們的過濾性能，或促進膠體顆粒間的架橋，絮凝劑與混凝劑一起或
單獨使用，絮凝劑為可溶性的高分子有機化合物，如線性的聚丙烯酰胺，通過不同的活性功能團，它們可
能表現(xiàn)為陽離子性、陰離子性或中性非離子性?；炷齽┖托跄齽┛赡苤苯踊蜷g接地影響RO膜，間接的影響
如它們的反應產物形成沉淀并覆蓋在膜面上，例如當過濾器發(fā)生溝流而使混凝劑絮體穿過濾器并發(fā)生沉淀
；當使用鐵或鋁混凝劑，但沒有立即降低pH值時，在RO階段或因進水濃縮誘發(fā)過飽和現(xiàn)象，就會出現(xiàn)沉淀
，還有在多介質濾器后加入化合物也會產生沉淀反應，*常見的是投加阻垢劑，幾乎所有的阻垢劑都是荷
負電的，將會與水中陽離子性的絮凝劑或助凝劑反應而污染RO膜。
當添加的聚合物本身影響膜導致通量的下降，這屬于直接影響。為了消除RO/NF膜直接和間接的影響，陰
離子和非離子的絮凝劑比陽離子的絮凝劑合適，同時還須避免過量添加。
4微濾/超濾
采用超濾/微濾預處理工藝的反滲透/納濾系統(tǒng)叫做集成膜系統(tǒng)（IMS）。與采用傳統(tǒng)預處理工藝的反滲透
系統(tǒng)相比，IMS設計具有一些明顯的優(yōu)勢。
● MF/UF透過液水質更好。SDI和濁度更低，明顯降低了對反滲透的膠體和有機物、微生物污染負荷。
● 由于膜在這里是污染物的*屏障，MF/UF濾液的高質量可以保持穩(wěn)定。即便是地表水和廢水等水質波
動異常頻繁的水源，這種穩(wěn)定性也不會改變。
● 由于膠體污染減少，反滲透系統(tǒng)的清洗頻率明顯降低。
● 與一些傳統(tǒng)過濾工藝相比，MF/UF系統(tǒng)操作更容易，耗時更少。
● 與采用大量
化學品的傳統(tǒng)工藝相比，MF/UF濃縮廢液的處置比較容易。