反滲透技術問答（實用問題集）

1．膜元件的標準測試回收率、實際回收率與系統回收率

膜元件標準回收率為膜元件生產廠家在標準測試條件所采用的回收率。海德能公司苦咸水膜元件的標準回收率15%,海水膜元件10%。

膜元件實際回收率是膜元件實際使用時的回收率。為了降低膜元件的污染速度、保證膜元件的使用壽命，膜元件生產廠家對單支膜元件的實際回收率作了明確規定，要求每支l米長的膜元件實際回收率不要超過18％，但當膜元件用于第二級反滲透系統水處理時，則實際回收率不受此限制，允許超過18％。

系統回收率是指反滲透裝置在實際使用時總的回收率。系統回收率受給水水質、膜元件的數量及排列方式等多種因素的影響，小型反滲透裝置由于膜元件的數量少、給水流程短，因而系統回收率普遍偏低，而工業用大型反滲透裝置由于膜元件的數量多、給水流程長，所以實際系統回收率一般均在75％以上，有時甚至可以達到90％。

在某些情況下，對于小型反滲透裝置也要求較高的系統回收率，以免造成水資源的浪費，此時在設計反滲透裝置時就需要采取一些不同的對策，常見的方法是采用濃水部分循環，即反滲透裝置的濃水只排放一部分，其余部分循環進入給水泵入口，此時既可保證膜元件表面維持一定的橫向流速，又可以達到用戶所需要的系統回收率，但切不可通過直接調整給水／濃水進出口閥門來提高系統回收率，如果這樣操作，就會造成膜元件的污染速度加快，導致嚴重后果。

系統回收率越高則消耗的水量越少，但回收率過高會發生以下問題。

①產品水的脫鹽率下降。

②可能發生微溶鹽的沉淀。

③濃水的滲透壓過高，元件的產水量降低。

一般苦咸水脫鹽系統回收率多控制在75％，即濃水濃縮了4倍，當原水含鹽量較低時，有時也可采用80％，如原水中某種微溶鹽含量高，有時也采用較低的系統回收率以防止結垢。

2．如何確定系統回收率

工業用大型反滲透裝置由于膜元件的數量多、給水流程長，實際系統回收率一般均在75％以上，有時甚至可以達到90%。對于小型反滲透裝置也要求較高的系統回收率，以免造成水資源的浪費。

應該主要根據以下兩點來確定系統的回收率。

①根據膜元件串聯的長度。

②根據是否有濃水循環以及循環流量的大小。

在系統沒有濃水循環時，一般按照以下規定：決定膜元件和系統回收率。

表-1 回收率和膜元件串聯數量

膜元件串聯數量/支  1     2     4     6     8     12   18

更大系統回收率/% <18       <32 <50 <58 <68 <80 <90

３．膜元件標準測試壓力與實際使用壓力

膜元件標準測試壓力為膜元件生產廠家在標準測試條件下所使用的壓力，以海德能公司CPA系列產品為例，其標準測試壓力為1.55MPa(225psi或者15.5bar)。

膜元件使用壓力為膜元件實際工作時所需要的壓力，很多設計人員或使用人員以為膜元件的標準壓力即為膜元件的使用壓力，從而造成有時系統產水量很大，用戶認為膜元件生產廠家的產品質量很好，不知道此時由于系統平均水通量過高，超出了前面所介紹的設計產水量的要求，為反滲透系統長期安全運行埋下了禍根。有時系統產水量很小，認為膜元件生產廠家的質量不好，向膜元件生產廠家索賠。

實際上膜元件的標準壓力與膜元件的使用壓力有著本質的不同，膜元件標準壓力是膜元件生產廠家為了檢驗其膜元件質量而人為設定的壓力，而實際使用壓力則受到溫度、平均水通量選取值、進水含鹽量、系統回收率、膜元件種類等各種因素的影響，膜元件的使用壓力應根據各種因素的不同而不同。簡單的辦法就是通過膜元件生產廠家提供的計算軟件進行實際計算。

4．如何計算系統脫鹽率

系統脫鹽率是反滲透系統對鹽的整體脫除率，它受到溫度、離子種類、回收率、膜種類以及其他各種設計因素的影響，因而不同的反滲透系統的系統脫鹽率是不一樣的，其計算公式為

(總的給水含鹽量-總的產水含鹽量)

系統脫鹽率= ×

總的給水含鹽量

有時出于方便的原因，也可以用下列公式來近似估算系統脫

鹽率

(總的給水電導率-總的產水電導率)

系統脫鹽率= ×

總的給水電導率

以此近似估算得到的系統脫鹽率往往低于實際系統脫鹽率，因而經常在反滲透系統驗收時引起爭議。

5．膜元件的標準脫鹽率、實際脫鹽率與系統脫鹽率

膜元件標準脫鹽率為膜元件生產廠家在標準條件下所測得的脫鹽率，以海德能公司的低壓系列產品為例，CPA2在標準條件下的更低脫鹽率為99.2％(平均脫鹽率為99.5％)，CPA3在標準條件下的更低脫鹽率為99.6％(平均脫鹽率為99.7％)。

膜元件實際脫鹽率為膜元件在實際使用時所表現出來的脫鹽率，實際脫鹽率有時會比標準脫鹽率高，但更多情況下要比標準脫鹽率低，這是由于標準測試條件與實際使用條件完全不同。在標準測試條件下，其標準測試溶液為氯化鈉溶液，膜元件標準脫鹽率表現為對氯化鈉的脫除率。在實際使用條件下，由于水中各種離子成分不同，溫度、平均水通量選取值、系統回收率等均不同于標準測試條件，而這些因素均會影響到膜元件的脫鹽率。

系統脫鹽率為整套反滲透裝置所表現出來的脫鹽率，同樣由于使用條件與標準條件不同，系統脫鹽率有別于標準脫鹽率，同時由于反滲透裝置一般均串聯多根膜元件，而裝置中每根膜元件的實際使用條件均不同，故系統脫鹽率也有別于膜元件實際脫鹽率，對于只有1支膜元件的裝置，系統脫鹽率才等于膜元件實際脫鹽率。

要預測系統脫鹽率的簡單的辦法就是通過膜元件生產廠家的計算軟件進行實際計算。

了解了膜元件標準脫鹽率、實際脫鹽率與系統脫鹽率之間的關系之后，在設計反滲透裝置、給用戶提供系統性能擔保、驗收反滲透裝置或者評定膜元件性能時，一定要根據系統實際脫鹽率來進行，而不能以膜元件標準脫鹽率來進行。

６．什么叫背壓，產水背壓會有什么不良后果

在反滲透水處理領域，背壓指的是產品水側的壓力大于給水側的壓力的情況。如前面介紹，卷式膜元件類似一個長信封狀的膜口袋，開口的一邊粘接在含有開孔的產品水中心管上。將多個膜口袋卷繞到同一個產品中心管上，使給水水流從膜的外側流過，在給水壓力下，使淡水通過膜進入膜口袋后匯流人產品水中心管內。

為了便于產品水在膜袋內流動，在信封狀的膜袋內夾有一層產品水導流的織物支撐層；為了使給水均勻流過膜袋表面并給水流以擾動，在膜袋與膜袋之間的給水通道中夾有隔網層。

膜口袋的三面是用粘結劑粘接在一起的，如果產品水側的壓力大于給水側的壓力，那么這些粘接線就會破裂而導致膜元件脫鹽率的喪失或者明顯降低，因此從安全的角度考慮，反滲透系統不能夠存在背壓。

由于反滲透膜過濾是通過壓力驅動的，在正常運行時是不會存在背壓的，但是如果系統正?；蛘吖收贤C，閥門設置或者開閉不當，那么就有可能存在背壓，因此必須妥善處理解決背壓的問題。

７．為什么高壓泵后面應設手動調節門和電動慢開門

配制標準測試溶液的水源為反滲透產水，因而幾乎不帶雜質，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的進水是以一級反滲透系統的產水作為原水外，其他反滲透系統的進水幾乎都是經普通預處理后的原水。盡管預處理工藝去除了其中一部分雜質，但與標準測試條件下所用水源相比，其進水水質仍然較差。所以膜元件設計產水量應該小于標準產水量，此時如仍按標準產水量作為設計產水量，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生，膜元件生產廠家提供了設計導則，以使設計人員有據可依。設計導則建議應根據不同的進水水源來選取不同的設計產水量。

即使在實際使用時按照膜元件生產廠家提供的設計導則使用，但是反滲透膜元件仍然會慢慢受到污染，當然在一段時間后可以通過化學清洗部分恢復其性能，但卻很難完全恢復其性能，所以有經驗的設計人員在設計時應該考慮到這一問題，此時應該選用能夠保證3年后達到設計產水量的給水泵，即需要設計更高壓力的給水泵，但系統初始投運時不需要很高的壓力就可以達到設計產水量，所以系統在初始運行時給水泵壓力富裕，隨著時間的推移，壓力富裕逐漸減少，因此高壓泵后面應設手動調節門來調節給水壓力。有些時候可以對給水泵設置變頻調節裝置，此時可以用變頻的方法來實現給水壓力的調節。

高壓泵后面的手動調節門在設置后一般不需要經常調節，在一段時間內基本上是保持在恒定的位置，在系統每次啟動時也不需要開閉此閥門。

但是如果高壓泵后面沒有其他閥門，此時每次啟動系統時，高壓泵的高壓水源會直接沖擊膜元件，特別是在系統中存在空氣時就會產生“水錘”的現象，這樣容易造成膜元件的破裂。

為了防止上述現象的發生，應該在高壓泵后面設電動慢開門，在啟動高壓泵后慢慢打開電動慢開門，也即慢慢向系統的反滲透膜上加載壓力，電動慢開門應該是全開全閉閥門，其全開全閉時間是可以調節的，但一般設定為45～60s。所以從反滲透膜元件的安全角度考慮應該設置電動慢開門。

８．為什么要設置自動沖洗功能

給水進入反滲透系統后分成兩路，一路透過反滲透膜表面變成產水，另一路沿反滲透膜表面平行移動并逐漸濃縮，在這些濃縮的水流中包含了大量的鹽分，甚至還有有機物、膠體、微生物和細菌、病毒等。在反滲透系統正常運行時，給水／濃水流沿著反滲透膜表面以一定的流速流動，這些污染物很難沉積下來，但是如果反滲透系統停止運行，這些污染物就會立即沉積在膜的表面，對膜元件造成污染。所以要在反滲透系統中設置自動沖洗系統，利用干凈的水源對膜元件表面進行停運沖洗，以防止這些污染物的沉積。

９．反滲透系統需要哪些常用儀表

為了使RO裝置能夠安全可靠地運行，便于運行過程中的監控，應該裝置必要的儀表和控制設備，一般需要裝設的表計有溫度表、壓力表、流量表、pH表、電導率表、氯表、氧化還原電位表等，裝設的地點及其作用分述如下。

(1)溫度表

給水溫度表，因產水量與溫度有關，所以需要監測以便求出“標準化”后的產水量。大型設備應進行記錄，另外，溫度超過45℃會損壞膜元件，所以對原水加熱器系統應設超限報警、超溫水自動排放和停運RO的保護。

(2)壓力表

給水壓力表、段RO出水壓力表、排水壓力表用于計算每一段的壓降(也可裝設壓差表)并用于對產水量和鹽透過率進行“標準化”。鹽透過率、產水量和△P用于RO性能問題的分析。

5mm過濾器要安裝進出口壓力表(也可裝設壓差表)，當壓降達到一定值時(2bar)更換濾芯。

給水泵進出口壓力表用于監測給水泵進出口壓力，進出口壓力開關用于在進口壓力低報警、停泵，出口壓力高(延時，以防慢開門未打開)報警、停泵。

(3)流量表

產品水流量表在運行中監測產水量，每段應單獨裝設，以便于“標準化RO性能數據。產品水流量應有指示、累計和記錄，濃水排水流量表在運行中監測排水量，應有指示、累計和記錄。

從各段產品流量和排水流量可計算出各段的給水量、回收率和整個RO系統回收率，給水流量表主要用于RO=加藥量的自動調節（加酸、加阻垢劑、加亞硫酸氫鈉往往兩套RO共用），除知識累計外還要給出信號用于比例調節。

(4)電導率表

給水電導率表、產品水電導率表指示、記錄水的電導率，可設置報警，從給水電導率和產品水電導率可估計出RO的脫鹽率。

(5)pH表

當給水需加酸防止生成CaCO3垢時，加酸后的給水需裝pH表在使用醋酸纖維素膜時，不僅為防止CaCO3垢生成，而且更重要的是維持更佳pH值。醋酸纖維素膜的pH值要求為5.7，除指示、記錄、設超限報警外，還可以自動控制不合格給水排放，并停運RO還可以與流量表配合對加酸系統進行比例積分調節。

(6)氯表

使用醋酸纖維素膜元件RO給水必須含有0.1～0.5mg/L殘余氯，更大允許含氯量為lmg/L，因此給水必須裝設氯表，以指示、記錄、和超越報警。藥液箱要設液位開關，低液位報警，加酸可采用比例調節或比例積分調節，加阻垢劑等可采用比例調節，加藥泵與給水泵之間進行連鎖。

(7)氧化還原電位表

經加亞硫酸氫鈉消除余氯的給水應裝設氧化還原電位表，應有指示、記錄、超限報警。

10．設計反滲透控制系統時應考慮哪些方面的問題

反滲透脫鹽系統的運行和監控由PLC、儀表、計算機系統和工藝流程模擬屏執行，同時設有手動操作按鈕和控制室操作按鈕；系統具有聯鎖保護功能及報警指示功能。PLC和主要儀表由國外進口。

1)RO系統運行過程對儀表和程控的工藝要求

⑴加藥量采用比例調節方式，根據給水流量計發出的信號自動調節計量泵進行比例加藥。

⑵計量箱裝有就地液位計，并有低液位信號進行報警，以保證不會因藥液箱無藥而使加藥中斷。

⑶設有就地給水儀表盤，盤上裝有流量指示和流量積累表、電導率表、pH值指示表。另外還設有給水壓力表。流量表、電導率表和pH表所發出的參數信號送至中央控制室進行連續記錄；同時流量計發出的信號控制計量泵進行比例加藥；pH計發出的高、低報警信號送至中央控制室進行報警。

⑷保安過濾器進、出口裝有壓力指示表，當保安過濾器進出口壓差達到一定值或運行一定時間后，需更換濾芯。

⑸高壓泵進、出口側分別裝有低、高壓開關。當高壓泵進口壓力低于限定值時，低壓開關閉合并發送信號至PLC，由PLC進行報警并自動停止高壓泵的運行；當高壓泵出口壓力高于限定值時，高壓開關閉合，發出信號送至PLC，PLC延時一定時間后，如高壓泵高壓側壓力仍高于限定值，則PLC輸出報警并自動停止高壓泵的運行，如在延時范圍內高壓開關恢復至斷開狀態，則PLC自動取消輸人信號。

⑹高壓泵出口裝有電動慢開門。高壓泵啟動后，慢開門自動緩慢打開以確保RO膜元件不受水錘破壞，如慢開門發生故障而未能在規定時間內打開，則高壓泵出口壓力增高，壓力開關輸出報警信號并經PLC自動停止高壓泵的運行。

⑺每套RO裝置設就地儀表盤一塊，盤上裝有RO一段、二段產品水、排水的流量表各一塊(流量及累積流量值顯示)，產品水電導率表一塊。流量表和電導率表所發出的參數信號送中央控制室進行連續記錄，并具有電導率值高報警。就地盤上裝有高壓泵啟動、停止按鈕和指示燈，系統緊急停止按鈕和指示燈，電動慢開門開、關按鈕和指示燈。

⑻每套RO裝置設就地壓力表盤一塊，盤上裝有RO一段進水、二段進水和排水壓力指示表。

⑼中央控制盤上設有高壓泵、計量泵、沖洗水泵的三位操作開關(自動一關一手動)，系統程序啟、停按鈕，可實現上述裝置的自動啟動控制室遠操和就地手操功能。當三位開關打至“自動”位置時，上述裝置不能就地操作。

⑽RO裝置啟動和運行過程

a．RO裝置程序啟動和運行。先將高壓泵、計量泵的“自動一關一手動”，三位開關扳至“自動”位置，然后按下每套RO裝置的程序啟動按鈕，此時PLC按程序自動對所有計量箱液位、高壓泵入口側壓力進行檢測，當有“低”液位或高壓泵入口側壓力“低”報警時，PLC進行聲光報警并停止程序運行。消除報警后，按程序啟動按鈕，程序恢復運行，并自動啟動加藥計量泵、高壓泵、開啟電動慢開門，延時一定時間后，如高壓泵高壓側壓力仍高于限定值，則PLC輸出報警并自動停止高壓泵、計量泵的運行，同時自動關閉電動慢開門；如在延時范圍內高壓開關恢復至斷開狀態，則PLC