浅谈反渗透进水的预处理和膜污堵的防治
1、前言
目前一个完整的除盐水制备工艺系统包括原水的预处理、反渗透装置的预脱盐、离子交换或EDI的二级除盐三部分组成。
其中反渗透系统对原水的预处理有它特定的要求，水源大致分为地下水、地表水、市政自来水以及城市中水等，这些水源受各种因素的影响，不同的地理条件，不同的季节气候导致水源的特性及其所含的杂质也有所不同，因此相对的工艺也会有不同;
其中对于市政自来水，由于水质纯净可不设澄清池，直接进入机械过滤器后运行，且无需进行杀菌处理;而对于其他水源，由于水中所含的悬浮物、杂质及盐类等成分复杂，针对这些情况及反渗透系统回收率等主要工艺设计参数的要求，选择合适的预处理工艺系统，减少对反渗透膜的污堵、结垢，防止反渗透膜脱盐率、产水率的降低，尤其是针对目前水源日趋匮乏、水质日趋恶化，选择一个正确的预处理系统，将直接影响整个水处理系统的功能。
众所周知，反渗透系统运行不好，多数情况是由于预处理系统功能不完善造成的。为了确保反渗透过程的正常进行，必须对原水进行严格的预处理。
2、预处理工艺简介
目前主流的预处理工艺基本上是由混凝处理设备、机械过滤器以及超滤设备组成。混凝处理设备具体由沉淀池(澄清池)、擦洗滤池等组成;
机械过滤器目前主要有活性炭、多介质过滤器等;而超滤则作为***后一对屏障，从而保证预处理的水质满足反渗透设备的运行。
2.1沉淀池(澄清池)：
这里暂以机械搅拌澄清池为例，该类澄清池是将混合室和反应室合二为一,即原水直接进入***反应室中,在这里由于搅拌机叶轮的搅拌提升,从而使进水、药剂和大量回流泥渣快速接触混合,在***反应室完成机械反应,并与回流泥渣中原有的泥渣再度碰撞吸附,形成较大的絮粒,再被叶轮提升到第二反应室中,再经折流到澄清区进行分离,清水上升由集水槽引出,泥渣在澄清区下部回流到***反应室,由刮泥机刮集到泥渣浓缩室,通过池底排泥阀控制排出,达到原水澄清分离的效果，正常运行保障其出水浊度小于10mg/L。
2.2重力式砂滤：
这里暂以重力式空气擦洗滤池为例，该类滤池是将机械搅拌澄清池混凝处理过的澄清水，通过进水管均匀地进入滤池隔水上舱，经过过滤区砂层、水帽至多孔板底的集水室，自上而下进行重力式过滤(石英砂滤层自下而上进行反洗，反洗水源为滤池上部水箱内的清水，同时采用罗茨风机对石英砂滤层进行空气擦洗，将砂滤层截留的悬浮物等杂质进行清洗，从而保证出水水质)，滤后的清水经过联通管进入隔水舱上部水箱贮存，待水箱充满后，清水从上部水箱溢流槽溢出，由出水管送入化学水池作为超滤反渗透脱盐用水，同时一部分也可以送入生活消防水池作为生活与消防用水，正常运行保障其出水浊度小于2mg/L。
2.3 机械过滤器：
这里暂以活性炭过滤器为例，该类过滤器能够吸附前期预处理中无法去除的余氯以防止反渗透膜受其氧化而发生不可逆的损害，同时还吸附从前面预处理泄漏过来的小分子有机物等污染性物质，对水中异味、胶体及色素、重金属离子等有较明显的吸附去除作用，还具有降低COD的作用。
2.4 超滤设备：
超滤(UF)装置是一种过渡精度在0.01μm的物理过滤装置，它是利用外界压力的推动下截留水中胶体、颗粒和分子量相对较高的物质等;控制超滤产水SDI不大于5，足以保证超滤装置的产水纯净，符合反渗透设备对进水水质的要求。
2.5 精密保安过滤器
其主要是为了保证反渗透进水不损坏膜组件，按运行方式可分为反洗型和不反洗型;不可反洗的滤芯为一次性的，运行费用较高，但是效果较好;少部分电厂采用可反洗的保安过滤器，操作上较复杂，运行费用较低。保安过滤器成为系统中细菌滋生及有机物沉积的主要隐患。
3、运行面临的问题及调整
前面说到预处理运行的正常与否将直接影响到整个反渗透设备的运行，目前大部分电厂所面临的问题大致分为：混凝剂加药不当、杀菌剂控制不当等问题。
3.1 混凝剂加药量的控制
目前大部分电厂混凝剂用的是聚合氯化铝，结晶聚合氯化铝的氧化铝浓度为95%，需要制备成低浓度的聚合氯化铝溶液，其液体的氧化铝浓度约为10%左右，药剂投加均采用隔膜计量泵连续投加方式;
通过往沉淀池(澄清池)投加，控制澄清池的絮凝效果，从而保证澄清池的出水水质达到标准，即小于10mg/L;在实际运行中，由于受诸多方面的影响，可能会导致加药过量的现象，若过量的投加会致使水中残余的铝分子等含量增加，且其生成的胶体物质很容易在膜表面发生沉积，因此产生胶体污染，而这些胶体污染物因为带有同种电荷而很难被处理，从而形成铝盐(如果用的是聚铁，那可能会是铁盐)，这样会使得膜的通量会下降，造成膜的透膜压差上升;
同样如若投加量不足则会影响澄清池的运行，不足以保证澄清池的出水水质，从而会使得澄清池出水中的悬浮物上升。由表1可见，某厂3号澄清池总铝浓度超高，PAC投加量严重过量。由表2可见，经过调整后某厂3号澄清池的总铝浓度及PAC投加量恢复正常范围内。
3.2 微生物的控制
目前大部分电厂的取水多以地表水为主，而地表水中有机物和微生物污染较多，而这些污染物对反渗透设备的运行会造成不可逆的损害，因此必须对原水进行杀菌处理，以控制水中微生物的滋生，减少对反渗透设备的影响。
某电厂采用的是普罗名特CDVa8A二氧化氯发生器，春夏季由于原水通量大，水温高，水中微生物、细菌增多，需要定期的投加对机械搅拌澄清池进行杀菌灭藻处理，以控制水中微生物、细菌的滋生;
秋冬季由于原水水温低，水中微生物、细菌不易生存，故可以停止杀菌灭藻处理。同时也需要控制机械搅拌澄清池出水残余氯在0.1~0.3mg/l，过量的投加会致使水中残余氯含量过高，若后续还原剂投加不足，会导致反渗透膜发生氧化，从而造成反渗透膜不可逆的损害。
由于活性炭起吸附作用，主要吸附水中小分子的有机物，另外活性炭对于水中COD的去除率一般在40%~98%;所以在超滤前增设活性炭过滤器是很有必要的，以满足超滤设备的进水需求。
由于水中仍然会有少量微生物及细菌的存在，而微生物和细菌会直接附着在精密保安过滤器的滤芯上面，从而影响保安过滤器的运行，故在超滤设备前还设置了杀菌剂投加系统，如若前期预处理有杀菌处理，在这里可以减少杀菌剂的投加量，控制超滤进口的余氯量在0.1~0.2mg/L;
如若少部分小型热电厂的取水源是市政自来水，由于市政自来水本身已进行杀菌处理且水质较好，可以考虑停加杀菌剂;考虑到超滤设备的出水带有余氯，因此必须在反渗透的入口处加还原剂(亚硫酸氢钠)来抵消残余氯对反渗透运行的影响。
3.3 有机物污染
还原剂：即亚硫酸氢钠，固体呈白色单斜晶体粉末，有二氧化硫气味，浓度为99%，相对密度为1.49，极易溶于水，加热时易分解，微溶于乙醇、水溶液呈酸性，还原性较强，在空气中易被氧化或失去二氧化硫，在封闭阴暗干燥的环境下可以储存较长时间;
亚硫酸氢钠水溶液中，要避免阳光对溶液计量箱的暴晒，在阳光的作用下，会随时与空气中的氧发生反应，同时不同浓度的亚硫酸氢钠溶液保存期也不相同，详见表3。
还原剂加药量的大小需要采用氧化还原电位(ORP)进行监测，以控制水中残余氯的大小。但是过量的投加会导致膜表面滋生厌氧菌，形成新的有机物污染，长期运行则会给反渗透膜造成污染，从而导致产水量的下降以及运行差压的上升，且保安过滤器的滤芯也更换频繁;
通常控制其加药量为3~5ppm，控制反渗透入口余氯在0.05~0.1mg/l之间，反渗透入口的氧化还原电位(ORP)在200~300mV之间;还原剂过量投加目前是普遍存在的一种现象，也是造成反渗透膜污堵的主要原因之一，很多电厂的运行人员单纯的只看ORP表计进行投加，其中不以为然，ORP表其实是一种电位表，
测量数据较滞后，易受溶液温度、pH及化学反应可逆性等因素影响;另外氧化还原电位与氧分压有关，也受pH的影响(即pH低时氧化还原电位高，pH高时氧化还原电位低)，在实际运行中，需要注意ORP氧化还原电位、余氯、电导或pH这之间的线性关系;
另外还需要注意氧化还原电位表计所需的流量为8-10L/h，运行中由于水中存在少量的微生物，会逐渐吸附在测量电极上，长时间不清理会造成测量误差，故连续运行30天后(预处理水质较好的话可以控制60天后)需要清理ORP表的测量电极，从而保证ORP表测量结果的准确性。
