反滲透(RO)和納濾(NF)系統的實(shí)際運行效果達不到用戶(hù)的預期設計結果時(shí)，在很多情況下，常會(huì )導致最終用戶(hù)運行費用的增加、失望和對供應商的不滿(mǎn)。這些未預料到的結果，有部分原因是有一些最終用戶(hù)對系統運行條件正確管理的必要性不太了解或沒(méi)有引起足夠的重視，以致使系統達不到預期的運行效果。更多的原因是對RO技術(shù)和設備理解的不全面，導致在項目準備和計劃階段不完善的選擇。本文力圖為用戶(hù)闡述RO和NF系統的一些重要設計參數，以便使最終用戶(hù)在選購設備時(shí)根據RO和NF的特點(diǎn)和自身的需要，使RO和NF的運行達到最佳的期望值。
2. 前 言
RO和NF的應用技術(shù)日新月異。許多反滲透和納濾膜性能的不斷提高和新型反滲透和納濾膜的誕生令人振奮，用戶(hù)可針對不同用途作出相應的選擇。更為周全、合理地RO和NF設計系統，使得系統的運行更佳、運行費用更低成為可能。然而，還會(huì )時(shí)常出現運行并不能達到用戶(hù)的要求，引起用戶(hù)對系統供貨商的失望。只要用戶(hù)增加一些當今RO和NF系統關(guān)鍵技術(shù)細節的基本了解，這種情況是可以避免的，有了較好的理解，才可以作出更合理的購貨規劃和工程公司的選擇，使所需設備、控制以及運行管理培訓達到要求。
對于在系統擴建或新建中的每一項必要的資金投入決擇，都應經(jīng)過(guò)全面的經(jīng)濟分析，必須做到技術(shù)可靠、經(jīng)濟合理。了解就近相似的成功的系統、咨詢(xún)系統供應商，會(huì )有助于用戶(hù)完善系統的選擇，減少風(fēng)險和花費。
迄今為止安裝的所有工業(yè)規模的RO和NF系統，幾乎都采用了卷式膜元件，本文將不討論各種膜元件本身的詳細結構，本文的著(zhù)重點(diǎn)是為潛在的RO和NF用戶(hù)介紹在采購RO和NF設備時(shí)應該注意的事項。
3. RO和NF基礎
為了優(yōu)化系統的設計和運行，用戶(hù)必須考慮RO和NF設計中的一些概念。RO和NF是一種錯流過(guò)濾技術(shù)，可以去除水中雜質(zhì)，其分離能力達到去除離子的水平。毫無(wú)疑問(wèn)，它可以去除較大的各類(lèi)物質(zhì)。但由膠體、水垢及微生物(細菌、病毒和藻類(lèi))引起的污染，是RO和NF系統運行面臨的最主要的問(wèn)題。為避免發(fā)生這些問(wèn)題而造成不必要的花費，在系統設計階段，對這一潛在的污染問(wèn)題就應采取考慮充分的預防措施。當你明白細菌怎樣隨時(shí)間繁殖，你就會(huì )明白為什么生物污堵是RO和NF系統最應重點(diǎn)關(guān)注的因素，地表水、廢水和海水等富含微生物活性的水源是極易污染膜系統的水源。
讓我們分析一下，當水流通過(guò)串聯(lián)在一起的膜元件時(shí)產(chǎn)品水和濃縮水流量的變化趨勢：全部進(jìn)水被高壓泵泵入膜元件內時(shí)，經(jīng)過(guò)膜的過(guò)濾成為產(chǎn)水，余下的水對于該元件來(lái)講成為它的濃水，該濃水繼續進(jìn)入后續元件內，成為后續元件的進(jìn)水，由于水量減少，水流流速降低，而水中的雜質(zhì)濃度卻不斷升高，這一狀況在所有的壓力容器內沿水流方向連續變化，直至流速減慢至剛好維持渦流狀態(tài)流過(guò)膜表面。用計算機進(jìn)行設計計算時(shí)，應確保最后一段最末一支膜元件內的流速和濃度保持在最低極限之內，不致于在膜系統運行中發(fā)生因膜面流速過(guò)低，降低了元件錯流自?xún)舻哪芰Χa(chǎn)生雜質(zhì)沉淀污染膜表面的問(wèn)題。這就是為什么RO和NF系統必須在設計范圍內進(jìn)行操作，任何變化如進(jìn)水溫度、進(jìn)水化學(xué)特性或進(jìn)水流速變化、水流分布不均勻和不平衡都將導致RO和NF系統操作超過(guò)設定的參數范圍，引發(fā)膜系統污染。
4. 進(jìn) 水
接下來(lái)需要考慮的是進(jìn)水，諸如預期的水量、水質(zhì)以及水源及其可能存在的問(wèn)題。有時(shí)目前的原水流量可以滿(mǎn)足要求，但請你確定在預估原水量當中還應包括將來(lái)的用水量增加的計劃，并且目前所需要水量的變化也應在設計時(shí)予以考慮。
產(chǎn)水的水質(zhì)要求由最終的用水工藝所決定。產(chǎn)水的制造成本隨最終產(chǎn)水的純度增加而增加。如果用水的要求并非需要達到RO出水的高質(zhì)量，就應慎重考慮采取其他處理方法，在設計時(shí)應充分考慮這一因素。
水源的化學(xué)組成和特性必須深入了解。任何系統的設計必須能夠應付最好或最壞的條件，井水的溫度和化學(xué)成份通常比較穩定，懸浮固體(SS)較低，但每一眼井應視為不同的水源。地表水的變化很大，一般溶解固體(TDS)較低，但懸浮固體(SS)、有機物和微生物含量很高，通常市政自來(lái)水的取水水源為地表水，系統運行工況常常變化，因而市政供水水質(zhì)也會(huì )有很大變化。
保存水源水質(zhì)的原始數據非常重要，只有妥善取樣和分析方法正確的數據才可以信賴(lài)。水樣瓶應經(jīng)過(guò)酸洗，瓶蓋應配塑膠襯墊，取水點(diǎn)應在自由流動(dòng)水域而不能在死角，僅一個(gè)取水點(diǎn)是絕對不行的，必須獲得一系列水樣，覆蓋所有季節和條件，例如雨后或干旱期，任何一個(gè)未來(lái)可能會(huì )取水的潛在的水源都必須作仔細的水質(zhì)分析。
5. 預處理
現在在我們已完全掌握了水源的特性基礎上，對原水進(jìn)行合理的預處理成為系統運行成功與否的關(guān)鍵。一般的預處理過(guò)程包括：澄清或石灰軟化，多級過(guò)濾器如多介質(zhì)過(guò)濾器、軟化器、活性炭過(guò)濾器、保安過(guò)濾器及微孔過(guò)濾器，保安過(guò)濾器后還會(huì )設置紫外線(xiàn)殺菌器(UV)以消除細菌的滋生。正確的分析和認真的中試將可避免許多因預處理不合格而引起的麻煩。預處理階段的所有過(guò)濾器或軟化器的容器須作襯膠處理或采用耐腐蝕的材質(zhì)，以減少RO和NF進(jìn)水中的鐵離子含量。
實(shí)踐證明，較保守的設計通常使系統運行更好，且能增強對水質(zhì)波動(dòng)的適應性。盡管保守的設計帶來(lái)初期投資費較高但其長(cháng)年累月的總運行成本減低，成功的經(jīng)驗表明，投資費和運行費應綜合考慮，合理的保守設計所造成的較高的投資費是有價(jià)值的
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