反渗透系统工艺（二）

5.2.4 什么是膜系统的三大主要设备？ 

反渗透膜系统的主要设备为膜元件、膜外壳与高压泵。小型系统的膜元件为4040规格，大中型系统的膜元件为8040规格，一些膜厂商还有8060规格产品。8040规格膜元件（海德能膜产品）的面积又分为33.9m²、37.2m²及40.9m²三类。海水淡化用膜元件的工作压力约为5.5MPa，苦咸水淡化用膜元件的工作压力为1.5MPa与1.0MPa，而近500mg/L含盐量水体脱盐用膜元件的工作压力为0.7MPa。一般反渗透膜品种的脱盐率均高于99%，但也存在99.0%～99.5%的区别，而海水淡化膜的脱盐率一般高于99.5%。常用的膜外壳有4in（1in=0.0254m）与8in两类直径，4in直径膜外壳可安装1～3支膜元件，8in直径膜外壳可安装1～6支膜元件，特殊规格的8in直径膜外壳还可安装7支膜元件。4in直径膜外壳的材料分为不锈钢与玻璃钢两类，而8in直径膜外壳基本均为玻璃材料。 常用高压泵为立式或卧式的单级或多级的离心泵，并按照流量与扬程分为不同规格。反渗透膜系统设计的重要任务之一就是合理选择系统中的三大设备的性能、数量、规格和组合方式。 

5.2.5 如何理解反渗透系统设计导则？ 

反渗透系统设计导则及其给出的设计膜通量是系统设计的重要依据。设计膜通量是考虑膜系统3年期稳定运行条件下，根据系统给水条件进行选择，具体的选择需参照所谓的设计导则。设计导则是各膜厂商根据自身膜性能及工程经验给出的平均设计通量序列。表5.2.5所示设计导则中给出了反渗透产水至污废水的6类不同的进水类型，给水污染指数、给水浊度、TOC、BOD、COD等均为经过预处理工艺后所应达到的膜系统给水水质指标。

注：LHM是L/（m²·h）的缩写形式，这里的8in元件特指400ft²膜面积元件。1in=0.0254m，1ft²=0.092903m²。

根据不同进水水源及给水水质条件，膜系统的设计平均通量将有所不同，给水水质好的设计通量大，反之设计通量小，最终均可使各类进水条件系统在3年保证运行期内稳定运行。由于系统最前端的首只膜元件给水的压力最高及含盐量最低，故其膜通量最高。为保证首只膜元件的使用寿命，设计导则中还限制了系统中首只膜的最高通量。不同进水水源及给水水质条件下，不仅设计通量不同，膜系统的最高浓差极化设计指标也有所差异，从而使系统设计结构相应改变。尽管针对不同水源条件采用了不同的设计通量，但膜系统性能的衰减速度仍然存在较大差异。如二级反渗透系统的给水为一级系统的产出淡水，因SDI数值较低使设计通量最大，但实际运行中的膜通量年衰率与透盐率年增率仍然最低。这里的膜通量年衰率是指标准测试压力条件下膜通量的年内衰减百分数，而透盐率年增率是指标准测试通量条件下膜元件透盐率的年内增加百分数。此两项指标综合表征了膜元件性能的衰减速率，一般是指污染且经过化学清洗后的性能衰减状况。实际上，不仅系统进水类型会影响膜系统给水水质及进而影响设计通量，采用不同的预处理工艺也会影响给水水质，即影响设计通量。例如，地表水经砂滤工艺得到的给水SDI值小于4，相应的设计通量应约为20L/（m²·h）；而地表水经超滤工艺得到的给水SDI值小于3，相应的设计通量应高于20L/（m²·h）。 

5.2.6 相同超滤产水的水质是否一致？ 

如前所述，地下水、地表水、污废水甚至海水等不同水源经过超滤预处理后，反渗透系统的设计通量仍然存在较大差异。换言之，不同水源经超滤处理后的水质并不相同。究其原因，主要是由于超滤工艺截留的污染物粒径为0.01μm，即使大于0.01μm粒径的污染物可以被全部截留，不同水源水体中小于0.01μm粒径的不同浓度及不同成分的污染物仍将使反渗透膜污染的速度存在较大差异。与此相同，污染指数SDI是0.45μm孔径滤膜在特定工况下水质检测指标，理论上仅表征水体中大于0.45μm粒径污染物的成分与浓度。不同水体的SDI数值即使相同，水体中小于0.45μm粒径污染物的成分与浓度的差异仍然将造成不同的膜污染速度。 

5.2.7 如何计算膜系统的膜元件数量？ 

反渗透系统设计的首要任务之一是确定膜元件数量N_m。膜元件数量N_m等于淡水设计流量要求与平均设计通量q_md及膜元件面积S_m之比。

因此，系统进水水质越差，预处理工艺水平越差，膜系统的设计通量就越低，膜系统的膜元件数量也就越多。污水处理厂二沉池出水作水源时的反渗透膜系统的元件数量将是一级反渗透产水做水源时系统元件数量的一倍以上，而垃圾渗透液处理用反渗透膜系统的元件数量还要更多。决定膜元件数量的另一个重要的因素是膜外壳的长度，即膜元件的实际数量应为膜外壳长度的整倍数。 

5.2.8 如何选择膜外壳的规格与数量？ 

对于大型膜系统而言，目前国内多为两段式结构，每段的8in（1in=0.0254m）膜外壳的长度为6m， 故膜外壳的数量应与膜元件数量相匹配。

对于小型的4in膜系统而言，膜外壳的长度一般不超过4m，常出现一个膜段由两个或多个膜外壳串联构成的现象。但膜外壳的数量总是与膜元件数量相匹配。