一、正文：
反滲透預處理系統(tǒng)一般由砂濾、超（微）濾、炭濾、軟化、精濾、氧化、還原、調(diào)溫等多項工藝構成，除需進行各自運行方式及運行參數(shù)的優(yōu)化設計外，各工藝間還存在一個 工藝次序的優(yōu)化排列問題。工藝排列次序的合理性是系統(tǒng)設計水平的體現(xiàn)，也是充分發(fā)揮各工藝功能以及提高全系統(tǒng)功能的重要措施。
工藝簡述（工藝詳述附在文末）
①砂濾工藝：采用混凝砂濾器，過濾進水中的懸浮物，以降低濁度與污染指數(shù)。
②超濾工藝：以壓力為推動力的膜分離過程，通過膜表面的微孔篩選可將直徑為0.001-0.02μm（1-20nm）之間的顆粒和雜質(zhì)截留，可有效去除水中膠體、硅、蛋白質(zhì)、微生物和大分子有機物。
③炭濾工藝 ：采用活性炭過濾器，吸附進水中的有機物，以降低出水中的有機物含量。
④軟化工藝 ：采用樹脂交換方法，以降低進水難溶鹽相關離子濃度；或投加阻垢劑以提高系統(tǒng)濃水的難溶鹽飽和度限值。
⑤殺菌工藝 ：在預處理工藝前端投放氧化性或非氧化性殺菌劑，以殺滅系統(tǒng)原水中的藻類及細菌，直接防止預處理系統(tǒng)各工藝過程中的微生物污染，間接防止膜系統(tǒng)工藝中的微生物污染。
⑥還原工藝 ：針對市政自來水自帶余氯，或自然水體殺菌所投放的二氧化氯、次氯酸鈉等氧化性殺菌劑，需要在預處理系統(tǒng)末端用活性炭或亞硫酸氫鈉（余氯還原劑）進行還原處理，以防止膜系統(tǒng)被氧化。
備注：殺菌劑為非氧化型時，無需進行還原處理，反而能全程降低系統(tǒng)微生物污染風險，但是其價格較高。
⑦除鐵工藝 ：對于地下水為水源的系統(tǒng)中所含的高價鐵、錳物質(zhì)，常采用錳砂、曝氣及過濾工藝加以去除。
⑧調(diào)溫工藝：反滲透膜的工作壓力存在明顯的溫度特性，低溫條件下保持產(chǎn)水通量所需的工作壓力明顯上升，產(chǎn)水能耗顯著增加。在系統(tǒng)原水溫度過低且具有廉價熱源的條件下，可在預處理系統(tǒng)末端進行熱交換以提高反滲透系統(tǒng)進水溫度。
（一）砂濾與超濾的工藝位置
①
但是由于混凝砂濾工藝對 COD去除能力有限，必要時可在該工藝前設置曝氣生物濾池等生化反 應工藝以降低原水COD 水平。
②在以超濾為核心的預處理系統(tǒng)中，超濾工藝的主要功能是截留懸浮物、膠體及大粒徑有機物，其功能與混凝砂濾工藝相接近，其在工藝流程中的位 置也與混凝砂濾工藝相當。
但由于超濾的過濾精度較混凝砂濾更高、工藝成 本更高，污染后性能衰減嚴重，對于高濁度、高COD原水而言，則需要盤濾、纖維過濾或曝氣生物濾池等高效前處理工藝。一般而言，微濾工藝要求最大500微米過濾精度的前處理，超濾工藝要求最大100微米過濾精度的前處理。
（二）炭濾與軟化的工藝位置
①活性炭濾工藝存在吸附有機物及還原氧化劑的雙重功效。在吸附有機物方面，活性炭既可以其巨大的深孔內(nèi)表面積吸附小粒徑有機物，又可以其有限的顆粒表面積吸附膠體與大粒徑有機物。
由于膠體與大粒徑有機物在活性炭表面的附著將阻塞小粒徑有機物進入深孔的通路，活性炭工藝更適合于對小粒徑有機物的吸附。而混凝砂濾或超濾工藝對懸浮物、膠體與大粒徑有機物的截留起到了對活性炭的保護作用。活性炭對小粒徑有機物的去除作用，不僅可以保護反滲透膜免于有機物污染，還可有效保護軟化用樹脂不被有機物污染。
因此活性炭工藝在預處理工藝流程中的位置一般在混凝-砂濾或超濾工藝之后，在樹脂軟化工藝之前。
②氧化劑在反滲透系統(tǒng)中扮演著雙重角色，它既對反滲透膜及軟化樹脂形 成氧化降解作用，又對預處理各工藝及管線中的微生物污染具有抑制作用?；钚蕴抗に囘€原氧化劑之后，系統(tǒng)流程各后續(xù)工藝將不受氧化劑保護，當系 統(tǒng)原水溫度較高或微生物含量較高時，后續(xù)的交換樹脂將受微生物的威脅。因此，對于微生物含量較高、原水溫度較高、氧化劑含量較低的情況，活性 炭濾工藝應置于離子交換工藝之后；對于微生物含量較低、原水溫度較低、 氧化劑含量較高的情況，活性炭濾工藝應置于離子交換工藝之前。
一句話總結：絕大多數(shù)情況下，炭濾置于軟化工藝之前。
（三）精密過濾及其工藝位置
傳統(tǒng)預處理系統(tǒng)中的砂濾、炭濾、軟化等工藝，均為粒狀濾料。系統(tǒng)運行過程中始終存在濾料碎屑下泄現(xiàn)象，甚至存在濾料本身事故下泄的威脅。此外，混凝劑的不合理投放也可能構成對膜系統(tǒng)的威脅。為防止預處理系統(tǒng) 濾料及絮凝劑下泄對膜系統(tǒng)的污染，傳統(tǒng)預處理系統(tǒng)的最后一項多為精濾工 藝。精濾工藝在此處的正常負荷極小，故常被稱為保安過濾器。
一句話總結：精濾常作為傳統(tǒng)預處理工藝最后一項工藝。
（四）投放阻垢劑的工藝位置
在中小型預處理系統(tǒng)中處理難溶鹽問題多采用軟化工藝，而大型系統(tǒng)則 多采用阻垢劑工藝。阻垢劑的投放點一般選在砂濾工藝之后、精濾工藝之 前。在此位置投放，避免了有效藥液被砂濾截留，可利用精濾截留藥液中的 雜質(zhì)，并借用精濾做再次藥液混合。
一句話總結：阻垢劑加藥工藝常置于砂濾工藝之后（如有炭濾，常在炭濾之后）、精濾工藝之前。
（五）投放殺菌劑的工藝位置
大中型系統(tǒng)的原水中一般不含余氯等殺菌劑，為防止大中型預處理及膜系 統(tǒng)的微生物污染，預處理系統(tǒng)中應具有殺菌工藝，且殺菌的重點對象是砂濾工 藝。
①當系統(tǒng)中存在炭濾工藝時，氧化性殺菌劑應投放在砂濾之前，這樣既可阻止砂濾工藝中的微生物滋生，又可與活性炭構成典型的所謂生物活性炭工藝。
②當系統(tǒng)中不存在炭濾工藝，而投放二氧化氯、次氯酸鈉等氧化性殺菌劑 時，需要投放亞硫酸鈉還原劑使之還原，以防對反滲透膜系統(tǒng)的氧化損傷。為保護預處理全系統(tǒng)，氧化性殺菌劑應投放于砂濾工藝之前，還原劑應投放于精濾工藝之前。
③當超濾工藝置于此殺菌環(huán)內(nèi)時，也可有效防止超濾膜的微 生物污染。
④當投放的殺菌劑不具有氧化性時，無需投放還原劑，而且非氧化 性殺菌劑進入反滲透膜系統(tǒng)后，還可有效抑制膜系統(tǒng)的微生物污染。
一句話總結：滅菌劑加藥工藝常置于砂濾工藝之前。
（六）預處理工藝順序小結
相對而言，以市政自來水作為原水的反滲透系統(tǒng)，預處理工藝順序相對固定且工作壓力較小；
而以天然水體（江河湖水等）為原水的反滲透系統(tǒng)，要特別注意水體的周期性（季節(jié)性變化），特別注意系統(tǒng)前端藻華現(xiàn)象產(chǎn)生的可能，注意系統(tǒng)微生物污染的防范；
當以工業(yè)污水或市政中水為原水來源時，其預處理系統(tǒng)則更為復雜，除上述常見預處理工藝外，需輔之以物化處理、生化處理等污水處理工藝，以達到或基本達到反滲透系統(tǒng)工作條件。
綜合來說，預處理系統(tǒng)環(huán)境復雜、工藝多樣，各工藝間的相對位置與具體的原水條 件及膜系統(tǒng)要求密切相關，各工藝次序的設計具有一定的靈活性。
二、附錄---反滲透預處理工藝介紹
（一）混凝沉淀及氣浮工藝
①混凝沉淀：原理跟污水處理的物化工藝中混凝沉淀原理是一樣的，主要是使用鋁鹽、鐵鹽或者聚合鋁、聚合鐵，以及其他有機高分子混凝劑。通過混凝和絮凝的反應可以使水中的懸浮物及膠體物質(zhì)形成沉淀或者較大的礬花方便后段工藝攔截，吸附。其具體選用種類及效果還跟原水的各項水質(zhì)情況相關（溫度，pH，離子濃度等）。
備注：混凝沉淀一般針對以江河湖水等懸浮物較多的水質(zhì)，一旦投加比例過量，會增加鋁鐵等離子濃度，額外增加后段工序的壓力。目前純水的制備常采用自來水作為原水，混凝沉淀工藝使用場景較少。
②氣浮：利用高度分散發(fā)的微小氣泡黏附懸浮物，上浮至液體表面，方便刮渣等進一步處理，可以實現(xiàn)固液分離或者液液分離。常用在懸浮物較多，或者有微量油脂等情況下。氣浮跟混凝沉淀工藝類似，當下使用的情況并不多見。
（二）機械過濾工藝（石英砂，活性炭，多介質(zhì)，除鐵錳過濾）
首先說明，工業(yè)上只存在機械過濾器的說法。狹義上的機械過濾器特指多介質(zhì)過濾器，廣義上的機械過濾器包含以篩網(wǎng)，濾料，濾芯等以阻止固體顆粒通過的容器。也就是說我們常見的石英砂、活性炭、多介質(zhì)、除鐵錳、精密過濾（PP熔噴濾芯、袋式篩網(wǎng)）等如果是以容器配合管道組成的設備都屬于機械過濾器。為了方便表述，我們把精密過濾器部分單獨闡述，再次強調(diào)機械過濾只是為了表述方便，并沒用非常明確的定義。
①石英砂過濾
截留，吸附泥沙，膠體，金屬離子以及有機物，使出水濁度<1NTU，SDI≤5。
石英砂過濾器：選用濾料為精制石英砂，在過濾層上部放置較輕粒徑較小的石英砂，下部為粒徑較大的石英砂，這樣可以充分發(fā)揮整個濾層的效率、提高截污能力?？赏ㄟ^控制閥進行正反洗，以沖洗掉其表面的污物，防止其堵塞，恢復其過濾能力。
工作原理：通過石英砂的物理過濾作用,將水中的雜質(zhì)和污染物截留在石英砂層中,使水流經(jīng)過石英砂層后變得清澈透明，其作用類似于一道過濾網(wǎng),能夠過濾掉水中的大部分雜質(zhì)和污染物。
運行狀態(tài)
過濾狀態(tài)：當系統(tǒng)處于過濾狀態(tài)時，未經(jīng)過濾的水通過布水器，以接近平流的狀態(tài)到達過濾器內(nèi)的填料層。當水流過填料層時，雜質(zhì)被截留在填料層內(nèi)。過濾器底部有過濾集水器，將過濾后的水均勻地收集并流出。平流過濾，決定過濾器可以在高的流速下過濾，仍可達到較好的過濾效果。
反洗狀態(tài)：隨著雜質(zhì)在填料層中的不斷聚積，壓頭損失將不斷增大。當壓頭損失到達一定的設定限度時（當過濾器進出水壓差比剛開始運行時增加了0.07MPa），將系統(tǒng)轉(zhuǎn)換至反洗狀態(tài)，以清洗聚積起來的雜質(zhì)，避免石英砂長時間運行而板結成塊。反洗時可通入壓縮空氣，以加強反洗效果。
濾料更換：當出水濁度＞1NTU時，需查找原因，看是否需要更換填料。視情況，在連續(xù)運行的條件下，填料一般1-2年左右更換一次。
②活性炭過濾
吸附電解質(zhì)、有機物、微生物，可以去除水中余氯，異色，異味，使出水余氯＜0.1ppm，SDI<5，TOC<2.0ppm。
活性炭過濾器：底部可裝填0.15~0.4米高的石英砂，作為支持層，石英砂的顆?？刹捎?0-40毫米，石英砂上可裝填1.0-1.5米顆粒狀的活性炭作為過濾層。裝填厚度一般為1000－2000mm。
工作原理
①吸附原理：在活性炭顆粒表面形成一層平衡的表面濃度，再把有機物質(zhì)雜質(zhì)吸附到活性炭顆粒內(nèi)，使用初期的吸附效果很高。但時間一長，活性炭的吸附能力會不同程度地減弱，吸附效果也隨之下降。所以，活性炭應定期清洗、再生或更換。
②去除余氯原理：活性炭多孔部分的含氧官能團，與水中帶有氧化性的次氯酸根發(fā)生快速的氧化、還原反應，去除帶有氧化性的次氯酸根。
運行狀態(tài)
過濾狀態(tài)：當系統(tǒng)處于過濾狀態(tài)時，未經(jīng)過濾的水通過布水器，以接近平流的狀態(tài)到達過濾器內(nèi)的填料層。當水流過填料層時，雜質(zhì)被截留在填料層內(nèi)。過濾器底部有過濾集水器，將過濾后的水均勻地收集并流出。平流過濾，決定過濾器可以在高的流速下過濾，仍可達到較好的過濾效果。
反洗狀態(tài)：隨著雜質(zhì)在填料層中的不斷聚積，壓頭損失將不斷增大。當壓頭損失到達一定的設定限度時，將系統(tǒng)轉(zhuǎn)換至反洗狀態(tài)，以清洗聚積起來的雜質(zhì)。
濾料更換：由于活性炭過濾器的反洗僅能洗掉活性炭表面的污染物，而不可能洗掉吸附在炭粒內(nèi)孔中的大量污染物。所以當活性炭內(nèi)孔吸附飽和時，出水游離性余氯≥0.1ppm時，應考慮更換活性炭，建議活性炭更換周期為一年。
③多介質(zhì)過濾
利用兩種及以上過濾介質(zhì)，在一定的壓力下把濁度較高的水通過一定厚度的粒狀或非粒材料，從而有效的除去懸浮雜質(zhì)使水澄清的過程，常用的濾料有石英砂，無煙煤，錳砂等，主要用于水處理除濁，軟化水，純水的前級預處理等。
多介質(zhì)過濾器：頂層由最輕和最粗品級的材料組成，而最重和最細品級的材料放在床的底部。其原理為按深度過濾--水中較大的顆粒在頂層被去除，較小的顆粒在過濾器介質(zhì)的較深處被去除。從而使水質(zhì)達到粗過濾后的標準。達到對固體顆粒物，懸浮物，有機物，膠體等進行去除，降低COD和BOD的效果。
工作原理：當原水自上而下通過濾料時，水中懸浮物由于吸附和機械阻流作用被濾層表面截留下來；當水流進濾層中間時，由于濾料層中的砂粒排列的更緊密，使水中微粒有更多的機會與砂粒碰撞，于是水中凝絮物、懸浮物和砂粒表面相互粘附，水中雜質(zhì)截留在濾料層中，從而得到澄清的水質(zhì)。
運行狀態(tài)及填料更換：根據(jù)濾料選擇的不同，參考或略優(yōu)于同等材質(zhì)更換標準即可。一般更換周期也為1-2年。
④除鐵錳過濾（本質(zhì)上是多介質(zhì)過濾的一種）
主要適用于高鐵高錳地區(qū)的地下水除鐵除錳，工業(yè)軟化水、除鹽水設備的預處理。采用了曝氣氧化，錳砂催化、吸附、過濾的除鐵除錳原理。
除鐵錳過濾器：主要由濾料層、氧化還原層、集水管等組成。濾料層主要是由不同的過濾介質(zhì)組成，如石英砂、活性炭、磁鐵礦等。氧化還原層則由復合催化劑和催化劑擴散器組成，用于對鐵和錳進行氧化還原反應。集水管則用于收集凈化后的水流。是一種通過物理吸附和氧化還原反應對水中鐵和錳等雜質(zhì)物質(zhì)進行處理的設備，可以快速、高效地完成凈化任務。一般單獨配備獨立曝氣氧化裝置，俗稱曝氣塔或者氧化器。
工作原理：利用曝氣裝置將空氣中的氧氣溶于水中，進而將水中 Fe2+和 Mn2+氧化成不溶于水的 Fe3+和 MnO2，再結合天然錳砂的催化、吸附、過濾將水中鐵錳離子去除。
填料更換：一般更換周期為2-4年。
⑤機械過濾器選型：純水設備的機械過濾過程屬于中速過濾，建議過濾速度為8-20m/h，且盡量保持前后段設備產(chǎn)水量平衡及設備整體性完整。
產(chǎn)水量Q（m3/h）=濾層截面積S（m2）*濾速V（m/h）
當我們采用V=15m/h的標準時，底面積S=Q/15，一般過濾器直徑D=2√（Q/15π）
我們就可以根據(jù)直徑選擇相應的過濾器型號，過濾器型號分兩種
國標如φ600*2100mm或者對應的美標24*83英寸，1英寸=25.3mm簡單換算即可。
⑥濾料填充量：中速過濾時，我們一般建議裝填0.7-1.0m左右的濾料高度，大概就是罐體高度的1/2-2/3。相應的我們可以計算出大概濾料的使用數(shù)量，以單介質(zhì)裝填舉例，
填充數(shù)量（包）=S*2/3*H*X/G*1000
S：截面積 2/3：填充比例 H：容器高度 X:致密性（砂=1，碳=0.6，樹脂=0.8） G：一般規(guī)格單包填料質(zhì)量。石英砂=50KG，活性炭=25KG,樹脂：20KG/25L
以φ600*2100mm罐體舉例：
石英砂：S*2/3*H/50*1000=3.14*0.3*0.3*（2/3）*2.1*1/50*1000=7.9≈8（包）
活性炭：S*2/3*H/50*1000=3.14*0.3*0.3*（2/3）*2.1*0.6/25*1000=9.5≈10（包）
同理，如果軟化器裝填樹脂，其使用量計算如下，
軟化樹脂：S*2/3*H/50*1000=3.14*0.3*0.3*（2/3）*2.1*0.8/20*1000=15.8≈16（包）
市場上的樹脂有時候單獨以體積L出售，此時只要計算容器需求體積即可，25L樹脂重量約等于20KG。
（三）溫度調(diào)節(jié)（板式換熱器）
純水制備過程中需要溫度調(diào)節(jié)的主要原因跟核心處理工藝反滲透相關。作為當下純水制備主流核心處理工藝，RO系統(tǒng)的產(chǎn)水量跟溫度息息相關，在恒定給水壓力狀態(tài)下，系統(tǒng)水溫每下降1℃，產(chǎn)水量則下降約3%。下圖為某品牌產(chǎn)水量標準化溫度校正系數(shù)，
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