反滲透(RO)和納濾(NF)系統(tǒng)的實際運行效果達不到用戶的預期設計結果時，在很多情況下，常會導致最終用戶運行費用的增加、失望和對供應商的不滿。這些未預料到的結果，有部分原因是有一些最終用戶對系統(tǒng)運行條件正確管理的必要性不太了解或沒有引起足夠的重視，以致使系統(tǒng)達不到預期的運行效果。更多的原因是對RO技術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。本文力圖為用戶闡述RO和NF系統(tǒng)的一些重要設計參數，以便使最終用戶在選購設備時根據RO和NF的特點和自身的需要，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(tǒng)，使得系統(tǒng)的運行更佳、運行費用更低成為可能。然而，還會時常出現運行并不能達到用戶的要求，引起用戶對系統(tǒng)供貨商的失望。只要用戶增加一些當今RO和NF系統(tǒng)關鍵技術細節(jié)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(guī)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(tǒng)擴建或新建中的每一項必要的資金投入決擇，都應經過全面的經濟分析，必須做到技術可靠、經濟合理。了解就近相似的成功的系統(tǒng)、咨詢系統(tǒng)供應商，會有助于用戶完善系統(tǒng)的選擇，減少風險和花費。
迄今為止安裝的所有工業(yè)規(guī)模的RO和NF系統(tǒng)，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，本文的著重點是為潛在的RO和NF用戶介紹在采購RO和NF設備時應該注意的事項。
3. RO和NF基礎
為了優(yōu)化系統(tǒng)的設計和運行，用戶必須考慮RO和NF設計中的一些概念。RO和NF是一種錯流過濾技術，可以去除水中雜質，其分離能力達到去除離子的水平。毫無疑問，它可以去除較大的各類物質。但由膠體、水垢及微生物(細菌、病毒和藻類)引起的污染，是RO和NF系統(tǒng)運行面臨的最主要的問題。為避免發(fā)生這些問題而造成不必要的花費，在系統(tǒng)設計階段，對這一潛在的污染問題就應采取考慮充分的預防措施。當你明白細菌怎樣隨時間繁殖，你就會明白為什么生物污堵是RO和NF系統(tǒng)最應重點關注的因素，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(tǒng)的水源。
讓我們分析一下，當水流通過串聯在一起的膜元件時產品水和濃縮水流量的變化趨勢：全部進水被高壓泵泵入膜元件內時，經過膜的過濾成為產水，余下的水對于該元件來講成為它的濃水，該濃水繼續(xù)進入后續(xù)元件內，成為后續(xù)元件的進水，由于水量減少，水流流速降低，而水中的雜質濃度卻不斷升高，這一狀況在所有的壓力容器內沿水流方向連續(xù)變化，直至流速減慢至剛好維持渦流狀態(tài)流過膜表面。用計算機進行設計計算時，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(tǒng)運行中發(fā)生因膜面流速過低，降低了元件錯流自凈的能力而產生雜質沉淀污染膜表面的問題。這就是為什么RO和NF系統(tǒng)必須在設計范圍內進行操作，任何變化如進水溫度、進水化學特性或進水流速變化、水流分布不均勻和不平衡都將導致RO和NF系統(tǒng)操作超過設定的參數范圍，引發(fā)膜系統(tǒng)污染。
4. 進 水
接下來需要考慮的是進水，諸如預期的水量、水質以及水源及其可能存在的問題。有時目前的原水流量可以滿足要求，但請你確定在預估原水量當中還應包括將來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予以考慮。
產水的水質要求由最終的用水工藝所決定。產水的制造成本隨最終產水的純度增加而增加。如果用水的要求并非需要達到RO出水的高質量，就應慎重考慮采取其他處理方法，在設計時應充分考慮這一因素。
水源的化學組成和特性必須深入了解。任何系統(tǒng)的設計必須能夠應付最好或最壞的條件，井水的溫度和化學成份通常比較穩(wěn)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，通常市政自來水的取水水源為地表水，系統(tǒng)運行工況常常變化，因而市政供水水質也會有很大變化。
保存水源水質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。水樣瓶應經過酸洗，瓶蓋應配塑膠襯墊，取水點應在自由流動水域而不能在死角，僅一個取水點是絕對不行的，必須獲得一系列水樣，覆蓋所有季節(jié)和條件，例如雨后或干旱期，任何一個未來可能會取水的潛在的水源都必須作仔細的水質分析。
5. 預處理
現在在我們已完全掌握了水源的特性基礎上，對原水進行合理的預處理成為系統(tǒng)運行成功與否的關鍵。一般的預處理過程包括：澄清或石灰軟化，多級過濾器如多介質過濾器、軟化器、活性炭過濾器、保安過濾器及微孔過濾器，保安過濾器后還會設置紫外線殺菌器(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濾器或軟化器的容器須作襯膠處理或采用耐腐蝕的材質，以減少RO和NF進水中的鐵離子含量。
實踐證明，較保守的設計通常使系統(tǒng)運行更好，且能增強對水質波動的適應性。盡管保守的設計帶來初期投資費較高但其長年累月的總運行成本減低，成功的經驗表明，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值的
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