各種原水中均含有一定濃度的懸浮物和溶解性物質(zhì)。懸浮物主要是無機(jī)鹽、膠體和微生物、藻類等生物性顆粒。溶解性物質(zhì)主要是易溶鹽(如氯化物)和難溶鹽(如碳酸鹽、硫酸鹽和硅酸鹽)金屬氧化物,酸堿等。在反滲透過程中,進(jìn)水的體積在減少,懸浮顆粒和溶解性物質(zhì)的濃度在增加。懸浮顆粒會沉積在膜上,堵塞進(jìn)水流道、增加摩擦阻力(壓力降)。難溶鹽在超過其飽和極*,會從濃水中沉淀出來,在膜面上形成結(jié)垢,降低RO膜的通量,增加運行壓力和壓力降,并導(dǎo)致產(chǎn)品水質(zhì)下降。這種在膜面上形成沉積層的現(xiàn)象叫做膜污染,膜污染的結(jié)果是系統(tǒng)性能的劣化。需要在原水進(jìn)入反滲透膜系統(tǒng)之前進(jìn)行預(yù)處理,去除可能對反滲透膜造成污染的懸浮物、溶解性有機(jī)物和過量難溶鹽組分,降低膜污染傾向。對進(jìn)水進(jìn)行預(yù)處理的目的是改善進(jìn)水水質(zhì),使RO膜獲得可靠的運行保證。
為了改善反滲透系統(tǒng)的操作性能,在進(jìn)水中可以加入添加下列一些藥劑:酸、堿、還原劑、阻垢劑和分散劑。
1、加酸-防止結(jié)垢
在進(jìn)水中可以加入鹽酸來降低PH,主要在可能產(chǎn)生鈣、鎂、鋇、鍶等金屬離子結(jié)垢時使用。降低pH的首要目的是降低RO濃水中碳酸鈣結(jié)垢的傾向,即降低朗格里爾指數(shù)(LSI)。LSI是低鹽度苦咸水中碳酸鈣的飽和度,表示碳酸鈣結(jié)垢或腐蝕的可能性。在反滲透水化學(xué)中,LSI是確定是否會發(fā)生碳酸鈣結(jié)垢的是個重要指標(biāo)。當(dāng)LSI為負(fù)值時,水會腐蝕金屬管道,但不會形成碳酸鈣結(jié)垢。如果LSI為正值,水沒有腐蝕性,卻會發(fā)生碳酸鈣結(jié)垢。
2、加堿-提高脫除率
在加堿調(diào)高pH時一定要注意,pH升高會增加LSI、降低碳酸鈣及鐵和錳的溶解度。常見的加堿應(yīng)用是二級RO系統(tǒng)。在二級反滲透系統(tǒng)中,一級RO產(chǎn)水供給二級RO作為原水。
在二級RO進(jìn)水中加堿有4個原因:
①在pH8.2以上,二氧化碳全部轉(zhuǎn)化為碳酸根離子,碳酸根離子可以被反滲透脫除。而二氧化碳本身是一種氣體,會隨透過液自由進(jìn)入RO產(chǎn)水,對于下游的離子交換床拋光處理造成不當(dāng)?shù)呢?fù)荷。
②某些TOC成分在高pH下更容易脫除。
③二氧化硅的溶解度和脫除率在高pH下更高(特別是高于9時)。
④硼的脫除率在高pH下也較高(特別是高于9時)。
3、加還原劑-消除余氯
RO及NF進(jìn)水中的游離氯要降到0.05ppm以下,才能達(dá)到聚酰胺復(fù)合膜的要求。除氯的預(yù)處理方法有兩種,粒狀活性炭吸附和使用還原性藥劑如亞硫酸鈉。脫氯過程的監(jiān)測可采用游離氯監(jiān)測儀,用以監(jiān)測殘余亞硫酸根的濃度,還可以采用ORP監(jiān)測儀。
4、加阻垢劑和分散劑
阻垢劑是一系列用于阻止結(jié)晶礦物鹽的沉淀和結(jié)垢形成的化學(xué)藥劑。大多數(shù)阻垢劑是一些有機(jī)合成聚合物(比如聚丙烯酸、羧酸、聚馬來酸、有機(jī)金屬磷酸鹽、聚膦酸鹽、膦酸鹽、陰離子聚合物等),這些聚合物的分子量在2000-10000道爾頓不等。