隨著空氣質量的下降，有些比不可避免的原水治理及污水消毒治理事項已經迫在眉睫，水處理成為重中之重。
    預處理
    各種原水中均含有一定濃度的懸浮物和溶解性物質。懸浮物主要是無機鹽、膠體和微生物、藻類等生物性顆粒。溶解性物質主要是易溶鹽（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，進水的體積在減少，懸浮顆粒和溶解性物質的濃度在增加。懸浮顆粒會沉積在膜上，堵塞進水流道、增加摩擦阻力（壓力降）。難溶鹽在超過其飽和極限時，會從濃水中沉淀出來，在膜面上形成結垢，降低RO膜的通量，增加運行壓力和壓力降，并導致產品水質下降。這種在膜面上形成沉積層的現象叫做膜污染，膜污染的結果是系統性能的劣化。需要在原水進入反滲透膜系統之前進行預處理，去除可能對反滲透膜造成污染的懸浮物、溶解性有機物和過量難溶鹽組分，降低膜污染傾向。對進水進行預處理的目的是改善進水水質，使RO膜獲得可靠的運行保證。
    對原水進行預處理的效果反映為TSS、TOC、COD、BOD、LSI及鐵、錳、鋁、硅、鋇、鍶等污染物水質指標的絕對值降低，在上一章中有對于這些污染物水質指標的詳細描述。表征膜污染傾向的另外一個重要的水質指標是SDI。通過預處理，除了要將上述指標降到反滲透膜系統進水要求的范圍內，還有重要的一點是盡量降低SDI，理想的SDI（15分鐘）值應小于3。
    化學預處理
    為了改善反滲透系統的操作性能，在進水中可以加入添加下列一些藥劑：酸、堿、殺菌劑、阻垢劑和分散劑。
    1 加酸－防止結垢
    在進水中可以加入鹽酸（HCl）、硫酸（H2SO4）來降低pH。硫酸價格便宜、不會發煙腐蝕周圍的金屬元器件，而且膜對硫酸根離子的脫除率較氯離子高，所以硫酸比鹽酸更為常用。沒有其他添加劑的工業級硫酸即適宜于反滲透使用，商品硫酸有20％和93％兩種濃度規格。93％的硫酸也稱為66波美度硫酸。在稀釋93％硫酸時一定要小心，在稀釋到66％時發熱可將溶液的溫度提升到138℃。一定要在攪拌下緩慢地將酸加入水中，以免水溶液局部發熱沸騰。鹽酸主要在可能產生硫酸鈣或硫酸鍶結垢時使用。使用硫酸會增加反滲透進水中的硫酸根離子濃度，直接導致硫酸鈣結垢傾向增加。工業級的鹽酸（無添加劑）購買非常方便，商品鹽酸一般含量為30－37％。降低pH的首要目的是降低RO濃水中碳酸鈣結垢的傾向，即降低朗格里爾指數（LSI）。LSI是低鹽度苦咸水中碳酸鈣的飽和度，表示碳酸鈣結垢或腐蝕的可能性。在反滲透水化學中，LSI是確定是否會發生碳酸鈣結垢的是個重要指標。當LSI為負值時，水會腐蝕金屬管道，但不會形成碳酸鈣結垢。如果LSI為正值，水沒有腐蝕性，卻會發生碳酸鈣結垢。LSI由碳酸鈣飽和的pH減去水的實際pH。碳酸鈣的溶解度隨溫度的上升而減小（水壺中的水垢就是這樣形成的），隨pH、鈣離子的濃度即堿度的增加而減小。LSI值可以通過向反滲透進水中注入酸液（一般是硫酸或鹽酸）即降低pH的方法來調低。推薦的反滲透濃水的LSI值為0.2（表示濃度低于碳酸鈣飽和濃度0.2個pH單位）。還可以使用聚合物阻垢劑來防止碳酸鈣沉淀，一些阻垢劑供應商聲稱其產品可以使反滲透濃水的LSI高達+2.5（比較保守的設計是LSI為＋1.8）。
    2 加堿－提高脫除率
    在一級反滲透中加堿使用較少。在反滲透進水中注入堿液用來提高pH。一般使用的堿劑只有氫氧化鈉（NaOH），購買方便，而且易溶于水。一般不含其他添加劑的工業級氫氧化鈉便可滿足需要。商品氫氧化鈉有100％的片堿，也有20％和50％的液堿。在加堿調高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。常見的加堿應用是二級RO系統。在二級反滲透系統中，一級RO產水供給二級RO作為原水。二級反滲透對一級反滲透產水進行“拋光”處理，二級RO產水的水質可達到4兆歐。在二級RO進水中加堿有4個原因：
    a．在pH8.2以上，二氧化碳全部轉化為碳酸根離子，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，會隨透過液自由進入RO產水，對于下游的離子交換床拋光處理造成不當的負荷。
    b．某些TOC成分在高pH下更容易脫除。
    c．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）。
    d．硼的脫除率在高pH下也較高（特別是高于9時）。
    加堿應用有一個特例，通常被叫做HERO（高效反滲透系統）過程，將進水pH調到9或10。一級反滲透用來處理苦咸水，苦咸水在高pH下會有污染問題（比如硬度、堿度、鐵、錳等）。預處理通常采用弱酸性陽離子樹脂系統和脫氣裝置來除去這些污染物。
    3 脫氯藥劑－消除余氯
    RO及NF進水中的游離氯要降到0.05ppm以下，才能達到聚酰胺復合膜的要求。除氯的預處理方法有兩種，粒狀活性炭吸附和使用還原性藥劑如亞硫酸鈉。在小系統（50－100gpm）中一般采用活性碳過濾器，投資成本比較合理。推薦使用酸洗處理過的優質活性炭，去除硬度、金屬離子，細粉含量要非常低，否則會造成對膜的污染。新安裝的碳濾料一定要充分淋洗，直到碳粉被完全除去為止，一般要幾個小時甚至幾天。我們不能依靠5μm的保安過濾器來保護反滲透膜不受碳粉的污染。碳過濾器的好處是可以除去會造成膜污染的有機物，對于所有進水的處理比添加藥劑更為可靠。但其缺點是碳會成為微生物的飼料，在碳過濾器中孳生細菌，其結果是造成反滲透膜的生物污染。
    亞硫酸氫鈉（SBS）是較大型RO裝置選用的典型還原劑。將固體偏亞硫酸氫鈉溶解在水中配制成溶液，商品偏亞硫酸氫鈉的純度為97.5－99％，干燥儲存期6個月。SBS溶液在空氣中不穩定，會與氧氣發生反應，所以推薦2％的溶液的使用期為3－7天， 10％以下的溶液使用期為7－14天。從理論上講，1.47ppm的SBS（或0.70ppm偏亞硫酸氫鈉）能夠還原1.0ppm的氯。設計時考慮到工業苦咸水系統的安全系數，設定SBS的添加量為每1.0ppm氯1.8－3.0ppm。SBS的注入口要在膜元件的上游，設置距離要保證在進入膜元件有29秒的反應時間。推薦使用適當的在線攪拌裝置（靜態攪拌器）。
    介質過濾
    從水中去除懸浮固體普遍的方法是多介質過濾。多介質過濾器以成層狀的無煙煤、石英砂、細碎的石榴石或其他材料為床層。床的頂層由質輕和質粗品級的材料組成，而重和細品級的材料放在床的底部。其原理為按深度過濾——水中較大的顧粒在頂層被除去，較小的顆粒在過濾器介質的較深處被除去。
    在單一介質過濾器中，細的顆粒材料反洗至床的頂部。大多數過濾發生在床頂部5cm區域內，其余作為支撐介質。有一泥漿層形成。雖然單一介質過濾器的濾速限制為81.5—163L／(min.m2)過濾面積，多介質過濾器的水力過程流速可高達815L/(min.m2)，但因高水質的要求，通常在RO預處理中流速限制在306L／(min.m2)。
    由于膠體懸浮物既很細小又由于介質電荷之間的排斥，所以單獨過濾不起作用。在這些情況下，在過濾前必須加絮凝劑或絮凝化學藥品。常用的絮凝劑有三氯化鐵、礬和陽離子聚合物。因為陽離子聚合物在低劑量下就有效果，且不明顯地增加過濾器介質的固體負荷，所以常用。另一方面，如果陽離子聚合物進入現在采用的某些通用的膜上，則它們卻是非常強的污染物。很少量的陽離子聚合物就能堵塞這些膜，且往往難以去除。務須謹記當用陽離子聚合物作為過濾助劑時，必須小心使用。
    2 除鐵、錳——氧化過濾
    通常含鹽量為苦咸水范圍的某些井水呈還原態，典型特點是含有二價的鐵和錳，有時還會存在硫化氫和氨。如果對這類水源進行氯化處理，或當水中含氧量超過5mg/L時，Fe2+將轉化為Fe3+形成難溶解性的膠體氫氧化物顆粒。鐵和錳的氧化反應如下：
    4Fe（HCO3）2+O2+2H2O→4Fe（OH）3+8CO2
    4Mn（HCO3）2+O2+2H2O→4Mn（OH）3+8CO2
    由于鐵的氧化在很低的pH值時就會發生，因而出現鐵污染的情況要比錳污染的情況要多，即使SDI小于5，RO進水的鐵含量低于0.1mg/L，仍會產生鐵污染的問題。堿度低的進水鐵離子含量要高，這是因為FeCO3的溶解度會限制Fe2+的濃度。
    處理這類水源的一種方法時防止整個RO過程中與空氣和任何氧化劑如氯的接觸。低pH值有利于延緩Fe2+的氧化，當pH＜6，氧含量＜0.5mg/L時，大允許Fe2+濃度4mg/L,另一種是用空氣、Cl2或KMnO4氧化鐵和錳，將所形成的氧化物通過介質過濾器除去，但需要主要的是，由硫化氫氧化形成的膠體硫可能難以由過濾器除去，在介質過濾器內添加氧化劑通過電子轉移氧化Fe2+，即可一步同時完成氧化和過濾。
    海綠石就是這樣一種粒狀過濾介質，當其氧化能力耗盡時，它可通過KMnO4的氧化來再生，再生后必須將殘留的KMnO4完全沖洗掉，以防止對膜的破壞。當原水中含Fe2+的量小于2mg/L時，可以采用這一處理方法，如原水中含更高的Fe2+的量小于2mg/L時，可以采用這一處理方法，如原水中含更高的Fe2+時，可在過濾器進水前連續投加KMnO4,但是在這種情況下，必須采取措施例如安裝活性炭濾器以保證沒有高錳酸鉀進入膜元件內。
    Birm過濾也可以有效地用于從RO/NF進水中去除Fe2+，Birm是一種硅酸鋁基體上涂有二氧化錳形成沉淀，并且通過濾器反洗可將這些沉淀沖出濾器。由于該過程pH將升高，可能會發生LSI值變化，因而要預防濾器和RO/NF系統內出現CaCO3沉淀。
微絮凝
    如果過濾前對原水中的膠體進行絮凝或混凝處理，可以大幅度地提高介質過濾器效率，使出水的SDI降低到5左右。硫酸鐵和三氯化鐵可以用于對膠體表面的負電荷進行失穩處理，將膠體捕捉到新生態的氫氧化鐵微小絮狀物上，使用含鋁絮凝劑其原理相似，但因其可能有殘留鋁離子污染問題，并不推薦使用，除非使用高分子聚合鋁。迅速的分散和混合絮凝劑十分重要，建議采用靜態混合器或將注入點設在增壓泵的吸入段，通常佳加藥量為10－30mg/L，但應針對具體的項目確定加藥量。
    為了提高混凝劑絮體的強度進而改進它們的過濾性能，或促進膠體顆粒間的架橋，絮凝劑與混凝劑一起或單獨使用，絮凝劑為可溶性的高分子有機化合物，如線性的聚丙烯酰胺，通過不同的活性功能團，它們可能表現為陽離子性、陰離子性或中性非離子性。混凝劑和絮凝劑可能直接或間接地影響RO膜，間接的影響如它們的反應產物形成沉淀并覆蓋在膜面上，例如當過濾器發生溝流而使混凝劑絮體穿過濾器并發生沉淀；當使用鐵或鋁混凝劑，但沒有立即降低pH值時，在RO階段或因進水濃縮誘發過飽和現象，就會出現沉淀，還有在多介質濾器后加入化合物也會產生沉淀反應，常見的是投加阻垢劑，幾乎所有的阻垢劑都是荷負電的，將會與水中陽離子性的絮凝劑或助凝劑反應而污染RO膜。
    當添加的聚合物本身影響膜導致通量的下降，這屬于直接影響。為了消除RO/NF膜直接和間接的影響，陰離子和非離子的絮凝劑比陽離子的絮凝劑合適，同時還須避免過量添加
微濾/超濾
    采用超濾/微濾預處理工藝的反滲透/納濾系統叫做集成膜系統（IMS）。與采用傳統預處理工藝的反滲透系統相比，IMS設計具有一些明顯的優勢。
    ● MF/UF透過液水質更好。SDI和濁度更低，明顯降低了對反滲透的膠體和有機物、微生物污染負荷。
    ● 由于膜在這里是污染物的絕對屏障，MF/UF濾液的高質量可以保持穩定。即便是地表水和廢水等水質波動異常頻繁的水源，這種穩定性也不會改變。
    ● 由于膠體污染減少，反滲透系統的清洗頻率明顯降低。
    ● 與一些傳統過濾工藝相比，MF/UF系統操作更容易，耗時更少。
    ● 與采用大量化學品的傳統工藝相比，MF/UF濃縮廢液的處置比較容易。
    ● 占地面積更小，在一些大系統中，有時只相當于傳統工藝的1/5。
    ● 有利于系統的擴大增容。
    ● 運行費用基本相當，在一些情況下會較少。
    ● 設備投資基本相當，在一些情況下會較少。
    （1）MF/UF膜的特性
    市場銷售的微濾膜的孔徑一般在0.1－0.35mm。用于反滲透預處理的超濾膜的切割分子量一般在
    20,000到750,000道爾頓（0.002－0.05mm）。
    常見的操作跨膜壓差(TMP)在3－30psi。膜材料有聚砜、聚烯烴、聚醚砜、聚丙烯、纖維素類和其他專有配方。大多數膜材料具有相當寬的pH范圍，以便于在低和高pH條件下進行化學清洗。大多數膜還具有耐游離氯的性能，可以進行周期性或連續消毒處理。聚合物膜的大運行溫度為40℃，但陶瓷膜可以在較高溫度下使用。
    MF/UF膜有許多構型：卷式平板膜、管式、中空纖維和板框式。用于RO預處理比較普遍的是中空纖維和卷式，這主要是由于考慮到投資、能耗、耐污染以及在沖洗和化學清洗的情況下的通量恢復性能。
    （2）MF/UF運行特性
    MF/UF膜有兩種不同的運行模式：全量過濾和錯流過濾。全量過濾操作模式（也叫做死端過濾）與筒式濾器相類似，即只有料液流和濾液流（沒有濃縮液流）。全量過濾方式可以實現水回收率的大化，達到95－98％，但一般限于原水的懸浮固體含量較低的情況（比如濁度<10NTU）。錯流操作模式的典型水回收率為90－95％。
    在一些情況下，MF/UF系統的原水回收率可以達到99％以上，需要將濃縮水和周期性反沖洗水進行收集和處理。二次處理可以通過采用傳統固體沉降或另外一套MF/UF系統。
    如果MF/UF系統需要預處理，只是簡單的篩網過濾器，精度在100到150μm。有時添加鐵鹽一類的混凝劑，以獲得好的懸浮固體去除效果。
    MF/UF膜的典型通量在36－110gfd之間（60－183l/m2hr）。懸浮物濃度較高或污染傾向較強的料液系統，運行通量也較低；高通量用于處理低懸浮物負載的料液系統（比如地表水的通量可以是70gfd）。MF/UF透過液的水質在濁度或SDI等指標上明顯好于傳統預處理水。一般MF/UF的產水濁度在0.04－0.1 NTU之間，而且不隨原水濁度波動。運行良好的傳統預處理水的濁度為0.2—1.0NTU。典型的MF/UF產水的SDI為0.3－2，而運行良好的傳統預處理水的SDI為2－6。更低的SDI降低了對反滲透膜的膠體物料沉積污染。
    （3）MF/UF改善反滲透的經濟性
    利用濁度和SDI都非常低的MF/UF產水，反滲透設計通量會大大提高。采用MF/UF的反滲透系統通量可設計為12到20gfd。采用傳統預處理的反滲透系統的典型設計通量為：廢水處理8－12gfd，地表水10－15gfd。采用了更高的通量，需要的膜元件、膜殼和管線都減少了，系統的固定資產投資便降低了。而且提高通量還有一個好處，可以將產水透鹽量減少20－50％。
    5 氣浮
    在水中注入大量的微小氣泡，氣泡黏附在懸浮顆粒表面將其夾帶浮上水面，從而實現固液分離。氣浮主要用于油污、水藻等難以沉淀的污染物去除。在工業廢水、地表水和海水預處理中應用較多。
    實現氣浮分離的必要條件有兩個：首先要向水中注入足夠數量的微細氣泡，15～30微米的氣泡尺寸比較理想；其次，疏水性懸浮顆粒有利于氣泡粘附。影響氣浮效果的因素有：微氣泡尺寸，決定于溶氣方式和釋放器構造；氣固比，取決于空氣加注量；進水濃度、工作壓力和上浮停留時間；藥劑的作用。
    目前應用較多的是溶氣氣浮（DAF）,有加壓溶氣和真空產氣兩種工藝。
    保安過濾器
    所有RO/NF裝置上都配有筒式保安過濾器，濾器的過濾孔徑要求至少為10mm。保安過濾器是膜和高壓泵的保護裝置，防止可能存在的顆粒物引起的破壞，是后一道預處理手續。推薦保安過濾器的孔徑不大于5mm。當濃水中硅的濃度超飽和時，宜使用1mm的濾芯，用來降低硅與鐵和鋁膠體的相互作用。
生物污染的控制和預防
    1 反滲透膜的生物污染
    微生物污染的主要來源是進水，預處理也可能是生物污染源。通常，生物污染是一個緩慢的過程，在許多情況下，它是一個難以發現的隱藏問題，有時和其他因素有關。生物污染的標志和癥狀：
    ◆ 膜通量下降；
    ◆ 進水壓力和系統壓差逐漸增大；
    ◆ 脫鹽率逐漸下降。
    膜的微生物污染會導致：
    ◆ RO系統清洗與維護費用增加；
    ◆ 產品水水質明顯變差(水可能要后處理）；
    ◆ 膜壽命明顯下降。
    2 生物污染的鑒別
    被微生物污染的膜經過堿性化學清洗和殺菌清洗，膜性能會有顯著的恢復。在膜元件中產生的微生物粘泥非常像膜表面帶上生物薄膜。檢驗沉積微生物特性的一個簡單的現場方法是從表面上刮取一小部分，放在火焰上燃燒，其氣味與毛發燃撓的氣味十分接近。粘泥的稠度、氣味及目測的結果都能證明膜受到了微生物污染。
    生物膜的特點如下：
    ◆ 水含量高（70％－95％）；
    ◆ 有機物含量高（70－95％）；
    ◆ 菌落形成單元(CFU)和細胞數高（顯微鏡計數）；
    ◆ 碳水化合物及蛋白質含量高；
    ◆ 三磷酸腺苷(ATP)含量高；
    ◆ 無機物含量低。
    不同類型污染之間的相互作用會使情況變得復雜。如氧化鐵或生物膜等污染物在膜面上聚積，會促使難溶鹽（如石膏）產生過飽和結垢，從而形成復合污染層。鐵垢和生物膜均易清洗，石膏垢則不易洗去。在極惡劣的情況中、上游的泥沙污染能夠在單元的下游部分形成低流量區。這使膜起到作為深層過濾區而不是錯流過濾器的作用，并當諸如鋇、鈣或鎂的硫酸鹽，氟化鈣，或二氧化硅等的濃度超過它們在橫過膜表面的低流速區域中的飽和度時就會產生不溶物的沉淀，便能導致次級污染。
    3 污染傾向的檢測和評價
    有效地控制和預防生物污染的首要前提是要知道生物污染問題發生的可能性。許多生物污染問題在長時間不加注意后才逐漸引起注意。以下是一些可能增加生物污染危險的因素：
    ◆ 裝置設計：管道系統過長，光照、死水端、龜裂、未消毒的水槽等。
    ◆ 進水特性：高溫（＞25℃），大量的細菌（＞10 CUF／mL），高SDI，有機物含量過高等。
    ◆ 操作特性：不經常性地監控操作參數，使用被微生物污染的預處理藥劑，較低的錯流流速，貯存周期過長等。
    假若生物污染有可能發生，則通常用培養法檢驗水中的微生物數量。建議為了評價進料水的生物污染的可能，要監控原水(在氯化前)、RO進水、濃水水及產水的生物學質量。可通過顯微鏡觀察計數和培養的方法來監測系統的生物污染傾向。
    生物污染也能通過淤泥密度指數（SDI）反應出來。SDI是污染預測的唯一較廣泛接受的檢驗方法。
    4 預處理與消毒
    為了控制生物污染，要在管線上盡量減少死水區，避免使用活性碳過濾器。在裝膜之前要對預處理系統以及RO裝置進行系統消毒，啟動后保持連續運行，停機時會滋生生物膜。
    控制微生物污染的方法有：
    ● 以在線或離線的方式連續或周期性使用消殺劑。
    ● 在RO發生生物污染后要采用有效的消毒和清洗手段。
    到目前為止，對于LFC膜和PA膜來說，還沒有什么完全有效的消殺劑。對于這些膜的消殺劑要具有以下性質：
    ● 不損壞膜；
    ● 能夠控制和殺滅所有種類的細菌和生物膜；
    ● 在物理上摧毀已經形成的生物膜；
    ● 無毒且易于操作；
    ● 可生物降解，易于處置；
    ● 易于監測和加注；
    ● 能夠對產水側進行消毒；
    ● 價格便宜。
    余氯
    LFC膜與PA膜類似，耐余氯極限約為1000 ppm•hr，要求進水的脫余氯處理達到余氯0.1ppm以下。余氯對膜的損壞可以通過脫鹽率的衰減和產水通量的增加來進行監測，也可以采用染料試驗。氯的存在會使膜的保證壽命大打折扣。但近年來有用戶在發生嚴重生物污染時使用余氯的情況。用戶必須評估采用余氯作為殺菌劑的風險。余氯的好處是便宜、高效，能夠控制生物膜的數量，并且在透過膜時會對產水側進行消毒。由于減少了不可逆污染和苛刻的化學清洗和消毒，所以也能延長膜的使用壽命。有用戶報告了“化學療法”，每天加余氯0.25 ppm•hr，將清洗周期延長到了15個月，與未加余氯的平行試驗證明，沒有發生脫鹽率的損失。余氯的透過率隨系統不同有所變化，一般在20－50％之間。
    膜污染
    在正常運行一段時間后，反滲透膜元件會受到給水中可能存在的懸浮物或難溶鹽的污染，這些污染中常見的是碳酸鈣、硫酸鈣、硫酸鋇、硫酸鍶沉淀、金屬（鐵、錳、銅、鎳、鋁等）氧化物沉淀、硅沉積物、無機或有機沉積混合物、NOM天然有機物質、合成有機物（如：阻垢劑/分散劑，陽離子聚合電解質）、微生物（藻類、霉菌、真菌）等污染。
    污染性質和污染速度取決于各種因素，如給水水質和系統回收率。通常污染是漸進發展的，如不盡早控制，污染將會在相對較短的時間內損壞膜元件。當膜元件確證已被污染，或是在長期停機之前，或是作為定期日常維護，建議對膜元件進行清洗。
    當反滲透系統（或裝置）出現以下癥狀時，需要進行化學清洗或物理沖洗：
    ● 在正常給水壓力下，產水量較正常值下降10～15%；
    ● 為維持正常的產水量，經溫度校正后的給水壓力增加10～15%；
    ● 產水水質降低10～15%，透鹽率增加10～15%；
    ● 給水壓力增加10～15%；
    ● 系統各段之間壓差明顯增加（可能沒有儀表監測該參數）。
    在運行數據未標準化的情況下，如果關鍵參數沒有改變，上述清洗原則依然可以適用。保持穩定的運行參數主要是指產水流量、產水背壓、回收率、溫度及TDS。如果這些運行參數起伏不定，強烈建議標準化數據以確定是否有污染發生，或者在關鍵運行參數有變化的前提下反滲透的實際運行是否正常。
    定時監測系統整體性能是確認膜元件是否已發生污染的基本方法。污染對膜元件的影響是漸進的，并且影響的程度取決于污染的性質。表-1“反滲透系統故障診斷一覽表”列出了常見的污染現象及其對膜性能的影響。已受污染的反滲透膜的清洗周期根據現場實際情況而定。正常的清洗周期是每3-12個月一次。如果在1個月以內清洗一次以上，就需要對反滲透預處理系統做進一步調整和改善，如追加投資，或重新進行反滲透系統設計。
    表-1 反滲透系統故障診斷一覽表
    故障種類 可能發生位置 壓降 給水壓力 鹽透過率
    金屬氧化物(Fe/Mn) 一段前端膜元件 迅速增加 迅速增加 迅速增加
    膠體污染(有機和無機混合物) 一段前端膜元件 逐漸增加 逐漸增加 輕度增加
    難溶鹽類
    (Ca/Mg/Ba/Sr) 末段末端膜元件 適度增加 輕度增加 一般增加
    聚合硅沉積物 末段末端膜元件 一般增加 增加 一般增加
    生物污染 任何位置通常前端膜元件 明顯增加 明顯增加 一般增加
    有機物污染
    (難溶NOM) 所有段 逐漸增加 增加 降低
    阻垢劑污染 末段嚴重 一般增加 增加 一般增加
    氧化損壞 一段嚴重 一般增加 降低 增加
    水解損壞(超出pH范圍) 所有段 一般降低 降低 增加
    磨蝕損壞(顆粒物) 一段嚴重 一般降低 降低 增加
    O型圈滲漏(內連接管或適配器) 無規則
    (通常在兩端適配器) 一般降低 一般降低 迅速增加
    膜元件外殼破損
    (由撞擊造成) 無規則
    (運輸或安裝間隙) 可能降低 可能降低 可能增加
    膜卷突出
    (壓差過大導致) 兩端膜元件 明顯增加 明顯增加 迅速增加
    當膜元件僅僅是發生了輕度污染時，重要的是清洗膜元件。重度污染則會阻礙化學藥劑深入滲透至污染層，影響清洗效果。如果膜元件的性能降低至正常值的30-50%，那么，欲完全恢復膜元件出廠時的初始性能是不可能的。
    在反滲透系統設計中，可使用反滲透產品水沖刷系統中的污染物以降低清洗頻率。用產品水浸泡膜元件可有助于污垢的溶解、脫落，降低化學清洗的頻率。
    清洗何種污染物以及如何清洗要根據現場污染情況而進行。對于幾種污染同時存在的復雜情況，清洗方法是采用低pH和高pH的清洗液交替清洗。
    膜元件受到污染時，往往通過清洗的方式來恢復膜元件的性能。清洗的方式一般有兩種，物理清洗(沖洗)和化學清洗(藥品清洗)。物理清洗(沖洗)是不改變污染物的性質，使用機械性的沖刷清除膜元件中的污染物，恢復膜元件的性能。
    化學清洗是使用相應的化學藥劑，改變污染物的組成或屬性，然后排出膜元件，恢復膜元件的性能。吸附性低的粒子狀污染物，可以通過沖洗(物理清洗)的方式達到一定的效果，像生物污染這種對膜的吸附性強的污染物使用沖洗的方法很難達到預期效果。沖洗已經很難去除污染物時，應停止裝置并采用化學清洗。為了提高化學清洗的效果，清洗前，有必要通過對污染狀況進行分析，確定污染的種類(詳細參照第九章相關內容)。在掌握污染物種類、成分、數量的基礎上，選擇合適的清洗藥品是清洗成功的關鍵因素。
    化學清洗與物理清洗并是可以相互配合的兩種清洗手段。在面對輕度污染時，采用物理清洗時添加一些化學藥品可以使清洗效果倍增，同樣在嚴重污染采用化學清洗時也可以使用一些物理性的強化手段來增強化學清洗的效果
系統故障概述
    產水量和脫鹽率是反滲透、納濾系統的基本性能參數，如果這兩項指標達不到系統原設計要求，產水量小或者脫鹽率低，就需要找到問題發生的原因。由于進水TDS和溫度的波動以及系統機械性能等原因，即使完全沒有污染傾向的系統，基本性能指標也會在小范圍波動。下面是我們判別系統運行出現故障的參考標準值。
    1 參考指標
    反滲透、納濾系統的主要性能參數變化達到以下指標范圍時，要及時進行故障分析，并進行相應的處理。
    ● 在正常給水壓力下，產水量較正常值下降10～15%；
    ● 為維持正常的產水量，經溫度校正后的給水壓力增加10～15%；
    ● 產水水質降低10～15%（產水電導率增加10～15%；）
    ● 給水壓力增加10～15%；
    ● 系統各段之間壓力降明顯增加。
    2 設計提示
    遠離故障好的辦法是從開始就消滅發生故障的可能，在進行系統設計時盡量考慮做到：
    ● 設計系統時要依據完整的水質分析。對于地表水源要考慮到季節變化的影響，對于普通市政水源要考慮到原水變化的影響，要確認拿到的報告是新的有效數據。
    ● 測定RO進水的SDI值，確定膠體污染的可能性。
    ● 保證預處理的效果。
    ● 存在污染的可能時，一定要選擇較為保守的系統通量。水質潔凈的地下水的設計通量可以高一些，地表水的設計通量一定不要超過設計導則規定的數值。降低單位面積的膜通量可以減少污染物在膜面上的沉積。
    ● 選擇較為保守的系統回收率。回收率較低時濃水的污染物濃度也相應較低。
    ● 膜元件的錯流速率要盡量大。較高的錯流速率能增加鹽分和污染物向進水水流的擴散，降低膜面的濃度。
    ● 選擇適當的膜元件類型。對于比較復雜地表水和廢水來說，低污染LFC膜比CPA膜更為適用。
    3 故障原因基本類型
    系統發生產水量減少和水質下降問題的原因比較復雜，可以簡單歸納出幾種類型：
    1）進水TDS增加、水溫波動、運行參數調整等原因造成的性能變化不屬于故障范圍。
    2）系統硬件故障：O型圈密封泄漏、膜氧化、機械故障等；需要更換或修理故障元器件。如果是膜氧化，要找到氧化的原因，消除氧化劑來源，更換膜元件。
    3）膜污染：膜污染是處理系統故障的核心工作，需要確定污染物類型、污染程度和污染分布，在此基礎上進行清洗恢復。
    4）系統設計失誤，系統設計問題可能與前面的幾項都有關。對于有設計失誤的系統，在恢復系統元器件性能之后，一定要對系統進行改造，糾正原有錯誤設計或運行參數。
    9.2 運行參數對系統性能的影響
    在系統發生問題時，首先要做的是確認問題的性質，消除溫度、進水TDS、產水量和回收率的影響，獲得標準化性能參數。依據上述標準判斷系統是否處于故障狀態，是不是發生了膜污染。
    系統操作參數的變化對與系統的性能有影響。比如， TDS每增加100ppm，由于滲透壓增加了，進水壓力要增加0.07bar，產水電導也會相應上升。進水溫度增加6.6℃，進水壓力降低15%。提高回收率會提高濃水濃度和產水電導（回收率為50%、75%和90%時，濃水的濃度分別為進水的2倍、4倍和10倍）。在回收率相同時，降低產水量會提高產水電導，原因是用來稀釋透過鹽分的水量少了。
    要通過數據的標準化來確定系統是否有問題。可以借助海德能的系統數據標準化軟件ROdata.xls，來求得標準化的產水量、脫鹽率和進水—濃水壓力降。通過標準化消除了溫度、進水TDS、回收率和進水壓力的影響。將系統目前的標準化性能參數與與運行第一日的標準化數據進行對比，就可以確定系統性能的變化情況。
    以下將列舉的是運行參數對膜的性能有正常影響，這些影響可能會導致產水流量和水質的下降。
    1 產水量下降
    下列運行參數的變化將降低系統中膜的實際產水量：
    ● 進水泵壓力不變時進水溫度下降；
    ● 用節流閥降低RO進水壓力；
    ● 進水泵壓力不變時增加產水背壓；
    ● 進水TDS（或電導率）增加，這會增加產水通過膜時所必須克服的滲透壓；
    ● 系統回收率增加，這會增加系統的平均進水/濃水的TDS，從而增加滲透壓；
    ● 膜表面發生污染；
    ● 進水流道網格的污染導致進水－濃水壓力降（ΔP）增加，從而降低了元件末端的NDP（凈驅動壓力）。
    2 產水品質下降
    下列運行參數變化會導致實際產水水質劣化，即產水的TDS和電導率增加：
    ● 進水溫度上升時通過調節運行參數保持系統產水量不變；
    ● 系統產水量下降，這會降低膜通量，導致原來稀釋透過膜的鹽分所需的純水量減少；
    ● 進水TDS（或電導率）增加，脫鹽率不變，但產水鹽度隨之增加；
    ● 系統回收率增加，這會增加系統的進水/濃水TDS濃度；
    ● 膜面污染；
    ● O型圈密封損壞；
    ● 望遠鏡現象，進水—濃水壓力降過大，膜元件外皮脫落；
    ● 膜面損壞（比如受到氯的影響）致使膜的透鹽率增加
9.3 發生故障的常見原因
    系統故障可以劃分為兩個類型：產水量小，脫鹽率低。回答以下問題會有助于找到發生故障的原因。
    1 產水量下降時
    膜污染會造成產水量下降，檢查以下提問來尋找發生問題的原因。
    ● 是否正常關閉系統？在一些情況下，要在裝置關閉之前要用反滲透產水沖洗系統濃水，否則無機污染物會在膜面上沉積。
    ● 停機保護是否得當？在系統停機期間沒有采取適當的保護措施，會導致嚴重的微生物生長（特別是在溫暖的環境中）。
    ● 加酸或阻垢劑是否達到了要求的pH值或飽和指數？
    ● 進水和濃水之間的壓力降是否超過了15%？壓力降增加標志著進水流道受到了污染，膜面水流被限制。檢查各段的壓力降情況，確定發生問題的位置。
    ● 在海水系統中，關機時是否對系統進行了產水沖洗？快速沖走膜面的高濃度鹽分，可以防止離子從溶液中沉淀出來。
    ● 保安過濾器是否污染？
    2 脫鹽率低
    ● 低脫鹽率時，產水電導率高。可能的原因有膜污染、膜降解和O型圈損壞。確認產水電導增加是否超過了15%。
    ● 各段膜組件的產水電導率一樣嗎？逐段測試產水電導，盡可能對每個膜組件測試產水電導率。產水電導率明顯高的組件可能有O型圈或膜元件損壞。要對該組件進行探測和檢查。
    ● 膜元件是否與氯或其它強氧化劑有接觸？任何氧化物質的接觸都會損壞膜元件。
    ● 儀器經過校準了嗎？確認所有的儀器都經過校準。
    ● 膜元件的外觀有變色或損壞嗎？觀察膜元件污染物及損壞物理情況。
    ● 進水的實際電導率和溫度與原設計指標有差別嗎？如果實際進水的TDS或溫度高于原設計指標，產水水質達不到設計值是正常的。要對進水、濃水和產水進行取樣分析，與海德能設計數件的結果標進行對比。
    ● 發生過產水壓力超過進水壓力的情況（產水背壓）嗎？如果產水要提升到較高位置，管道上又沒有安裝逆止閥，停機時產水壓力會超過進水，膜葉會膨脹破裂。
    ● O型圈有問題嗎？O型圈會因老化而失去彈性或破裂，導致泄漏。周期性更換O型圈，或者定期探測膜組件。
    3 膜污染
    如果以上問題都解決了，而系統依然沒有恢復，還要考慮以下提問：
    ● 一旦排除了所有機械故障，就需要確定污染物并實施清洗。
    ● 分析清洗出來的污染物及清洗液的顏色和pH的變化。重新投運系統可以確認清洗效果。
    ● 如果不知道是什么污染物又缺乏現場經驗，可以委托專用清洗劑供應商對膜元件進行分析并提出清洗方案。
    ● 如果所有嘗試都沒有結果，就需要對膜元件進行解剖。打開膜元件進行膜面分析和污染物分析，以確定發生問題的原因和解決方案。
    ● 一些污染物影響系統的前端，一些污染物在后端更為嚴重。故障診斷一覽表（表-1）對于判斷污染物的性質非常有用。
    表-1 膜系統故障診斷一覽表
    污染種類 可能污染位置 壓降 進水壓力 脫鹽率下降
    金屬氧化物污染（Fe，Mn，Cu，Ni，Zn） 一段，前端膜元件 迅速增加 迅速增加 迅速增加
    膠體污染（有機和無機混合物） 一段，前端膜元件 逐漸增加 逐漸增加 輕度增加
    礦物垢(Ca，Mg，Ba，Sr) 末段，末端膜元件 適度增加 輕度增加 一般增加
    聚合硅沉積物 末段，末端膜元件 一般增加 增加 一般增加
    生物污染 任何位置，通常前端膜元件 明顯增加 明顯增加 一般增加
    有機物污染（難溶NOM） 所有段 逐漸增加 增加 降低
    阻垢劑污染 二段嚴重 一般增加 增加 一般增加
    氧化損壞(Cl2，Ozone，KMnO4) 一段嚴重 一般增加 降低 增加
    水解損壞（超出pH范圍） 所有段 一般降低 降低 增加
    磨蝕損壞（碳粉等） 一段嚴重 一般降低 降低 增加
    O型圈滲漏
    （內連接管或適配器） 無規則
    （通常在給水適配器處） 一般降低 一般降低 增加
    膠圈滲漏（由于產水背壓造成） 一段嚴重 一般降低 一般降低 增加
    膠圈滲漏
    （在清洗或沖洗時由關閉產水閥而造成） 末端元件 增加
    （污染初期和壓差升高） 增加
    （污染初期和壓差升高） 增加

    《有關治理各種水處理的化學預處理及消毒事項》源自：http://adtgayrimenkul.com