純水及超純水是目前微電子、電力（包括核電）、生物工程、基本粒子研究等尖端工業(yè)和科學(xué)研究中不可缺少的基礎(chǔ)材料之一。目前工業(yè)化制造超純水的典型工藝流程是反滲透與離子交換技術(shù)相結(jié)合。由于反滲透工程不僅對陰陽離子具有90％以上的脫除率，而且具有99％的除菌和熱源能力，同時對中性的二氧化硅和分子量300以上的微量有機物具有較高的脫除率。從而使離子交換床的再生周期延長約10倍，廢水排放量是全離子法的1／10左右，尤其重要的是使隨后的混合床出水的電阻率長期穩(wěn)定在17-18MΩ-cm（25℃）。因此，近幾年來，此項技術(shù)日趨成熟，我國已具有許多專業(yè)生產(chǎn)反滲透設(shè)備廠家，可為電力、治金、輕工、汽車、半導(dǎo)體、化工、制藥、食品、醫(yī)療衛(wèi)生等行業(yè)提供高品質(zhì)的純水。超純水系統(tǒng)長期穩(wěn)定地運行的關(guān)鍵是反滲透裝置的運行管理。本文就這一問題作一綜合性的討論，供有關(guān)人員參考。

要使反滲透裝置得到長期穩(wěn)定的性能，除了選用組件和系統(tǒng)工藝設(shè)計合理以外，良好的運行管理是一個非常重要的因素，運行管理認真、仔細、嚴格可延長反滲透膜元件的使用壽命，反之要使反滲透裝置達到設(shè)計指標也是困難的，因此，在長期運行管理中應(yīng)著重注意如下問題。

1 嚴格控制運行條件

根據(jù)用戶原水分析報告，為了滿足對脫鹽率、產(chǎn)水率、回收率、壽命等要求，選擇合適的組件進行設(shè)計，組裝反滲透裝置。操作壓力、回收率（或濃水排放量）、進水的SDI（污染指數(shù)）、PH、余氯和溫度是反滲透裝置的主要運行控制參數(shù)；脫鹽率、產(chǎn)水量和裝置的壓力降是三個主要監(jiān)視性能參數(shù)。操作管理人員必須嚴格遵守，絕不能隨意改變操作條件。特別要防止提高回收率來增加產(chǎn)水量，導(dǎo)致反滲透膜面產(chǎn)生結(jié)垢；要防止在SDI值超標的情況下繼續(xù)運行，導(dǎo)致反滲透膜的堵塞；要防止在允許最大壓差以上繼續(xù)工作而造成膜元件的破壞性損壞。

2 防止碳酸鈣、硫酸鈣和二氧化硅的沉淀

在超純水制造系統(tǒng)中，原水往往是苦咸水或城市自來水，而CaCO3、CaSO4、SIO2是反滲透膜面形成水垢的三種主要物質(zhì)。在工程中，往往在保安過濾器前注入酸，降低pH值來防止CaCO3的沉淀，對醋纖膜講，調(diào)節(jié)進水PH值的另一個重要作用是降低膜的水解速度；注入SHMP或FLOCON－100絡(luò)合劑來防止CaSO4的沉淀；或者在預(yù)處理系統(tǒng)中設(shè)置軟化器來同時防止CaCO3和CaSO4的沉淀；SiO2的沉淀一般通過提高進水溫度或降低回收率來防止；但由于原水中的各種離子是隨季節(jié)的變化而變化，特別在工廠改變水源后，變化則更大，因此，己投入運行的反滲透系統(tǒng)，對進水和排放水每季度進行一次全面分析，通過計算LSI指數(shù)，硫酸鈣濃度積來預(yù)測反滲透膜面是否產(chǎn)生碳酸鈣、硫酸鈣的沉淀是十分必要的。當反滲透濃水的 LSI＜0，濃度積＜10×10-5時，將不會產(chǎn)生碳酸鈣、硫酸鈣的沉淀。對于SiO2沉淀，同反滲透裝置的進水溫度密切有關(guān)，濃水中的二氧化硅濃度，25℃時不能超過100mg/l，5℃時則不能超過25mg/l。因此，當預(yù)處理系統(tǒng)中無加熱設(shè)備時，在冬季要十分注意二氧化硅沉淀物對膜元件的污染問題，嚴格控制濃水中的二氧化硅含量，其值不能超過在該溫度下的溶解度。值得一提的是SHMP在四小時以后將失效，因此，如反滲透裝置停運4h以上時，應(yīng)低壓運行10min，將反滲透裝置中的濃水置換掉。

3 防止膠體對反滲透膜的污染

由于反滲透膜對膠體具有非常高的去除效果。從而使反滲透裝置中膜面的膠體濃度，沿水流方向不斷提高，當回收率75％時，裝置中最后一級膜元件水中的膠體濃度大約是第一級的四倍。膠體在膜面的沉淀主要取決于二個因素，即膠體的濃度和凝聚速率常數(shù)。膠體的濃度可以用污染指數(shù)（SDI值）測量，而速率常數(shù)與2ETA電位有關(guān)。人們在長期實踐中，已經(jīng)找到了為防止膜被膠體的污染而需要控制的SDI值，就卷式裝置來說，SDI值要控制在4以下或MF值小于150S。中空裝置，SDI值應(yīng)控制在3或4以下，這樣可使膠體污染程度降到反滲透裝置可以正常運行的地步。值得一提的是當進水的2ETA電位大于負30毫伏時，反滲透進水的SDI值可以提高。如中空纖維組件可以從SDI＜3提高到SDI＞5。一般講，膠體污染多半存在于以地表水為水源的系統(tǒng)中，由于膠體的種類及真濃度將隨季節(jié)的變化而變化，盡管預(yù)處理設(shè)備選用時考慮了這種變化，但由于波動太大，往往原有預(yù)處理系統(tǒng)不適應(yīng)，從而導(dǎo)致SDI值經(jīng)常超標。因此，SDI值的監(jiān)測在反滲透運行管理中就顯得尤為重要。操作人員應(yīng)該通過日常小試驗來確定實際運行中化學(xué)藥劑的最佳注入量，同時要防止注入藥劑過量而產(chǎn)生新的膠體污染。

4 防止微生物對膜的侵蝕和污染

目前商品化的反滲透膜材料主要有醋酸纖維和聚酰胺二大類，而醋酸纖維素膜裝置是目前超純水制造系統(tǒng)中常用且經(jīng)濟的反滲透裝置。但真最大的缺點之一就是抗微生物的侵蝕能力較差。聚酰胺類膜盡管能抗微生物侵蝕，但污染問題仍然存在。大量微生物在膜、組件內(nèi)的大量繁殖，將造成三方面的不良后果，第一是微生物要吞食反滲透膜，脫鹽層被侵蝕而使脫鹽率下降（僅對CA膜）；第二是微生物的大量繁殖和代謝，產(chǎn)生大量的膠體物質(zhì)，致使膜被堵塞造成通水量下降；第三將造成產(chǎn)水中細菌總數(shù)的增加，這一點特別對超純水系統(tǒng)的可靠長期運行是十分不利的，大量的細菌進人后面的離子交換設(shè)備，將造成最終超純水的電阻率逐漸下降，TOC，細菌總數(shù)和微顆粒總數(shù)也隨之增大。因此，微生物對膜的侵蝕和污染不僅直接影響反滲透裝置的性能，而且對整個超純水系統(tǒng)的長期性能也影響極大，必須引起高度重視造成微生物在組件內(nèi)的大量繁殖有二方面的原因，其一進水的余氯值控制得偏低（對CA膜）；另外是反滲透裝置的容量選擇過大而導(dǎo)致運行率太低。實踐證明，醋酸纖維素膜，在其進水中能維持0.2－0.5mg／l的余氯，就可防止微生物的繁殖。定期地分析進水、濃水中的細菌總數(shù)可以判斷反滲透裝置內(nèi)部是否有微生物大量繁殖。如果進水中含有大量微生物，往往會出現(xiàn)SDI值達不到指標的現(xiàn)象。

5 防止膜的水解和氧化

在長期運行管理中，注意控制醋酸纖維素膜的水解速度是十分重要的。水解速度與進水的PH值和溫度密切有關(guān)，在較低或較高的pH值下都會造成較快的水解速度，真水解速度最低的pH值范圍是4-6。同時，水解速度隨進水溫度的升高而加快。因此，在實際管理中，除了正常的pH檢測以外，還必須對PH測量、顯示儀表定期地進行校正，防止PH值失控而加快膜的水解。從而延長膜的使用壽命，而聚酰胺類膜的突出問題是防止其被氧化。進水余氯值和強氧化均對其造成不利的影響，必須嚴格控制，美國ESPA1型中空纖維膜，進水余氯值必須小于0.01mg／l。值得一提的是南方許多城市自來水的余氯值隨時間變化很大，特別在夏季余氯值往往高達數(shù)+mg／l，這時，對CA膜可以將原次氯酸鈉改成亞硫酸鈉，對聚酰胺膜，可以采用過量的亞硫酸鈉去余氯，從而防止膜的氧化。

6 防止金屬氧化物對膜的污染

原水中溶解性的金屬鹽，在反滲透裝置中可能會產(chǎn)生沉淀而污染膜。最常見的有氫氧化鐵、氫氧化鋁和氧化錳。氫氧化鐵產(chǎn)生的原因有：（1）二價鐵的氧化；（2）預(yù)處理系統(tǒng)管閥件和設(shè)備的腐蝕；（3）調(diào)節(jié)pH用酸中的含鐵量超標。

表1  反滲透進水鐵離子的控制值
 
氧含量（mg/l) pH值 Fe++控制值（mg/l）
＜0.5 ＜6 4
0.5-5 6-7 0.5
5-10 ＞7 0.05

為了防止鐵的污染，首先必須控制進水中鐵的濃度，而該值與進水中的含氧量和PH值密切有關(guān)（表1）。目前，工程中除鐵的方法是氧化--過濾法，即首先用次氯酸鈉氧化，隨后經(jīng)雙層過濾器將其除掉。軟化器具有除鐵功能，但如果原水中鐵含量大于1mg/l，樹脂同樣受到鐵的污染。鋁對膜的污染是由于氫氧化鋁沉淀而導(dǎo)致的，氫氧化鋁沉淀物通常以膠體形式存在，鋁離子是一種兩性離子（鋁能和酸或堿反應(yīng)）并在6.5－6.7的pH范圍內(nèi)具有最小的溶解度，如果鋁凝聚過程在太高或太低的PH值下進行，鋁離子將進入反滲透裝置中造成膜的污染，因此對于采用鋁鹽為聚凝劑的預(yù)處理系統(tǒng)，其PH值最好控制在6.5－6.7，使鋁的溶解度達到最小，并且定期監(jiān)測經(jīng)預(yù)處理過的水中的鋁含量，控制在0.05mg／L以下。

7 反滲透膜的清洗

反滲透裝置盡管采用了合理的預(yù)處理系統(tǒng)，和良好的運行管理，它只能使反滲透膜的污染程度降到最低限度，要完全消除膜的污染是不可能的。因此，反滲透裝置在正常運行一段時間之后，將受到各種微量有機物、無機物的污染。當膜受到污染后，往往會出現(xiàn)反滲透裝置的產(chǎn)水量、脫鹽率和裝置進出口壓力降增大等明顯征狀。當裝置的產(chǎn)水量下降10％（在同溫度和壓力下），鹽透過量增加一倍，壓降增加一倍，這三種現(xiàn)象出現(xiàn)其中一個時，進行化學(xué)清洗是必要的。同時當反滲透裝置需要長期停用而進行保護之前，也需要進行化學(xué)清洗。值得注意的是，如果進水溫度降低也會導(dǎo)致產(chǎn)水量下降，這是正常的，并不表明膜被污染，預(yù)處理、高壓等方面產(chǎn)生故障也會導(dǎo)致進水壓力、進水流量、產(chǎn)水流量和脫鹽率的下降。化學(xué)清洗時，首先是要判斷污染物的種類，然后根據(jù)膜的特性選擇合適的清洗配方和清洗工藝（表2）。要注意控制清洗液的PH值、溫度和每根組件的進入流量，清洗效果可以通過比較清洗前后裝置的脫鹽率、產(chǎn)水量和壓力降等性能來確認，除了周期性的化學(xué)清洗之外，每次停車之后，用預(yù)處理水或反滲透水進行低壓大流量沖洗，這對于降低膜污染的速度，延長化學(xué)清洗的周期和膜的使用壽命是有效的。

8 RO系統(tǒng)控制自動化

由于微機技術(shù)的不斷發(fā)展，自動化控制技術(shù)日見成效，RO系統(tǒng)控制己經(jīng)完全自動化。

8.1 整套系統(tǒng)采用可編程控制器控制

控制系統(tǒng)具有集成功能，實時特性，因此可以滿足流程控制需要，亦可增加彩色觸摸屏CRT顯示器終端與可編程控制器（PLC）配合，可實現(xiàn)流程動態(tài)顯示，數(shù)據(jù)和流程自動顯示，輕觸操作，數(shù)據(jù)表格顯示，定時、即時打印，并能通過串行口和辦公室計算機聯(lián)網(wǎng)。該自動控制系統(tǒng)采用程序 控制自動開機，壓力、流量、電導(dǎo)、水箱液位等數(shù)據(jù)采集，故障判斷報警及自動故障處理。

8.2 信息參數(shù)

所有制水流程中的流量、壓力、電導(dǎo)率等都在管道中在線設(shè)置傳感元件現(xiàn)場監(jiān)測。

8.3 檢測儀表及控制保護

反滲透產(chǎn)水管路均安裝了一臺連續(xù)檢測的電導(dǎo)儀，以監(jiān)測反滲透裝置運行性能及產(chǎn)水電導(dǎo)率。

在反滲透的濃水管路上設(shè)置了一臺快關(guān)的電磁閥。開機時，電磁閥處于全開狀態(tài)，這時可對反滲透膜進行低壓沖洗，沖洗一段時間后電磁閥關(guān)閉，反滲透設(shè)備正常產(chǎn)水，這樣還可避免由于高壓泵突然起動升壓對反滲透膜的沖擊損壞作用；停機的，先打開電磁閥，沖洗掉反滲透膜表面上的濃縮物質(zhì)，沖洗一段時間后再停機。在高壓泵的進口處設(shè)置的低壓保護開關(guān)，當預(yù)處理部分供水不足使高壓泵入口水壓低于某一設(shè)定值的，會自動關(guān)閉高壓泵，保護了高壓泵不在空轉(zhuǎn)情況下工作；當真它原因操作時，使高壓泵出口壓力超過某設(shè)定值時，高壓泵出口處設(shè)置的高壓保護開關(guān)會自動關(guān)閉高壓泵，以保護高壓泵不在超壓下運行。

該系統(tǒng)裝設(shè)下列儀表：進水流量表；產(chǎn)水電導(dǎo)率表；產(chǎn)水流量表；各級進出口壓力表；高壓系進出口壓力控制器。來源：谷騰水網(wǎng)