小型反渗透设施回收率如何保障——你的05TH纯水设备突然堵膜了

  在我们日常设计反渗透纯水设备时，系统的回收率是一个重要的指标。按照一般常识一级反渗透的回收率在50-75%，二级反渗透的回收率在80-90%。在不考虑浓水回流的状态下，我们一般遵循以下回收率限值

  我们今天重点讨论的是2-4支膜元件的小型反渗透设施，受限于最大回收率的限制，基本能忽略浓差极化状态下难溶盐的结垢风险。通过表格，我们得知当反渗透净水设备的膜元件数量过少时，即使采用全串联模式系统的回收率也有极大的限制。

  常见的小型设备有0.5T/H、1.0T/H的一级反渗透设施，0.5T/H的二级反渗透和超纯水设备，其膜元件分别2、4、（3+2）支4040反渗透（RO）膜。当3T/H以下产水量纯水设备选用8040膜元件时，上限同上（前文有类似介绍，小设备尽量选用4040膜元件）。

  对于小型设备而言，完全串联状态已经是所能达到的最高回收率。不管是单膜壳串联亦或是多段式串联，本质上都无法突破限制，此法显然不可行。

  浓水回流，就是将RO系统产生的一部分浓水回流到高压泵前（期间是否经过额外净化处理区别很大），同进水混合后再次进入膜组件，进行反渗透处理。这也是一种提高RO系统回收率的有效手段，尤其是对于系统产水量不大，水流无法流经12m长的膜组件时，十分合适。常见的回流方式有一级RO浓水部分回流到原水箱，二级RO浓水全部回流到原水箱，EDI浓水回流到二级RO纯水箱或者二级RO装置前等。

  浓水回流在某些特定的程度上确实能大大的提升系统回收率，如果一级RO系统的回收率要求在50%左右，基本能达到预期要求。

  备注：浓水回流会造成进水处的污染物浓度提高，RO系统结垢的风险也进一步增大，因此，必须加强反渗透系统的运行控制和管理。基于原水的水质分析数据，考虑前处理和产水的回收率、运行温度等相关的反渗透系统模块设计方式，设定运行条件是非常必要的。切不可为了更好的提高系统回收率，而通过直接调整给水／浓水进出口阀门开关及比例，如果这样操作，就会造成膜元件的污染速度加快，导致严重后果。

  区别于②经过一定处理以后回流到主流程，浓水收集以后经过独立的反渗透装置（俗称ROR装置）。常选用更高脱盐率的反渗透膜，以更好的应对浓水水质。适合于小设备但是客户对回收率有更高的要求时，常见于中水回用中的反渗透装置，减少综合浓水的排放比例。

  缺点：需要额外配置设备，增加成本，经济可行性低。而且由于总体水量有限，ROR装置的使用效率也得不到保障。在以自来水为原水的小型设备中几乎不可见。

  我不管你膜元件数量是2是3还是4，一律设定回收率为50%，60%（70%的还是少有，拍着胸脯说自己能75%胆大包天者毕竟少数）。可想而知，其潜在的膜污染（含结垢）是相当巨大。一般不建议单独使用，可配合方法②综合使用。

  有人说无知是可怕的，比一方无知更可怕的是设计和客户都无知。如果我说设计者在无可奈何（抱着善意，无知者也有）之下只能凭着经验尽量实现用户要求，并且叮嘱客户不可随意调节浓水比例调节阀。仍有客户看着那清澈无比的浓水觉得浪费而改动。至此时，堵膜也就是早晚的事了。

  此法虽然属于经验主义，但是生产商在实际应用过程当中也出现了各种实用发明，比例缩短短时低压冲洗的频率（不单纯为了小型设备而发明，但是在小型设备上效果更明显）而时间，以减少浓差极化和污染的风险。或者配合②使用，亦可适当降低风险。

  备注：④是一种经验方式，广泛存在于1T/H以下的小型设备中，本人少见小型设备的回流设计，而④确实广泛存在于市场。因为④的存在，而且往往小型设备受限于成本原因和恶劣的市场之间的竞争关系，生产商常采用国产膜，甚至是国产中更廉价者（廉价不完全等同于低质量），这些综合因素进一步导致了小型设备堵膜现象高发，售后服务质量堪忧，行业口碑差等现象。

  吐槽写在最后：小型设备的系统回收率低是膜元件的基本属性和系统结构决定的，属于设计局限而不是设计错误。良好的沟通需要双方都有一定的水处理知识基础，足够耐心而不是单纯的比价格可能还有很远的路要走。反正我发布的跟设备价格相关的文章，比我这种讲理论知识的阅读量和咨询量都高多了=。=

  只要不超过反渗透膜元件允许进水压力范围（对于陶氏膜BW系列元件，41bar），总系统可以只设置一台高压泵，而不需要每一级单独设泵，此时，二级由一级RO的产水压力来推动，但是在任何时间和条件下，同一段的产水压力与同一段的进水或浓水压力的差值（即背压）小于0.3bar。也可设为一个中间过渡水箱以收集一级RO反渗透膜的产水，然后再利用高压泵向二级反渗透膜装置供水。

  产水电导率在多数情况下是产水品质较重要的参数，由于二氧化碳无法被反渗透膜所脱除，它会存在于成品水中，形成碳酸引起电导率的上升，通过将进水pH加碱调节到8.2左右，就可以阻止CO2透过反渗透膜，在此pH条件下，所有的二氧化碳会转化成碳酸，而碳酸能被膜很好地除去。

  在一级RO的进水或产水中均能加入NaOH，在产水中加NaOH时，加入量非常小，是因为一级RO产水几乎不存在缓冲能力，但在一级RO的进水中加碱要千万小心，防止碳酸钙沉淀，在pH8.2左右易发生碳酸钙沉淀。采用加碱处理方法，正常的情况下，原水含盐量不高时采用二级反渗透膜工艺，系统产水电导率可达1µs/cm（25℃）。

  备注：当一级RO进水呈中性或弱碱性时，鉴于其结构风险一般不建议调节pH值至更高的8.2。水质明显偏酸或者碱性过高时有必要进行适当调节，建议保守调节至7.5左右。