哪些因素会影响反渗透设备的海水淡化效果？

一、进水条件：决定反渗透系统的 “基础负荷”

进水（海水）的原始特性是影响淡化效果的首要前提，直接决定膜元件的处理压力和污染物负荷：

进水含盐量（TDS）

海水 TDS 通常在 30,000~45,000 mg/L（部分高盐海域可达 50,000 mg/L 以上）。TDS 越高，海水渗透压越大，需更高的操作压力才能推动水分子透过膜

；若压力不足，会导致产水率下降、产水含盐量（TDS）升高。例如：红海高盐海水（TDS≈42,000 mg/L）比渤海海水（TDS≈30,000 mg/L）需要

多 10%~15% 的操作压力，否则产水水质易不达标。

进水温度

温度对膜的透水性影响显著：温度每升高 1℃，膜的水通量（单位时间透过膜的水量）约增加 2.5%~3%；反之，温度降低会导致水通量下降，若为维持产水量

强行提高压力，可能加速膜老化。

标准运行温度通常为 25℃，若海水温度低于 10℃（如高纬度海域冬季），产水率可能下降 30% 以上，需额外配备加热装置（如余热利用或电加热）维持效果。

进水污染物含量

海水中的悬浮物（SS）、胶体（如黏土、藻类分泌物）、微生物（细菌、藻类）、有机物（如腐殖酸）等污染物，会直接导致膜表面结垢、堵塞或生物污染，破

坏膜的分离性能：

悬浮物 / 胶体：堵塞膜孔道，降低水通量，同时增加膜压差（ΔP）；

微生物：在膜表面形成 “生物膜”，不仅阻碍水透过，还会分泌酸性物质腐蚀膜材料；

有机物：与膜表面发生吸附作用，改变膜的亲水性，进一步降低透水性。

二、运行参数：直接调控膜的分离效率

设备运行中的关键参数需严格控制，偏离最优范围会直接影响淡化效果：

操作压力

反渗透的核心是 “压力驱动”—— 需施加高于海水渗透压的压力，才能让水分子透过半透膜（盐离子被截留）。

压力过低：水分子无法有效透过膜，产水率低、产水含盐量高；

压力过高：虽可能短期提升产水率，但会加剧膜的压实效应（膜孔道变形），导致膜寿命缩短，同时增加能耗和设备磨损（如泵体过载）。

海水淡化反渗透的常规操作压力为 5.5~6.5 MPa（视进水 TDS 调整，高盐海水需达 7.0 MPa 以上）。

回收率（产水率）

回收率指 “产水量 / 进水量” 的比值，是衡量系统效率的核心指标，但需与膜耐受度平衡：

回收率过低：水资源利用率低，运行成本高；

回收率过高：浓水（截留了盐离子和污染物的废水）浓度急剧升高，易超过盐类（如碳酸钙、硫酸钙、二氧化硅）的溶解度，导致膜表面结垢，同时浓水侧渗

透压升高，反向抑制水分子透过，最终导致产水水质下降。

海水淡化反渗透的常规回收率为 35%~45%（单级系统），若需提高回收率（如至 50% 以上），需配套 “浓水再循环” 或 “二级反渗透” 工艺，并加强防结

垢措施。

流速（膜面流速）

指海水在膜元件进水通道内的流动速度，主要影响膜表面的 “浓差极化” 现象：

浓差极化：水分子透过膜后，盐离子在膜表面富集，形成高浓度的 “边界层”，该层渗透压升高，会反向阻碍水分子透过，导致产水率下降、产水含盐量升高；

流速过低：边界层增厚，浓差极化加剧；

流速过高：虽能冲刷膜表面、减轻浓差极化，但会增加系统压力损失（能耗升高），且可能因湍流过大损伤膜元件。

常规膜面流速控制在 0.15~0.3 m/s（针对卷式膜元件，最常用的海水淡化膜类型）。

三、膜元件状态：决定分离性能的核心部件

膜元件是反渗透系统的 “心脏”，其性能衰减或损坏会直接导致淡化效果下降：

膜材质与类型

海水淡化反渗透膜需耐受高盐、高压、高腐蚀环境，目前主流材质为芳香族聚酰胺复合膜（透水性好、盐截留率高，常规 NaCl 截留率≥99.5%）；若使用劣质

膜（如醋酸纤维素膜），则可能因耐盐性、耐氧化性差，导致截留率快速下降，产水不达标。

膜污染与结垢

这是导致膜性能衰减的最主要原因（占故障的 70% 以上），具体包括：

结垢污染：海水中的钙、镁、钡、锶离子与碳酸根、硫酸根结合，形成碳酸钙（CaCO₃）、硫酸钙（CaSO₄）等难溶盐，附着在膜表面堵塞孔道；

胶体污染：黏土、铁氧化物、藻类残骸等胶体颗粒吸附在膜表面，形成致密滤饼层；

生物污染：细菌、藻类在膜表面繁殖形成生物膜，分泌的黏液会进一步加剧堵塞；

有机物污染：海水中的腐殖酸、油脂等有机物与膜表面吸附，改变膜的亲水性。

无论哪种污染，都会导致水通量下降、盐截留率降低、膜压差升高，需通过预处理和定期清洗缓解。

膜老化与物理损伤

化学老化：进水若含氯、臭氧等氧化剂（海水消毒残留），会氧化聚酰胺膜的活性层，导致膜结构破坏，截留率永久性下降；

物理老化：长期高压运行导致膜孔道压实，或频繁启停、压力波动导致膜元件变形；

物理损伤：安装时膜元件错位、划伤，或进水含尖锐杂质（如沙粒）刺穿膜表面，导致 “浓水 - 产水串流”，产水含盐量骤升。

四、预处理工艺：保障膜元件稳定运行的 “前置防线”

预处理的核心是 “去除进水中的污染物，降低膜负荷”，若预处理失效，后续反渗透膜会快速污染，淡化效果急剧下降：

预处理不足的影响

未去除悬浮物 / 胶体：导致膜孔堵塞，水通量下降；

未控制微生物：引发生物污染，形成生物膜；

未添加阻垢剂：高回收率下易结垢；

未去除氧化剂（如氯）：氧化破坏聚酰胺膜，截留率下降。

关键预处理环节的作用

标准海水预处理流程通常包括：“格栅过滤（除大颗粒）→ 多介质过滤（除悬浮物）→ 超滤 / 微滤（除胶体、微生物）→ 加药（阻垢剂 + 还原剂）”。例如：

超滤预处理可将进水 SDI（污染指数，衡量胶体含量的指标）控制在≤3（膜元件要求 SDI≤5），显著降低胶体污染风险；

加还原剂（如亚硫酸氢钠）可去除残留氯，避免膜氧化；加阻垢剂可抑制钙、镁盐结垢。