反渗透系统预处理搭配技术指南

反渗透系统预处理的核心是 “按需搭配”，需根据原水水质（如悬浮物、有机物、结垢离子含量）和膜元件特性，组合物理过滤、化学调节、吸附净化等工艺，确保进水满足膜系统要求（SDI≤5、浊度≤1NTU、余氯≤0.1mg/L），从源头避免膜污染、结垢或氧化损坏，以下是分场景的预处理搭配技术指南。

一、预处理搭配的核心原则：先诊断水质，再匹配工艺

所有预处理方案设计前，必须先做原水水质全分析，重点关注 6 项关键指标，再针对性组合工艺，避免 “一刀切” 式搭配导致效果不足或成本浪费：

悬浮物 / 胶体（浊度、SDI）：浊度＞1NTU 或 SDI＞5 时，需强化物理过滤；

有机物（COD、TOC）：COD＞50mg/L 时，需增加吸附或氧化工艺；

氧化性物质（余氯、臭氧）：余氯＞0.1mg/L 时，必须加还原或吸附工艺；

结垢离子（钙、镁、硅）：硬度＞3mmol/L 或 SiO₂＞50mg/L 时，需软化或阻垢；

微生物（细菌总数）：细菌＞100CFU/mL 时，需加消毒或抗污染工艺；

特殊离子（氟、重金属）：氟＞1mg/L 或含重金属时，需专项去除工艺。

二、典型原水场景的预处理搭配方案

不同原水（市政自来水、地下水、地表水、工业废水）的污染物差异大，需对应不同的预处理组合，以下是 4 类常见场景的成熟搭配方案：

1. 市政自来水（低浊、含余氯，适合商用 / 家用反渗透）

水质特点：浊度 1-3NTU、SDI 3-5、余氯 0.2-1mg/L、COD＜30mg/L、硬度 2-5mmol/L（部分地区高）。预处理搭配（三级组合）：

第一级：PP 棉过滤（粗滤）

选用 5-10μm 熔喷 PP 棉滤芯，拦截水中泥沙、铁锈等大颗粒悬浮物，保护后续精密设备，更换周期 3-6 个月（或压差＞0.05MPa）。

第二级：活性炭过滤（除氯 + 除有机物）

用碘值≥1000mg/g 的椰壳颗粒活性炭，接触时间 15-20 分钟，吸附余氯（去除率≥99%）和部分小分子有机物（如腐殖酸），避免余氯氧化膜元件，更换周期 6-12 个月（或出水余氯＞0.1mg/L）。

第三级：精密过滤（保安过滤）

用 1-5μm 聚丙烯折叠滤芯，拦截前两级漏过的细小胶体和活性炭粉末，确保进水 SDI≤5，更换周期 1-2 个月（或压差＞0.05MPa）。

特殊调整：若自来水硬度＞5mmol/L，在活性炭后加 “钠离子交换软化器”（用 001×7 阳离子树脂），或直接投加阻垢剂（如 ATMP，投加量 2-4mg/L），防止钙镁结垢。

2. 地下水（高硬度、高硅，适合工业反渗透）

水质特点：浊度＜1NTU、SDI 2-4、无余氯、COD＜20mg/L、硬度 5-15mmol/L、SiO₂ 30-80mg/L（部分地区高）。预处理搭配（四级组合）：

第一级：多介质过滤（预处理粗滤）

用 “无烟煤（1.2-2.0mm）+ 石英砂（0.8-1.2mm）” 双层滤料，滤速 8-10m/h，拦截水中少量泥沙和胶体，反洗周期 12-24 小时（或压差＞0.04MPa）。

第二级：软化处理（除结垢离子）

优先用 “钠离子交换器”（双罐并联，一用一备），树脂选用 001×7 强酸性阳离子树脂，再生周期根据硬度计算（如进水硬度 10mmol/L，产水 100m³ 后再生），确保出水硬度≤0.5mmol/L；若硬度＞15mmol/L，改用 “石灰软化 + 沉淀池”，加石灰（CaO）和纯碱（Na₂CO₃），使钙镁生成沉淀，硬度降至 3-5mmol/L 后，再进离子交换器。

第三级：阻垢剂投加（防硅垢 + 残余硬度）

在软化后投加 “有机膦酸盐 + 硅阻垢剂” 复配药剂（如 HEDP + 聚环氧琥珀酸），投加量 3-5mg/L，控制浓水 LSI＜0.8、硅浓度＜20mg/L，避免硅垢和残余钙镁结垢。

第四级：精密过滤（保安过滤）

用 1-3μm 不锈钢滤网或折叠滤芯，拦截软化产生的细小沉淀，确保进水 SDI≤3，更换周期 2-3 个月。

3. 地表水（高浊、高有机物、高微生物，适合市政 / 工业回用）

水质特点：浊度 10-50NTU、SDI 5-10、COD 30-80mg/L、细菌总数 10³-10⁵CFU/mL、含藻类和胶体。预处理搭配（五级组合）：

第一级：格栅 + 混凝沉淀（降浊）

先过 5-10mm 机械格栅，拦截树枝、杂草等漂浮物；再投加聚合氯化铝（PAC，投加量 5-10mg/L），经静态混合器混合后进入斜管沉淀池（表面负荷 2-3m³/(m²・h)），将浊度降至 5-10NTU，沉淀池排泥周期 1-2 天。

第二级：多介质过滤（精滤降浊）

用 “无烟煤 + 石英砂 + 磁铁矿” 三层滤料，滤速 6-8m/h，进一步将浊度降至 1-2NTU、SDI 降至 5-7，反洗周期 8-12 小时。

第三级：臭氧氧化 + 活性炭吸附（除有机物 + 消毒）

投加臭氧（投加量 2-5mg/L），接触时间 10-15 分钟，氧化大分子有机物（如腐殖酸）为小分子，同时杀灭 90% 以上微生物；后续用活性炭过滤（接触时间 20-30 分钟），吸附氧化后的有机物和残余臭氧，确保 COD＜30mg/L、细菌＜100CFU/mL。

第四级：精密过滤（保安过滤）

用 1μm 折叠滤芯，拦截活性炭粉末和细小胶体，SDI 降至≤5，更换周期 1 个月。

第五级：紫外线消毒（二次杀菌）

若后续膜系统为抗污染膜，可在精密过滤后加紫外线消毒（剂量≥30mJ/cm²），彻底杀灭残余微生物，避免生物黏泥污染膜元件。

4. 工业废水（高 COD、高盐、含特殊污染物，适合废水回用）

水质特点：因行业差异大，以化纤废水为例：浊度 5-20NTU、COD 200-800mg/L、含纤维碎屑、油类 5-20mg/L、盐度 1000-5000mg/L。预处理搭配（六级组合）：

第一级：纤维拦截 + 调节池（预处理）

用 1-2mm 孔径格栅拦截纤维碎屑，再进入调节池（停留时间 8-12 小时），均衡水质水量，避免冲击后续工艺。

第二级：气浮除油（除油 + 部分悬浮物）

投加破乳剂（如 PAC+PAM，投加量 10-15mg/L），进入溶气气浮机（气水比 1:3），去除 80% 以上油类和部分悬浮物，出水油类≤5mg/L。

第三级：厌氧 + 好氧生化（降 COD）

先经 UASB 反应器（容积负荷 3-5kgCOD/(m³・d)），降解 40%-60% COD；再进接触氧化池（停留时间 6-8 小时），COD 降至≤100mg/L，满足后续处理要求。

第四级：多介质过滤（降浊）

用 “改性无烟煤（除残余油）+ 石英砂” 滤料，滤速 5-7m/h，浊度降至≤2NTU，反洗周期 10-15 小时。

第五级：保安过滤 + 阻垢剂投加

1μm 折叠滤芯过滤，投加阻垢剂（如聚羧酸类，投加量 4-6mg/L），控制浓水结垢风险。

第六级：超滤（深度净化，可选）

若 COD 仍＞50mg/L 或 SDI＞5，加超滤系统（PVDF 中空纤维膜，孔径 0.01μm），去除胶体、大分子有机物和微生物，确保进水 SDI≤3，膜通量 15-20LMH。

三、预处理系统的关键运行控制要点

搭配好工艺后，需通过以下控制要点确保稳定运行，避免预处理失效导致膜污染：

水质实时监测

在预处理各单元进出口安装在线仪表：进水端测浊度、余氯、COD；软化后测硬度；保安过滤后测 SDI 和浊度，设定预警值（如 SDI＞5、余氯＞0.1mg/L 时报警），超标时立即停机排查。

设备定期维护

过滤器：多介质过滤器每季度检查滤料损耗（补充量≤10%/ 年），活性炭过滤器每 6 个月检测吸附能力（碘值下降＞20% 时更换）；

软化器：树脂再生时控制盐液浓度（8%-10%）和再生时间（30-40 分钟），避免再生不彻底导致硬度泄漏；

加药系统：定期校准计量泵（误差≤5%），确保阻垢剂、还原剂投加量准确，药剂桶避免污染（每周清洗 1 次）。

应急处理预案

若原水水质突然恶化（如地表水暴雨后浊度骤升），立即开启旁通阀，将原水引入应急调节池，同时投加应急药剂（如增加 PAC 投加量），待水质恢复后再进入预处理系统，避免冲击膜元件。

四、预处理搭配的常见误区与规避方法

误区 1：省略保安过滤，认为多介质过滤足够

风险：多介质过滤会产生滤料粉末，直接进入膜系统会划伤膜表面，导致脱盐率下降；

规避：必须保留 1-5μm 保安过滤，且滤芯按周期更换，禁止超期使用。

误区 2：用 PAC 直接投加至保安过滤前，不设沉淀 / 过滤

风险：PAC 未反应完全的絮体会堵塞保安过滤滤芯，甚至穿透至膜系统；

规避：PAC 需在沉淀池或多介质过滤前投加，确保絮体充分沉淀或被过滤去除，再进入后续工艺。

误区 3：地下水预处理只加阻垢剂，不软化

风险：硬度＞8mmol/L 时，仅靠阻垢剂无法完全抑制结垢，长期运行会导致膜表面结垢，产水量下降；

规避：硬度＞5mmol/L 时，优先用离子交换软化，再辅助阻垢剂，确保出水硬度≤0.5mmol/L。