由于超濾（UF）、納濾（NF）和反滲透（RO）膜絕大多數(shù)都是由高分子材料制成，其對(duì)進(jìn)水水質(zhì)有比較嚴(yán)格的要求，合理的預(yù)處理是保障系統(tǒng)正常運(yùn)行和降低運(yùn)行成本的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。一旦預(yù)處理系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題，污染物可能會(huì)在膜表面堆積，給膜系統(tǒng)帶來(lái)不可逆轉(zhuǎn)的危害。

微生物造成很難逆轉(zhuǎn)的污染

細(xì)菌、真菌和藻類進(jìn)入膜系統(tǒng)后，會(huì)粘附在膜表面時(shí)生長(zhǎng)繁殖，微生物及其代謝產(chǎn)物可能使膜孔完全堵塞，甚至使中空纖維內(nèi)腔完全堵塞，對(duì)無(wú)論是超濾膜，還是納濾和反滲透膜都會(huì)造成不可逆轉(zhuǎn)的污染。

水處理工程中通常加入次氯酸難（NaClO）、臭氧（O3）等氧化劑，也可以配合紫外殺菌。這些措施只是防止微生物滋生，但并不能從水中去除微生物，殺滅不徹底的微生物還會(huì)復(fù)活。尤其是芽孢，由于耐受一定的殺菌劑，成為膜生物污染的潛在威脅。

適當(dāng)?shù)念A(yù)處理不僅能夠提高殺菌劑的效果，比如介質(zhì)過(guò)濾，同時(shí)也可以濾除一部分微生物甚至芽孢，降低膜的微生物污染。

渾濁度降低產(chǎn)水率

當(dāng)水中含有懸浮物、膠體、微生物和其他雜質(zhì)時(shí)，都會(huì)使水產(chǎn)生一定程度的混濁。由于濁度是測(cè)量被水中顆粒物反射的光線強(qiáng)度得來(lái)的，所以原水的顏色、不透明性、顆粒的大小、數(shù)量和形狀均影響測(cè)量結(jié)果。因此，濁度與懸浮物的關(guān)系是隨機(jī)的。對(duì)于較小的微粒，濁度并不能反映。

在膜法處理中，用濁度來(lái)反映渾濁度明顯是不精確的，實(shí)踐中使用SDI來(lái)預(yù)測(cè)顆粒物的污染傾向。

降低渾濁度傳統(tǒng)采用的方法是絮凝加介質(zhì)過(guò)濾器，由于介質(zhì)過(guò)濾器過(guò)濾效果受水質(zhì)波動(dòng)影響較大，近年來(lái)廣泛使用超濾或者微濾取代介質(zhì)過(guò)濾器作為膜法水處理工藝的預(yù)處理設(shè)備。

為了濾除細(xì)小的顆粒，一般需要向原水中添加一定量的絮凝劑來(lái)提高去除效率。在絮凝劑加入的同時(shí)，可加入助聚劑，如pH調(diào)節(jié)劑（石灰、碳酸鈉）、氧化劑（氯和漂白粉），加助聚劑（聚丙稀酰胺）等，提高混凝效果。

溶解性有機(jī)物的去除

溶解性有機(jī)物用絮凝沉降、多介質(zhì)過(guò)濾以及超濾均無(wú)法徹底去除。目前多采用氧化法或者吸咐法。

（1） 氧化法利用氯或次氯酸鈉（NaClO）進(jìn)行氧化，對(duì)除去溶解性有機(jī)物效果比較好，另外臭氧（O3）和高錳酸鉀（KMnO4）也是比較好的氧化劑，但成本略高。

（2） 吸附法利用活性炭或大孔吸附樹(shù)脂可以有效除去溶解性有機(jī)物。但對(duì)于難以吸附的醇、酚等仍需采用氧化法處理。

（3） 電化學(xué)氧化法是利用水及溶解物質(zhì)在電解條件下的氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生氧化性的物質(zhì)來(lái)去除有機(jī)物。也可以配合傳統(tǒng)的吸附工藝聯(lián)合處理。

供水水質(zhì)調(diào)整

供水溫度的調(diào)整 ：膜的透水性能與溫度高低有直接的關(guān)系，膜組件標(biāo)定的透水速率一般是用純水在25℃條件下測(cè)試的，膜的透水速率與溫度成正比。因此當(dāng)供水溫度較低時(shí)（如＜5℃），可采用某種升溫措施，使其在較高溫度下運(yùn)行，以提高工作效率。但當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)，同樣對(duì)膜不利，會(huì)導(dǎo)致膜性能的變化，對(duì)此，可采用冷卻措施，降低供水溫度。

供水PH值的調(diào)整：用不同材料制成的膜對(duì)pH值的適應(yīng)范圍不同，例如醋酸纖維素適合pH=4～6，PAN和PVDF等膜，可在pH=2～12的范圍內(nèi)使用，如果進(jìn)水超過(guò)使用范圍，需要加以調(diào)整，目前常用的PH調(diào)節(jié)劑主要有酸（HCl 和H2SO4）等和堿（NaOH等）。

結(jié)垢的防治

結(jié)垢是難溶性鹽類的結(jié)晶析出，以固體形式的沉積物。

在反滲透和納濾系統(tǒng)中析出的垢主要是無(wú)機(jī)成分，以碳酸鈣為主。在天然的水源中存有的主要難溶性鹽類主要有：碳酸鈣（CaCO3）、硫酸鋇（BaSO4）、硫酸鈣（CaSO4）、氟化鈣（CaF2）、硫酸鍶（SrSO4）和二氧化硅（SiO2）。一般來(lái)說(shuō)，鹽的溶解度受各種在水中成分的濃度、pH 值、溫度以及共存的其它鹽分濃度影響，難溶鹽的溶解度通常用溶度積（Ksp）來(lái)表示，溶度積越小溶解度就越低。同時(shí)可以查看中國(guó)污水處理工程網(wǎng)更多技術(shù)文檔。

碳酸鈣穩(wěn)定傾向可以用LSI（當(dāng)TDS < 4 000 mg/L 時(shí)）或SDSI（當(dāng)TDS > 4 000 mg/L 時(shí)）進(jìn)行估算。

回收率

反滲透以及納濾系統(tǒng)的回收率和原水中總?cè)芙馕镔|(zhì)的濃縮倍率有直接關(guān)系，回收率50%的系統(tǒng)，濃縮倍數(shù)是2倍；回收率75%時(shí)，濃縮4倍；回收率80%時(shí)，則濃縮5倍；回收率達(dá)到90%時(shí)，相當(dāng)于濃縮10倍。

膜系統(tǒng)內(nèi)由于濃差極化現(xiàn)象的存在，膜表面附近的料液含鹽量會(huì)變得很高，其濃縮程度遠(yuǎn)大于這個(gè)濃縮倍數(shù)。因此，原水由于被濃縮，膜表面的污染會(huì)比想象中發(fā)生的更快。系統(tǒng)的運(yùn)行條件、原水的特性狀態(tài)等因素會(huì)影響回收率，一旦選擇過(guò)高的回收率，就會(huì)面臨結(jié)垢的形成和急速的污染的風(fēng)險(xiǎn)。

因此，按照實(shí)際情況適當(dāng)?shù)脑O(shè)定回收率就顯得尤為重要。基于原水的水質(zhì)分析數(shù)據(jù)結(jié)合把握其四季變動(dòng)范圍，考慮前處理和產(chǎn)水的回收率、運(yùn)行溫度等相關(guān)的膜系統(tǒng)設(shè)計(jì)方式，設(shè)定運(yùn)行條件。

絮凝

絮凝是向水中加入絮凝劑，中和膠體粒子表面的電荷，使得膠體粒子間的排斥力變?nèi)酰�最終導(dǎo)致微粒子之間變的更容易聚集。絮凝通過(guò)以下三個(gè)方式起作用：（1）膠體間的引力和反作用力；（2）粒子和粒子的接觸、碰撞；（3）化學(xué)作用（金屬氫氧化物的溶解度）。多數(shù)常用絮凝劑（表4.4 所示）與水中的堿性成分反應(yīng)，生成金屬氫氧化物。然而如果加入絮凝劑的量過(guò)多，會(huì)導(dǎo)致生成的氫氧化物析出并對(duì)膜元件造成污染。

絮凝劑的種類以及添加1mg/L引起的水質(zhì)變化
 

化學(xué)藥劑名	分子量	有效pH 值范圍	氫氧化物的量，mg/L
硫酸鋁 Al 2 (SO 4 ) 3 ・18H 2 O，（8% as Al 2 O 3 ）	666	6.0 – 8.5	0.234
三氯化鐵FeCl 3 ・6H 2 O，（38% as FeCl 3 ）	207.5	3.5 – 11.0	0.250
硫酸鐵 Fe 2 (SO 4 ) 3 ，（11% as Fe 3+ ）	400	4.0 – 11.0	0.532
聚合氯化鋁[Al 2 (OH)n・Cl6-n] m，（n = 5）	174.5×m	6.0 – 8.5	0.894

影響絮凝的因素，除了絮凝劑的注入量以外，還有pH 值、攪拌條件、共存離子以及水溫等。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，必須預(yù)先對(duì)這些絮凝條件進(jìn)行預(yù)測(cè)。

介質(zhì)過(guò)濾

按照過(guò)濾的速度可分為慢速過(guò)濾和快速過(guò)濾兩個(gè)大類。介質(zhì)過(guò)濾可以有效的去除給水中的懸浮物，降低濁度和SDI 值。僅靠絮凝、砂濾無(wú)法把原水中的粒子有效捕捉時(shí)，還可以配合使用絮凝沉淀和氣浮組合。但是，添加過(guò)濾輔助藥劑或者絮凝劑，有可能會(huì)導(dǎo)致反滲透和納濾膜污染。因此需要做小型實(shí)驗(yàn)，以確認(rèn)藥劑的添加是否對(duì)反滲透和納濾系統(tǒng)有影響。

在選擇濾速時(shí)，依據(jù)原水水質(zhì)的不同可以有所變化。通常對(duì)于地下水水源，由于水中的膠體、懸浮物含量較少，可以選擇較高的濾速；對(duì)于污染較嚴(yán)重的地表水，濾速的設(shè)定一定不能太高，以免對(duì)反滲透和納濾系統(tǒng)造成嚴(yán)重污染（通過(guò)多年的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于受污染的地表水，過(guò)濾速度應(yīng)盡量小于8 米/小時(shí)，有條件的可以接近6 米/ 小時(shí)，最高也不要超過(guò)10 米/小時(shí)）。

介質(zhì)過(guò)濾的特征
 

過(guò)濾的種類	慢速過(guò)濾	快速過(guò)濾
過(guò)濾速度	約5米/天	4 – 10 米/小時(shí)
過(guò)濾材料的層高	約0.7 – 1.0 米	約0.6 – 0.9 米
有效過(guò)濾直徑	0.30 – 0.45 毫米	0.45 – 0.70 毫米
均等系數(shù)	< 2.0	< 1.7
過(guò)濾層的再生	阻力增加時(shí)，將表層取出進(jìn)行清洗	反洗
目的	去除細(xì)小的難溶物質(zhì)	適合去處于粒徑為0.1 – 50 微米的顆粒物

活性炭

活性炭可以用來(lái)吸附溶解性有機(jī)物以及游離氯和臭氧等氧化劑，用活性炭作為反滲透和納濾膜系統(tǒng)的預(yù)處理已經(jīng)被廣泛使用。通常被采用的活性炭有兩種類型：顆粒活性炭和粉末活性炭。
 

活性炭 的種類	顆粒 活性炭	粉末 活性炭
使用方法	和介質(zhì)過(guò)濾一樣	添加到攪拌槽中與水混合
使用中的特點(diǎn)	可以再生，可長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行	一次性投加不能再生，可隨時(shí)改變加藥量和品牌
經(jīng)濟(jì)上的特點(diǎn)	設(shè)備投入較大	設(shè)備簡(jiǎn)單，但須對(duì)廢炭進(jìn)行處理，長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行成本較大

微濾和超濾

微濾（MF）和超濾（UF）是近幾年才大規(guī)模應(yīng)用的反滲透和納濾預(yù)處理工藝。同絮凝、沉淀以及砂濾比較，其過(guò)濾的水質(zhì)穩(wěn)定、設(shè)備管理比較簡(jiǎn)單，也不會(huì)產(chǎn)生過(guò)濾殘?jiān)�或絮凝污泥等廢棄物。

作為預(yù)處理，微濾和超濾膜的使用可以完全去除不溶解的物質(zhì)，降低顆粒物的污染風(fēng)險(xiǎn)，使得反滲透的設(shè)計(jì)水通量可以適當(dāng)增加約10 – 20%。在選擇微濾和超濾作為預(yù)處理時(shí)，一定要嚴(yán)格控制藥劑的投加量、嚴(yán)格按照微濾和超濾制造商提供的設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)，雖然微濾和超濾系統(tǒng)自動(dòng)化程度高、運(yùn)行操作簡(jiǎn)單，但也同樣要做好維護(hù)工作，確保系統(tǒng)穩(wěn)定的運(yùn)行。

保安過(guò)濾器

通過(guò)預(yù)處理的水在進(jìn)入反滲透和納濾系統(tǒng)之前通常會(huì)設(shè)置5 μm 左右的保安過(guò)濾器，這是為了防止管路和中間水箱帶入污染物。需要注意的是保安過(guò)濾器可能會(huì)成為微生物污染的發(fā)生源，保安過(guò)濾器同樣需要定期清洗和殺菌。有廢水需要處理的單位，也可以到污水寶項(xiàng)目服務(wù)平臺(tái)咨詢具備類似污水處理經(jīng)驗(yàn)的企業(yè)。

除鐵和除錳

在有的井水中含有還原態(tài)的Fe2+和Mn2+。這種水在氧化后或者當(dāng)水中的氫氧根超過(guò)5 mg/L 時(shí)，F(xiàn)e2+會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)镕e3 ，生成膠體的氫氧化物。
 4 Fe（HCO3）2 + O2 + H2O → 4 Fe（OH）3 + 8 CO2

鐵比錳更容易造成反滲透和納濾膜的污染。用反滲透系統(tǒng)來(lái)處理這樣的水時(shí)，重要的是不要接觸空氣。在進(jìn)入反滲透裝置前對(duì)原水進(jìn)行氧化，然后使用過(guò)濾器脫除，也可以防止鐵和錳帶來(lái)的污染。

膜劣化的防止

膜的劣化，主要是受物理或化學(xué)作用發(fā)生不可逆的細(xì)微構(gòu)造或分子構(gòu)造變化，導(dǎo)致膜性能下降的現(xiàn)象。

物理劣化：已知物理劣化的顯著事例是從水泵發(fā)出的超聲波會(huì)造成膜破損（脫鹽率下降），超過(guò)允許的壓力或超過(guò)上限溫度（45℃）的運(yùn)行，也都會(huì)造成膜劣化導(dǎo)致水通量下降。

化學(xué)劣化：是指反滲透和納濾膜受氧化劑影響，芳香聚酰胺的聚合鏈被切斷，或者因過(guò)量酸、堿等藥劑清洗，導(dǎo)致膜分離性能的衰減。

醋酸纖維素反滲透膜會(huì)受到來(lái)自細(xì)菌分解影響導(dǎo)致高分子聚合鏈斷裂，進(jìn)而導(dǎo)致脫鹽率下降。

反滲透進(jìn)水的水質(zhì)允許值檢查表

導(dǎo)致膜污染的指標(biāo)				允許值			解決方法
懸浮物等		濁度		< 1 NTU			過(guò)濾，絮凝沉淀，微濾，超濾
		SDI 15		< 5.0			N/A
		顆粒物		< 100個(gè)/ml			過(guò)濾，絮凝沉淀，微濾，超濾
		微生物		< 1個(gè)/ml			殺菌，微濾，超濾
金屬氧化物		鐵，F(xiàn)e 3+		< 50μg/L			氧化+沉淀或過(guò)濾
		錳，Mn		< 50μg/L			使用分散劑
結(jié)垢物質(zhì)		CaCO 3		LSI<0			回收率，pH值，阻垢劑
		CaSO 4		< 230%			回收率，阻垢劑
		BaSO 4		< 6 000%			回收率，阻垢劑
		SrSO 4		< 800%			回收率，阻垢劑
		CaF 2		濃水< 1.7 mg/L			回收率
		Ca 3 (PO 4 ) 2		濃水側(cè)濃度不能超過(guò)溶解度			回收率
		SiO 2		< 100 %			回收率
有機(jī)物3		油		0			氣浮、吸附
		TOC		< 10 mg/L			活性炭 ，過(guò)濾，吸附樹(shù)脂
		COD		< 10 mg/L			活性炭 ，過(guò)濾，吸附樹(shù)脂
		BOD		< 5 mg/L			活性炭 ，過(guò)濾，吸附樹(shù)脂
導(dǎo)致膜劣化的指標(biāo)				允許值			去除方法
pH值4				3 – 10			加入酸或堿調(diào)節(jié)
溫度				5 – 45℃			換熱器
氧化劑	余氯					< 0.1 mg/L		還原劑， 活性炭 吸附
	臭氧					0
	其他					0
表面活性劑			選擇陽(yáng)離子或兩性表面活性劑時(shí)要注意
酒精			< 10%		N/A