原 水 类 型 与 水 质 分 析

一、原水类型

一反渗透系统的原水类型按照溶解性固体总含量(TDS)和有机物含量来划分

1.一级RO产水,TDS一般小于50mgL

2.自来水,TDs一般小于500mg/L;

3.苦咸水,TDS一般小于500mg/L，按照有机物含量又可分为地表水和地下水,

4.亚海水,TDS一般介于5000mg/L与15000mg/L之间；

5.海水,TDS一般在35000mg/L左右:

6.三级废水(中水),有机物含量较高(TOC和BOD值高)

不同类型的水源对应不同工艺的预处理和不同型号的膜元件,对于不具备水质分析或试验条件的小型工程项目,可参照相同类型水源的已投入运行的项目的预处理进行设计,但对于大型的工程项目必须进行水质全分析。

二、水质主要分析项目说明

原水水质决定预处理工艺流程,全面的水质分析数据是设计合理的预处理系统,保证反渗透系统长期稳定运行的重要保证。

1、PH值

原水PH值反映了原水的酸碱性。PH=7为中性:PH=0-7为酸性:PH=7-14为碱性。由于PH的变化影响离子的脱除率即系统的脱盐率变化,RO最优PH范围为6-8,所以PH是预处理设计中一个重要参数。另外降低进水PH值是控制碳酸钙沉淀析出的一种有效手段。

2、浊度

浊度是指水中悬浮物对光线透过时所发生的阻碍程度。水中的悬浮物一般是泥土、砂粒、微细的有机物和无机物、浮游生物、微生物和胶体物质等。水的浊度不仅与水中悬浮物质的含量有关,而且与它们的大小、形状及折射系数等有关。水质分析中规定:1L水中含有1mgSio2所构成的浊度为一个标准浊度单位，简称1度。

3、温度

温度是反渗透系统设计中一个重要参数,必须明确。温度直接影响系统运行的压力（高压泵的选择)、膜元件数量、产水水质以及各种可能会沉淀析出的晶体的溶解度。一般情况下，温度每降低3°，RO系统产水量降低约10%；温度每降低5°,给水泵压力则需增加约15%；温度升高，则RO系统透盐率增加即产水电导升高,温度降低则RO系统透盐率降低即产水电导降低。

4、电导率、总溶解固体含量(TD)

电导率是表示水中溶解离子导电能力的指标。电导率用电导率仪测量,其常用单位为微西门/厘米(μS/Cm)。电导率是测量水中离子浓度的便捷方法,但不能精确反应离子的构成。电导率随离子浓度增加而升高。

TDS(总溶解固体含量)是过滤掉悬浮物及胶体蒸发掉全部水分后剩余的无机物。TDS值可以用TDS测量仪直接测量,或者通过测量水的电导率然后转换成TDS值。粗略算法:对于氯化钠参考溶液,每2μ S/m的电导率对应1ppm的TDS。

5.离子成分

水中溶解的无机盐,其阴阳离子结合后形成的难溶盐或微溶盐在一定温度下有一定的溶解度，在RO系统中随着进水不断被浓缩,超过其溶解度极限时,它们就会在RO膜面上结垢。常见的难溶盐为CaCO3、CaSO4,其他可能会产生结垢的化合物为CaF2、BaSO4、SrSO4和Ca3(PO4)2。如果原水中的阴阳离子可以形成以上难溶盐或微溶盐,其预处理中必须考虑结垢控制措施,防止难溶盐或微溶盐超过其溶解度而引发沉淀与结垢。

6、氧化还原电位ORP

氧化还原电位ORP是表征水体中氧化性物质和还原性物质多少的一种参数。氧化还原电位一般以毫伏(mV)为单位,当氧化还原电位呈正值时表示水体中含氧化性物质,当氧化还原也位负值时表示水体中含还原性物质。RO系统进水一般要求ORP<200mv。

水体中的氧化物质通常是游离性氯、臭氧等,聚酰胺复合膜的耐氧化性比较差,常规膜元件要求的进水游离性氯含量不超过0.1ppm。对于ORP较高的水源必须采用活性炭吸附或投加还原剂的方法去除水体中的氧化性物质.

有时自然界水体的氧化还原电位为负值,这是因为这些水中含有H2S、SO2-3、Fe2+等。反渗透系统对H2S和Fe2+也很敏感,因为这两种物质可能会在系统内部造成胶体污染和微生物污染,可以采用活性炭吸附、氧化沉淀、絮凝过滤、离子交换等方法在系统预处理中去除。

7、硬度

水的硬度是指水中钙、镁离子的浓度,硬度单位是mg/L以CaCO3计。对于硬度和碱度都较高的水源,预处理工艺中应特别注意防止CaCO3结垢。

	硬度
	mmol/L	mg/LasCaCO3
软(soft)	＜3	＜300
中度（moderately  hard）	3-6	300-600
硬（hard）	6-8	600-800
高硬（very  hard）	10以上	1000以上

 

8.碱度

M和P的关系	水中各类碱度的含量
	HCO3-	CO32-	OH-
M=P即A=P	O	O	A
A＞2P即M＞P	M-P	2P	0
A＜2P即M＜P	0	2M	P-M
A=2P即M=P	0	A	0
P=O即A=M	A=M	0	0

碱度是指水中能与强酸(一般用0.1mol/L的HCl标准溶液)反应的碱性物质的含量。碱度主要是表征水中重碳酸根(HCO3-)、碳酸根(CO32-)、氢氧根离子含量,分为酚酞碱度和总碱度。滴定时,用酚酞作指示剂(指示终点pH=8.3)测得的碱度称为酚酞碱度:用甲基橙作指示剂(指示终点pH=4.4-4.5)测得的碱度称为甲基橙碱度,又称总碱度,因此酚酞碱度只是总碱度的一部分。酚酞碱度和总碱度间有一定的关系,如表：

注:1.滴定所用的HCl标准液浓度为0.1mol/L;

2.P指用酚酞作指示剂时所用标准溶液体积;M指用酚酞作指示剂滴定后继续用甲基橙作指示剂时,所用标准溶液体积;

3.A=M+P,即标准溶液的总消耗量;

9、COD、BOD、TOC

水处理中一般用化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)、总有机碳(TOC)三个指标来表示水中有机物含量。自然界中有机物种类繁多,水中的有机成分主要是腐殖酸、表面活性剂、油、微生物、农药等。

1)化学需氧量(COD)是在一定的条件下,采用一定的强氧化剂处理水样时,所消耗的氧化剂量。它是表示水中还原性物质多少的一个指标。水中的还原性物质有各种有机物、亚硝酸盐、硫化物、亚铁盐等,但主要的是有机物。因此,化学需氧量(COD)又往往作为衡量水中有机物质含量多少的指标。测定方法有重铬酸钾法和酸性法两种。重铬酸钾法多用于对工业废水的测定,对于天然水体,多采用酸性法。由于重铬酸钾的氧化性比强,通常情况下CODcr大于CODmn。

生化需氧量(BOD)是水中有机物由于微生物的生化作用进行氧化分解,使之无机化或气体化时所消耗水中溶解氧的总数量。其单位ppm(毫克/升)。目前国内外普遍采用20℃、5天培养时间所消耗的氧作为指标,称为BOD5。

BOD5与CODcr的比值称为可生化性,表示水体所含的有机物中可由生物降解的有机物的含量,比值越高,可生化性越好,生化处理出水的有机物含量就越低:比值低则与此相反。

2)总有机碳(TOC):是以碳的含量表示水体中有机物质总量的综合指标。TOC的测定采用燃烧法,能将有机物全部氧化,它比耗氧量更能直接表示有机物的总量,因此常被用来评价水体中有机物污染的程度。但是TOC的测定方法较复杂,对检测设备的要求很高,而且不能准确测定水中有机物的含量。

10.二氧化硅(Sio2)

大多数水源溶解性二氧化硅(SiO2)的含量在1-100mg/L。过饱和SiO2能够自动聚合形成不溶性的胶体硅或胶状硅,引起膜的污染。Si02污染是反渗透膜元件污染中比较严重的一种,因为一旦发生沉淀,极难进行清除。对含Si02的水源可采取投加阻垢剂、调节PH值(SiO2在PH=7-7.8范围溶解度最低)、石灰纯碱软化、降低回收率,提高进水温度等工艺处理。