水处理基本知识浅谈RO装置的极限回收率

水处理项目中不管是给水处理还是废水处理（含中水回用），都不可避免的涉及到回收比例的问题。经常有客户会提出一定要求的回收比例，有些回收比例是能合理设计的情况下做到，而有些回收比例属实是在常规设计中难以做到的，甚至部分情况是在现阶段工艺状态下无论如何无法做到的。

那么水处理工程中，实际各个工艺的回收率到底是多少呢？其损耗的主要原因是什么。在实际项目中，影响回收比例最大的就是主流程膜分离技术（超滤UF,反渗透RO,纳滤NF等）造成的浓水净水分离，其次过滤设备反洗，自然蒸发等因素也会少量造成回收比例的下降。

本文重点讨论RO装置在理论设计中相关的极限回收率，以备更好的设计整个水处理系统。

一、什么是RO装置的回收率？

回收率：RO装置进水（预处理后给水）转化成产水（净水）的百分比。在RO装置中

系统回收率Y（%）=（产水流量/进水流量）×%

几个常见的概念：

①单支RO膜的回收率：出厂厂商决定，一般苦咸水取15%，海水10%，一米（40英寸，一英寸=2.54厘米）长RO膜单支实际回收率要求不超过18%（二级RO装置除外，一般不超过30%）。

②RO装置的单程回收率：单次产水/单次进水的回收率，由膜元件的组合方式决定。

③RO系统的系统回收率Y：RO装置实际使用时总的回收率，受单程回收率和浓水回用比影响，也是最常考虑的回收率。

二、提高系统回收率的意义？

提高系统回收率在给水项目（例如：纯水制备）过程中可以减少进水的量，带来经济效益和减少水资源的浪费。在废水处理方面可以减少浓缩废液的比例，减少处理费用，同时也可以增加回用水比例。

三、如何提高RO装置的系统回收率？

①增加膜的段数提高回收率

第一段膜过滤后排出的浓水直接进入第二段膜来过滤，也可以三段四段串联可以得到更高的回收率。膜串联后前段比后一段的过水量要更大所以一般前一段膜的数量支数要比后一段的要多。

RO膜串联段数越多浓水的浓缩倍数就越高，回收率50%的系统，浓缩倍数（约）是2倍，回收率75%，浓缩约4倍:回收率80%时，则浓缩约5倍。膜系统内由于浓差极化现象的存在，膜表面的料液含盐量会变得更高。因此，原水由于被浓缩，膜表面的污染会比想象中发生的更快，一般回收率在苦咸水脱盐处理中设在50-80%左右。系统的运行条件、原水的特征性状态等因素会影响回收率的确定，一旦选择过高的回收率，就会面临结垢的形成和技术污染的风险。

备注：增加膜壳长度也可以增加膜元件的串联长度，但是单支膜壳过长会造成末端元件水压不足和膜通量下降，影响RO装置整体回收率，同时单支膜壳过长还需要更高的给水压力造成能耗的增加。

②浓水回流提高回收率

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极水回流到二级RO纯水箱或者二级RO装置前等。

但是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设计方式，设定运行条件是非常必要的。切不可为了提高系统回收率，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。

备注：在系统没有浓水循环时，膜元件和系统回收率一般参照以下对应关系。

RO系统在实际设计中，一般遵循一级RO不超过75%，二级RO回收率维持在85-90%的原则。

这种原则的本质是系统中某些相关因素限制了系统的极限回收率Y。决定系统极限回收率的因素

主要有以下几个方面：难溶盐结垢，浓差极化因素，系统末端元件浓水流，系统均衡膜通量

1、难溶盐极限回收率

给水水质中的难溶盐（如：CaCO3、CaSO4、BaSO4、SrSO4、SiO2等）成分指标构成了RO系统的难溶盐极限回收率。前文（从RO装置的进水水质要求看预处理的重要性）我们详细介绍过难溶盐结垢对RO装置的重要影响，并且需要严格控制给水的含盐量和维持浓水侧离子积IPb小于溶质的Ksp。

IPbKsp，沉淀从溶液中析出。

IPb=Ksp，溶液为饱和溶液，并与沉淀之间建立了多相离子平衡。

IPbKsp，溶液为不饱和溶液，无沉淀析出；若有沉淀存在，则沉淀将溶解。

基本设计原则：严格控制进水水质标准，密切

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