RO系统的回收率设置指南

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@小白创作中心

RO系统的回收率设置指南

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http://www.360doc.com/content/24/0428/14/33671887_1121695920.shtml

在水处理领域，反渗透（RO）系统的回收率设置是一个核心问题。本文详细探讨了RO系统的回收率计算方法、影响因素以及不同规模系统在不同原水水质条件下的回收率建议，为相关技术人员提供了实用的参考指南。

关于反渗透系统的回收率

根据膜元件性能及经验，反渗透系统的回收率一般可以表述为：

一级RO系统：小型系统（膜元件总数少于6支）回收率设置为50-75%
一级RO系统：大中型系统回收率设置为75%
二级RO系统：回收率设为85%+

然而，没有限定条件的结论往往也很容易误人子弟！下面将对RO系统回收率的影响因素进行详细分析。

回收率、浓缩因子、浓差极化因子的简单回顾

回收率计算公式

R=Fp/Ff×100%
式中：

Ff：反渗透膜（系统）的进水流量（m/h）
Fp：反渗透膜（系统）的产水流量（m/h）
R：反渗透膜（系统）的回收率

浓缩因子计算公式

CF=1/(1-R)
式中：

CF：浓缩因子
R：反渗透膜（系统）的回收率

浓差极化因子

β（一级RO）≤1.2
β（二级RO）≤1.4

备注：传统RO膜的单支膜元件回收率上限为15%，极限回收率上限为15%*1.2=18%。在RO软件设计系统中一般以前者作为设计标准（超过则会报警）。

膜元件总数＜6的小型RO系统，可适当放宽上述最大回收率限制

RO系统回收率的影响因素

RO系统回收率的影响因素原则上分为难溶盐结垢、浓差极化、末端元件浓水流、均衡膜通量四部分，其相应的影响因素分别如下：

难溶盐结构：原水水质、回收比例
浓差极化：膜元件表面浓水侧含盐量富集
末端元件浓水流：足够的末端元件浓水流带走高盐分浓水，减少末端浓水侧的结垢风险
膜通量：均衡膜通量有助于确保前后膜元件较均匀的工作效率，防止单支膜元件回收率或者膜通量过高。

其中①②③叠加作用发生在系统末端膜元件（最后一支膜元件）浓水侧表面，此处的难溶盐结垢风险最大，其相应难溶盐的溶度积Ksp是原水的浓缩因子浓差极化因子乘积二次方（AB式难溶盐，A2B和AB2为三次方）。以75%系统碳酸钙回收率举例，其浓缩因子=1/（1-0.75）=4，β=1.2，CFβ=4.8，其Ksp为原水（给水）Ksp的23.04倍。

考虑到②可以通过短时低压冲洗，③和④则可以通过合理排列膜元件来适当解决，所以在常规系统中，往往决定RO系统回收率的就是难溶盐的结垢问题。其影响上限为①②③的叠加作用，影响下限为系统浓缩比例的单独影响。同样以上述案例举例，其上限为23.04倍以上，下限为16倍。

所以当我们默认系统膜元件排列处于理想状态时，影响回收比例的最主要因素其实就是原水水质，其中尤以钙盐和硅酸盐沉积为主。前者主要分为碳酸钙和硫酸钙沉积，且硫酸钙沉积一般只在硫酸根离子浓度远大于碱度时起决定作用（多见于矿业、工业废水），反之则一般都以碳酸钙沉积为主，后者则受温度和阻垢剂影响极大，一般不成为影响系统极限回收率的因素（富硅酸水源除外）。以下是前期通过纯数学计算（LSI和Ksp）得出的不同原水水质难溶盐结垢造成的回收率上限表格（考虑了浓差极化影响，实际回收率上限会略高于表格数值）：

通过上述表格，我们可以发现在绝大部分情况下，限制系统回收率的主要还是碳酸钙结垢，只有在温度较低且硅酸含量较高时，硅酸盐沉淀才会成为决定因素，且受阻垢剂影响较大（阻垢剂效果较好）。所以在预处理阶段不使用软化器时，系统的回收率是很难达到75%的（即使添加阻垢剂），而合理配置软化器时（Ca2+＜0.03mmol/L），钙盐的结垢风险急剧缩小，此时系统的回收率上限往往都是超过75%的。