反渗透系统的设计问题

  一个反渗透系统的全部工程实施过程包括设计、制造、安装、调试、运行及清洗等多个环节，其中系统设计是重要的环节之一。反渗透系统稳定运行的期望年限应该在5年以上，即膜元件应在较为稳定地运行5年后更换。而目前国内一些工程项目中的膜元件工作年限仅为3年甚至更少，未能充分发挥其应有的能力。尽管系统问题出自工程实施过程的各个环节，而系统设计方面存在的问题*。欲改善反渗透的工艺质量，首先应认真提高系统的设计水平。

  受工程技术的特点与发展水平的限制，我国反渗透工艺的系统设计、设备制造及安装调试等项工作、目前均由承揽工程项目的水处理专业工程企业所独揽，尚未形成专业设计机构及专业设计行业。综合性大型工程设计机构在总工程项目设计过程中，常常将膜处理工艺及工程的设计任务交由承揽工程项目的膜技术专业工程企业完成，这一状况应属于膜系统设计的中早期或非成熟阶段，而系统设计的专业化将是其走向成熟的重要标志之一。

  近年来涌现出的众多专业工程企业，其技术水平良莠不齐，工程设计能力差异巨大。不少专业水处理工程企业，强于设备制造、工程施工与现场调试，而在系统设计能力方面较为薄弱。它们在确定膜处理系统设计方案时多凭借以往的工程经验或借鉴其他工程范例，进行设计计算时的理论与方法也不够严格与完善。在此背景下设计出的系统，往往投入运行不久即反映出许多欠缺，从而在一定程度上妨碍了反渗透系统性能的正常发挥。

反渗透工艺设计领域中可能存在的问题有以下几个主要方面。

  ①预处理系统的过滤工艺设计欠佳，不能保证膜系统进水水质的SDI指标要求。

  ②预处理系统的软化或阻垢工艺设计欠佳，膜系统难溶盐饱和度与系统回收率配合不当。

  ③膜系统的元件排列结构设计欠佳，浓差极化度过高，加剧了膜元件污染。

  ④膜系统元件通量严重失衡，前段膜元件污染严重，后段膜元件效率低下。

  ⑤膜系统设计中分段压力与流量参数的测试仪器及仪表短缺，系统运行工况缺乏监测。

  ⑥控制系统的设计水平较低，系统回收率失控，清洗频率失控，整体运行水平受到限制。

  在反渗透应用技术的早期发展阶段，系统的规模有限，系统设计领域面对的主要问题是预处理的基本工艺形式、膜系统的基本结构等基本设计问题。随着膜技术应用范围的迅速扩展与系统规模的迅速增长，预处理工艺的改进、膜元件品种的选择、膜排列方式的优化、系统回收率的提高、浓差极化的影响、膜通量的均衡、非经典结构的采用、第二级系统的特殊性等工艺问题日显突出，系统设计领域中的深层问题逐步演化为系统设计的主流问题，并集中体现为系统设计的优化问题。

  面对国内反渗透工艺技术的发展形势，较为系统地研究反渗透的工艺设计模式，建立科学的系统设计理论，采用可行的优化设计方法，愈发显现出其必要性与迫切性。