2.1　预处理工艺分类

反渗透或纳滤的整体水处理系统流程如图2.1所示。这里，需要处理的自来水体、自然水体（江河水、地下水或海水）、工业污水、市政污水等总称为系统原水，经预处理系统加工处理后产出的水体称为预处理系统出水或膜处理系统进水，经膜处理系统加工处理后产出的水体称为系统产水。

图2.1　反渗透或纳滤整体水处理系统流程

由于系统原水中可能存在大量的泥沙与悬浮物，藻类、霉菌、真菌等微生物，碳酸盐、硫酸盐、硅酸盐等难溶盐，铁、锰、铜、镍、铝等金属氧化物，各类天然或合成有机物，余氯或其他氧化剂等各类污染物或致损物。用膜处理系统对其进行直接处理时，这些污染物或致损物的绝大部分将被膜体截留，致使膜体在短时间内受到严重的污染或损伤，破坏了系统长期稳定运行。因此，没有预处理或预处理较弱的膜系统，在经济上成本高，在技术上不可行。为防止系统被破坏，以使系统安全稳定运行，需要在膜系统进水之前对系统原水进行有效的预处理。

由于反渗透或纳滤膜处理系统对进水水质的要求基本一致，预处理系统所采用的工艺及参数主要取决于系统原水的水体性质与水质参数。针对自来水体或自然水体，预处理工艺主要是砂滤、炭滤、软化及精滤等传统预处理工艺。针对工业或市政污水，首先需要采用生化预处理工艺，包括格栅、气浮、初沉、厌氧、好氧、二沉等典型的污水处理工艺，使其出水水质达到某级污水排放标准。接下来再采用传统预处理工艺，以期达到膜系统的进水水质要求。关于生化预处理工艺，读者可以查阅相关论著，这里不再详加讨论。本章只集中讨论传统预处理工艺，以区别于超微滤的新型预处理工艺。

传统预处理工艺的进水，无论是自来水体、自然水体或是生化工艺的二沉池出水，其水质条件一般不劣于表2.1所示某类污水排放标准，而预处理工艺的出水均应达到见 表2.2所示膜系统的进水要求。针对特定的进水条件及一般出水要求，传统预处理系统应配置相应的工艺项目、工艺流程及工艺参数。

表2.1　污水处理厂出水标准部分指标

表2.2　反渗透膜系统进水水质指标

反渗透系统的预处理工艺一般由砂滤、炭滤、软化、精滤、氧化、还原、调温等多项工序构成。

①砂滤工艺　采用混凝砂滤器，过滤进水中的悬浮物，以降低浊度与污染指数。

②炭滤工艺　采用活性炭过滤器，吸附进水中的有机物，以降低出水中的有机物含量。

③软化工艺　采用树脂交换方法，以降低进水难溶盐相关离子浓度；或投加阻垢剂以提高系统浓水的难溶盐饱和度限值。此两类方法的目的均为阻止难溶盐在膜系统给浓水流道中的饱和析出。当原水硬度较高时，还可在原水中加入石灰，以形成碳酸钙沉淀，但必须进行相应的过滤以及后期的pH值调整。

④杀菌工艺　在预处理工艺前端投放氧化性或非氧化性杀菌剂，以杀灭系统原水中的藻类及细菌，直接防止预处理系统各工艺过程中的微生物污染，间接防止膜系统工艺中的微生物污染。

⑤还原工艺　由于市政管网取用的系统原水中已存在一定浓度的余氯，或针对自然水体的杀菌工艺中所投放的二氧化氯、次氯酸钠等氧化性杀菌剂，需要在预处理系统末端用活性炭或亚硫酸氢钠进行还原处理，以防止膜系统被氧化。

在预处理系统始端加入非氧化性杀菌剂时，无需在预处理系统末端将其去除，而应利用其在膜系统中杀灭微生物，从而全程保护反渗透工艺的预处理系统及膜处理系统。但是，因非氧化性杀菌剂价格较高，实际工程中采用得较少。

⑥除铁工艺　对于地下水为水源的系统中所含的高价铁、锰物质，常采用锰砂、曝气及过滤工艺加以去除。

⑦调温工艺　反渗透膜的工作压力存在明显的温度特性，低温条件下保持产水通量所需的工作压力明显上升，产水能耗显著增加。在系统原水温度过低且具有廉价热源的条件下，可在预处理系统末端进行热交换以提高反渗透系统进水温度。

国内较为流行的传统预处理工艺如图2.2所示。

图2.2　反渗透预处理系统工艺流程