反渗透系统常使用什么药剂？

在工业反渗透（RO）系统中，膜元件并不是独立工作的。为了稳定处理原水、降低污染和结垢风险，并延长反渗透膜的使用寿命，系统通常需要配合混凝剂、杀菌剂、还原剂、阻垢剂以及清洗药剂等。不同药剂承担的功能并不相同，而且加药位置、投加量和使用条件需要根据原水水质及RO系统设计确定。该如何确认添加那些药剂呢？

首先，常见的RO系统药剂主要包括：

1. 混凝剂和助凝剂

工业原水中的胶体和细小悬浮颗粒往往具有较好的稳定性，不能仅依靠普通沉淀快速去除。如果这些污染物进入RO系统，就可能逐渐沉积在膜表面，导致进水压差升高、产水量下降以及膜污染加剧。

药剂类型	主要作用	常见使用位置
混凝剂	去除胶体、悬浮物及部分有机物	砂滤、超滤等预处理之前
助凝剂	改善絮体形成和沉降性能	混凝单元
杀菌剂	控制微生物、细菌和藻类	原水及预处理段
还原剂	去除余氯等氧化性物质	RO保安过滤器之前
阻垢剂	抑制难溶盐在RO膜表面结垢	RO进水
酸/碱	调节pH及优化系统运行条件	RO进水或不同处理段
清洗剂	去除膜表面的污染物和沉积物	RO化学清洗

混凝剂通过改变胶体颗粒的表面电荷，使颗粒失去稳定性并相互聚集（在胶体颗粒相互接触时易于通过吸附作用聚结成大颗粒的过程称为“凝聚”）。随后，较小的颗粒进一步形成较大的絮体（逐渐形成棉絮状的沉淀物(俗称“矾花”)的过程称为“絮凝”。），胶体脱稳过程中，往往是凝聚作用与絮凝作用同时发生，所以统称为“混凝”。具有混凝作用的药剂称为“混凝剂”。从而更容易通过沉淀、过滤或其他固液分离工艺去除。

工业水处理中常见的混凝剂多为聚合氯化铝、聚合硫酸铁、硫酸亚铁、硫酸铝、三氯化铁等阳离子型无机类物质。投加混凝剂之前，需要先将其加水溶解，并根据所需药液浓度，采用计量装置将药液注入给水管路中的混合器，或直接注入给水泵前，即以水泵叶轮代替混合器。投药浓度一般为3～5mg/L。

当仅使用混凝剂难以形成理想的絮体，这时可以加入助凝剂。助凝剂主要用于改善絮体的结构、强度和沉降性能，使后续过滤单元更有效地去除污染物。

混凝剂并不是直接投加到RO膜壳中的药剂。通常应在砂滤、超滤或其他固液分离设备之前投加，并通过充分混合和后续过滤去除形成的絮体。否则，残余混凝剂或絮体本身也可能成为膜污染来源。

2.杀菌剂和还原剂

工业循环水、地表水以及部分其他原水中可能含有细菌、藻类和其他微生物。如果没有有效的微生物控制措施，微生物可能在预处理设备、管道和膜元件表面繁殖，并逐渐形成生物膜。有些公司为了避免生物膜的影响，专门研发了抗污染膜元件，如YIME 的抗污染系列。

但大部分时候膜元件依旧对微生物污染敏感，因此在预处理阶段使用氧化性杀菌剂依旧是主流，例如次氯酸钠（其投加量一般为3～5mg/L），以降低原水中的微生物负荷。

但这里存在一个非常重要的RO膜保护问题：许多聚酰胺反渗透膜对游离氯等强氧化剂较为敏感。经过次氯酸钠等氧化性杀菌剂处理后，水中可能仍然存在游离氯，也就是通常所说的余氯。

如果含有余氯的水直接进入聚酰胺RO膜，长期暴露可能导致膜材料发生氧化损伤，使脱盐率下降。因此，采用氯化杀菌的RO系统通常需要在膜前设置脱氯步骤。

在预处理工艺中投放投加氧化性杀菌剂时，必须在反渗透系统的保安过滤器之前使用亚硫酸氢钠等还原剂，放置余氯超标。

3.阻垢剂

在工业RO系统中，阻垢剂往往是最容易被误解的一种药剂。

很多人认为，只要RO膜能够截留盐分，就应该能够防止水垢产生。实际上，恰恰因为RO膜具有较高的脱盐率，盐分会被大量截留在浓水侧。当系统不断回收水分时，浓水中的离子浓度会持续升高。

例如，原水中的钙、碳酸氢根、硫酸根、钡、锶以及硅等物质，在原水中可能不会达到结垢条件。但随着RO系统回收率提高，水分不断透过膜进入产水侧，剩余浓水中的这些物质被逐渐浓缩。当其浓度超过相应难溶盐的溶解度或达到过饱和状态时，就可能在膜表面形成沉积物。

为了防止反渗透系统无机结垢的基本方法是树脂软化或阻垢剂投加。

由于耗盐量及运行成本较高，树脂软化工艺一般用于中小规模系统，且一般只对去除硬
度物质效果明显，而对去除其他无机污染物无效。因此，大规模的反渗透系统多采用阻垢剂工艺。

阻垢剂的主要作用是干扰晶体成核、晶体生长以及沉积过程，使难溶盐在达到较高浓度后仍不容易形成稳定的晶体沉积。部分阻垢剂还具有分散作用，可以帮助维持微小颗粒在水中的分散状态，降低其附着在RO膜表面的可能性。

在使用阻垢剂的情况下，RO系统可以在一定范围内采用更高的回收率，同时降低浓水侧难溶盐形成结垢的风险。

工业反渗透系统的阻垢剂投加量通常处于mg/L级别，实际数值需要通过原水分析和专业设计计算确定。不同类型的阻垢剂，其有效浓度和适用范围并不相同。

阻垢剂的投加并不是越多越好，投加量不足时，药剂无法有效控制结垢；投加量过高时，不仅阻垢效果饱和，而且会在系统中形成药物污染或促成真菌的生长。这也说明了一个问题，膜系统运行中需要用的阻垢剂，清洗过程中用到的酸碱和表面活性剂，在一定程度上对环境产生污染，尤其当药剂过量的是否。故而应当谨慎的测算，少用药剂并进行回收利用。

4.酸与碱

pH调节也是部分RO系统的重要化学控制手段。
在某些一级RO系统中，可以通过加酸降低进水pH，以降低碳酸盐体系形成碳酸钙结垢的风险。pH降低后，水中碳酸盐平衡发生变化，有助于控制碳酸钙沉积。

另一方面，反渗透系统对于水中的二氧化碳气体的截留效果极差，使得二级反渗透系统电导率增加，影响二级反渗透系统按照电导计算得出准确的脱盐率。需要在二级给水出假碱调高进水PH之，以降低二氧化碳的气体含量。