纯水系统原理
反渗透纯水机、净水机的工作原理
渗透是一种物理现象，当两种含有不同浓度盐类的水，如用一张半渗透性的薄膜分开就会发现，含盐量少的一边的水分会透过膜渗到含盐量高的水中，而所含的盐分并不渗透，这样，逐渐把两边的含盐浓度融和到均等为止。这个过程称为自然渗透。反渗透就是一种在压力驱动下，借助于半透膜的选择截留作用将溶液中的溶质与溶剂分开的分离方法
反渗透技术是当今最先进和最节能有效的膜分离技术。其原理是在高于溶液渗透压的作用下，依据其他物质不能透过半透膜而将这些物质和水分离开来。由于反渗透膜的膜孔径非常小（仅为10 A左右），因此能够有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等（去除率高达97－98％）。系统具有水质好、耗能低、无污染、工艺简单、操作简便等优点。本公司 采用美国HYDRANAUTICS （海德能）公司及陶氏FILMTEC 公司复合膜元件，采用计算机模拟设计，确保了系统的科学合理。
反渗透技术通常用于海水、苦咸水的淡化；水的软化处理；废水处理以及食品、医药工业、化学工业的提纯、浓缩、分离等方面。此外，反渗透技术应用于预除盐处理也取得较好的效果，能够使离子交换树脂的负荷减轻90%以上，树脂的再生剂用量也可减少90%。因此，不仅节约费用，而且还有利于环境保护。反渗透技术还可用于除去水中的微粒、有机物质、胶体物，对减轻离子交换树脂的污染，延长使用寿命都有着良好的作用。
反渗透是目前高纯水制备中应用最广泛的一种脱盐技术，它的分离对象是溶液中的水合离子和分子量几百的有机物，反渗透（RO ）、超过滤（UF ）、微孔膜过滤（MF ）和电渗析（ED ）技术都属于膜分离技术。
近30年来，反渗透、电渗析，超过滤和膜过滤已进入工业应用，发展很快，在半导体、集成电路制造工艺中，在食品、医药工业中，通常将反渗透作为高纯水制备中的脱盐，超过滤则多作为制水系统的后处理，膜过滤则用于水处理的预处理和后处理，用于过滤微粒和细菌。
∙ ∙ ∙ ∙ ∙
尺寸＜ 1 微米
在未搅拌溶液中微粒会保持悬浮状态
可以是有机或无机成份组成的单体或复合化合物 无机成份可能是硅酸、铁、铝、硫 有机成份可能是单宁酸、木质素、腐殖物
预处理后必须将下列的指标降低至：
浊度＜ 1 NTU
5 分钟 SDI 值＜ 5
5.3 有机污染物
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污染物主要存在于反渗透系统的前端 普遍存在于地表水或废水中 被吸收附着在膜表面
天然腐殖有机物来源于植物腐烂物且常带电荷 缺乏明确的 TOC ( 总有机碳 ) 含量规定 进水中 TOC 含量为 2 ppm 时应引起注意 具有电中性表面的 LFC1 膜及 CAB 膜可能更适用
5.4 生物污染
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普遍存在于地表水或废水中
开始时易在反渗透前端形成污染物，随后扩展及整个反渗透系统 通常污染物为细菌、生物膜、藻类、真菌 警戒含量为每毫升 10000 cfu ( 菌落生成单位 ) 必须控制生物活性
CAB 膜由于其对余氯的耐受性较好，因而可能更适用
6 针对特定污染物的反渗透预处理设计要点
6.1 针对给溶盐的反渗透预处理设计
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离子交换软化 弱酸阳离子软化 石灰软化 添加化学阻垢剂
6.2 针对金属氧化物的反渗透预处理设计
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离子交换软化 石灰软化 锰砂过滤 添加化学分散剂
6.3 针对溶解性硅的反渗透预处理设计
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石灰软化 热交换器 脱除铁 硅分散剂
6.4 针对微粒和胶体的反渗透预处理设计
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澄清 石灰软化
砂滤或添加混凝剂或絮凝剂后进行多介质过滤 微滤或超滤
6.5 针对天然有机物的反渗透预处理设计
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澄清 石灰软化 活性碳过滤 微滤或超滤
6.6 针对有微生物滋长的反渗透预处理设计
∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙
化学杀菌剂 石灰软化 紫外杀菌 微滤或超滤 保持水流动 尽量减少死角
6.7 由于预处理系统设计或操作不当而人为造成的常见污染
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在市政水厂添加化学药剂 阳离子聚合物 氯化铝或氯化铁 正磷酸锌
添加了互不相容的化学药剂 氧化剂
反渗透系统的故障诊断和运行数据的标准化
生活就像一盒夹心巧克力，你无法预计你可能会发现什么。
—— 阿甘正传
1 反渗透系统的故障及其诊断
确定问题：
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您的反渗透系统是否运转不正常？
您的反渗透系统是不是正常停机中停用时间过长？ 您的反渗透预处理或化学加药系统是否正常？
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确定您的水流量和水回收率是否适当？ 确定压降 ( 进水 — 浓水 ) 是否正常？ 确定所有的仪器仪表是否校准？ 对产水流量和产水水质进行标准化。 逐段及逐个压力容器测量产水水质。 检查每只压力容器密封件有无损坏。
检测反渗透进水的保安过滤器是否含有污染物？ 检测反渗透膜元件是否被污染或被损坏。
采样并分析反渗透进水、浓水和各段产水及总产水水质数据。 将分析所得水质数据与反渗透设计的计算值相比较。
以标准化后产水水质、流量及压降的变化为基础，确定可能的污染物。 对预测的污染物及垢质进行清洗。
分析清洗液中所含的污染物以及清洗液的顔色和 pH 值变化。 将反渗透膜元件送出进行非破坏性的分析，并确定清洗方案。 最后的手段是进行膜元件解剖分析和实验分析以确定污染物。
2 常见反渗透污染现象
2.1 膜降解
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水解 ( 由过低或过高 pH 值造成 ) 氧化 ( Cl 2 ,H 2 O 2 ,KMnO 4 )
机械损坏 ( 产水背压、膜卷突出、过热、由于细碳料或砂料造成的磨损 )
2.2 沉淀物沉积
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碳酸垢 ( Ca ） 硫酸垢 ( Ca,Ba,Sr ) 硅垢 ( SiO 2 )
2.3 胶体沉积
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金属氧化物 ( Fe,Zn,Al,Cr ) 污泥
2.4 有机物沉积
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天然有机物 ( 腐殖物和灰黄素 ) 油类 ( 泵密封泄漏，新换管道 ) 过量的阻垢剂或铁沉淀
过量的阳离子聚合物 ( 来源于预处理的过滤器 )
2.5 生物污染
∙ ∙
复合膜 ( CPA,ESPA,ESNA ) 表面形成生物粘泥 细菌对醋酸膜 ( CAB ) 的浸蚀
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剂量： 500ppm ，使用 30~60 分钟 1.0% 的溶液可用于长期贮存
.12.4 过氧化氢 / 过乙酸
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剂量： 0.2% ( 两种化合物之和 ) pH ： 3~4 ( 高 pH 值会引起膜氧化 ) 温度： 25 ℃ ( 最高 )
如果存在铁或过渡金属，会引起 CPA 膜氧化 反复循环 20~30 分钟 / 浸泡 2 小时 / 随后冲洗 对于破坏生物粘膜可能需要 4 个小时的接触时间 是有效、迅速的氧化型杀菌剂 对于破坏生物粘膜比较有效 本杀菌液不适用于长期贮存
.13 醋酸膜 ( CAB 膜消毒用杀菌剂 )
.13.1 游离氯
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剂量：在 pH 值 5~6 时，采用 0.1~1.0ppm 剂量连续加入 剂量：二周一次，每次使用 5ppm 消毒 1 小时 与腐蚀产物 ( 铁 ) 反应会造成膜损伤
如果存在铁，建议可以使用最高浓度为 10ppm 的氯胺溶液代替 0.1~1.0ppm 的溶液可以用做长期贮存时的杀菌剂
.13.2 甲醛
∙ ∙
剂量： 0.1~1.0%
可用做长期贮存时的杀菌剂
.13.3 异噻唑啉
∙ ∙
剂量： 15~25ppm
可用于长期贮存时的杀菌剂
.14 反渗透系统化学清洗的一般方法
14.1 冲洗反渗透膜组件
∙ 排除运行过程中剩余浓水和给水通道中的污染物
14.2 清理清洗装置
∙ 如水箱、管路、新使用的保安过滤器等
14.3 配制清洗溶液
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使用反渗透产品水 ( 至少是软化水 ) 混合均匀
调节至所需 pH 值 调节至所需温度
对于正常污染情况，每根 4 ″× 40 ″ 膜元件配制 2.2 加仑溶液 对于正常污染情况，每根 8 ″× 40 ″ 膜元件配制 8.7 加仑溶液 对于严重污染的情况，可将溶液体积加倍
14.4 在第一段引入清洗溶液
∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙
反渗透进水入口处最大压力为 60psi ( 减少已松脱的污染物被冲回膜表面的可能 ) 单只膜元件最大压降 10~15psi ，以防止膜卷突出将置换出的水排入下水通道 将最初 20% 已污染的 / 变色的化学清洗溶液排入下水通 将于净的化学清洗溶液再循环至清洗箱 将渗出的少量产品水再循环至清洗箱
如果 pH 值变化超出 0.5 单位，则需要重新调整 pH 到指定范围
14.5 低流量循环
∙ 循环 5~15 分钟
∙ ∙ ∙
每根 4 ″ 的压力容器流量为 3 gpm ( 11.4 升 / 分钟 ) 每根 8 ″ 的压力容器流量为 12 gpm ( 45.5 升分钟 ) 尽量减少冲洗下来的污染物对进水通道的阻塞
14.6 中等流量循环
∙ ∙ ∙
循环 5~15 分钟
每根 8 ″ 的压力容器流量为 6 gpm ( 22.7 升 / 分钟 ) 每根 8 ″ 的压力容器流量为 24 gpm ( 90.9 升 / 分钟 )
14.7 第一次大流量循环
∙ ∙ ∙
循环 30~60 分钟
每根 4 ″ 的压力容器流量为 8~10 gpm ( 30.3~37.9 升 / 分钟 ) 每根 8 ″ 的压力容器流量为 35~40gpm ( 132.5~151.4 升 / 分钟 )
14.8 浸泡 ( 选择使用 )
∙ ∙ ∙ ∙
对于 CPA 、 ESPA 和 CAB 膜的轻度污染可浸泡 1~2 小时
对于严重污染的 CPA 膜，需浸泡过夜 ( 为保持温度可能需要维持正常流量 10% 的循环流量 ) 浸泡有利于污染物的去除
应当在必须的情况下才进行浸泡，原则上应尽量减少化学试剂与膜的接触时间
14.9 第二次高流量循环 ( 选择使用 )
∙ ∙
循环 15~60 分钟 按需要浸泡及循环
14.10 冲洗
∙ ∙ ∙
使用与清洗溶液 pH 值及温度相同且与系统容积相同量的反渗透产品水冲洗，并将出水排入下水通道 然后使用未调节过的反渗透产品水反复冲洗 保证化学清洗液全部被洗出
14.11 使用第一种杀菌溶液 ( 选择使用 )
∙ ∙ ∙ ∙
按照标准配制杀菌液
采用中等流量在已清洗各段的反渗透装置中循环 15~60 分钟 浸泡 1~2 小时或按需要而定 用反渗透产品水冲洗
14.12 利用第二种清洗液进行清洗 ( 选择使用 )
∙ 先用低 pH 溶液清洗，再用高 pH 溶液清洗
14.13 使用第二种杀菌溶液 ( 选择使用 )
14.14 最终冲洗
∙ ∙ ∙ ∙
通常冲洗 10~30 分钟
使用经过前处理的进水低压冲洗 直至浓水不再有气泡
直至浓水电导与进水电导相同
14.15 运行前冲洗
∙ 与正常运行操作条件相同，但是产品水排入下水通道直至产水水质达到所需标准
15 复合膜 ( ESPA 、 CPA ) 在反渗透压力容器中的保存
15.1 ESPA 、 CPA 膜的短期保存
∙ ∙ ∙ ∙
通常保存时间为 1~5 天 ( 由细菌的繁殖活性决定 ) 使用给水进行正常的停运冲洗和排气 每 5 天重新冲洗一次 ( 最多保存 30 天 )
使用 1% 的亚硫酸氢钠溶液冲洗可以减少生物污染的可能性
15.2 ESPA 、 CPA 膜的长期保存
∙ ∙ ∙ ∙ ∙
通常指 30 天以上的保存 清洗反渗透膜元件
使用适宜的杀菌剂冲洗及保存 ( 0.15% 异噻唑啉， 1% 亚硫酸氢钠或 0.1~1.0% 甲醛 ) 如果温度＜ 27 ℃ ，每 30 天使用杀菌剂再冲洗及保存 如果温度＞ 28 ℃ ，每 15 天使用杀菌剂再冲洗及保存
16 醋酸膜 ( CAB ) 在反渗透压力容器中的保存
16.1 CAB 膜的短期保存
∙ ∙ ∙ ∙ ∙
通常间隔时间为 1~5 天 ( 由细菌的繁殖活性决定 ) 进行正常的停运冲洗及排气 使用酸化的进水
在进水和浓水中保持 pH5~6 和 0.1~0.5ppm 的余氯 每 2 天重新冲洗 ( 最多保存 30 天 ) 一次
16.2 CAB 膜的长期贮存
∙ ∙ ∙ ∙ ∙
通常指 30 天以上的保存 清洗反渗透膜元件
使用适宜的杀菌剂冲洗及保存 ( 0.15 异噻唑啉， 1% 亚硫酸氢钠 0.1~1.0% 甲醛 ) 如果温度＜ 27 ℃ ，每 30 天使用杀菌剂再冲洗及保存 如果温度＞ 28 ℃ ，每 15 天使用杀菌剂再冲洗及保存
一篇：水质标准及检验表
一篇：污染密度指数 SDI 的测定方法
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19世纪30年代硝酸纤维素微滤膜商品化。
1953年美国佛罗里达大学的Reid 等人最早提出反渗透海水淡化。
1960年美国加利福尼亚大学发明了第一代高性能的非对称性醋酸纤维素膜，反渗透(RO)首次用于海波及苦咸水淡化。 1961年美国Hevens 公司首选提出管式膜组件的制造方法。
1965年美国加利福尼亚大学制造出用于苦咸水淡化的管式反渗透装置。 1970年开发成功高效芳香聚酰胺中空纤维反渗透膜，使RO 膜性能进一步提高。 20世纪80年代后进入工业应用的膜用渗透汽化进行醇类等恒沸物脱水。
20世纪90年代出现低压反渗透复合，为第三代RO 膜，膜性能大幅度提高，为RO 技术发展开辟了广阔的前景。
反渗透膜的发展史
1748年 Nollet发现渗透现象。 1920年 建立了稀溶液的完整理论。
1953年 发现醋酸纤维素类具有良好的半透性。 1960年 人类首次制成醋酸纤维素反渗透膜。
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· 反渗透阻垢剂
什么是反渗透技术? 反渗透技术的含义是什么?
蒸馏法：蒸馏法又称蒸发法，其原理是将原水加热汽化，再使蒸汽冷凝而得淡化水。其优点是不受原水浓度的限制，对于海水或含盐量高的原料水，目前还是蒸馏法最为节能，使用也最广。蒸馏法又分为多级闪蒸法、多效蒸馏法、压汽蒸馏法等。
蒸馏法广泛适用于电厂和工业锅炉供水以及制取蒸馏淡水，含盐度高的原水淡化以及大型装置尤为适用。蒸馏法通常需要蒸汽驱动，因此适合于与发电厂等有低品位余热可利用的场合进行水电联产，由于使用的蒸汽是作过功的乏汽，可维持较低的水价，且生产的淡水纯度很高，含盐量通常为5－10ppm ，能满足各种用途的水质要求。蒸馏技术利用发电厂等的低品位余热，在得到优质廉价淡水的同时，可使电厂的热效率从目前的35％左右提高造65％左右，有助于合理的使用能源。天津大港发电厂在此方面就取得了巨大的成功。
反渗透法：通常又称超过滤法，是利用半透性能的反渗透膜脱除海水盐分的淡化技术。反渗透膜属新材料范畴，是一种用高分子化学材料特殊加工制成的、具有半透性能的薄膜。它能够在外加压力作用下使水溶液中的某些组分选择性透过，从而达到淡化、净化或浓缩分离的目的。反渗透法的最大优点是整个过程中无水相变化，能耗较少，而且设备投资省、建设周期短。它的能耗仅为电渗析法的1／2，蒸馏法的1／40。反渗透海水淡化的技术关键在于反渗透膜、高压泵、能量回收装置和系统优化设计技术。
反渗透法适合于各种原水的淡化，尤其是含盐量不高的苦咸水。此外，在投资规模上，反渗透法对于大、中、小型淡化装置都是适用的。
电渗析法：也称换膜电渗析法，它的原理是将具有选择透过性的阳膜与阴膜交替排列，组成多个相互独立的隔室，加之以直流电，使水中阴阳离子反向运动，从而使相邻隔室的原水被浓缩，淡水与浓缩水得以分离。
电渗析法主要用于苦咸水的淡化处理，也可以用处理污水，此外，电渗析法也越来越多地应用于环保、化工、医药、食品等行业的浓缩、分离与提纯。
水质标准及检验表
说明：
1、国际 1 是指 GB5749 － 1985 《生活饮水卫生标准》；国际 2 是指 GB17323 － 1998 《瓶装饮用纯净水》；建设部标准是指 CJ94 － 1999 《饮用净水水质标准》。
2、一级反渗透水取自天津第三医院血透用水，由地矿部天津市中心实验室检验；二级反渗透水取自军事医学研究院卫生装备研究所，由天津卫生防疫中心检验。 反渗透技术简述
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反渗透技术简述 一、反渗透原理说明
水--生命的第一要素，蕴藏丰富，覆盖了地球表面71%的面积，但是，天然状态的水不能直接被用作饮用水或工业用水。例如：在电镀、酿造、食品加工、化工制药、金属加工和电子工业等各种不同类型的工业应用中，都需要高纯度的水，即分离出盐、有机物和细菌成分的水。
现目前纯水的制造方法基本有四种：蒸馏法、电渗析法、离子交换法和反渗透法（简称RO ）。 A 、蒸馏法是通过加热使水汽化，再冷凝成液体的过程； B 、离子交换法为化学置换原理；
C 、电渗析法是根据物理化学原理制造纯水。
（以上三种制水方法工艺和设备都比较复杂，耗能高。）
D 、反渗透技术是当今最先进、最节能、效率最高的分离技术。其原理是在高于溶液渗透压的压力下，借助于只允许水分子透过的反渗透膜的选择截留作用，将溶液中的溶质与溶剂分离，从而达到纯净水的目的。反渗透膜是由具有高度有序矩阵结构的聚合纤维素组成的。它的孔径为0.1纳米-1纳米，即一百亿分之一米（相当于大肠杆菌大小的千分之一，病毒的百分之一）。
（反渗透技术：反渗透原文是REVERSE OSMOSIS，它是美国太空总署集合多国科学家， 在政府支持下，花费数十亿美元，经过多年研究而成。它最初用于将太空人的生活用水回收处理，使之可再次饮用，从而使太空船不必运载大量的饮用水，故称之太空技术。它所制出的水也称之为" 太空水" 。） 反渗透工作原理 1. 渗透及渗透压
渗透现象在自然界是常见的, 比如将一根黄瓜放入盐水中, 黄瓜就会因失水而变小。黄瓜中的水分子进入盐水溶液的过程就是渗透过程。如下图所示, 如果用一个只有水分子才能透过的薄膜将一个水池隔断成两部分, 在隔膜两边分别注入纯水和盐水到同一高度。过一段时间就可以发现纯水液面降低了，而盐水的液面升高了。我们把水分子透过这个隔膜迁移到盐水中的现象叫做渗透现象。盐水液面升高不是无止境的，到了一定高度就会达到一个平衡点。这时隔膜两端液面差所代表的压力被称为渗透压。渗透压的大小与盐水的浓度直接相关。 2. 反渗透现象和反渗透净水技术
在以上装置达到平衡后, 如果在盐水端液面上施加一定压力，此时，水分子就会由盐水端向纯水端迁移。液剂分子在压力作用下由稀溶液向浓溶液迁移的过程这一现象被称为反渗透现象。 如果将盐水加入以上设施的一端，并在该端施加超过该盐水渗透压的压力，我们就可以在另一端得到纯水。这就是反渗透净水的原理。
反渗透设施生产纯水的关键有两个，一是一个有选择性的膜，我们称之为半透膜，二是一定的压力。 简单地说，反渗透半透膜上有众多的孔，这些孔的大小与水分子的大小相当，由于细菌、病毒、大部分有机污染物和水合离子均比水分子大得多，因此不能透过反渗透半透膜而与透过反渗透膜的水相分离。 在水中众多种杂质中, 溶解性盐类是最难清除的. 因此, 经常根据除盐率的高低来确定反渗透的净水效果. 反渗透除盐率的高低主要决定于反渗透半透膜的选择性。目前，较高选择性的反渗透膜元件除盐率可以高达99.7%。
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二、反渗透纯水设备主机 典型应用一：分质供水系统
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典型应用二：两级反渗透水处理系统
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目前我公司的反渗透膜是美国进口。其形式为卷式元件，它是根据反渗透原理将半透膜、导流层、隔网按一定排列粘合卷制在有排孔的中心管上，原水从元件一端进入隔网层，在经过隔网层时，在压力作用下，一部分水通过半透膜，渗透到导流管内，能通过导流管内，通过导流层水道，流到中心管，经排孔从中心管流出，剩余部分则从隔网层的另一端排出。
根据产水量大小，水利用率及进、出水质的不同组成可设计成一只高压外壳和一只膜元件组，也可以设计成由一只高压外壳和多只膜元件组成。
根据用户不同要求、各地不同的水质标准及所分离的水溶液和溶质不同，反渗透装置可设计多级串并联多级组件，并联及串联结合等形式。
反渗透装置有一级一段式 \ 一级多段式 \ 多级式，膜全部采用国外进口。它可以将水中杂质、各种离子、分子、有机物、胶体、细菌、病毒、热源以接近95-99% 的去除率。反渗透膜的脱盐率大于 96% 。
反渗透处理工艺流程图，按处理的先后顺序可分为三部分：预处理、膜分离及后处理。 预处理将原水的水质、水量等加以调整，以满足膜分离处理的要求, 从而保证最终的处理效果。一般聚芳香酰胺复合膜组件要求的进水的基本参数为： 污染指数（FI ）＜3 - 5 游离余氯＜0.1mg/L 进水温度：1 - 45℃ PH值范围：4 - 10后处理主要针对反渗透处理水的某些指标还不能满足最终的要求而采取的处理措施，一般采用脱气、紫外线照射、超滤等单独或组合工艺。
标准配置：预处理为原水泵和玻璃钢桶（即砂﹑碳﹑软化）。砂滤碳滤为手动阀, 软化器为富莱自动控制阀. 反渗透膜为美国流体生产线V ontron ；反渗透膜壳为不锈钢壳原水泵和高压泵为南方特种不锈钢泵；机架是碳钢喷塑; 连接管阀Upvc.
典型配置： 1T/H RO主机
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订货须知：
1. 请于定货时注明原水来源，并提供原水的样品或水质报告（包含有主要指标：PH 值、TDS 、Ca+、Mg+、Sio2等数据。）
2. 用户可根据处理水的使用目的和要求选择设备系列，由于设备型号和配置的选择与原水水质及处理要求等条件有关，故选定的设备
型号和配置可能与技术参数表中所示不同，最终的设备型号和配置由设计决定。
反渗透膜参数：