一、正文：
反渗透预处理系统一般由砂滤、超（微）滤、炭滤、软化、精滤、氧化、还原、调温等多项工艺构成，除需进行各自运行方式及运行参数的优化设计外，各工艺间还存在一个 工艺次序的优化排列问题。工艺排列次序的合理性是系统设计水平的体现，也是充分发挥各工艺功能以及提高全系统功能的重要措施。
工艺简述（工艺详述附在文末）
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超滤工艺：以压力为推动力的膜分离过程，通过膜表面的微孔筛选可将直径为0.001-0.02μm（1-20nm）之间的颗粒和杂质截留，可有效去除水中胶体、硅、蛋白质、微生物和大分子有机物。
③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。
④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。
⑤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。
⑥还原工艺 ：针对市政自来水自带余氯，或自然水体杀菌所投放的二氧化氯、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（余氯还原剂）进行还原处理，以防止膜系统被氧化。
备注：杀菌剂为非氧化型时，无需进行还原处理，反而能全程降低系统微生物污染风险，但是其价格较高。
⑦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。
⑧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。
（一）砂滤与超滤的工艺位置
①
但是由于混凝砂滤工艺对 COD去除能力有限，必要时可在该工艺前设置曝气生物滤池等生化反 应工艺以降低原水COD 水平。
②在以超滤为核心的预处理系统中，超滤工艺的主要功能是截留悬浮物、胶体及大粒径有机物，其功能与混凝砂滤工艺相接近，其在工艺流程中的位 置也与混凝砂滤工艺相当。
但由于超滤的过滤精度较混凝砂滤更高、工艺成 本更高，污染后性能衰减严重，对于高浊度、高COD原水而言，则需要盘滤、纤维过滤或曝气生物滤池等高效前处理工艺。一般而言，微滤工艺要求最大500微米过滤精度的前处理，超滤工艺要求最大100微米过滤精度的前处理。
（二）炭滤与软化的工艺位置
①活性炭滤工艺存在吸附有机物及还原氧化剂的双重功效。在吸附有机物方面，活性炭既可以其巨大的深孔内表面积吸附小粒径有机物，又可以其有限的颗粒表面积吸附胶体与大粒径有机物。
由于胶体与大粒径有机物在活性炭表面的附着将阻塞小粒径有机物进入深孔的通路，活性炭工艺更适合于对小粒径有机物的吸附。而混凝砂滤或超滤工艺对悬浮物、胶体与大粒径有机物的截留起到了对活性炭的保护作用。活性炭对小粒径有机物的去除作用，不仅可以保护反渗透膜免于有机物污染，还可有效保护软化用树脂不被有机物污染。
因此活性炭工艺在预处理工艺流程中的位置一般在混凝-砂滤或超滤工艺之后，在树脂软化工艺之前。
②氧化剂在反渗透系统中扮演着双重角色，它既对反渗透膜及软化树脂形 成氧化降解作用，又对预处理各工艺及管线中的微生物污染具有抑制作用。活性炭工艺还原氧化剂之后，系统流程各后续工艺将不受氧化剂保护，当系 统原水温度较高或微生物含量较高时，后续的交换树脂将受微生物的威胁。因此，对于微生物含量较高、原水温度较高、氧化剂含量较低的情况，活性 炭滤工艺应置于离子交换工艺之后；对于微生物含量较低、原水温度较低、 氧化剂含量较高的情况，活性炭滤工艺应置于离子交换工艺之前。
一句话总结：绝大多数情况下，炭滤置于软化工艺之前。
（三）精密过滤及其工艺位置
传统预处理系统中的砂滤、炭滤、软化等工艺，均为粒状滤料。系统运行过程中始终存在滤料碎屑下泄现象，甚至存在滤料本身事故下泄的威胁。此外，混凝剂的不合理投放也可能构成对膜系统的威胁。为防止预处理系统 滤料及絮凝剂下泄对膜系统的污染，传统预处理系统的最后一项多为精滤工 艺。精滤工艺在此处的正常负荷极小，故常被称为保安过滤器。
一句话总结：精滤常作为传统预处理工艺最后一项工艺。
（四）投放阻垢剂的工艺位置
在中小型预处理系统中处理难溶盐问题多采用软化工艺，而大型系统则 多采用阻垢剂工艺。阻垢剂的投放点一般选在砂滤工艺之后、精滤工艺之 前。在此位置投放，避免了有效药液被砂滤截留，可利用精滤截留药液中的 杂质，并借用精滤做再次药液混合。
一句话总结：阻垢剂加药工艺常置于砂滤工艺之后（如有炭滤，常在炭滤之后）、精滤工艺之前。
（五）投放杀菌剂的工艺位置
大中型系统的原水中一般不含余氯等杀菌剂，为防止大中型预处理及膜系 统的微生物污染，预处理系统中应具有杀菌工艺，且杀菌的重点对象是砂滤工 艺。
①当系统中存在炭滤工艺时，氧化性杀菌剂应投放在砂滤之前，这样既可阻止砂滤工艺中的微生物滋生，又可与活性炭构成典型的所谓生物活性炭工艺。
②当系统中不存在炭滤工艺，而投放二氧化氯、次氯酸钠等氧化性杀菌剂 时，需要投放亚硫酸钠还原剂使之还原，以防对反渗透膜系统的氧化损伤。为保护预处理全系统，氧化性杀菌剂应投放于砂滤工艺之前，还原剂应投放于精滤工艺之前。
③当超滤工艺置于此杀菌环内时，也可有效防止超滤膜的微 生物污染。
④当投放的杀菌剂不具有氧化性时，无需投放还原剂，而且非氧化 性杀菌剂进入反渗透膜系统后，还可有效抑制膜系统的微生物污染。
一句话总结：灭菌剂加药工艺常置于砂滤工艺之前。
（六）预处理工艺顺序小结
相对而言，以市政自来水作为原水的反渗透系统，预处理工艺顺序相对固定且工作压力较小；
而以天然水体（江河湖水等）为原水的反渗透系统，要特别注意水体的周期性（季节性变化），特别注意系统前端藻华现象产生的可能，注意系统微生物污染的防范；
当以工业污水或市政中水为原水来源时，其预处理系统则更为复杂，除上述常见预处理工艺外，需辅之以物化处理、生化处理等污水处理工艺，以达到或基本达到反渗透系统工作条件。
综合来说，预处理系统环境复杂、工艺多样，各工艺间的相对位置与具体的原水条 件及膜系统要求密切相关，各工艺次序的设计具有一定的灵活性。
二、附录---反渗透预处理工艺介绍
（一）混凝沉淀及气浮工艺
①混凝沉淀：原理跟污水处理的物化工艺中混凝沉淀原理是一样的，主要是使用铝盐、铁盐或者聚合铝、聚合铁，以及其他有机高分子混凝剂。通过混凝和絮凝的反应可以使水中的悬浮物及胶体物质形成沉淀或者较大的矾花方便后段工艺拦截，吸附。其具体选用种类及效果还跟原水的各项水质情况相关（温度，pH，离子浓度等）。
备注：混凝沉淀一般针对以江河湖水等悬浮物较多的水质，一旦投加比例过量，会增加铝铁等离子浓度，额外增加后段工序的压力。目前纯水的制备常采用自来水作为原水，混凝沉淀工艺使用场景较少。
②气浮：利用高度分散发的微小气泡黏附悬浮物，上浮至液体表面，方便刮渣等进一步处理，可以实现固液分离或者液液分离。常用在悬浮物较多，或者有微量油脂等情况下。气浮跟混凝沉淀工艺类似，当下使用的情况并不多见。
（二）机械过滤工艺（石英砂，活性炭，多介质，除铁锰过滤）
首先说明，工业上只存在机械过滤器的说法。狭义上的机械过滤器特指多介质过滤器，广义上的机械过滤器包含以筛网，滤料，滤芯等以阻止固体颗粒通过的容器。也就是说我们常见的石英砂、活性炭、多介质、除铁锰、精密过滤（PP熔喷滤芯、袋式筛网）等如果是以容器配合管道组成的设备都属于机械过滤器。为了方便表述，我们把精密过滤器部分单独阐述，再次强调机械过滤只是为了表述方便，并没用非常明确的定义。
①石英砂过滤
截留，吸附泥沙，胶体，金属离子以及有机物，使出水浊度<1NTU，SDI≤5。
石英砂过滤器：选用滤料为精制石英砂，在过滤层上部放置较轻粒径较小的石英砂，下部为粒径较大的石英砂，这样可以充分发挥整个滤层的效率、提高截污能力。可通过控制阀进行正反洗，以冲洗掉其表面的污物，防止其堵塞，恢复其过滤能力。
工作原理：通过石英砂的物理过滤作用,将水中的杂质和污染物截留在石英砂层中,使水流经过石英砂层后变得清澈透明，其作用类似于一道过滤网,能够过滤掉水中的大部分杂质和污染物。
运行状态
过滤状态：当系统处于过滤状态时，未经过滤的水通过布水器，以接近平流的状态到达过滤器内的填料层。当水流过填料层时，杂质被截留在填料层内。过滤器底部有过滤集水器，将过滤后的水均匀地收集并流出。平流过滤，决定过滤器可以在高的流速下过滤，仍可达到较好的过滤效果。
反洗状态：随着杂质在填料层中的不断聚积，压头损失将不断增大。当压头损失到达一定的设定限度时（当过滤器进出水压差比刚开始运行时增加了0.07MPa），将系统转换至反洗状态，以清洗聚积起来的杂质，避免石英砂长时间运行而板结成块。反洗时可通入压缩空气，以加强反洗效果。
滤料更换：当出水浊度＞1NTU时，需查找原因，看是否需要更换填料。视情况，在连续运行的条件下，填料一般1-2年左右更换一次。
②活性炭过滤
吸附电解质、有机物、微生物，可以去除水中余氯，异色，异味，使出水余氯＜0.1ppm，SDI<5，TOC<2.0ppm。
活性炭过滤器：底部可装填0.15~0.4米高的石英砂，作为支持层，石英砂的颗粒可采用20-40毫米，石英砂上可装填1.0-1.5米颗粒状的活性炭作为过滤层。装填厚度一般为1000－2000mm。
工作原理
①吸附原理：在活性炭颗粒表面形成一层平衡的表面浓度，再把有机物质杂质吸附到活性炭颗粒内，使用初期的吸附效果很高。但时间一长，活性炭的吸附能力会不同程度地减弱，吸附效果也随之下降。所以，活性炭应定期清洗、再生或更换。
②去除余氯原理：活性炭多孔部分的含氧官能团，与水中带有氧化性的次氯酸根发生快速的氧化、还原反应，去除带有氧化性的次氯酸根。
运行状态
过滤状态：当系统处于过滤状态时，未经过滤的水通过布水器，以接近平流的状态到达过滤器内的填料层。当水流过填料层时，杂质被截留在填料层内。过滤器底部有过滤集水器，将过滤后的水均匀地收集并流出。平流过滤，决定过滤器可以在高的流速下过滤，仍可达到较好的过滤效果。
反洗状态：随着杂质在填料层中的不断聚积，压头损失将不断增大。当压头损失到达一定的设定限度时，将系统转换至反洗状态，以清洗聚积起来的杂质。
滤料更换：由于活性炭过滤器的反洗仅能洗掉活性炭表面的污染物，而不可能洗掉吸附在炭粒内孔中的大量污染物。所以当活性炭内孔吸附饱和时，出水游离性余氯≥0.1ppm时，应考虑更换活性炭，建议活性炭更换周期为一年。
③多介质过滤
利用两种及以上过滤介质，在一定的压力下把浊度较高的水通过一定厚度的粒状或非粒材料，从而有效的除去悬浮杂质使水澄清的过程，常用的滤料有石英砂，无烟煤，锰砂等，主要用于水处理除浊，软化水，纯水的前级预处理等。
多介质过滤器：顶层由最轻和最粗品级的材料组成，而最重和最细品级的材料放在床的底部。其原理为按深度过滤--水中较大的颗粒在顶层被去除，较小的颗粒在过滤器介质的较深处被去除。从而使水质达到粗过滤后的标准。达到对固体颗粒物，悬浮物，有机物，胶体等进行去除，降低COD和BOD的效果。
工作原理：当原水自上而下通过滤料时，水中悬浮物由于吸附和机械阻流作用被滤层表面截留下来；当水流进滤层中间时，由于滤料层中的砂粒排列的更紧密，使水中微粒有更多的机会与砂粒碰撞，于是水中凝絮物、悬浮物和砂粒表面相互粘附，水中杂质截留在滤料层中，从而得到澄清的水质。
运行状态及填料更换：根据滤料选择的不同，参考或略优于同等材质更换标准即可。一般更换周期也为1-2年。
④除铁锰过滤（本质上是多介质过滤的一种）
主要适用于高铁高锰地区的地下水除铁除锰，工业软化水、除盐水设备的预处理。采用了曝气氧化，锰砂催化、吸附、过滤的除铁除锰原理。
除铁锰过滤器：主要由滤料层、氧化还原层、集水管等组成。滤料层主要是由不同的过滤介质组成，如石英砂、活性炭、磁铁矿等。氧化还原层则由复合催化剂和催化剂扩散器组成，用于对铁和锰进行氧化还原反应。集水管则用于收集净化后的水流。是一种通过物理吸附和氧化还原反应对水中铁和锰等杂质物质进行处理的设备，可以快速、高效地完成净化任务。一般单独配备独立曝气氧化装置，俗称曝气塔或者氧化器。
工作原理：利用曝气装置将空气中的氧气溶于水中，进而将水中 Fe2+和 Mn2+氧化成不溶于水的 Fe3+和 MnO2，再结合天然锰砂的催化、吸附、过滤将水中铁锰离子去除。
填料更换：一般更换周期为2-4年。
⑤机械过滤器选型：纯水设备的机械过滤过程属于中速过滤，建议过滤速度为8-20m/h，且尽量保持前后段设备产水量平衡及设备整体性完整。
产水量Q（m3/h）=滤层截面积S（m2）*滤速V（m/h）
当我们采用V=15m/h的标准时，底面积S=Q/15，一般过滤器直径D=2√（Q/15π）
我们就可以根据直径选择相应的过滤器型号，过滤器型号分两种
国标如φ600*2100mm或者对应的美标24*83英寸，1英寸=25.3mm简单换算即可。
⑥滤料填充量：中速过滤时，我们一般建议装填0.7-1.0m左右的滤料高度，大概就是罐体高度的1/2-2/3。相应的我们可以计算出大概滤料的使用数量，以单介质装填举例，
填充数量（包）=S*2/3*H*X/G*1000
S：截面积 2/3：填充比例 H：容器高度 X:致密性（砂=1，碳=0.6，树脂=0.8） G：一般规格单包填料质量。石英砂=50KG，活性炭=25KG,树脂：20KG/25L
以φ600*2100mm罐体举例：
石英砂：S*2/3*H/50*1000=3.14*0.3*0.3*（2/3）*2.1*1/50*1000=7.9≈8（包）
活性炭：S*2/3*H/50*1000=3.14*0.3*0.3*（2/3）*2.1*0.6/25*1000=9.5≈10（包）
同理，如果软化器装填树脂，其使用量计算如下，
软化树脂：S*2/3*H/50*1000=3.14*0.3*0.3*（2/3）*2.1*0.8/20*1000=15.8≈16（包）
市场上的树脂有时候单独以体积L出售，此时只要计算容器需求体积即可，25L树脂重量约等于20KG。
（三）温度调节（板式换热器）
纯水制备过程中需要温度调节的主要原因跟核心处理工艺反渗透相关。作为当下纯水制备主流核心处理工艺，RO系统的产水量跟温度息息相关，在恒定给水压力状态下，系统水温每下降1℃，产水量则下降约3%。下图为某品牌产水量标准化温度校正系数，
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