3.6　分级工艺处理

一般膜工艺所处理的自然水体中，悬浮物、有机物、无机物与微生物等杂质的含量十分丰富，每一水体中各种杂质的粒径成图3.7所示特定的概率分布。

图3.7　膜系统截留物粒径分布示意曲线

膜分离体系中的微滤或超滤等不同膜种类及相同种类的不同精度膜品种，具有着不同的截留粒径。例如，精滤截留≥5μm粒径物质（可截留悬浮物），微滤截留≥0.1μm粒径物质（可截留细菌），超滤截留≥0.01μm粒径物质（可截留病毒），纳滤截留≥1nm粒径物质（可截留硬度物质），反渗透截留≥0.1nm粒径物质（可截留热源及大部分无机盐）。

如果由自然水体直接使用反渗透工艺制备纯水，原水中的杂质必然造成膜系统的严重污染，破坏工艺系统的正常运行，即便使用超微滤进行预处理，超微滤膜也常被迅速污染而退出运行。因此，严格遵循生化预处理、传统预处理、超滤预处理及最后的反渗透膜处理的分级处理工艺原则，合理设计各级膜与非膜处理工艺及其先后次序，是维持膜处理工艺正常运行的有效措施。

分级处理的实质就是由不同精度的不同工艺，分段截留全部截留物谱系中的特定粒径区段。分级处理的效果之一是保证各工艺的正常运行，实现技术方案的可行；效果之二是实现各工艺运行负荷的合理分布，实现经济指标的优化。如果认为反渗透是全系统的最末端工艺，则反渗透预处理系统中各工艺的基本设计思想即为分级优化设计。

分级处理的另一基本理念是特殊物质的特殊清除。各膜与非膜工艺处理负荷除一般截留物之外，还有氧化剂与难溶盐等特殊物质，特殊物质在图3.7中以圆点表征。这些特殊物质的污染不属于一般性膜污染性质，故应采用特殊工艺方法加以处理，包括针对氧化剂的炭滤工艺或还原剂投放工艺，针对难溶盐的软化工艺或阻垢剂投放工艺。

高分离精度工艺的设备及运行成本一般高于低分离精度工艺成本，故各级分离工艺精度最优设置的基本原则应为：

①低成本工艺在前，高成本工艺在后；

②低成本工艺重载，高成本工艺轻载；

③低成本工艺较高成本工艺清洗频率高；

④低成本工艺较高成本工艺换膜周期短。

根据该基本原则进行的优化设计，将使各分离工艺自系统始端至系统末端，同时形成各工艺间的处理精度梯度、工艺负载梯度与处理成本梯度。这样一个按精度、负载与成本的分级处理理念是反渗透系统全套工艺设计的基本理念之一。图3.8示出反渗透系统各相关工艺的精度、负载及成本的优化分布示意关系。

图3.8　膜系统截留成本与截留负荷分布示意图

膜及非膜系列水处理工艺中的优化配置多级处理工艺概念，以及特殊物质的定点清除工艺概念，构成了贯穿膜法水处理系统系列工艺设计的基本思想。