从1吨到10吨的反渗透水处理的回收率与（RO）膜组件的排列方式

从1吨到10吨的反渗透水处理设备的回收率与（RO）膜组件的排列方式。

ro反渗透（RO）系统中难溶盐积垢、电极极化状况、尾端膜组件的浓水流动性及其膜通量这四个要素决定的了系统软件极限利用率。在其中，电极极化、尾端浓水流量和膜通量三者归属于水利学行业，能够通过调整膜系统的组成来提高。因而，在膜系统设计里，需要针对这三者开展结构调整，以提升极限值利用率。难溶盐则涉及到水化学行业，唯有通过预备处理加工工艺或添加阻垢缓蚀剂来提高极限值利用率。一般，在电极极化做到极值点的状态下，难溶盐极限利用率往往成为提高膜系统利用率最后的约束条件。自然，得到这一结论的重要保障是科学设计ro反渗透膜的体系结构！

一、RO膜体系结构是怎么样的？

RO装置关键主要若干个膜组件（单根RO膜）通过不同排序方式组成，旨在使水可以科学地根据每个膜组件，以此来实现预期目标（不一定是最大利用率）。

简单的说，RO膜体系结构是指RO膜组件在设备中的设计原则。

我们一般应用A-B-C.../L格式进行表达。比如：

2-1/6表示该系统使用2：1的二段式合理布局，每一个膜壳中配有6支ro反渗透膜（元器件）。

4-2-1/5表示该系统使用4：2：1的三段式排序，每一个膜壳内装有5支ro反渗透膜。

二、膜通量及浓缩水的资源配置设计方案

RO膜组件的有效排序设计方案关键应关注平衡膜通量和适度的末端浓出水量这两方面。

2.1. 均衡的膜通量

膜通量就是指在一定时间内，根据特殊膜总面积（与RO膜型号规格相关）的出水量。膜通量越大，制作的产水率也就越大。

因而，平衡的膜通量事实上确保了每一个膜组件的具体利用率，确保每个膜组件可以有效地发挥出利用率。

2.2 适宜的尾端萃取出水量。

浓水流的两个主要功效：一是带去难溶于水的盐份，二是维持浓水通道内的高效渗流。

始终保持浓水通道渗流情况，膜壳末端浓出水量不可以太低。除此之外，因为多段式设计方案中后段给排水的盐份占比高过前端，后半段浓水里的盐份也相应增加。因而，为了保证后段错流比以降低污堵（包含积垢），后半段膜壳的浓出水量应不小于前端膜壳的浓出水量。

三、基本上设计构思

明确膜元件的总数

纯净水设备：依据8040膜单根的产水率为1吨一小时，4040膜单根的产水率为0.25吨一小时进行确定。

二者的膜通量指标值基本一致，具体差别主要体现在膜面积的大小，进而影响产水率。

中水设备：依据8040膜单根的处理能力为1.5吨/钟头，具体产水率设计成0.7至0.8吨/钟头。

备注名称：原水盐份浓度较高，存在一定积垢风险性，具体利用率大约为50-60%。

②依据膜组件的总数来决定其排序方式。

膜组件串连的限制与较大利用率。

膜组件串连数量以及最大利用率表

解释：为什么2T/H的小型机器需要用到小膜（4040膜）？答：针对2T/H的RO系统软件，可以考虑8支4040膜，选用5:3（串连）的二段式排序，前后最大利用率分别是55%和42%。串连全面的最大利用率可以达到68%，而5:3的二段式设计能合理维持前后左右段浓出水量和平衡的膜通量。

在未考虑电极极化和难溶盐积垢的情形下，我们能设计方案RO一段回收处理比例是45%，RO二段回收处理比例是35%。在一小时进水量为X的情形下，第一段纯净水的产水率为0.45X，而第一段膜壳末端浓出水量为0.55X/5=0.11X。第二段纯净水的产水率为0.55X*0.35=0.1925X，第二段膜壳末端浓出水量为（0.55X*0.65）/3=0.12X，这超过0.11X（第一段浓出水量），超出预期。系统软件综合利用率为（0.45+0.1925）/X=64.25%，小于68%，合乎基本原则。

反过来，假如我们在选择8040膜，必须使用两只8040膜，并且以1:1的形式串连RO膜，那样全面的利用率仅是32%。在这样的情况下，膜扩散系数和浓出水量都难以有效保证。假如不选用浓水回用，利用率远远低于小膜，造成水资源浪费和额外费用。

我们观察到，对其8支膜组件开展二段式排序时，系统软件使用了5:3（5-3/1）的排序方式。

第一段地给出水量（平均每个膜组件）为0.2X，第二段地给出水量为0.18X，保持着基本上平衡。

第一段的浓出水量为0.11X，第二段的浓出水量为0.12X，合乎后半段浓出水量超过前端浓出水量的需求。

备注名称：在具体设计过程中，为了达到膜通量平衡，我们采用了3+2:3/3的排序方式（详细后边的报表）。这类排序方式相较于5:3的串连排列在机器设备容积上更加优化，但利用率上限层面比不上后面一种（57%＜68%）。根本原因是水流量行程从8米缩短到5/6米。自然，具体的排列方式应根据实际需求来选择。

四、报表数据统计分析要这样描述：对表中的数据展开分析。

大家设置给排水的流量为X，一段的产水量流量为X1，一段的浓水流量为X2；第二段的给排水流量为X2，第二段的产水量流量为X3，第二段的浓水流量为X4。选用A-B/L（A和B在这里不约分）的构造，这时，

第一段给出水量为 X / (A * L)，第二段给出水量为 X2 / (A * L)。

一段浓水流量计算公式：X2除于（B乘于L）；二段浓水流量计算公式：X4除于（B乘于L）。

整体利用率 Y = (X1 + X3) / X  

一段利用率 Y1 = X1 / X  

二段利用率 Y2 = X3 / X2

在表格计算中，系统软件利用率Y和一段利用率Y1主要依赖于膜组件串连总数所能达到的最大利用率。而二段利用率Y2则主要是通过计算得出。Y1和Y2仅作标准值。

依据膜组件串连利用率报表，当L≥4时，具体制作的Y1贴近甚至超过50%。充分考虑膜通量平衡，为了保持后半段给出水量，通常采用2:1的排序方式（这里已约分）。假如膜组件数量不多或是占比无法合理调配时，可以采取5:3的排序方式。在特殊情况下，有可能出现1:1的排序方式。

由于膜组件数量和排序方式可以形成离散系统情况，采用具体膜组件数量穷举法，制作了一个报表以供大家参考。

Y的公式为：Y = Y1 + (1 - Y1)Y2 + (1 - Y1)(1 - Y2)Y3 …… 

针对二段式，Y2可以表示为：Y2 = (Y - Y1) / (1 - Y1)

按照实际的数据需求，我们不难发现当膜组件数量不多时，全面的阻垢设计方案选择的余地不大。在充分考虑膜通量、利用率以及设备经营规模时，我们必须要进行相应的让步。

简单总结：

表中绿色区域可以看到设计的时候通常可以所采用的排序方式以及相对应的系统软件单步骤利用率。

成条淡黄色部分为对比项，尽管与同类膜组件的对比肯定会是最好的选择，但实际应用中仍有可能应用。

③单项工程利用率为黄色，具体系统软件利用率小于膜组件串连的最高级利用率（由于膜通量不够），但与其他计划方案对比，已经是最佳选择。

④成条红色与5个膜组件的另一种排序方式，其利用率差距明显，不适合用于关键较为目标。仅在不考虑利用率且期待容积很小（如一体机或集成化机）的情形下，此方式才可用。

⑤表中没显示高流量膜壳总数没法能整除的现象，但实际情况中有可能出现。通常采取做法就是具体充填的总数低于设计方案的总数（最后一个膜壳一般不会放满，一般少1-2支）。

当膜组件数量达到4支时，通过科学设计的软件利用率可以达到50%之上。也客观性阐述了为什么3T/H以内的纯净水设备需要用到小膜，由于采用大膜时利用率无法得到保障。