全国服务热线:0373-2628268

一套标准的双极RO系统主要由哪些部分组成?

2025-09-10   来自:杨亚美
双极 RO(Reverse Osmosis,反渗透)系统,也常被称为 “双级 RO 系统”,是通过两级 RO 膜串联实现更高脱盐率和产水纯度的膜分离系统(总脱盐率通常可达 99.9% 以上,远高于单级 RO 的 95%-99.8%),广泛应用于电子、制药、食品饮料等对产水纯度要求极高的场景(如高纯水、超纯水制备的前处理)。

一套标准的双极 RO 系统并非简单的两级 RO 膜直接连接,而是由预处理单元、一级 RO 单元、二级 RO 单元、后处理单元及辅助控制单元五大核心部分组成,各单元分工明确,共同保障系统稳定运行和产水水质。

一、预处理单元:保护 RO 膜的 “第一道防线”

预处理的核心目标是去除原水中的悬浮物、胶体、有机物、余氯、硬度离子(钙、镁)等污染物,避免这些物质进入 RO 膜导致膜污染(结垢、堵塞、氧化损伤),延长膜寿命并保障后续 RO 单元的脱盐效率。
主要组件及功能如下:

组件名称核心功能关键作用
原水箱储存原水、稳定进水流量和压力避免原水供应波动对系统造成冲击,为后续处理提供稳定水源
原水泵为预处理单元提供动力,将原水输送至后续设备克服预处理各组件的阻力,保证水流稳定通过
多介质过滤器去除原水中的悬浮物(如泥沙、铁锈)、胶体颗粒过滤精度通常为 5-20μm,降低水的浊度(浊度≤1NTU 是 RO 膜进水的基本要求)
活性炭过滤器吸附水中的有机物(如腐殖酸)、余氯、异味、色素① 余氯会氧化 RO 膜(尤其是聚酰胺膜),必须降至 0.1mg/L 以下;② 减少有机污染风险
软化器(离子交换树脂)去除钙、镁离子(降低水硬度)避免后续 RO 膜浓水侧因钙镁离子浓度过高形成水垢(如碳酸钙、硫酸钙),堵塞膜孔
精密过滤器(保安过滤器)去除前序处理残留的微小颗粒(≥1μm)作为 RO 膜的 “最后保护屏障”,防止微小颗粒划伤膜表面或堵塞膜孔
还原剂投加系统投加亚硫酸钠等还原剂,进一步消除残留余氯确保进入 RO 膜的水余氯含量≤0.05mg/L,彻底避免膜氧化
阻垢剂投加系统投加阻垢剂(如有机膦酸盐),抑制钙镁离子结晶辅助软化器,进一步降低 RO 膜结垢风险(尤其当原水硬度极高时)

二、一级 RO 单元:初步脱盐的 “核心战场”

一级 RO 单元是双极 RO 系统的第一级脱盐环节,主要作用是去除原水中 80%-95% 的盐类(如氯化钠、氯化钙)、重金属离子(如铅、汞)、有机物等,将进水 TDS(总溶解固体)从数千 mg/L(如自来水 TDS 约 100-500mg/L)降至数百 mg/L,为二级 RO 提供低含盐量的 “进水”(称为 “一级产水”)。
主要组件及功能如下:

组件名称核心功能关键作用
一级高压泵提供足够的操作压力(通常为 1.0-1.5MPa)克服 RO 膜的渗透压,推动水分子通过膜孔进入产水侧,截留盐离子
一级 RO 膜组件核心脱盐元件,实现水与盐的分离采用芳香族聚酰胺复合膜(主流材质),单支膜脱盐率≥98%,通常以 “膜壳 + 膜元件” 形式组装(1 支膜壳内可装 3-6 支膜元件)
一级 RO 产水箱储存一级 RO 产水稳定一级产水的流量和水质,避免一级、二级 RO 单元之间的运行波动相互影响
一级 RO 浓水阀控制一级 RO 浓水的排放比例调节系统回收率(一级 RO 回收率通常为 50%-70%),避免浓水侧盐浓度过高导致结垢
在线监测仪表实时监测一级进水 / 产水 / 浓水的 TDS、电导率、流量、压力监控一级 RO 的脱盐率和运行状态,若脱盐率下降或压力异常,及时报警

三、二级 RO 单元:深度脱盐的 “终极保障”

二级 RO 单元以一级 RO 产水为进水,通过第二级 RO 膜进一步截留残留的盐离子和污染物,将产水 TDS 降至 10mg/L 以下(甚至≤1mg/L),满足高纯水需求(如电子行业清洗用水、制药行业纯化水)。
其组件构成与一级 RO 单元相似,但因进水水质更优(含盐量低),运行参数会有所调整,主要组件如下:

组件名称核心功能关键特点
二级高压泵提供操作压力(通常为 0.8-1.2MPa,低于一级)因二级进水渗透压低,所需压力小于一级,能耗更低
二级 RO 膜组件深度脱盐,进一步提升产水纯度可选用与一级相同或更高脱盐率的膜元件,单级脱盐率≥97%,两级串联总脱盐率≥99.9%
二级 RO 产水箱储存最终高纯度产水作为系统产水的缓冲罐,为后续用水点(如超纯水系统、生产设备)提供稳定水源
二级 RO 浓水回用管路将二级浓水回流至一级 RO 进水端二级浓水含盐量仍低于原水,回用可提高系统总回收率(从一级的 50%-70% 提升至 70%-85%),减少废水排放

四、后处理单元:按需优化水质(可选,依场景而定)

若双极 RO 产水仍需进一步提升纯度(如超纯水),或需调整水质指标(如 pH 值、微生物),需增加后处理单元,常见组件如下:

  • pH 调节系统:RO 产水呈弱酸性(pH 5.5-6.5),通过投加氢氧化钠调节 pH 至 7-8,满足部分工业用水(如锅炉用水)的 pH 要求。

  • 紫外线(UV)杀菌器:杀灭产水中的微生物(细菌、病毒),避免后续管路滋生生物膜(适用于饮用水、制药用水)。

  • 混床 / EDI(电去离子)装置:进一步去除残留的微量盐离子,将产水电阻率提升至 18.2MΩ・cm(超纯水级别,用于电子芯片制造、实验室用水)。

五、辅助控制与清洗单元:保障系统稳定运行

双极 RO 系统需配套辅助单元实现自动化控制和膜维护,核心组件如下:

  1. 控制系统
    由 PLC(可编程逻辑控制器)、触摸屏、传感器(压力、流量、TDS、液位)组成,实现系统全自动运行(如启停、压力调节、液位控制),并对异常情况(如高压、低流量、脱盐率下降)实时报警。

  2. 化学清洗(CIP)系统
    包括清洗水箱、清洗泵、清洗管路和药剂投加装置,用于定期清洗 RO 膜(通常每 3-6 个月一次)—— 当膜污染导致脱盐率下降≥10% 或产水量下降≥20% 时,通过投加酸性清洗剂(除无机结垢)、碱性清洗剂(除有机污染、生物膜)恢复膜性能。

  3. 冲洗系统
    包括停机冲洗和开机冲洗,用产水或预处理水冲洗膜元件,去除膜表面残留的浓水和污染物,避免膜干化或长期浸泡导致污染加重。

总结:双极 RO 系统的核心逻辑

双极 RO 系统的设计核心是 “先粗除盐,再精除盐”—— 通过一级 RO 降低大部分盐负荷,减少二级 RO 的运行压力;再通过二级 RO 深度脱盐,实现高纯度产水。同时,预处理单元保护 RO 膜免受污染,辅助控制单元保障系统稳定高效运行,各部分协同作用,最终满足不同场景下的高纯水需求。