计算水的费用的几个参考因素为:8%的利率、设备寿命20年、更换8”海水淡化膜元件的费用$800、维修费(设备费的3%)、电费$0.06/kwh、工厂开工效率95%等,除此之外,还要把前处理系统中使用的化学试剂,如:氯、无机絮凝剂、聚合物、亚硫酸氢钠、阻垢剂等费用计算进去,最后,估算生产出水的总费用。虽然提高回收率、增加水通量可以减少费用,但是,要想使膜的性能在高水通量时仍能保持稳定,就必须保证进水质量,对进水进行充分的前处理。总之,利用降低投资费用、改进操作条件等手段,大约可使制水的成本降低8%。
通常进水压力限定为70巴,这是受压力容器的额定值所限,而与膜的稳定性及卷式膜元件的结构无关:在加里福尼亚有一个规模很大的海水淡化装置,在该装置中海水淡化膜元件已在进水压力为75-80巴的条件下运行了很长时间。同时还进行过在合理设计元件结构和压力容器条件下,使膜元件成功地运行在压力约为120巴的大规模海水淡化设备上,因而当进水温度在一个适当的范围内,进水压力超过83巴(1200psi)对膜元件的长期性能不会有影响。
常规的前处理工序
进行前处理的目的是希望通过这一工序降低进水的污染物含量,提高进水水质,使给水水质能够保证膜元件的长期、稳定性能。在海水淡化系统中,膜污染现象会日益严重,其原因主要是因为在进水中存在着胶体和颗粒物质、溶解有机物以及细菌的滋长。在苦咸水淡化系统中位于尾部的膜元件上偶然能发现无机物形成的垢,但对大多数海水淡化系统不会出现这一问题,同样,由于较低的回收率以及高离子强度和低浓度的碳酸氢根离子,因此浓水中也非常不易形成难溶盐的沉淀,由于颗粒、有机物及微生物生长而引起的膜污染通常位于系统前部的膜元件上,根据文献6、7的观点,由于离子强度高,产品水通量大的原因,而加快了胶体污染现象的发生。海水中的高离子强度会减少胶体颗粒及颗粒与膜表面之间的相互排斥力,另外由于渗透水所形成的垂直于膜表面的驱动力将使胶体颗粒和有机大分子沉积在膜表面间隙形成污染层。当系统的进水源是海水时,由于水中离子强度高,同时又有胶体及溶解有机物的存在,因而即使在低通量时膜污染的速度也要比系统净化苦咸水时快得多。因为膜受到了污染,使其水通量和盐透过率均受到影响,当污染情况严重时,水通量降低,在这种情况下,要想使产水量达到设计要求,就必须增加进水压力。一般情况下,盐的透过率也会同步增加,而最终造成产水含盐量增高。颗粒或微生物等污染的最终结果是进水渠道阻塞和压力损失增加。

通常SDI(Silt Density Index)值是对进水质量和系统前处理工序的效果进行检测的一个标准。SDI值主要用来检测某一孔径膜对水的过滤能力。一般情况下使用孔径为0.45微米的膜,SDI值是进水质量的相对值,从这个数值中,并不能明确看出膜污染速度或对膜性能造成的影响等情况。大多数膜生产的厂家对SDI的数值作了规定,即上限为4-5,为了保持膜性能的稳定,SDI平均值应低于3。
图5列出了以地表水为水源的常规前处理系统的工艺流程。该流程包括在原水中间断加入游离氯。并维持残余氯浓度为0.5-1.0ppm,另外还应加入絮凝剂和凝聚剂,加入絮凝后的胶体物质经过二级压力多介质过滤器除去。这种二级过滤器第一级为粗过滤,第二级为精过滤,采用这种二级过滤的方法,即使在反洗时或者在由于季节变化而导致生水水质变坏时也可保证RO给水水质/如图5所示,当进水经过二级过滤器,到达保安过滤器前,需在进水中添加阻垢剂和亚硫酸氢钠。实验证明:图5中所示的前处理工艺对于降低原水SDI值是有效的,在原水的SDI值大得不可测出时,经上述工艺处理后SDI值能达到2-3。实际上,无论所使用的前处理工艺如何,大多数海水淡化设备都能使进水质量达到上述SDI值(8、9、10)。但是,由介质过滤器和保安过滤器组成的常规前处理装置对阻挡胶体和悬浮颗粒的能力是不确定的,经过前处理后得到的进水质量,受一些特定因素的影响很大。当某一过滤器反洗时,其余运行中的过滤器的过滤速度比正常使用时的速度快,这样就增加了穿透的可能性。在反洗之后的滤饼形成期,高浓度的胶体颗粒可随过滤水排出来,这就是为什么在敞口取水的海水淡化系统中平均水通量限制在8gfd的原因。
膜前处理工艺
曾经有文献(10、11)提出过利用膜处理作为前处理的一部分。用超滤膜和微滤膜能够产出比常规前处理法(介质过滤器和保安过滤器)产出质量要好的多的进水,但是一般来说,卷式超滤膜元件不适合处理污染严重的地表水。UF元件不能在高水通量条件下工作,否则膜表面会严重污染或进水渠道被阻塞。高的横向进水速度可以减少浓差极化,但最终造成功率损耗增大,膜需要经常清洗,清洗过程也很麻烦,且不能有效恢复产水通量。最近提出了一种新的微滤和超滤技术——大直径中空纤维结构。膜孔径为
