基本知识

常见的纯水设备工艺流程图（附解析）

正文：今天主要分享的内容为一级反渗透、二级反渗透、一级反渗透+EDI、二级反渗透+EDI①+②、工业级18M超纯水①+②、半导体级超纯水①+②+③+④+⑤、医疗行业（二级反渗透、二级反渗透+EDI）一共7个主题的工艺流程图，不求求全求满，但求有所启发。

一、一级反渗透工艺

（一）反渗透的基础原理及吐槽

反渗透纯水设备是当下最常见的纯水设备，而一级反渗透工艺往往是各类复杂纯水设备的工艺基础，但是其实一级RO工艺的原理并不复杂，说白了就是RO膜的选择性过滤，至于关于反渗透的基础原理，可参见前文：反渗透基础知识汇编（图文版）。

但是在实际应用场景中，不论是最普通的一级反渗透设备，还是更复杂的多级反渗透乃至超纯水设备，一级反渗透往往是问题发生的重灾区，除了一级反渗透往往处于核心处理的第一道工序以外，更主要的原因其实是对于预处理工艺的不重视造成的。导致此类系统，将过多的责任和压力压在了一级反渗透身上，导致问题频发，严重影响客户的使用体验，更甚者导致客户对行业内厂商充满了不信任。

P.S.说个冷笑话，很多厂商和客户都认为RO膜只要能活过一年，这设备质量就是杠杠的，优秀！------地主家的傻孩子考了60分，就奖励给他一辆保时捷！

（二）一级RO系统设计核心

对于一级反渗透而言，其核心设计关键在于两方面，其一就是预处理工艺的选择，而另一个就是RO膜系统（排列方式）的设计。

1.预处理工艺的选择

预处理工艺的选择又分为两大块，一块是软化和阻垢剂的选择，另一块则是各类加药装置的选择。这两块我在前文都有过赘述，有兴趣的可以翻看前文水处理基本知识 从RO装置的进水水质要求看预处理的重要性，此处只贸然的说一个结论性的建议。

①软化和阻垢剂的选择：可参看前文软水器（树脂软化）和阻垢剂加药工艺对比，简单结论如下：

总硬度＜200ppm，单用阻垢剂即可；

总硬度＞300ppm，建议上软水器，阻垢剂亦可负责选择；

总硬度＞1000ppm，需要多级软化或药剂法除硬度；

P.S.总硬度包括了钙硬度和镁硬度，此处多以钙硬度估算总硬度数值，如果镁硬度占比较大，相应的数值下限会更低。

②加药装置的选择：可参看前文相关部分，简单结论如下：

灭菌剂：理论上除自来水（作为原水，下同）外，其他水源都需要加灭菌剂，至于灭菌剂分氧化型和非氧化型对还原剂及其他工艺选择的影响，也需要分别讨论。

絮凝剂：小设备就不要加了，大流量设备可以加，特别是原水水质较差（浊度较高）时必须要加，加在盘滤或机械过滤器前，提高拦截效果。

还原剂：加一个多少安心一点，记得加一个ORP表，不然加多加少都不知道，要会简单计算SBS（亚硫酸钠）或SMBS（焦亚硫酸钠）和氧化性物质的简单换算。其实会算最多就是数量级没有偏差不至于药箱或加药泵选型过大会过小，关键还是在调试。

阻垢剂：这东西很神奇，说它效果很好的也有，说到其反作用的也用。关键还是要选择，阻不同的垢要选不同的阻垢剂的，再说了价格不一样东西也不一样，点到为止。个人是建议有条件还是用阻垢剂的。

2.RO膜系统（排列方式）的设计

膜系统设计的核心在于回收率及排列方式的确定，前文多有赘述，可参考前文：超纯水设备方案设计指南 第六章 反渗透设计软件ROSA和WAVE使用指南和图说反渗透膜元件排列方式——8040型膜元件排列方式（正文）等

二、二级反渗透工艺

（一）二级RO工艺的些许要点

①在一二级反渗透之间做好水平衡的计算，确保前后工艺用水用量平衡或前端工艺略有富余。特别是在部分小型设备上，一二级RO装置之间并没有纯水箱作为缓冲，此时水平衡及水泵扬程、流量选择分外重要。

②pH调节是很有必要的，否则二级电导率很容易下不来（达不到预期），原理前文多有赘述。

（二）关于RO浓水的一些细节

①二级RO的浓水可以回流原水箱，也可以回流到一级RO前端的精密过滤器前。

②关于一级RO浓水的直排问题，虽然一级RO的浓水在绝大部分地区以自来水为原水的前提下，其最终含盐及其他污染物并不会很高。但是在某些含盐量较高，且部分加药系统额外添加情况下，有可能造成直排违法的情况（举例：部分含磷阻垢剂可能导致浓水侧磷排放超标）。

RO浓水这东西浇花都不好，冲冲厕所还是可以的，不过据说医疗行业用来清洗含血污的手套效果比自来水还好（医疗行业纯水一般不加阻垢剂）。

三、二级反渗透+EDI工艺

（一）关于254nmUV杀菌器在EDI膜堆前后置的问题

关于EDI模块前后要不要加254nmUV杀菌器并没有明确的定论，如果254nmUV加在EDI前面，主要目的防止EDI模块的微生物污染，但是UV杀菌器工作期间有可能产生氧化性物质对EDI膜堆产生副作用，这方面都没有明确优劣结论。以本人经验而言，其保护作用和副作用其实都很微弱，心理安慰远大于实际作用。

如果安装在EDI膜堆之后，虽然避免了氧化副作用产生的可能，但是其实对防止管路末端微生物污染回游的情况作用也相对有效，也还是装一个吧，聊胜于无。

至于18M超纯水工艺中EDI膜堆前的185nmUV-TOC脱除器，主要是为了终端TOC指标的控制，配合抛光混床前的二级185nmUV-TOC脱除器，两者协同作用，是相当有必要添加的，当然氧化物质可能产生的副作用也是客观存在，不过是低风险的。

无论是254nmUV杀菌器还是185nmUV-TOC脱除器，当此类设备前置或与泵前后相连时，一定也特别注意水锤问题的保护，防止水锤对此类设备破坏情况发生，一般不要直连，稍微转个弯情况就会有所好转，其次相应的防水锤装置及程控（水泵延时启停等）配套上去即可。

（二）关于EDI设备终端水箱要不要氮封设计

首先需要明确一点的是氮封只是水箱隔绝空气的一种手段，其他还有膜包法、浮顶法之类，当然氮封的方式也有很多种，常见的还是通过氮气微压阀自动控制。

其次是否需要氮封设计的关键是客户对终端水质的要求，假如客户对终端产水电阻率要求不是很高，或者是只是对离子含量有较低要求，在保持水箱处于活水且有一定密封性的情况下，不用氮封也问题不大。

至于氮封装置增加的初期成本及后续带来用氮成本，也需要客户有一定认知，别好心办坏事。

四、一级反渗透+EDI工艺

把一级RO+EDI工艺放在二级RO+EDI工艺后面讲，最主要的考虑是此类工艺真的越来越少见了。虽然在EDI的使用说明方面，我们一般讲进水电导率＜40μs/cm即可，但是在实际运行中一级RO产水电导率缓慢或意外变高，导致的EDI产水水质不如预期（一般合理预期为1-5MΩ*cm），甚至损坏的情况时有发生。

上述情况跟我前文说过的一级RO+二级EDI工艺的逐渐消失，本质上是同一个原因---工艺设计太理想且高估了设备的日常运维水平。

五、18M超纯水工艺（工业级）

工业级一般18M超纯水工艺的几个要点：

①预处理阶段一般建议同时配置软水器和阻垢剂加药，及其他加药工艺以确定系统长期稳定的运行。

②EDI纯水箱需要氮封或同等功能设计，且超纯水会同步设置循环管路及水质判定装置，以确定终端用水的长期稳定。

③预处理阶段如选用盘滤+UF工艺，可替代机械过滤工艺；在部分以自来水作为水源的工艺设计中甚至有用盘滤+UF替代机械过滤，同时省略活性炭过滤及软化的工艺，个人持保留意见态度。

④关于EDI+一级抛光系统是否能长期稳定达到18MΩ*cm的终端产水水质，及品牌之间存在的差距，请厂商及客户自行判断选择。同时奉劝各位客户，不要动不动就要求18M+,甚至18.25M+超纯水的不合理要求，就你偶尔电镀个贵金属，18M的超纯水真的够了，你不知道18和18.25的差距到底有多大吗？

六、18M+超纯水工艺（电子级/半导体级）

电子级/半导体级18M+超纯水工艺的几个要点：

①水质指标不单纯以电阻率为指标，需同时满足溶解性气体（溶解氧为主）、颗粒物（终端超滤基本能保证）、电阻率（相对容易达到，一级不够就二级抛光）及TOC和特定离子含量的要求（TOC的脱除主要靠UV-TOC脱除器，当然前面工艺也要努力；硅、硼的守门员是强阴床或混床中的阴床或特定的除硼树脂等，特别是对硼而言，抛光混穿效果不行，跟pH相关；其他金属离子相对容易去除）。

②关于EDI前面的UV-TOC脱除器，无论是放置在EDI增压泵的前后都需要防范水锤现象。

③关于强阴床/除硼树脂，个人建议置于EDI膜堆后，EDI水箱前。有部分工艺置于EDI水箱后，TOC脱除器前，而后接一级抛光混床。考虑到循环回流的存在，个人建议将硼这个不稳定因素控制在终端循环圈外，相关数据也更容易检测判断。

④关于EDI及普通混床（MB)在半导体领域的应用，大型集成电路厂商还是习惯于MB工艺，此类工艺稳定成熟且有知名整包厂商都有稳定运营的经验。而在其他半导体（含光电等普通电子元器件）领域，EDI因为其占地面积小，运维相对简单等优势，正在不断扩大应用场景，且随着特定的除硼树脂或强阴树脂的工艺弥补，对于硅硼去除率低的问题也在得到补足。

⑤关于特定的HPRO工艺在半导体领域的应用，HPRO由于是在碱性条件下运行，确实对硼等弱酸性离子去除率较之一般RO高不少，但是比上他不如传统2B3T稳定，比下他较之一般RO在硬度（高pH更容易结垢）等方面更为敏感，且传播范围有限（在韩系半导体厂家中似乎有广泛应用，国内主流还是欧美派，倾向于全树脂工艺）。

⑥电子级/半导体级超纯水设备往往对于仪器仪表及管路有特定的要求，无论是灵敏度还是稳定性，两者之间都存在不小差距，希望大家量力而行，当然成本差距也极其巨大。还是那句话，理性看待自己的真实需求，合理的需求---合理的预算---合格的产品，买家永远没有卖家精，切不可贪多求廉，世上没那么多好事。

六、纯化水工艺（医疗级）

医疗行业的纯化水工艺和工业级的核心工艺本质上差距不大，主要在区别有以下几点：

①一般不加阻垢剂，即使有相关行业认证的，个人也不建议加。

②在微生物管控方面的要求，常规做法是终端水箱及管路做臭氧消杀和紫外消杀的双保护。

P.S.除了在工艺上面的些许差别，医疗行业用水在配件和管路材质及焊接组装等技术标准方面都有较高要求，请大家审慎评估相应的成本及市场价格。

③越来越多的纯水站项目要求水资源利用率高达100%，关于RO浓水的再利用，是设置ROR装置或其他再利用装置需要独立思考，反正蒸发器就不要想了---人傻钱多的东西。

④关于ROR装置今日不展开，且分歧严重，有机会我单独分享。