为了保证反渗透膜和纳滤膜系统的稳定运行，必须严格处理给水。预处理的目的是去除给水中会对反渗透膜和纳滤膜产生污染或导致恶化的物质。一旦预处理系统不能发挥作用，有污染物进入反渗透和纳滤统，这些物质可能会在膜表面堆积，若给水中含有微生物，它的繁殖会导致更严重的后果。正确把握原水的特征，设计并选择合适的预处理工艺是非常重要的。

       预处理的目的不外乎以下几点：
       ● 保证SDI₁₅最大不超过5.0，争取低于3.0；
       ● 保证浊度低于1.0NTU，争取小于0.2NTU；
       ● 保证没有余氯或类似氧化物，如NaClO、ClO₂、Cl₂、O₃等；
       ● 保证没有其他可能导致膜污染或劣化的化学物质。

       针对预处理的作用，可以将预处理分为防止结垢、防止颗粒和胶体污染、防止微生物污染、防止有机物污染和防止膜化学劣化等几个方面，本文就通过不同的预处理的作用分别进行论述，帮助大家了解不同预处理工艺的特点：
       一、防止结垢
       1. 加酸
       仅采用加酸控制结垢时，要求浓水中的 LSI 或S&DSI 指数必须为负数，加酸仅对控制碳酸盐垢有效。在苦咸水淡化时一般投加盐酸，在海水淡化时一般投加硫酸。在实际应用中一般把加酸与阻垢剂联合使用，以降低阻垢剂的投加量。
       2. 阳离子交换树脂软化
       自然水体中的无机盐以多种阴阳离子形式存在，阳离子主要包括Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺、K⁺，阴离子主要包括CO₃^2-、HCO₃^-、SO₄^2-、Cl^-、NO₃^-。阳离子交换树脂的置换反应遵循下述两项原则：
       各离子浓度相等的低含盐量水体中，阳离子交换树脂交换阳离子的选择性次序为：Fe³⁺＞Al³⁺＞Ca²⁺＞Mg²⁺＞K⁺＞NH₄⁺＞Na⁺＞H⁺；当水体中各离子浓度不相等时，高浓度离子将被优先交换。由于一般系统原水中Ca²⁺、Mg²⁺浓度远大于Fe³⁺、Al³⁺浓度，Ca²⁺、Mg²⁺等硬度离子将优先进行交换反应。
       用阳离子交换树脂进行软化处理的过程是使原水径流通过阳离子交换树脂，让水中高浓度的Ca²⁺、Mg²⁺与树脂中高浓度的Na⁺相交换，从而减少水中的Ca²⁺、Mg²⁺ 浓度，实现水体的软化。当水中硬度过高时（≥6mmol/L）时，由于运行周期太短，需要频繁的再生，要校验阳离子树脂软化的适用性，增加树脂用量或者选用其它软化方法。
       3. 加阻垢剂
       当通过计算或软件模拟发现反渗透浓水的LSI_C或SDSI_C指数大于0时，或其他难溶盐超过其溶度积时，为了防止无机盐结垢，可以在原水中加入阻垢剂。投加阻垢剂可有效控制膜表面结垢，投加量按阻垢剂生产商提供的产品技术参数确定，并针对不同的无机盐采用不同的专用阻垢剂。
       在以苦咸水为水源时，投加阻垢剂控制结垢的条件是，当LSI_C小于0时，不需要投加阻垢剂；当LSI_C≤1.8-2.0时，单独投加阻垢剂；当LSI_C大于1.8-2.0时，加酸至 LSI_C达1.8-2.0，然后再投加阻垢剂；当LSI_C大于3.2时，单独使用阻垢分散技术难以奏效，可先采用石灰软化脱除水中的钙硬和碱度。
       4. 石灰软化
       若进水硬度较高，可通过投加石灰，在除去浊度的同时进行预软化。石灰软化根据投加的药剂可分为石灰软化法、石灰-纯碱软化法、石灰-石膏软化法。通常硬度高、碱度高的水质处理可使用石灰软化法，硬度高、碱度低的水质处理采用石灰-纯碱软化法，而硬度低、碱度高的负硬水可使用石灰-石膏软化法。需要注意的是石灰软化后，需要一个向上流的澄清系统，通常采用机械搅拌澄清池。由于石灰软化工艺复杂，需配备消石灰贮存和石灰乳配制系统，只有当产水量大于 200m³/h的苦咸水系统和海水淡化系统才会考虑选择石灰软化。
       二、防止颗粒和胶体污染
       1. 絮凝
       絮凝是通过加入絮凝剂中和颗粒和胶体粒子表面的电荷，使得胶体粒子间的排斥力变弱，最终导致微粒子变得更容易聚集。絮凝通过以下三个方式起作用：（1）颗粒和胶体间的引力和反作用力；（2）粒子和粒子的接触、冲撞；（3）化学作用（金属氢氧化物的溶解度）。
       对于SDI₁₅＜4的地下水或者已经经过自来水厂处理过的原水可以不加絮凝剂。如果SDI₁₅＞4，一般可选用净水专絮凝剂，通过观察不同加药量下SDI₁₅的变化情况找到最佳加药剂量，严格控制不要过量投加。某些专用絮凝剂含有高分子量的阳离子聚合物，如聚丙烯酰胺（PAM），绝对不能过量添加或者避免使用，这是由于反渗透表面一般为负电荷，此类絮凝剂会造成膜表面聚合物污染。
       2. 介质过滤
       介质过滤可以有效的去除反渗透和纳滤给水中的悬浮物，降低浊度和SDI15值。选择滤速时，依据原水水质的不同可以有所变化。通常对于地下水水源，由于水中的胶体、悬浮物含量较少，可以选择较高的滤速；对于污染较严重的地表水，滤速的设定一定不能太高，一面对反渗透和纳滤系统造成严重污染。
       当进水浊度小于10-20mg/L时，可选用压力式机械过滤器。当原水为地表水、污废水、中水或进水浊度过高时，应通过混凝、澄清或沉淀设备将浊度与色度降低，要求浊度降低至10度以下，后方可进入压力式机械过滤器。
 
       3. 微滤和超滤
       微滤和超滤属于筛分过滤，过滤孔径大约在0.02-0.05微米之间，做为预处理，微滤和超滤的使用可以完全去除不溶解的物质，降低颗粒和胶体污染的风险，出水SDI₁₅≤3，浊度≤0.5NTU，使得反渗透和纳滤系统的设计水通量可以适当增加约10-20%。
       但是使用微滤和超滤做为预处理时，一定要严格控制药剂的投加量、严格按微滤和超滤制造商提供的设计参数设计，做好维护工作，确保系统的稳定运行。
         三、防止微生物污染
       1. 氧化性杀菌剂
       氧化性杀菌剂的杀菌机理是氧化微生物体内的酶杀死微生物，常用的氧化性杀菌剂是次氯酸钠溶液。次氯酸钠的杀菌作用主要是次氯酸（HClO），HClO的毒性是ClO^-的8倍，因为ClO^-不带负电，不易扩散，而HClO能快速进入细胞壁杀死细菌微生物。
       HClO的浓度取决于水的pH值，随水的pH值变化而变化，最佳pH值为5.5-7。当pH＞8时，杀菌效果极差；pH＞8.5时，HClO将失去杀菌作用，此时可考虑使用二氧化氯（其在pH值10以下有效）或选择其他杀菌方式。
       2. 非氧化性杀菌剂
       非氧化性杀菌剂的杀生机理因药剂而有所不同，有的是能破坏菌藻的能量代谢过程，有的是能溶解和破坏微生物体表面的脂肪壁或体内酶而杀死微生物。目前市面上的非氧化性杀菌剂根据有效成分一般有异噻类、有机硫类、有机溴类，有机硫类和异噻类相对便宜。
       使用可以采用运行中冲击式加入或连续加入和停机CIP循环三种方式，在采用冲击式加入或者CIP循环方式杀菌时，投加浓度为50-100ppm；连续加入时，投加浓度为1-3ppm（不可同时存在相同浓度亚硫酸氢钠）。非氧化性杀菌剂也可以再反渗透化学清洗中使用，可以取得更好的清洗效果。
       3. 臭氧
       臭氧几乎对所有病菌、病毒、霉菌、真菌及原虫、卵囊都具有明显的灭活效果，且灭菌时间来说，迅速无比，是氯的300-600倍，紫外线的3000倍。为保证杀菌效果，必须保证水中臭氧的一定浓度与处理时间。根据国内外应用经验，采用臭氧消毒处理参数推荐为水溶臭氧浓度0.4mg/L，接触时间为4分钟，即CT值为1.6。
       如果水中含有溴化物，会和臭氧反应生成次溴酸根离子（BrO-)，进而生成溴酸离子根（BrO3-)，BrO3-被确认有致癌性，为回避风险应谨慎使用臭氧杀菌。
       4. 紫外线
       水消毒用的紫外线灯的中心辐射波长是 253.7nm，紫外线照射在随着水体流动的各种细菌、病毒、支原体、衣原体、寄生虫及其他微生物。光化学作用破坏细胞组织中的脱氧核糖核酸（DNA）、核糖核酸（RNA）等，打断DNA和RNA链条，使微生物丧失自我修复和繁殖的能力。因细菌和病毒的生命周期非常短，失去复制能力的细菌和病毒将迅速死亡。
       和使用含氯的氧化性杀菌剂不同，采用紫外线杀菌完全没有药剂残留，也没有副产物的生成。但紫外线消毒效果受水中SS和浊度影响较大，没有持续消毒效果，且被杀灭的细菌有可能复活。
       四、防止有机物污染
       在天然水体中存在的有机物主要为腐植酸类物质，其以TOC含量计通常在 0.5-20mg/L，当 TOC超过3mg/L时，预处理部分应作专门的脱除有机物的考虑，腐植酸物质可以采用含氢氧根类絮凝剂的絮凝过程、超滤或活性炭吸附等方法除去。当进入反渗透和纳滤的进水中油（碳氢化合物或硅基类）和油脂含量超过 0.1mg/L时，必须采用絮凝或活性炭过滤。
       五、防止膜化学劣化
       常见的化学劣化就是指反渗透和纳滤膜受氧化剂（如余氯）影响，芳香聚酰胺的聚合链被切断，导致膜分离性能的衰减。
       1. 化学还原
       亚硫酸氢钠（SBS）是最常用的去除余氯以及抑制微生物活性的化学品，每去除进水中一摩尔游离氯需要加入一摩尔亚硫酸氢盐。从亚硫酸氢钠的分子量来计算，需要1.47mg/L浓度去除游离氯。为了安全起见，需要在进水中加入两倍所需亚硫酸氢钠用量，即1mg/L的游离氯通常需要加入3mg/L的亚硫酸氢钠。
       还原剂的投加由ORP表控制，建议反渗透进水ORP值不超过300mV，当进水ORP值小于300mV，系统停止添加还原剂；当进水ORP值达到300mV，系统应该自动报警并采取措施如投加还原剂或加大还原剂投机量；如果ORP达到350mV，系统应立即停机直至ORP降到300mV以下才能重新投入运行。
       2. 活性炭吸附
       活性炭去除余氯是吸附与化学反应共同作用的结果，活性炭与水中余氯接触后的初期，去除余氯以吸附作用为主；达到吸附平衡后，余氯浓度继续下降则是由于化学反应的作用。接触时间越长、余氯初始浓度越高、pH较低，活性炭去除余氯量越大。
       活性炭吸附余氯的作用优于吸附有机物，而且吸附余氯的效率几乎可达100%。但是，余氯对活性炭微孔的破坏也很严重，常见的问题是活性炭颗粒容易破碎形成碎末。当水中存在较高浓度的余氯时，不宜直接使用活性炭进行处理，而应该预先加入还原剂。消耗掉大部分的余氯之后，再利用活性炭吸附。