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双级反渗透又称二级反渗透，二级反渗透就是第一级反渗透的透过水经调整PH值后，再由第二级高压泵送进第二级反渗透系统处理，从而获得透过水的过程。
工艺流程
原水 → 原水箱 → 原水泵 →（计量泵）→石英砂过滤器→活性炭过滤器 →软水器 →（计量泵）→精密过滤器 → 一级高压泵 → 一级反渗透（RO）装置 → 中间水箱 → 二级高压泵 → 二级反渗透（RO）装置→纯水箱→纯水泵 →紫外线杀菌器→微孔膜过滤器 →用水点
1．原水箱
储存原水，缓冲原水管中水压不稳定对水处理系统造成的冲击，同时用于沉淀地下水中的大泥沙颗粒及其它可沉淀物质。
2．原水泵
恒定系统供水压力，稳定供水量，反冲洗石英砂过滤器、活性炭过滤器。
3．计量泵添加混凝剂
主要是除去水中微小粒径的悬浮物胶体。因为这些微小的颗粒在水中不会受重力的作用而沉降，也难在后续的过滤器中去除，因而需要对原水进行混凝处理。它是通过在原水中投加混凝剂，使之与水中悬浮物及胶体生成较大絮片，然后通过石英砂过滤器过滤去除。当原水中铁的含量小于0.3mg/L、悬浮物的含量小于20 mg/L时，预处理可以不采用此装置。当水中悬浮物及胶体物质的含量比较高时，一般需要使用混凝剂添加装置。
4. 石英砂过滤器
采用多次过滤层的过滤器，主要目的是去除原水中含有的泥沙、铁锈、胶体物质、悬浮物等颗粒在20μm以上的物质，可选用手动阀门控制或者全自动控制器进行反冲洗、正冲洗等一系列操作。保证设备的产水质量，延长设备的使用寿命。
5．活性炭过滤器
可以除去水中游离氯和有机物以保护反渗透膜。游离氯可以氧化破坏反渗透膜，反渗透一般要求进水余氯<0.1ppm；有机物不仅是微生物的饵料，而且当其浓缩到一定程度后，可以溶解有机膜材料，使膜性能劣化。水中有机物种类繁多，不同的有机物对反渗透膜的危害也不一样，因而在反渗透预处理系统设计时。
如果水中总有机碳（TOC）的含量超过2mg/L，一般需要进行处理，对于以自来水为水源的净化系统，活性炭吸附是必要的，因为地表水中有机物含量较高。由于活性炭吸附法设备简单，投资小，运行操作简单，处理效果容易控制等优点，所以广泛的应用于水处理净化系统中。
6．软水器（加药阻垢装置）
防止难溶盐在反渗透膜表面结垢。软化是利用离子交换树脂与水中的钙镁等离子进行交换，将水中的钙镁离子去除。软化的优点是可以比较彻底地去除水中钙镁离子，避免这些离子在反渗透装置中结垢，其缺点是设备投资高，运行到一定时间后需要进行再生。
计量泵添加阻垢剂可以延缓盐晶体成长来推迟沉淀过程，采用此方法也可防止反渗透的结垢污染。但是由于钙镁离子仍然存在于水中，反渗透出水的钙镁离子会比使用软化要高，而采用加药阻垢的方式较易实现自动化控制，且设备简单成本较低。另外使用阻垢剂还可以减低硅沉淀，而软化则不能，这一点非常适合地下水水源处理。软化设施的成本与流量成正比关系，而阻垢剂添加设施的成本与流量关系不大，因此，双级反渗透多采用阻垢剂添加系统。根据水质情况合理选用软水器或计量泵，水质较好情况下二者都可以不用。
7．精密过滤器
又称保安过滤器，其作用是截留原水中的大于5微米的颗粒，以保证反渗透膜不被大颗粒的悬浮物划伤堵塞。因为反渗透膜的厚度约为10微米左右，原水中较大的颗粒经高压泵加速后极易划伤反渗透膜表面的脱盐表皮层或可能击穿反渗透膜组件，因而一般反渗透设备前都要安装5微米精密过滤器。由精密过滤器对进水中残留的悬浮物、非曲直粒物及胶体等物质去除，使RO反渗透设备运行安全、可靠。
8．一反渗透（RO）装置
经过上述处理后的水才能达到反渗透膜的进水要求，进水经高压泵增压后在压力作用下，水透过反渗透膜成为纯水；水中的杂质被反渗透膜截留并被浓水带出，利用反渗透技术可以有效地去除水中的无机盐类离子、胶体、细菌、病毒、细菌内毒素和大部分有机物等杂质。反渗透系统除盐率一般为95-99%。
9．二反渗透（RO）装置
经过一反渗透（RO）装置处理后的纯水，再经高压泵增压后在压力作用下，水透过二级反渗透膜成为纯度更高纯水，进一步去除水中的无机盐类离子，来满足各种生产用水。
9．二反渗透（RO）装置 经过一反渗透（RO）装置处理后的纯水，再经高压泵增压后在压力作用下，水透过二级反渗透膜成为纯度更高纯水，进一步去除水中的无机盐类离子，来满足各种生产用水。
10．紫外线杀菌器 杀灭由二次污染产生的细菌，保证成品水的卫生指标。
设备优点
反渗透法的分离过程不需要加热，没有相变具有能耗少、设备体积小、工艺简单、操作维修方便、无污染、适应性强、应用范围广泛等优点，已成为水处理技术的重要方法之一。
应用领域
电子、工业、医药、食品等工业中纯水、超纯水的制备;
轻纺、化工用水的净化与制备;
食品饮料用水、酿酒工艺用水的净化与制备;
工业生产中对水溶液进行有用物质和浓缩与回收;
电厂等企业高压锅炉补给水的预脱盐处理;
苦咸水和海水的脱盐淡化;
纯净水装置作为高纯水生产的一级除盐设备。