在纯水制备项目中，二级反渗透系统是重要的工艺环节。二级系统与一级系统的重要区别之一是给水含盐量一般低于50 mg/L，给水中硬度与有机物等污染性物质的浓度很低，不易形成系统污染。故反渗透系统模块设计导则规定：二级系统的膜平均通量约为35 L/（m
·h），系统的浓差极化度（膜表面盐浓度与给水盐浓度之比）上限1.4（一级系统上限1.2），系统回收率可达85%。因此低给水含盐量、低污染物浓度、高平均膜通量、高浓差极化度、高系统回收率的两低三高特征构成了二级系统模块设计的重要基础。
二级系统的设计包括元件品种、元件数量、流程长度、膜堆结构等多项内容，且包括系统收率、系统功耗、产水盐量、段通量比（两段通量之比）与段浓水比（两段膜壳浓水流量之比）等多项经济技术指标。笔者还就二级系统的流程长度与膜堆结构可以进行了重点分析。
3/d。本研究所示数据均由海德能设计软件计算得出。由于该软件对于二级系统脱盐率的计算结果偏高，故二级系统产水含盐量偏低，有关数据仅供工艺效果的对比之用。
反渗透膜的浓差极化度的定义为：膜表面的盐浓度与湍流态给浓水径流中盐浓度之比。因卷式膜元件中浓差极化度无法测量，故该参数多转换为元件收率的函数。
3/h，回收率75%，膜堆结构14-7/6；二级系统产水量85 m3/h，回收率85%，膜堆结构12-4/4。表1 某两级系统中不同膜元件品种配置的系统运行参数
为降低一级系统的段通量比与两级系统功耗，一级系统应采用高压膜而二级系统应采用低压膜。换言之，一级系统应采用高压膜品种，以小幅增大的系统能耗为代价，换取前后段通量趋于平衡；二级系统应采用低压膜品种，以小幅增大的段通量比换取系统能耗的大幅度降低。当然，对于脱盐率要求比较高的两级系统，二级系统中也应采用高压膜品种。
在相同回收率下，反渗透系统的一般规律为：长流程系统的浓差极化度较小，短流程系统的浓差极化度较大，但长流程系统也存在着系统功耗高与段通量比大等弊端。受到浓差极化度1.2限制，对于75%收率的一级系统一般都会采用6支装膜壳即两段流程全长12 m。因二级系统的浓差极化度限值放宽至1.4，采用短流程结构，可大大降低系统功耗与段通量比。
对于一般收率85%的二级系统，膜堆如采用整倍于2-1/5结构或整倍于2-1/4结构，则系统运行参数几乎均优于整倍于2-1/6结构，即应采用5支甚至4支装膜壳，其流程长度可缩短至10 m甚至8 m。有关数据见表 2，其中运行条件为：给水含盐量30 mg/L，给水温度25 ℃，产水流量200 m
2·h），系统收率85%，元件品种ESPA2。表2 85%收率二级系统中不同流程长度膜堆结构的运行参数
2·h），回收率85%，元件品种ESPA2。对于元件数量一致而不同流程长度的系统，由于膜壳长度不同会导致价格不等，故其投资所需成本有所差异。以膜元件数量相等但采用27-9/4与16-8/6不同膜堆结构为例进行系统投资所需成本的分析，结果见表4。其中运行条件为：给水含盐量50 mg/L，给水温度25 ℃，产水流量160 m3
2·h），回收率85%，元件品种ESPA2。表4 两类二级系统膜堆结构的膜壳成本与电费成本
由表 4可知，27-9/4（9倍3-1/4）的短流程结构比16-8/6（8倍2-1/6）的长流程结构的膜壳总价仅增加9.00-6.72=2.28万元，而年运行电费可节省48.1-43.3=4.8万元，因此可知短流程结构较长流程结构有着非常明显的经济优势。9倍3-1/4结构与8倍2-1/6结构的唯一缺点是：二级系统的4支装膜壳与一级系统的6支装膜壳在膜堆架构上存在长短差异。但该缺点与其经济技术优势相比，不足为虑。
由于二级系统的产水含盐量远低于一级系统的进水含盐量，故二级系统浓水总是回流至一级系统前，与一级系统进水混合为一级系统给水。该工艺结构不仅提高了两级系统的回收率，也在某些特定的程度上提高了两级系统的脱盐率。
f1与Qf2，两级系统产水流量分别为Qp1与Qp2，两级系统浓水水流量分别为Qc1与Qc2，两级系统收率分别为R1=Qp1/Qf1与R2=Qp2/Qf2=Qp2/Qp1，则具有二级系统浓水回流工艺的两级全系统收率Rsys为：
二级系统浓水的回流工艺，具有图 1给出的A与B两个不同模式。实线所示模式A为目前普遍采用的模式，其二级浓水经浓水阀降压并回流到一级给水泵前端，二级浓水的能量几乎全部被浓水阀所消耗，并需要一级给水泵对其再次加压。笔者建议采用虚线所示模式B，其二级浓水经增压泵加压并注入一级给水泵后端，二级浓水具有的能量可被充分的利用，而只需对其小幅增压至一级给水压强，进而达到降低系统能耗之目的。
/h流量、30 m扬程的16-4型增压泵，需要约4 000元投资，该增压泵新增功耗15×300/3 600=1.25 kW，但一级给水泵功率可降低15×1 020/3 600=4.25 kW。给水泵与增压泵与两项功率相抵后系统可节省功耗3 kW，按照0.8元/（kW·h）及运行时间8 000 h/a计算，每年可节省电费约3×8 000×0.8=19 200元。因此二级系统浓水回流时，增压并回流至一级给水泵后端工艺可有效节能。
（1）二级系统具有低给水盐量、低给让水受到污染的东西、高通量、高收率、高浓差极化度特点。
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