淺談水處理系統反滲透膜的污染與清洗

孔麗丹　蘇海清

摘 要：反滲透技術是一種應用最為廣泛的膜分離技術，反滲透膜在運行過程中受到污染后會引起系統出力下降或脫鹽率降低，甚至會影響膜的使用壽命。反滲透膜污染的原因主要有微生物污染，金屬氧化物沉積、結垢懸浮物和膠體污染等。該文基于反滲透膜的污染特征，對于不同的污染物有選擇性的進行化學清洗，可以及時恢復反滲透膜的性能，保證反滲透系統安全可靠運行。通過適當的清洗配方進行清洗，完全可以使膜恢復各項性能，延長膜的使用壽命。

關鍵詞：反滲透膜 污染 化學清洗

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）07（c）-0064-02

1 反滲透技術

RO（reverse osmosis）反滲透技術是一種應用最為廣泛的膜分離技術，當系統所加壓力大于溶液的滲透壓時，水分子可以透過具有選擇透過性能的半透膜，而水中的無機鹽、重金屬離子、有機物、膠體、細菌、病毒等雜質無法通過，從而使可以透過的純水和無法透過的濃縮水嚴格區分開來，達到水質分離凈化的目的。目前已成熟應用于生產除鹽、飲用水，也用于廢水處理、物質回收與濃縮等領域。

2 反滲透膜污染的原因

反滲透膜在運行中不可避免的受到一些微量的無機物垢、膠體、微生物和金屬氧化物等的污染或阻塞。這些物質沉淀在膜表面上日積月累，會引起反滲透膜產水量下降和脫鹽率降低。膜污染一直以來就是運行管理與維護的重點與難點問題，它影響著膜的運行和出水水質，并將縮短膜的使用壽命，是制約膜技術廣泛應用的關鍵因素。當反滲透膜性能下降到一定程度時（設備產水量比初始值或上次清洗后降低10%～15%，或脫鹽率下降10%，或壓差增加10%～15%），就要及時進行有效的清洗，恢復反滲透系統的性能，以避免造成不可逆膜污染。

反滲透膜入口阻塞的原因主要有三個方面：微生物污染、金屬氧化物沉積、結垢以及懸浮物、膠體污染。其中，微生物為水中的細菌和有機物，重金屬離子為鈣、鎂、鐵、銅等重金屬正價離子，膠體為水中生物的分泌物。若這些物質進入反滲透膜，將會因其自身特性對反滲透膜的膜孔造成污堵。

2.1 微生物污染

針對微生物發展的進程，宏觀采取必要的運行控制，以阻止發展是有實際意義的，尤其是對生物膜的生長階段的控制尤為重要，一方面要在運行中嚴格控制給水的細菌總數TBC和營養物質TOC、COD，另一方面是采取沖擊式消毒或清洗，使反滲透膜上的生物污染物受到控制。對于聚酰胺復合膜，由于其化學結構的原因，含有酰胺基團極易被氧化性物質破壞，不能接受含有氧化劑的給水，按照膜制造商的一般要求，含有游離氯最大不能超過0.1 mg/L，破壞極限為1 000 ppm·h。所以進入聚酰胺復合膜的經過殺菌的給水必須預先脫氯，采取活性炭過濾吸附或加入還原劑（如亞硫酸氫鈉），使得給水中游離氯含量達到反滲透膜的進水指標，保障膜的使用安全。

2.2 金屬氧化物沉積、結垢

天然水中低溶解度鹽類有碳酸鈣、硫酸鈣、硫酸鋇、硫酸鍶、氟化鈣及二氧化硅。這些鹽類在反滲透過程中濃縮時會因超過其飽和濃度而析出，其產生的沉積物會在膜表面及進水通道內結垢。常見的金屬氧化物沉積主要有氫氧化鐵、氫氧化鋁，主要來源于水源中的鐵鋁腐蝕產物、反滲透系統中的腐蝕產物。

2.3 懸浮物、膠體污染

當保安過濾器有缺陷造成過濾介質、腐蝕碎片及異物等的泄露或反滲透初次投用沖洗不徹底時，可能使膜元件受到污染，形成非晶體沉淀。膜表面上生成膠體沉淀是因反滲透進水含有表面帶電荷的膠體顆粒引起的，這個趨向一般用污染指數SDI來評價。

3 反滲透膜的化學清洗

加藥系統的作用是在預處理系統中加入殺菌劑及在進入膜前加入阻垢劑，防止系統長時間運行后水中的鈣、鎂離子發生結垢和水中的微生物對膜的破壞。清洗系統的作用是根據膜系統運行狀況，定期或不定期加入一定比例的藥品對反滲透膜進行清洗，從而保證反滲透膜的運行壽命和系統的運行質量。

3.1 化學清洗的依據

3.1.1 反滲透機組的壓差

若壓差比標準系統壓差增加10%～15%，說明機組存在污堵現象，一段壓差升高是因膠體狀態的溶解物或微生物、細菌的滋長引起系統中反滲透膜表面污堵；二段壓差增加是因總溶解固體或難溶物的離子含量增加，致使反滲透膜濃水側溶液中某些難溶組分的濃度超過了其飽和濃度，在反滲透膜表面結垢使反滲透膜的性能下降。

3.1.2 反滲透機組產水量

反滲透機組產水量較標準流量降低了10%～15%，說明機組存在污堵現象。

3.1.3 反滲透機組產水脫鹽率

反滲透機組產水量較標準系統脫鹽率下降10%或產品水含鹽量明顯增加，說明出現污堵現象。

其基準是參比新膜最初始運行24～48 h內的運行性能。如預處理設計合理、運行正常，則一般半年至一年清洗一次，如小于3個月就需清洗，則應研究改進預處理的方式。

3.2 化學清洗的方法

3.2.1 垢樣分析

打開反滲透機組壓力容器的端蓋，推出一支膜，觀察是否有污垢。如果存在污垢，收集一部分垢樣，在實驗室采用不同的化學試劑進行試驗，一方面對垢樣成分進行分析，另一方面，選擇適宜的清洗藥劑。

3.2.2 清洗操作

對不同的污染物采用的清洗藥劑不盡相同，使用中應考慮盡量采用經濟有效的清洗藥劑和清洗方法。反滲透系統大都分兩段，為防止一段污染物進入二段造成二段污染，在堿洗時一般分段運行，先清洗二段再清洗一段，酸洗、殺菌時可以采用分段運行也可以兩段一起運行。

3.2.3 堿洗

正常情況下，堿洗反滲透裝置時用到的常規藥劑有多聚磷酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉和氫氧化鈉。多聚磷酸鈉的配制濃度為1%～2%，十二烷基苯磺酸鈉的配制濃度為0.25%，氫氧化鈉調節藥液pH值為11左右。當需要化學清洗時，向清洗藥箱內注入產品水至規定高度，同時打開蒸汽門，對清洗水進行加熱至35℃。將配制好的藥液倒入清洗藥箱內，啟動化學清洗泵。在化學清洗過程中，要隨時檢測藥液濃度與溫度，要保持要求的濃度（pH值=11）與溫度（35℃）。當藥液PH值或溫度下降時，需及時補藥、提溫。

3.2.4 酸洗

正常情況下，酸洗反滲透裝置時用到的常規藥劑有檸檬酸、氨水。檸檬酸的配制濃度為1%～2%，氨水調節藥液PH值為3左右。當反滲透裝置需要化學清洗時，向清洗藥箱內注入產品水至規定高度，同時打開蒸汽門，對清洗水進行加熱至35℃。將配制好的藥液倒入清洗藥箱內，啟動化學清洗泵。在化學清洗過程中，要隨時檢測藥液濃度與溫度，要保持要求的濃度（pH值=4）與溫度（35℃）。當藥液PH值上升或溫度下降時，需及時補藥、提溫。

在清洗過程中，如果一次清洗效果不好，可以有針對性地進行二次清洗，保證將反滲透膜內的污染物徹底清除掉。如果一次洗不干凈，將縮短膜的使用周期，同時增加下次清洗的難度，如果出現幾次清洗不完全，日積月累將會縮短膜的使用壽命。

4 結語

反滲透技術日趨成熟，使用領域日益廣泛。在日常使用維護過程中，強化預處理效果，盡量減少反滲透膜的污堵；發生污堵后，采用合理的方法，適當的清洗配方進行清洗，完全可以使膜恢復各項性能，延長膜的使用壽命。

參考文獻

[1] 張葆宗.反滲透水處理應用技術[M].北京：中國電力出版社，2004：165.

[2] 周軍，楊艷琴，張宏忠，等.反滲透膜污染及其清洗的研究[J].過濾與分離，2007，17（1）：1-4，47.

[3] 張雪輝.反滲透系統膜污染分析及清洗研究[J].化學中間體，2015（2）：41-42.