反渗透膜污染以及设备维护

一、反渗透膜的污染和危害

1、反渗透膜污染

反渗透膜的污染通常指系统进水中所含的无机盐、有机物、胶体以及微生物在膜表面附着、沉积或水中无机离子结垢析出引起的污染。

2、污染的危害

反渗透膜污染是一个渐进发展的过程，在污染初期系统的影响不太明显，对生产的危害也不是很大，如果及时清洗基本可以恢复。但如果处理不及时，系统继续恶化，重度污染会带来严重影响如下：

反渗透出水水质下降；

反渗透产水量下降，水耗增加；

制水电耗提高；

反渗透膜元件寿命缩短。

二、反渗透膜污染的影响因素分析

1、膜自身性质与膜污染

膜自身性质对膜的污染的影响包括材质的亲水性、膜表面的粗糙度、膜组件的类型、材质的性质、给水通道的设计、膜表面的电性等影响因素。

研究结果表明：疏水性膜有利于除盐，不利于除有机物，较亲水膜更易堵塞；膜面越粗糙，越易吸附污染物形成污垢；膜组件类型的不同，抗污染能力也不同，板框式、圆管式、螺旋卷式至中空纤维式抗污染能力依次减弱；

醋酸纤维素膜抗氧化性能好，膜面较光滑，但化学稳定性较差，易水解，衰减较快，压力要求较高。而聚酰胺复合膜具有压力低、高脱盐率、高通量等优点，但不耐氯和氧化剂，抗结垢性能也不如醋酸纤维膜；好的给水通道使水呈高速紊流状态，减少浓差化，减少污染物在膜面上的沉积，增强膜的可清洗性；膜元件表面带负电，很容易吸附带正电荷的物质到膜表面而形成污染，表面电中性的膜，污染物不易吸附在膜表面，增加抗污染性。

2、水质与膜污染

水质对膜污染，因污染物而异，主要表现在生物污染、胶体污染、和无机盐污染。

（1）生物污染是微生物在反渗透膜表面吸附并生长，在营养源充足的情况下，溶液中的生物量越多，膜表面吸附的生物量也越多，膜的污染也会越严重。

（2）胶体污染是水中悬浮的无机和有机混合的颗粒被截留在膜面，形成半胶束或双分子层的污垢导致膜污染。铁、铝、硅和有机物等容易在水中形成不溶性的胶体，容易造成膜的污染。

（3）无机盐污染，溶解在水中的无机盐，由于浓差化作用，浓缩后浓度大于浓度积，在膜表面结晶析出，形成无机盐污染。一般的膜污染存在多种污染同时存在的情况，且相互影响，加速膜的污染。

三、反渗透膜污染的控制

反渗透膜污染的控制可以从预处理的优化、抗污染膜的选择以及膜的清洗几个方面进行研究。

1、预处理的优化

对进水进行良好预处理是减缓膜污染、保证反渗透系统长期稳定运行的关键。针对不同的污染，需采用有针对性的处理。以下介绍几类主要污染的预处理优化方案。

（1）生物污染的控制

针对生物污染的预处理通常包括去除进水中微生物消灭其生物活性，或除去水中微生物的营养源，也可以是两者的结合。

A、去除进水微生物

消除进水微生物的生物活性或者降低进水中微生物量，是预防和控制微生物污染的方法之一。可以达到这种效果的物理方法包括紫外杀菌、砂滤以及膜过滤，化学的方法包括添加活性氯、臭氧等化学药剂。几种处理方法的优缺点对比（见表1）

B、除去水中营养物质

生物过滤作用可以消耗进水中的营养物质和微生物生长所需的各种微量元素，从而使反渗透装置中的微生物生长受到一定程度的控制。生物滤池在挂膜成功后微生物在滤池内大量繁殖，消耗了大量的营养物质，生物处理越充分，出水的营养性越差，水的生物稳定性越高，反渗透微生物污染的风险就会越低。

生物滤池的种类很多，滤料有生物陶粒和生物活性炭等，虽然滤料材质不同，但主要原理是一样的，滤料选择一些比表面积大吸附能力强的，处理方法都是靠生物的大量繁殖降解有机物和营养物质。

C、反渗透进水添加化学药剂

在反渗透进水添加专业抑菌剂可以从一定程度降低反渗透生物污染的风险。具体效果还要看具体情况，比如微生物的类型、反渗透的污染程度和水中营养物质浓度。

根据系统的污染情况和水质情况，预处理环节选择单独或联合使用的方法，对控制反渗透的污染可以达到很好的效果。

（2）胶体污染的控制

胶体污染的控制是通过预处理降低水中铁、铝、硅和有机胶体的含量，通过优化混凝澄清过滤可以有效去除水中铁、铝和部分的有机物，但对硅可能效果不明显。通过检测反渗透进水SDI 值可以评判去除的效果。

A、胶体物质的去除

针对不同的污染物质，采取不同的工艺降低其含量

原水中铁离子：通过曝气和锰砂过滤的方式进行去除。

水中的铝：一般是铝絮凝剂泄漏引起的，可以通过机械过滤器运行的优化降低含量。优化包括良好的清洗，优化的絮凝剂加量调整，以及进水pH 值的调整，使絮凝剂在理想pH 值的情况下充分发挥絮凝效果，达到预期的过滤效果，降低泄漏量。

水中的有机胶体：通过优化机械过滤器的运行，以及活性炭的充分吸附，降低出水有机胶体的含量。

B、去除效果的评判

要评判水中胶体污染的程度，比较直观的评判标准是检测水的SDI 值，反渗透进水一般要求小于5，当然值越小，对反渗透膜的污染风险越小。检测的位置应该靠近反渗透进水，每道水处理工艺在维护不佳的情况下都有可能成为污染源，因此检测点离反渗透进水越近，其对反渗透进水胶体含量的评估越准确。

C、反渗透进水添加化学药剂

在原水有硅的情况下，由于预处理对硅的去除效果不明显，因此及时添加合适的阻垢剂可以降低反渗透污染的风险。

（3）无机盐污染的控制

根据水质中检测出的无机盐的种类和浓度，在反渗透进水添加合适的阻垢剂对于降低反渗透污染的风险非常有效。

2、选择合适的抗污染膜

使用合适的抗污染膜也是控制和预防污染的重要方法，目前市面上有很多有针对性的抗污染膜，根据污染的不同，在膜的亲水性、膜表面的粗糙度、膜表面的电性、流道的设计，膜的材质等方面进行优化，选择合适的膜元件，对提高抗污染性也有很大的帮助。

3、反渗透膜的清洗

有效适宜的清洗方法可以将污染物清除，恢复膜的原有性能，延长膜的寿命。膜的良好清洗一方面可以减轻膜的污染，另一方面也是其他抗污染措施发挥作用的前期，系统不清洗干净，其他方法也很难对其产生作用。

膜清洗可分为物理清洗和化学清洗等，物理清洗是通过低压力，高流速的进水冲刷膜元件，将短时间内在膜表面附着的污染物和堆积物清洗掉的方式，该方法操作简单，不对膜造成损伤，对膜的日常维护可以起到很好的效果。化学清洗是用某些化学药剂的溶液循环冲洗膜表面，通过交换、螯合、破乳等反应，有效去除膜表面的污染，目前已开发出酸、碱、螯合剂、表面活性剂和酶5 种类型的化学清洗剂，为加强清洗效果常采用多种化学清洗剂复配。一些通用的清洗配方见表2。

四、反渗透设备在冬季的维护

反渗透设备在冬季是需要比较注意的，尤其是在北方，气温会比较低、原水温度也会比较低，会出现出水量低，产水不达标的情况，如果操作不当还会引起反渗透设备的损坏。

1、在有必要的情况下给设备采取加温，如果原水温度很低，也需要进行原水加温，房屋加温。比如说使用火炉或者是暖气，也可以采用电加热器，如果反渗透设备冬天不运作，要把设备中的水放出，把反渗透膜取下放到室内，防止因为结冰对反渗透膜造成损害。

原水管道加温，应将水源跟厂房建在一起，这样就不会出现因为管道过长造成的二次污染跟冬天不好加温影响生产的情况。

2、冬天如果出现进水管结冰无法供水或者是供水量小时，不可以强行打开反渗透设备进行工作。这样会损害原水泵跟反渗透膜一定要遵守反渗透膜元件的进水要求，不可以盲目的加压。

3、随着反渗透设备的使用时间加长产水量会随之减少，但是到冬季产水量会变得更少，这是因为水温低透水性变小，反渗透膜密度也会相应产生变化，导致产水量更少。应加强预处理装置反洗次数，冲洗时间增长，精滤芯要勤换，反渗透膜反洗时间加长，压力少激增，这样才会保证反渗透设备正常运行。

通常水温每下降1℃，反渗透膜的产水量下降百分之三，冬天的产水量约为夏天产水量的百分之五十左右。废水增加，由于产水量降低，废水的流量会相应增加，废水比变大，这是正常现象，待温度回升后，废水会减少，产水流量增加。

4、如果安装在室外，有防冻措施，如果没有防冻措施可能会导致滤瓶、膜壳等冻裂，温度在零度以下停止使用水处理设备。

反渗透设备安装在室内的保证室温不得低于0度，由于水在凝固过程体积会膨胀，如果结冰，直接导致净水器所有的管路、滤瓶、膜壳等都会爆裂，从而发生漏水。