反渗透系统的污染与清洗维护

摘要：简单分析反渗透膜组件污染的原因及其特点，并提出相应的解决方法，结合工程实例针对严重混合污染的反渗透膜提出有效清洗方案。

关键词：反渗透　污染　膜清洗

中图分类号：TU99　文献标识码：A　文章编号：1007-3973(2011)006-022-02

随着反渗透(RO)技术在国内的快速发展，它已经成为水处理工程普遍采用的主要技术手段，广泛地应用在电力、冶金、医药生产、电子工业高纯水、饮料用水、化工生产等工业领域。在反渗透系统的运行过程中，由于各地水源差异、预处理设计的不完善、药剂使用和操作维护的不规范等原因，会造成反渗透系统不同性质的污染。本文着重阐述各种反渗透膜污染的成因，并结合工程实例介绍无机盐结垢、有机胶体和微生物混合污染的清洗方案。

1、反渗透膜污染的成因与特征

反渗透系统要求有一套完善的预处理系统，以确保反渗透膜供应商要求的进水水质条件，其中包括：原水消毒、多介质过滤、活性炭过滤、加阻垢剂(或加酸降低PH值)、加还原剂、保安过滤等。对于不同水质(如地表水、地下水、自来水等)，考虑其经济技术成本，预处理配置有所取舍，以脱除悬浮物、有机物、微生物、活性氧化物、铁、锰等，但是反渗透膜污染的趋势仍然在所难免，预处理只是将其降低至可控制的范围内。

1.1　无机盐结垢

当难溶盐在反渗透系统内不断被浓缩并超过其溶度积时，这些难溶盐会在膜表面不断析出沉淀而结垢，当以苦咸水为水源时，CaCO₃、CaSO₄、MgSO₄、SiO₂是主要的无机盐结垢成分，在一些特殊地区还会有BaSO₄、SrSO₄。在实际工程应用中，一般采用阻垢剂和加酸相结合的方法来控制无机盐结垢的趋势。

1.2　胶体污染

胶体是悬浮在水中的无机物或是有机与无机混合物的微小颗粒，它不会由于自身重力而沉淀，胶体主要成分有铁、铝、硅、硫或有机物。正常原水中的胶体可以通过混凝、絮凝反应形成大颗粒物，并通过多介质过滤器过滤去除，保证反渗透进水污染指数(SDI)小于5。但是如果原水水质特殊，常规工艺无法保证SDI达到反渗透膜的要求，就会在膜表面形成胶体污染。

1.3　有机物污染

原水中有机物种类繁多，其成分也非常复杂，反渗透系统所形成的有机物污染通常是指溶解性天然有机物污染，主要成分是腐植酸，有机物被吸附在反渗透膜表面形成有机物薄膜层，由于有机物带电荷的作用，能牢固的贴在膜的表面，能很快导致反渗透膜性能严重衰退。在预处理系统中，活性炭吸附器主要去除原水中的有机物，保证反渗透进水水质，一般要求反渗透进水COD≤1。

1.4　微生物污染

微生物污染是由细菌粘泥、真菌、霉菌等在反渗透膜表面沉积而形成，较难去除，如果发生微生物污染，不仅需要对反渗透系统进行清洗消毒，还需要清洁预处理、管路系统、容器，并对水源加氯消毒。

1.5　其他污染

除以上常见的集中污染外，还有一些特殊的反渗透膜污染，如金属氧化物／氢氧化物污染，主要是铁、锰、铜、铝等，还有聚合硅垢污染。

2　反渗透膜的清洗和维护

2.1　反渗透膜清洗时间的确定

为了使清洗工作取得最好的效果，反渗透膜元件必须在产生大量污垢前进行清洗，如果清洗工作延误，那么将非常困难或不可能将膜表面的污垢彻底清除并重新恢复反渗透膜性能至初始状态。反渗透膜清洗时间的确定有以下几个条件：

(1)进水和浓水之间的标准化压差上升15％；

(2)标准化产水量下降10％：

(3)标准化盐透过率增加5％；

(4)多段反渗透系统，通过不同段的压降明显增加。

另一方面也可将上述指标作为对清洗效果的评价的重要参数，如采用检测进出水水质的脱盐率(电导率变化)，膜通量，进出水的压差等指标的恢复程度。

2.2　反渗透膜污染类型的确定

(1)对SDI测试膜片上收集的残留物进行化学分析，确定污染物的主要类型，以便进行针对性的花清洗：

(2)如果不能进行化学分析，可以根据测试膜片上的残留物颜色、密度，结合SDI测试数据对污染物进行分类：

(3)在系统发生明显污染时，可以打开压力容器的端盖，直接观察污染物在端盖和反渗透膜元件之间的间隙内累积的情况，一般来说预处理滤料泄露、胶体污染、有机物污染和微生物污染对反渗透系统前端影响严重，而无机盐结垢在反渗透系统末端最严重。直接观察季科基本确定污染物类型，确定相应的清洗方案。3反渗透系统污染和清洗实例

国内某饮料公司西安分公司水处理工程，采用常规的处理工艺，原水一多介质过滤器一活性炭过滤器一一级反渗透系统，生产纯水供工艺配料，水源是地表水，来自市政管网，其中原水投加聚合氯化铝絮凝剂，反渗透进水投加进口阻垢剂，反渗透系统设计产水量60吨/小时，设计回收率75％，反渗透系统采用世韩公司8英寸苦咸水膜72支，型号RE8040-BE，使用12支6芯压力容器，两段8-4排列，工艺详见下图。

(1)系统污染情况

投入运行初期系统运行情况良好，6各月后，当地进入枯水期，水源水质大幅度波动、恶化，原水有机物含量升高，活性炭过滤器产水COD达到3.5-4ppm，反渗透进水SDI大于5，并伴随微生物超标，由于分公司缺乏反渗透系统维护经验，没有及时采取措施进行工艺调整，同时正值生产旺季无法停机清洗，在这样恶劣条件下系统运行一个月后出现明显的污染症状，产水量下降至设计流量一半左右，操作压力和压差都持续升高，停机拆开压力容器发现，在系统第一段前端和末端有明显的污染症状，膜端面和压力容器壁上有附着粘稠状污染物，容器内还有腥臭味，在系统第二段末端没有明显的粘稠状污染物或无机盐结晶，但已经有较强的腥臭味，结合原水水质参数可以确认，反渗透系统发生了严重的有机胶体和微生物混合污染，取出第一段污染比较严重的膜解剖后发现膜表面已经被有机粘泥覆盖。

(2)清洗方案

1)0.2％盐酸溶液，PH值1-2，短时间循环浸泡，以防止可能的、少量的无机盐结垢污染；

2)0.1％氢氧化钠溶液+0.03％十二烷基磺酸钠溶液，PH值11-12。

清洗时尽可能提高药液温度(不超过30℃)，清洗剂明显浑浊，变黑后就排放、更换新的清洗剂，长时间循环浸泡，整个清洗周期持续了3天，清洗液变化逐渐缓慢，腥臭气味基本去除，用清水冲洗后，换用浓度3％的亚硫酸氢钠溶液间歇冲洗循环膜表面，可以有效抑制微生物生长，同时对原水和预处理系统进行消毒处理，重新开机后，反渗透系统运行正常，参数基本恢复。详见数据表：

(3)反渗透系统的清洗维护经验表明，利用产品水进行低压力，高流量的冲洗方法，在显著的反渗透性能衰减之前，可以有效的消除轻度的有机物污染，最好在反渗透停机后进行低压冲洗，以便于从膜表面分离污垢层。

参考文献：

[1]萧刚，反渗透系统设计研究[J]，净水技术，1996，57(3)：25

[2]靖大为，反渗透系统优化设计[M]，北京：中国电力出版社，2006

[3]蔡巧燕，反渗透系统的运行与维护[J]，新疆有色金属，2008(6)

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