反渗透膜污染后的症状

反渗透膜污染及清洗的研究

【摘要】反渗透膜分离技术在水处理领域是一种新型、高效的工艺，近几年在工程中的的应用越来越广泛,但反渗透膜的污染成为了限制膜广泛使用的关键因素，及时的化学清洗可有效地恢复反渗透膜的性能、延长其使用寿命。本文介绍了反渗透膜污染的定义，污染物形成的原因，膜污染的分类，综述了膜污染影响因素、预防措施和膜污染的清洗方法。

【关键词】反渗透；膜分离技术；膜污染；清洗

自从20世纪50年代膜分离技术开始进入工业应用以来，膜分离技术被广泛应用于化工、食品、医药、环保等领域，收到了整个水处理行业的青睐[1]。反渗透膜（RO）分离技术具有装置简单、组件化、能耗低、操作方便、占地面积小、适用范围广等优点[2],在工业水处理、纯水制备、废水处理、海水淡和苦咸水淡化及某些特殊化工工程中得到了非常广泛的应用[3-5]。但由于反渗透膜污染的存在，它将影响膜的稳定运行和出水水质，同时决定了膜的使用寿命，膜污染是影响膜分离技术工程经济性和实际应用的重要原因[8]，因此膜清洗工作是保证反渗透膜在寿命期内正常运行的关键。

一、反渗透膜污染及形成原因

膜在使用的过程中无论日常造作如何严格,经过长期的运行以后，膜表面会产生污染和堵塞现象[7]，导致通量的递减，组件进出口压差升高，尤其是对于废水、污水处理过程中的膜，污堵现象经常发生，探讨膜的污染及其清洗刻不容缓。

（一）膜污染的定义

膜污染是指在膜过滤过程中污水中的微粒、胶体粒子或溶质分子与膜发生物理、化学作用，或因为浓差极化使某些溶质在膜表面超过其溶解度及机械作用而引起的在膜表面或膜孔内吸附、沉积，造成膜孔径变小或堵塞, 使膜产生透过流量与分离特性发生变化的现象[8]。

（二）膜污染产生的原因

在反渗透膜系统运行的过程中，其污染的原因主要包括以下几方面：

1、浓差极化

反渗透系统中膜的选择透过性使得溶液中的水分子从高压侧穿过膜,但是溶液中的溶质分子还是保留在原溶液中，从而导致了膜的表面上和膜的进口处产生了浓度差，浓度差值很高时会有一个梯度，称之为浓差极化[9]。浓差极化现象使得溶液渗透压不断增大, 有效的推动力不断减小，导致膜的透水速度和脱盐率不断的下降。

反渗透膜污染原因分析及对策

本文结合大屯发电厂二分厂水处理系统的生产实际，对运行中出现的压差偏高，出力降低等问题，及膜元件受不同类型的污染：有机物污染、无机物污染、微生物污染，分析产生的原因，对采取的对策进行探讨。

标签：反渗透膜；污染；对策；化学清洗

大屯电厂二分厂已运行十多年，锅炉补给水处理系统水源为中水，处理工艺为“超滤+两级反渗透+EDI除盐”。在运行过程中出现一级反渗透系统进水压力及压差偏高，出力降低及清洗频繁等问题，采用在线清洗，以便恢复其性能。

1 膜系统的故障表现与引发原因

反渗透系统进水中存在各种形式的可导致反渗透膜表面污染的物质，例如水合金属氧化物、含钙沉淀物、有机物及生物；难溶盐在超过其饱和极限时，会从浓水中沉淀出来，在膜面上形成结垢，降低RO膜的通量，增加運行压力和压力降，并导致产品水质下降。膜的污染主要有以下几个方面：①有机物和胶体及颗粒的污染；②系统结垢；③细菌和微生物的污染。

1.1 系统有机物和胶体及颗粒的污染

反渗透进水中的淤泥和胶体的来源有相当大的差异，通常包括细菌、粘土、胶体硅和铁的腐蚀产物。当这些絮凝剂投加过量少许时，过量部分的絮凝劑本身之间会发生自凝聚生成大颗粒，可被过滤过程截留住，但应特别注意的是，如果超极限投加极有可能在元件内因被截留而污染膜表面。此外，带正电性的聚合物与负电性的阻垢剂也会发生沉淀反应而污染膜元件。 胶体污染的主要影响体现在膜表面形成一层凝胶层，增大了膜的阻力，造成压差上升，凝胶层的形成有可逆和不可逆的，不可逆的凝胶层比较难去除。胶体和颗粒污堵可严重地影响反渗透元件的性能，主要表现为：①膜压降升高；②产水量降低；③需增加压力克服通量下降从而消耗额外电能；④不可逆凝胶层将会增加化学清洗增加难度。

对于此类污染的解决方法主要有：①使用各类预处理设备（如过滤器、超滤、保安过滤器等）；②投加适量的絮凝剂改善预处理，保证进膜水质；③一旦出现了污染发生，应及时采取措施进行保养清洗。

反渗透膜的污染及清洗方法

本文介绍了影响复合膜性能的常见污染及其清洗方法，本文适用于 4 英寸、 6 英寸、 8 英寸及 8.5 英寸直径的反渗透膜元件。

注 1 ：在任何情况下不要让带有游离氯的水与复合膜元件接触，如果发生这种接触，将会造成膜元件性能下降，而且再也无法恢复其性能，在管路或设备杀菌之后，应确保送往反渗透膜元件的给水中无游离氯时，应通过化验来确证，应使用亚硫酸氢溶液来中和残余氯，并确保足够的接触时间以保证反应完全。

注 2 ：在反渗透膜元件担保期内，建议每次渗透膜清洗应与海德能公司协商后进行，至少在第一次清洗时，海德能公司的现场服务人员应在现场

注 3 ：在清洗溶液中应避免使用阳离子表面活性剂，因为如果使用可能会造成膜元件的不可逆转的污染。

1. 反渗透膜元件的污染物

在正常运行一段时间后，反渗透膜元个会受到在给水中可能存在的悬浮物质或难溶物质的污染，这些污染物中最常见的为碳酸钙垢、硫酸钙垢、金属氧化物垢、硅沉积物及有机或生物沉积物。

污染物的性质及污染速度与给水条件有关，污染是慢慢发展的，如果不早期采取措施，污染将会在相对短的时间内损坏膜元件的性能。

定期检测系统整体性能是确认膜元件发生污染的一个好方法，不同的污染物会对膜元件性能造成不同程度的损害。表 1 列出了常见污染物对膜性能的影响。

2. 污染物的去除

污染物的去除可通过化学清洗和物理冲洗来实现，有时亦可通过改变运行条件来实现，作为一般的原则，当下列情形之一发生时应进行清洗。

2.1 在正常压力下如产品水流量降至正常值的 10 ～ 15% 。

2.2 为了维持正常的产品水流量，经温度校正后的给水压力增加了 10 ～ 15% 。

2.3 产品水质降低 10 ～ 15% 。盐透过率增加 10 ～ 15% 。

2.4 使用压力增加 10 ～ 15%

2.5 RO 各段间的压差增加明显 ( 也许没有仪表来监测这一迹象 ) 。

阑渡尜　清洗世界　Ｃｌｅａｎｉｎｇ　Ｗｏｒｌｄ　第２３卷第７期　２００７年７月　文章编号：１６７１—８９０９（２００７）０７—００１６一ｏ３　反渗透膜元件严重污染　

情况下的化．学清洗　

郭景奎　（深圳市金达莱环保股份有限公司，广东深圳５１８０５２）　摘要：叙述严重污染的反渗透膜的化学清洗全过程。提出了各清洗步骤的最有效清洗药剂　和最佳清洗条件。　关键词：反渗透膜；污染；化学清洗　中图分类号：Ｘ７０３．３　文献标识码：Ｃ　

Ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｃｌｅａｎｉｎｇ　ｏｆ　ｈｅａｖｉｌｙ——ｐｏｌｌｕｔｅｄ　ｒｅｖｅｒｓｅ　ｏｓｍｏｓｉｓ　ｍｅｍｂｒａｎｅ　ｍｏｄｕｌｅｓ　ＧＵＯ　Ｊｉｎｇｋｕｉ　（Ｓｈｅｎｚｈｅｎ　ＪＤＬ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈｅｎｚｈｅｎ，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ　５　１８０５２，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏ　ｄｅｓｃ６ｂｅ　ｃｏｍｐｌｅｔｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｃｈｅｍｉｃＭ　ｃｌｅａｎｉｎｇ　ｔｏ　ｈｅａｖｉｌｙ—ｐｏｌｌｕｔｅｄ　ｒｅｖｅｒｓｅ　ｏｓｍｏｓｉｓ　ｍｅｍｂｒａｎｅ．Ｔｈｅ　ｍｏｓｔ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ｃｌｅａｎｉｎｇ　ａｇｅｎｔ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｂｅｓｔ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　ｗｅｒｅ　ｓｅｌｅｃｔｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｒｅｖｅｒｓｅ　ｏｓｍｏｓｉｓ　ｍｅｍｂｒａｎｅ；ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ；ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｃｌｅａｎｉｎｇ　

反渗透系统在运行过程中，由于原水在压力的　推动下不断地被浓缩，膜元件不可避免地会被浓缩　液中的无机盐垢、胶体、微生物、金属氧化物等污染。　这些物质沉积在膜表面上，极容易产生结垢或污堵，　致使有效膜面积减少，引起反渗透装置出力下降或　脱盐能力降低，为了恢复良好的产水通量和除盐性　能，必须对膜系统进行化学清洗。　受到一般污染的膜元件，按照膜厂家产品和技　术手册中规定的清洗方案进行化学清洗，即可完成　膜的再生过程。但对于已经严重污染的膜元件，则　必须根据膜面污染物的性质，有针对性地制定清洗　方案，进行反复清洗才能收到良好的清洗效果。　１污染膜概况　深圳市金达莱环保股份有限公司承建的某跨国　公司电镀工业废水处理回用工程，采用美国陶氏化　学公司（ＤＯＷ）抗污染膜元件ＢＷ８０４０—３６５ＦＲ共　１２０只，于２００６年６月初投入运行。