孔麗丹　蘇海清

摘 要：反滲透技術(shù)是一種應(yīng)用最為廣泛的膜分離技術(shù)，反滲透膜在運(yùn)行過程中受到污染后會引起系統(tǒng)出力下降或脫鹽率降低，甚至?xí)绊懩さ氖褂脡勖?。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(jié)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(jìn)行化學(xué)清洗，可以及時恢復(fù)反滲透膜的性能，保證反滲透系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。通過適當(dāng)?shù)那逑磁浞竭M(jìn)行清洗，完全可以使膜恢復(fù)各項(xiàng)性能，延長膜的使用壽命。

關(guān)鍵詞：反滲透膜 污染 化學(xué)清洗

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

1 反滲透技術(shù)

RO（reverse osmosis）反滲透技術(shù)是一種應(yīng)用最為廣泛的膜分離技術(shù)，當(dāng)系統(tǒng)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(jī)鹽、重金屬離子、有機(jī)物、膠體、細(xì)菌、病毒等雜質(zhì)無法通過，從而使可以透過的純水和無法透過的濃縮水嚴(yán)格區(qū)分開來，達(dá)到水質(zhì)分離凈化的目的。目前已成熟應(yīng)用于生產(chǎn)除鹽、飲用水，也用于廢水處理、物質(zhì)回收與濃縮等領(lǐng)域。

2 反滲透膜污染的原因

反滲透膜在運(yùn)行中不可避免的受到一些微量的無機(jī)物垢、膠體、微生物和金屬氧化物等的污染或阻塞。這些物質(zhì)沉淀在膜表面上日積月累，會引起反滲透膜產(chǎn)水量下降和脫鹽率降低。膜污染一直以來就是運(yùn)行管理與維護(hù)的重點(diǎn)與難點(diǎn)問題，它影響著膜的運(yùn)行和出水水質(zhì)，并將縮短膜的使用壽命，是制約膜技術(shù)廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵因素。當(dāng)反滲透膜性能下降到一定程度時（設(shè)備產(chǎn)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(jìn)行有效的清洗，恢復(fù)反滲透系統(tǒng)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(jié)垢以及懸浮物、膠體污染。其中，微生物為水中的細(xì)菌和有機(jī)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(zhì)進(jìn)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(fā)展的進(jìn)程，宏觀采取必要的運(yùn)行控制，以阻止發(fā)展是有實(shí)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(yùn)行中嚴(yán)格控制給水的細(xì)菌總數(shù)TBC和營養(yǎng)物質(zhì)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(fù)合膜，由于其化學(xué)結(jié)構(gòu)的原因，含有酰胺基團(tuán)極易被氧化性物質(zhì)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(jìn)入聚酰胺復(fù)合膜的經(jīng)過殺菌的給水必須預(yù)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(dá)到反滲透膜的進(jìn)水指標(biāo)，保障膜的使用安全。

2.2 金屬氧化物沉積、結(jié)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(chǎn)生的沉積物會在膜表面及進(jìn)水通道內(nèi)結(jié)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(chǎn)物、反滲透系統(tǒng)中的腐蝕產(chǎn)物。

2.3 懸浮物、膠體污染

當(dāng)保安過濾器有缺陷造成過濾介質(zhì)、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(jìn)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(shù)SDI來評價。

3 反滲透膜的化學(xué)清洗

加藥系統(tǒng)的作用是在預(yù)處理系統(tǒng)中加入殺菌劑及在進(jìn)入膜前加入阻垢劑，防止系統(tǒng)長時間運(yùn)行后水中的鈣、鎂離子發(fā)生結(jié)垢和水中的微生物對膜的破壞。清洗系統(tǒng)的作用是根據(jù)膜系統(tǒng)運(yùn)行狀況，定期或不定期加入一定比例的藥品對反滲透膜進(jìn)行清洗，從而保證反滲透膜的運(yùn)行壽命和系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量。

3.1 化學(xué)清洗的依據(jù)

3.1.1 反滲透機(jī)組的壓差

若壓差比標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)壓差增加10%～15%，說明機(jī)組存在污堵現(xiàn)象，一段壓差升高是因膠體狀態(tài)的溶解物或微生物、細(xì)菌的滋長引起系統(tǒng)中反滲透膜表面污堵；二段壓差增加是因總?cè)芙夤腆w或難溶物的離子含量增加，致使反滲透膜濃水側(cè)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(jié)垢使反滲透膜的性能下降。

3.1.2 反滲透機(jī)組產(chǎn)水量

反滲透機(jī)組產(chǎn)水量較標(biāo)準(zhǔn)流量降低了10%～15%，說明機(jī)組存在污堵現(xiàn)象。

3.1.3 反滲透機(jī)組產(chǎn)水脫鹽率

反滲透機(jī)組產(chǎn)水量較標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)脫鹽率下降10%或產(chǎn)品水含鹽量明顯增加，說明出現(xiàn)污堵現(xiàn)象。

其基準(zhǔn)是參比新膜最初始運(yùn)行24～48 h內(nèi)的運(yùn)行性能。如預(yù)處理設(shè)計(jì)合理、運(yùn)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(yīng)研究改進(jìn)預(yù)處理的方式。

3.2 化學(xué)清洗的方法

3.2.1 垢樣分析

打開反滲透機(jī)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(shí)驗(yàn)室采用不同的化學(xué)試劑進(jìn)行試驗(yàn)，一方面對垢樣成分進(jìn)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(yīng)考慮盡量采用經(jīng)濟(jì)有效的清洗藥劑和清洗方法。反滲透系統(tǒng)大都分兩段，為防止一段污染物進(jìn)入二段造成二段污染，在堿洗時一般分段運(yùn)行，先清洗二段再清洗一段，酸洗、殺菌時可以采用分段運(yùn)行也可以兩段一起運(yùn)行。

3.2.3 堿洗

正常情況下，堿洗反滲透裝置時用到的常規(guī)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(diào)節(jié)藥液pH值為11左右。當(dāng)需要化學(xué)清洗時，向清洗藥箱內(nèi)注入產(chǎn)品水至規(guī)定高度，同時打開蒸汽門，對清洗水進(jìn)行加熱至35℃。將配制好的藥液倒入清洗藥箱內(nèi)，啟動化學(xué)清洗泵。在化學(xué)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(dāng)藥液PH值或溫度下降時，需及時補(bǔ)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(guī)藥劑有檸檬酸、氨水。檸檬酸的配制濃度為1%～2%，氨水調(diào)節(jié)藥液PH值為3左右。當(dāng)反滲透裝置需要化學(xué)清洗時，向清洗藥箱內(nèi)注入產(chǎn)品水至規(guī)定高度，同時打開蒸汽門，對清洗水進(jìn)行加熱至35℃。將配制好的藥液倒入清洗藥箱內(nèi)，啟動化學(xué)清洗泵。在化學(xué)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(dāng)藥液PH值上升或溫度下降時，需及時補(bǔ)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(jìn)行二次清洗，保證將反滲透膜內(nèi)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(xiàn)幾次清洗不完全，日積月累將會縮短膜的使用壽命。

4 結(jié)語

反滲透技術(shù)日趨成熟，使用領(lǐng)域日益廣泛。在日常使用維護(hù)過程中，強(qiáng)化預(yù)處理效果，盡量減少反滲透膜的污堵；發(fā)生污堵后，采用合理的方法，適當(dāng)?shù)那逑磁浞竭M(jìn)行清洗，完全可以使膜恢復(fù)各項(xiàng)性能，延長膜的使用壽命。

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