反滲透膜污染分析及解決辦法

反滲透膜污染

1.1 反滲透膜膜性能的損壞，而造成膜污染

1、聚酯材料增強(qiáng)無紡布，約120μm厚；

2、聚砜材料多孔中間支撐層，約40μm厚；

3、聚酰胺材料超薄分離層，約0.2μm厚。

根據(jù)其性能結(jié)構(gòu)，如滲透膜膜性能損壞有可能有以下幾點(diǎn)原因：

1、新反滲透膜的保養(yǎng)不規(guī)范；

2、保養(yǎng)符合要求下，貯存時(shí)間超出1年；

3、停運(yùn)狀態(tài)下，反滲透膜保養(yǎng)不規(guī)范；

4、環(huán)境溫度在5℃以下；

5、系統(tǒng)在高壓狀態(tài)下運(yùn)行；

6、關(guān)機(jī)時(shí)的操作不當(dāng)。

1.2 水質(zhì)變化頻繁而造成膜污染

原水水質(zhì)同設(shè)計(jì)時(shí)的水質(zhì)有變化，使預(yù)處理負(fù)荷加大，由于進(jìn)水中含無機(jī)物、有機(jī)物、微生物、粒狀物和膠體等雜質(zhì)增多，因此膜污染機(jī)率增大。

1.3 清洗不及時(shí)與清洗方法不正確而造成膜污染

在使用過程中，膜除了性能的正常衰減外，清洗不及時(shí)與清洗方法不正確也是導(dǎo)致膜污染嚴(yán)重的一個(gè)重要因素。

1.4 沒有正確投加藥劑

復(fù)合聚酰胺膜在使用中，因?yàn)榫埘０纺つ陀嗦刃圆?，在使用中沒有正確投加氯等消毒劑，加上用戶對微生物的預(yù)防重視不夠，容易導(dǎo)致微生物的污染。

1.5 膜表面磨損

膜元件被異物堵塞或膜表面受到磨損(如沙粒等)，此種情況要用探測法探測系統(tǒng)內(nèi)元件,找到已經(jīng)損壞元件,改造預(yù)處理,更換膜元件

反滲透膜污染的現(xiàn)象

在反滲透操作過程中，由于膜的選擇透過性，使得某些溶質(zhì)在膜面附近發(fā)生積聚，從而發(fā)生膜污堵現(xiàn)象。

常見的污堵征兆有以下幾種：一種是生物污堵(癥狀逐漸出現(xiàn))有機(jī)沉積物主要是活的或死的微生物、碳?xì)浠衔镅苌铩⑻烊挥袡C(jī)聚合體以及所有含碳物質(zhì)。初表現(xiàn)為脫鹽率上升、壓降升高和產(chǎn)水降低。再有就是膠體污堵(癥狀逐漸出現(xiàn))膜分離過程中，金屬離子的濃縮及溶液PH值的變化，都有可能是金屬氫氧化物(主要以Fe(OH)3為代表)沉積，造成污堵。初表現(xiàn)為脫鹽率的輕微降低，并逐步增大，后壓降升高和產(chǎn)水降低。還有是顆粒物污堵反滲透系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，如果保安過濾器出現(xiàn)問題，會導(dǎo)致顆粒物進(jìn)入系統(tǒng)，造成膜的顆粒物污堵。

初表現(xiàn)為濃水流速增加，脫鹽率在初期變化不大，產(chǎn)水量逐漸降低，系統(tǒng)壓降升高很快。后常見的還有化學(xué)結(jié)垢(癥狀很快出現(xiàn))當(dāng)給水含有較高的Ca2+、Mg2+、HCO3-、CO32-、SO42-等離子時(shí)，會產(chǎn)生CaCO3、CaSO4、MgCO3等垢沉積在膜表面上。其表現(xiàn)為脫鹽率下降，特別在后一段十分明顯，以及產(chǎn)水量下降。

膜污染是導(dǎo)致膜滲透流量下降的主要原因。

包括膜的孔道和大分子溶質(zhì)堵塞引起膜過濾阻力增加；溶質(zhì)在孔內(nèi)壁吸附；膜面形成凝膠層增加傳質(zhì)阻力。組分在膜孔中沉積，將造成膜孔減小甚至堵塞，實(shí)際上減小了膜的有效面積。組分在膜表面沉積形成的污染層所產(chǎn)生的額外阻力可能遠(yuǎn)大于膜本身的阻力，而使?jié)B透流量與膜本身的滲透性無關(guān)[25]。這種影響是不可逆的，污染程度同膜材料、保留液中溶劑以及大分子溶質(zhì)的濃度、性質(zhì)、溶液的pH值、離子強(qiáng)度、電荷組成、溫度和操作壓力等有關(guān)，污染嚴(yán)重時(shí)能使膜通量下降80%以上。

在系統(tǒng)運(yùn)行中，膜的污染是一個(gè)十分棘手的問題，它的出現(xiàn)造成了反滲透裝置去除率和透水量、膜通量的大幅度下降，同時(shí)增加了各段的操作壓力，促使運(yùn)行和操作成本升高，嚴(yán)重影響著膜的使用壽命及反滲透技術(shù)的開發(fā)與利用。

解決辦法

3.1 完善預(yù)處理

對于每一套膜裝置，人們都希望它大限度的發(fā)揮作用，希望有高的脫鹽率，大的透水量和盡可能長的壽命，要達(dá)到上述三點(diǎn)，供水水質(zhì)是至關(guān)重要的，因此進(jìn)入膜裝置的原水必須有良好的預(yù)處理。合理的預(yù)處理對反滲透裝置長期安全運(yùn)行是十分重要的。有了滿足反滲透進(jìn)水水質(zhì)要求的預(yù)處理，就可以確保產(chǎn)水流量維持穩(wěn)定；脫鹽率維持在某一值上的時(shí)間長；產(chǎn)品水回收率可以不變；運(yùn)行費(fèi)用達(dá)到低；膜使用壽命較長等。具體來說，反滲透預(yù)處理是為了做到：(1)防止膜表面上污染，即防止懸浮雜質(zhì)、微生物、膠體物質(zhì)等附著在膜表面上或污堵膜元件水流通道。(2)防止膜表面上結(jié)垢。反滲透裝置運(yùn)行中，由于水的濃縮，有一些難溶鹽沉積在膜表面上，因此要防止這些難溶鹽的生成。(3)確保膜免受機(jī)械和化學(xué)損傷，以使膜有良好的性能和足夠長的使用時(shí)間。

3.2 對膜進(jìn)行清洗

盡管料液經(jīng)過各種預(yù)處理措施，長期使用后膜表面還可能產(chǎn)生沉積和結(jié)垢，使膜孔堵塞，產(chǎn)水量下降，因此對污染膜進(jìn)行定期的清洗是必要的。但反滲透膜系統(tǒng)不能等到污染很嚴(yán)重后才來清洗，這樣將會增加清洗難度，也使清洗步驟增多和清洗時(shí)間延長。要正確地把握清洗時(shí)機(jī)，及時(shí)清除污垢。

清洗原則：了解當(dāng)?shù)厮|(zhì)特征，對污染物進(jìn)行化學(xué)分析，通過結(jié)果分析，來選擇佳的清洗劑和清洗方法，為特定的給水條件下找出佳方法提供依據(jù)；

清洗條件：

a. 產(chǎn)品水量比正常時(shí)下降5%-10%。

b. 為保正產(chǎn)品水量，修正溫度后的供水壓力增加10%-15%。

c. 透過水質(zhì)電導(dǎo)率(含鹽量增加)增加5%-10%。

d. 多段RO系統(tǒng)，通過不同段的壓降明顯增加。

清洗方法：行系統(tǒng)反沖；再進(jìn)行負(fù)壓清洗；有必要的情況下進(jìn)行機(jī)械清洗；再進(jìn)行化學(xué)清洗；有條件的可以超聲清洗；在線電場清洗是一種很好的方法，便價(jià)格昂貴；由于化學(xué)清洗效果比較好，其余方法有些不容易實(shí)現(xiàn)，而各供應(yīng)商提供的藥劑雖名稱及使用方法不盡相同，但其原理大致相同。如我公司現(xiàn)使用膜清洗劑MC2、MA10。

清洗步驟如下：

清洗單段系統(tǒng)：⑴配置清洗液；⑵低流量輸入清洗液；⑶循環(huán)；⑷浸泡；⑸高流量水泵循環(huán)；⑹沖洗；⑺重啟系統(tǒng)。

針對特殊污染物清洗有：清洗硫酸鹽垢、清洗碳酸鹽垢、清洗鐵錳污染、清洗有機(jī)物污染等。

3.3 對膜進(jìn)行適宜保養(yǎng)

新反滲透膜的保養(yǎng)新的反滲透膜元件通常浸潤1%NaHSO3和18%的甘油水溶液后貯存在密封的塑料袋中。在塑料袋不破的情況下，貯存1年左右，也不會影響其壽命和性能。當(dāng)塑料袋開口后，應(yīng)盡快使用，以免因NaHSO3在空氣中氧化，對元件產(chǎn)生不良影響。因此膜應(yīng)盡量在使用前開封。在非生產(chǎn)期內(nèi)，反滲透系統(tǒng)的保養(yǎng)就是一個(gè)比較重要的問題。可按以下方法進(jìn)行。

1、系統(tǒng)短期內(nèi)停運(yùn)(1-3天)：停運(yùn)前，先對系統(tǒng)進(jìn)行低壓(0.2-0.4MPa)，大流量(約等于系統(tǒng)的產(chǎn)水量)沖洗，時(shí)間為14~16分鐘；保持平常的自然水流，讓水流入濃水道。

2、系統(tǒng)停運(yùn)一周以上(環(huán)境溫度在5℃以上)：停運(yùn)前，先對系統(tǒng)進(jìn)行低壓(0.2-0.4MPa)，大流量(約等于系統(tǒng)的產(chǎn)水量)沖洗，時(shí)間為14~16分鐘；按照反滲透系統(tǒng)操作說明書中有關(guān)系統(tǒng)化學(xué)清洗的方法進(jìn)行化學(xué)清洗；化學(xué)清洗完畢后，沖洗干凈反滲透膜；配制0.5%的福爾馬林溶液，低壓輸入系統(tǒng)內(nèi)，循環(huán)10分鐘；關(guān)閉所有系統(tǒng)的閥門，進(jìn)行封存；

如系統(tǒng)停運(yùn)10天以上，則每10天須更換一次福爾馬林溶液。

3、環(huán)境溫度在5℃以下：停運(yùn)前，先對系統(tǒng)進(jìn)行低壓(0.2-0.4MPa)，大流量(約等于系統(tǒng)的產(chǎn)水量)沖洗，時(shí)間為14~16分鐘；在有條件的地方，可將環(huán)境溫度升高到5℃以上，然后按照1的方法，進(jìn)行系統(tǒng)保養(yǎng)；若無條件對環(huán)境溫度進(jìn)行升高，則：低壓(0.1MPa)，流量為系統(tǒng)產(chǎn)水量的1/3的水進(jìn)行長流，以防止反滲透膜被凍壞，并且保證每天使系統(tǒng)運(yùn)行2小時(shí)；按照1中2)、3)的方法，對反滲透膜進(jìn)行清洗后，將反滲透膜取出，移至環(huán)境溫度大于5℃的地方，浸泡在配制好的0.5%的福爾馬林溶液中，每兩天翻轉(zhuǎn)一次，系統(tǒng)管道中的水應(yīng)排放干凈，以防止因結(jié)冰而造成系統(tǒng)的損壞。

3.4 避免膜在高壓下運(yùn)行

系統(tǒng)在啟停時(shí)有殘余氣體存留，使系統(tǒng)在高壓狀態(tài)下運(yùn)行。系統(tǒng)中過濾器前后的壓力表用于監(jiān)視濾芯的壓降，初級及終級壓力表則用于監(jiān)視RO膜組件壓降。調(diào)節(jié)進(jìn)水閥及濃水閥以保證運(yùn)行壓力及回收率。若運(yùn)行中產(chǎn)水流量或總流量下降，或初級與中級有壓差比運(yùn)行初期的壓差增加較大時(shí)(以初始運(yùn)行新反滲透膜組件數(shù)據(jù)為標(biāo)準(zhǔn))，則需對系統(tǒng)進(jìn)行沖洗或清洗，以保證膜組件的性能安全全。

1、設(shè)備排空后，重新運(yùn)行時(shí)，氣體沒有排盡就快速升壓運(yùn)行。應(yīng)在系統(tǒng)的壓力下將余下的空氣排盡后，再逐步升壓運(yùn)行。

2、在預(yù)處理設(shè)備與高壓泵之間的接頭密封不好或漏水時(shí)(尤其是微米過濾器及其后的管路漏水)當(dāng)預(yù)處理供水不很足時(shí)，如微米過濾器發(fā)生堵塞，在密封不好的地方由于真空會吸進(jìn)部分空氣。應(yīng)清洗或更換微米過濾器，保證管路不漏。

3、各運(yùn)行泵的運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常，流量是否與規(guī)定的值相同，并與泵運(yùn)行曲線比較，以確定運(yùn)行壓力。

3.5 注意關(guān)機(jī)時(shí)的操作

1、關(guān)機(jī)時(shí)快速降壓沒有進(jìn)行*沖洗。由于膜濃水側(cè)的無機(jī)鹽的濃度高于原水，易結(jié)垢而污染膜。準(zhǔn)備關(guān)機(jī)時(shí)，逐步降壓至3bar左右用預(yù)處理好的水沖洗14～16分鐘。

2、在準(zhǔn)備關(guān)機(jī)時(shí)，投加化學(xué)試劑，會使藥劑滯留在膜及膜殼中，引起膜污染，影響膜的使用壽命。應(yīng)停止投加。