反滲透膜汙染以及設備維護

一、反滲透膜的汙染和危害

1、反滲透膜汙染

反滲透膜的汙染通常指係統進水中所含的無機鹽、有機物、膠體以及微生物在膜表麵附著、沉積或水中無機離子結垢析出引起的汙染。

2、汙染的危害

反滲透膜汙染是一個漸進發展的過程，在汙染初期係統的影響不太明顯，對生產的危害也不是很大，如果及時清洗基本可以恢複。但如果處理不及時，係統繼續惡化，重度汙染會帶來嚴重影響如下：

反滲透出水水質下降；

反滲透產水量下降，水耗增加；

製水電耗提高；

反滲透膜元件壽命縮短。

二、反滲透膜汙染的影響因素分析

1、膜自身性質與膜汙染

膜自身性質對膜的汙染的影響包括材質的親水性、膜表麵的粗糙度、膜組件的類型、材質的性質、給水通道的設計、膜表麵的電性等影響因素。

研究結果表明：疏水性膜有利於除鹽，不利於除有機物，較親水膜更易堵塞；膜麵越粗糙，越易吸附汙染物形成汙垢；膜組件類型的不同，抗汙染能力也不同，板框式、圓管式、螺旋卷式至中空纖維式抗汙染能力依次減弱；

醋酸纖維素膜抗氧化性能好，膜麵較光滑，但化學穩定性較差，易水解，衰減較快，壓力要求較高。而聚酰胺複合膜具有壓力低、高脫鹽率、高通量等優點，但不耐氯和氧化劑，抗結垢性能也不如醋酸纖維膜；好的給水通道使水呈高速紊流狀態，減少濃差化，減少汙染物在膜麵上的沉積，增強膜的可清洗性；膜元件表麵帶負電，很容易吸附帶正電荷的物質到膜表麵而形成汙染，表麵電中性的膜，汙染物不易吸附在膜表麵，增加抗汙染性。

2、水質與膜汙染

水質對膜汙染，因汙染物而異，主要表現在生物汙染、膠體汙染、和無機鹽汙染。

（1）生物汙染是微生物在反滲透膜表麵吸附並生長，在營養源充足的情況下，溶液中的生物量越多，膜表麵吸附的生物量也越多，膜的汙染也會越嚴重。

（2）膠體汙染是水中懸浮的無機和有機混合的顆粒被截留在膜麵，形成半膠束或雙分子層的汙垢導致膜汙染。鐵、鋁、矽和有機物等容易在水中形成不溶性的膠體，容易造成膜的汙染。

（3）無機鹽汙染，溶解在水中的無機鹽，由於濃差化作用，濃縮後濃度大於濃度積，在膜表麵結晶析出，形成無機鹽汙染。一般的膜汙染存在多種汙染同時存在的情況，且相互影響，加速膜的汙染。

三、反滲透膜汙染的控製

反滲透膜汙染的控製可以從預處理的優化、抗汙染膜的選擇以及膜的清洗幾個方麵進行研究。

1、預處理的優化

對進水進行良好預處理是減緩膜汙染、保證反滲透係統長期穩定運行的關鍵。針對不同的汙染，需采用有針對性的處理。以下介紹幾類主要汙染的預處理優化方案。

（1）生物汙染的控製

針對生物汙染的預處理通常包括去除進水中微生物消滅其生物活性，或除去水中微生物的營養源，也可以是兩者的結合。

A、去除進水微生物

消除進水微生物的生物活性或者降低進水中微生物量，是預防和控製微生物汙染的方法之一。可以達到這種效果的物理方法包括紫外殺菌、砂濾以及膜過濾，化學的方法包括添加活性氯、臭氧等化學藥劑。幾種處理方法的優缺點對比（見表1）

B、除去水中營養物質

生物過濾作用可以消耗進水中的營養物質和微生物生長所需的各種微量元素，從而使反滲透裝置中的微生物生長受到一定程度的控製。生物濾池在掛膜成功後微生物在濾池內大量繁殖，消耗了大量的營養物質，生物處理越充分，出水的營養性越差，水的生物穩定性越高，反滲透微生物汙染的風險就會越低。

生物濾池的種類很多，濾料有生物陶粒和生物活性炭等，雖然濾料材質不同，但主要原理是一樣的，濾料選擇一些比表麵積大吸附能力強的，處理方法都是靠生物的大量繁殖降解有機物和營養物質。

C、反滲透進水添加化學藥劑

在反滲透進水添加專業抑菌劑可以從一定程度降低反滲透生物汙染的風險。具體效果還要看具體情況，比如微生物的類型、反滲透的汙染程度和水中營養物質濃度。

根據係統的汙染情況和水質情況，預處理環節選擇單獨或聯合使用的方法，對控製反滲透的汙染可以達到很好的效果。

（2）膠體汙染的控製

膠體汙染的控製是通過預處理降低水中鐵、鋁、矽和有機膠體的含量，通過優化混凝澄清過濾可以有效去除水中鐵、鋁和部分的有機物，但對矽可能效果不明顯。通過檢測反滲透進水SDI 值可以評判去除的效果。

A、膠體物質的去除

針對不同的汙染物質，采取不同的工藝降低其含量

原水中鐵離子：通過曝氣和錳砂過濾的方式進行去除。

水中的鋁：一般是鋁絮凝劑泄漏引起的，可以通過機械過濾器運行的優化降低含量。優化包括良好的清洗，優化的絮凝劑加量調整，以及進水pH 值的調整，使絮凝劑在理想pH 值的情況下充分發揮絮凝效果，達到預期的過濾效果，降低泄漏量。

水中的有機膠體：通過優化機械過濾器的運行，以及活性炭的充分吸附，降低出水有機膠體的含量。

B、去除效果的評判

要評判水中膠體汙染的程度，比較直觀的評判標準是檢測水的SDI 值，反滲透進水一般要求小於5，當然值越小，對反滲透膜的汙染風險越小。檢測的位置應該靠近反滲透進水，每道水處理工藝在維護不佳的情況下都有可能成為汙染源，因此檢測點離反滲透進水越近，其對反滲透進水膠體含量的評估越準確。

C、反滲透進水添加化學藥劑

在原水有矽的情況下，由於預處理對矽的去除效果不明顯，因此及時添加合適的阻垢劑可以降低反滲透汙染的風險。

（3）無機鹽汙染的控製

根據水質中檢測出的無機鹽的種類和濃度，在反滲透進水添加合適的阻垢劑對於降低反滲透汙染的風險非常有效。

2、選擇合適的抗汙染膜

使用合適的抗汙染膜也是控製和預防汙染的重要方法，目前市麵上有很多有針對性的抗汙染膜，根據汙染的不同，在膜的親水性、膜表麵的粗糙度、膜表麵的電性、流道的設計，膜的材質等方麵進行優化，選擇合適的膜元件，對提高抗汙染性也有很大的幫助。

3、反滲透膜的清洗

有效適宜的清洗方法可以將汙染物清除，恢複膜的原有性能，延長膜的壽命。膜的良好清洗一方麵可以減輕膜的汙染，另一方麵也是其他抗汙染措施發揮作用的前期，係統不清洗幹淨，其他方法也很難對其產生作用。

膜清洗可分為物理清洗和化學清洗等，物理清洗是通過低壓力，高流速的進水衝刷膜元件，將短時間內在膜表麵附著的汙染物和堆積物清洗掉的方式，該方法操作簡單，不對膜造成損傷，對膜的日常維護可以起到很好的效果。化學清洗是用某些化學藥劑的溶液循環衝洗膜表麵，通過交換、螯合、破乳等反應，有效去除膜表麵的汙染，目前已開發出酸、堿、螯合劑、表麵活性劑和酶5 種類型的化學清洗劑，為加強清洗效果常采用多種化學清洗劑複配。一些通用的清洗配方見表2。

四、反滲透設備在冬季的維護

反滲透設備在冬季是需要比較注意的，尤其是在北方，氣溫會比較低、原水溫度也會比較低，會出現出水量低，產水不達標的情況，如果操作不當還會引起反滲透設備的損壞。

1、在有必要的情況下給設備采取加溫，如果原水溫度很低，也需要進行原水加溫，房屋加溫。比如說使用火爐或者是暖氣，也可以采用電加熱器，如果反滲透設備冬天不運作，要把設備中的水放出，把反滲透膜取下放到室內，防止因為結冰對反滲透膜造成損害。

原水管道加溫，應將水源跟廠房建在一起，這樣就不會出現因為管道過長造成的二次汙染跟冬天不好加溫影響生產的情況。

2、冬天如果出現進水管結冰無法供水或者是供水量小時，不可以強行打開反滲透設備進行工作。這樣會損害原水泵跟反滲透膜一定要遵守反滲透膜元件的進水要求，不可以盲目的加壓。

3、隨著反滲透設備的使用時間加長產水量會隨之減少，但是到冬季產水量會變得更少，這是因為水溫低透水性變小，反滲透膜密度也會相應產生變化，導致產水量更少。應加強預處理裝置反洗次數，衝洗時間增長，精濾芯要勤換，反滲透膜反洗時間加長，壓力少激增，這樣才會保證反滲透設備正常運行。

通常水溫每下降1℃，反滲透膜的產水量下降百分之三，冬天的產水量約為夏天產水量的百分之五十左右。廢水增加，由於產水量降低，廢水的流量會相應增加，廢水比變大，這是正常現象，待溫度回升後，廢水會減少，產水流量增加。

4、如果安裝在室外，有防凍措施，如果沒有防凍措施可能會導致濾瓶、膜殼等凍裂，溫度在零度以下停止使用水處理設備。

反滲透設備安裝在室內的保證室溫不得低於0度，由於水在凝固過程體積會膨脹，如果結冰，直接導致淨水器所有的管路、濾瓶、膜殼等都會爆裂，從而發生漏水。