反滲透膜汙染的原因及運行分析

一、反滲透膜汙染的原因

1、微生物汙染

微生物包括細菌、藻類、真菌和病毒等。細菌的顆粒小，一般球菌直徑為0.5～1.0微米。杆菌寬1微米，長2微米，病毒則更小，目前發現較大的是痘病毒直徑約300納米，較小的是圓環病毒，直徑17納米。

微生物汙染對反滲透膜係統至少造成兩方麵的不良後果：

第 一、微生物的大量繁殖和代謝，產生大量的的膠體物質，致使膜被堵塞造成膜通量急劇下降；

第 二、將造成產水中的細菌總數的增加。

反滲透膜的微生物汙染對整個裝置的長周期運行不利，因此要對反滲透膜的微生物汙染高度重視。

造成生物汙染的原因一般有：

（1）進水中含有較高數量的微生物；

（2）係統的停用、保護、衝洗等沒有嚴格按照技術手冊要求進行；

（3）沒有對進水進行殺菌或者殺菌劑投加量過小；

（4）進水水質含有容易滋生微生物的營養物質從而導致微生物的大量滋生；

（5）沒有對管路進行定期的殺菌和消毒。受到微生物汙染的膜表麵會十分滑膩並常有難聞的氣味，對生物膜樣品進行焚燒的氣味同焚燒頭發一樣。

若進水的氨氮指標嚴重超濃度，導致管路中和膜元件內大量微生物滋生，對膜係統進行化學清洗後，由於沒有對管路進行殺菌消毒，係統啟運時，在管路中存留的大部分微生物顆粒隨水流全部進入膜端，導致係統產水率嚴重下降，膜段間壓降急劇上升。係統通過離線清洗得以消除汙染。

2、有機物及礦物油汙染

由有機物造成的膜係統故障占全部係統故障的百分之八十。進水中的有機物吸附在膜元件表麵，會造成通量的損失，尤其是在第 一段，在很多情況下，在膜表麵形成的吸附層對水中的溶解鹽就象另一層分離阻擋層，堵塞膜麵通道，導致脫鹽率上升，大分子量並且帶有疏水性基團的有機物常常會造成這種效應，例如微量的油滴、大分子量難降解的有機物等，會導致膜係統受到有機物汙染。

如石化廢水成份複雜，水中有機物濃度較高，且含有微量油，因此在石化廢水深度處理裝置中使用的反滲透膜係統中，有機物汙染是一種常見的汙染類型。對反滲透膜的有機物汙染一般通過進水的油和有機汙染物濃度分析即可判斷一般的有機汙染通過定期的化學清洗即可消除。

3、絮凝劑引起的汙染

在反滲透係統的預處理過程中，如氣浮選或混凝沉澱處理單元，通過加人一定的高純聚合鋁絮凝劑，使水中的膠體、粒雜質及油類物質得以去除。

絮凝劑的使用主要分為無機類和有機類。

無機絮凝劑一般為聚鐵、聚鋁，由於無機類絮凝劑價格便宜而使用較多，為了避免對膜係統的鐵離子汙染，一般的膜係統中都選用高純聚鋁作為絮凝劑；

有機絮凝劑一般為聚丙烯酞胺、聚丙鹽類的較多。

在某些膜係統的預處理單元中，無機類和有機類絮凝劑一起配合使用效果較好，但在實際使用中，要根據係統工藝的不同，水質的不同，通過實際篩選決定使用絮凝劑的各類和濃度。

在實際的運行中，並非所有的絮凝劑都會被絮凝成粒，無論是哪一類的絮凝劑，都會在水中有一定的殘留。進人後續處理單元後，正常情況下殘留的絮凝劑會隨著濃水排掉，如果絮凝劑投加濃度過高，膜係統進水中的殘留量過多，會在反滲透膜的表麵進行二次絮凝沉澱，引起膜汙染。並且因為絮凝劑投加量過高而引起的汙染在清洗中一般難以去除，甚至可以會導致在短時間內就需要更換膜。

4、結垢引起的汙染

結垢是難溶性的鹽類在膜表麵析出固體沉澱，防止結垢的方法是保證難溶解性鹽類不超過飽和界限。在反滲透係統中析出的垢主要是無機成分，以碳酸鈣為主，除碳酸鹽以外，很多其他的無機鹽類同樣具有較低的飽和溶解度，如硫酸鈣、硫酸鋇、硫酸鎂及部分氫氧化物等。為了防止膜麵結垢，一般在保安過濾器之前要加入適量的膜用阻垢劑。有時也會出現投加的不同藥劑發生相互作用導致難溶物質析出，進而汙染膜元件的事情。例如當聚合有機阻垢劑與多價陽離子如鋁或殘留的聚合陽離子絮凝劑相遇時，可能會發生沉澱反應，例如鋁或鐵，所產生的膠狀反應物，非常難以從膜麵上去除，因此在投加多種藥劑時，應該注意這些藥劑的成分，根據水質數據、所選擇的膜型號，通過試驗確認它們的兼容性，並獲得恰當的阻垢劑類型及投加劑量。

5、膠體汙染

膠體是具有1納米（nm）到1微米粒徑，像粘土一樣很難自然降解的微粒子，在水中通常帶負電。汙水中的有機膠質類物質、過剩的絮凝劑投加量、汙水中的金屬離子水解形成的氫氧化物膠體，是導致膠體汙染的常見原因。廢水中的常見膠體汙染物有氫氧化鐵、氫氧化鋁、二氧化矽膠體等。

二、反滲透係統的長期運行經驗

1、保持預處理效果的穩定

在預處理階段去除原水中的大部分汙染物。良好的預處理效果，能夠有效減少反滲透係統受到各類汙染的機率。

定期更換保安過濾器濾芯和檢查保安過濾器，防止過濾器內出現短流現象和滋生生物粘泥而對膜元件造成汙染;嚴格控製進水濁度和汙染指標（SDI），控製進水濁度小於0.5NTU，汙染指數小於5；對膜前流程及膜係統進行消毒殺菌，消毒殺菌對控製微生物汙染是必不可少的關鍵步驟。對係統的殺菌分為衝擊式殺菌和連續性殺菌，可根據係統不同而選用不同的方法。

2、控製較低的運行壓力和回收率

壓力是反滲透脫鹽的推動力，壓力升高，膜組件透水量線性上升，脫鹽率開始時升高。當壓力升至一定值時，脫鹽率趨於平穩，因而在實際運行中，壓力無需太高，壓力過高會使膜的衰減加劇，而且有可能損壞膜組件。為延長膜組件的使用壽命，通常在脫鹽率和產水量滿足生產要求時，采用稍低一些的壓力運行，對係統的長周期運行有著很大好處。

當反滲透係統采用較高的回收率時，濃水含鹽量相應提高，不但容易在濃水側產生濃差化，而且會導致係統滲透壓的加大，為維持產水量，操作壓力須提高，產水的比能耗也會增加，產水水質變差，膜汙染加重，結垢和微生物汙染的危險性變大。根據運行經驗，反滲透係統的回收率控製在百分之七十五以下比較合適。

3、對膜進行物理清洗（產品水衝洗）

衝洗是采用低壓大流量的進水衝洗膜元件，衝洗掉附著在膜表麵的汙染物和堆積物，膜的低壓衝洗可以減少深度差，防止膜脫水現象的發生。在條件允許的情況下，建議經常對係統進行衝洗。增加衝洗次數比進行一次化學清洗更有效果。

4、規範係統啟停操作及停運保護措施

係統啟動和停止時，流量和壓力會有波動。過大、過快的流量和壓力波動可能會導致係統發生壓降現象，形成水錘作用，從而導致膜元件破裂，故在進行啟停止操作時需緩慢增加或者降低壓力及流量。

係統的開機前和停運時，應確保壓力容器內沒有真空，否則當再次啟運膜元件的瞬間會出現水錘或者水力衝擊，當已經漏掉水分的係統在初始開機或一般運行啟動時，就會出現上述現象。

係統應保持較低的背壓（產水側壓力），產水側壓力高於原水側壓力0.05MPa以上時，膜元件會受到物理性損傷。係統啟動和停止運行前，要充分確認閥門的開和關以及壓力的變動，保證運行過程中杜絕背壓現象發生。如果膜係統需要長時間停運，則需要根據技術手冊要求，向係統內通入保護液或者定期通水來保證膜元件的正常備用。

5、定期對膜元件進行在線化學清洗

采用合理的預處理係統和良好的運行管理，隻能使膜元件受汙染的程度有所降低，要完全消除膜的汙染是不可能的。因此，反滲透膜係統運行一段時間後，將可能受到多種汙染物的汙染，尤其是使用在汙水深度處理裝置的反滲透膜係統，汙染更是經常發生一般情況下，經過標準化後的產水量下降百分之十五左右，進水和濃水之間的係統壓降升高到初始值的1.5倍，產水水質有明顯下降，就需要對膜元件進行化學清洗。

化學清洗時，首先要判斷汙染物種類，然後根據膜的特性選擇合適的清洗配方和清洗工藝。清洗時要注意控製清洗液的pH值、溫度和清洗液的流量。為了保證衝洗效果，具備條件的可以采用分段清洗的方法進行化學清洗。目前國內及國際已經有專業化生產的膜專用清洗藥劑供選擇使用。清洗效果可以通過比較清洗前後的裝置的脫鹽率、產水量和壓降等性能來確認。

6、對膜元件進行離線化學清洗

當膜係統經過多次在線化學清洗後無法恢複性能，或者膜係統受到重度汙染後，則需要對膜元件進行離線化學清洗。膜元件的重度汙染是指汙染後的單段壓差大於係統投運初期單段壓差值的2倍以上、反滲透係統產水量下降百分之三十以上或者單支反滲透膜元件質量超過正常數值3kg以上的情況。

根據用戶原水全分析報告、性能測試結果及所了解的係統信息判斷汙染類型及清洗流程；必要時再通過特殊的設備、器具作進一步的驗證，以確定具體汙染物類型，確定所需清洗配方。將拆下了待清洗膜元件在專用離線清洗設備上進行清洗，清洗後經過檢測合格後回裝投用。