反渗透膜清洗清洗周期及主要污染物分析

在系统正常运行一段时间后，反渗透膜元件会受到进水中可能存在的悬浮物或难溶盐的污 染，常见污染物有：

 碳酸钙结垢

 硫酸钙、硫酸钡、硫酸锶结垢

 金属氧化物(铁、锰、铜、镍、铝等)

 复合硅垢  无机胶体沉淀  无机与有机沉积混合物

 天然有机物（NOM）

 合成有机物(如：阻垢剂/分散剂，阳离子聚合电解质)

 微生物(生物粘泥、藻类、霉菌、真菌)

污染性质和污染速度取决于各种因素，如进水水质和系统回收率。通常污染是渐进发展的， 如不尽早控制，污染将会在相对较短的时间内影响膜元件性能。当膜元件有受到污染现象，或是在长期停机之前，或是作为定期日常维护需要时，应对膜元件进行化学清洗。膜元件应该在 较干净的状态下运行。一般情况下，标准化后数据在达到下表中“典型”值时进行化学清洗。

但某些特定情况下，例如工业污水或市政污水应用时污染会更严重，可根据需要在标准化后数 据达到下表中“高污染”数值时进行清洗。此种情况下，标准化数据表中的基准值应该是运行 稳定后的值，可能是运行一周后。

清洗应该在上述数值达到之前进行，从而维持膜元件在比较干净的状态。当标准化后的运 行数据恢复到系统初始运行值时，表明化学清洗有效。在运行数据未标准化的情况下，如果关 键运行参数没有改变，上述清洗原则仍适用。

有研究表明，当进水中可溶性有机物含量高时，标准化后的流量和透盐率会在初期有明显 下降,在 2-4 周运行期间下降 10-20%。研究表明这种初期下降是有机物在膜表面发生了吸附1。 当膜表面单层有机物层饱和后，这种现象不会再明显影响系统性能。强烈化学清洗可以恢复大 部分损失，但研究也表明这种恢复一般是短暂的，系统很快又回到其之前的性能。因此，化学 清洗决定应建立在系统初期稳定运行之后的数据上。

产水流量、产水背压、回收率、温度和进水 TDS 等是应该保持稳定的运行参数。如果这些 运行参数波动较大，强烈建议标准化数据以确定是否有污染发生，或者在关键运行参数有变化 之前确认反渗透系统实际运行是否正常。

定时监测系统整体性能是确认膜元件是否已发生污染的基本方法。污染对膜元件的影响是 渐进的，并且影响的程度取决于污染的性质。表 1 “反渗透系统故障诊断一览表”列出了常 见的污染现象及其对膜性能的影响。

膜的清洗周期根据现场实际情况而定。正常的清洗周期是每 3-12 个月一次。如果在 1 个 月内清洗一次以上，需要追加投资在改善预处理方面或重新设计膜系统；如果清洗周期在 1-3 个月一次，应侧重于改善现有系统的运行状况。

当膜元件发生了轻度污染时，就应及时清洗膜元件。重度污染会因化学药剂不易深入渗透至污 染层，且污染物也不易被冲出膜外，而影响清洗效果。如果膜元件的标准化后性能降低至正常值的 30-50%，清洗恢复到膜系统初始性能几乎是不可能的。

当预处理工艺中采用了无机或聚电解质絮凝剂，经常会有絮凝剂反应不完全且没有形成可 过滤掉的絮凝体。用户应确保没有过量的絮凝剂进入到膜系统中，因为它会导致污染。聚电解 质污染常常难以去除，造成进水压力超过预期值。过量的絮凝剂能通过 SDI 测试装置测定出来， 例如采用铁剂絮凝剂时，SDI 膜片上的铁为 3μg/片，任何时候不应超过 5μg/片。对于聚合絮凝剂，用户应与该药剂供应商讨论这个问题，让其确保此药剂对膜元件没有负面影响。

除了采用浊度和 SDI 测定之外，颗粒计数器也可以精确衡量 RO/NF 进水是否合格。粒径大 于 2μm 的颗粒物应<100 个/ml。 一个经常被忽视的降低清洗频率的 RO 设计是采用 RO 产水冲洗污染物。在系统备用期间采 用 RO 产水浸泡 RO 膜元件，有助于溶解结垢、沉淀物变松，从而降低化学频率。

根据不同污染物应采用不同的清洗药剂。污染发生时通常不是只有一种污染物，因此常规 化学清洗需要包括低 pH 值清洗和高 pH 值清洗两大步骤。 注意：膜元件进水中不能含油、脂或其它对膜元件有化学或物理损伤的有害物质。各类污染物

碳酸钙垢：碳酸钙垢是一种矿物结垢。当阻垢剂/分散剂投加系统出现故障时、或是加酸调节 pH 系统出故障而引起进水高 pH 值时，碳酸钙垢有可能沉积出来。尽早发现碳酸钙结垢，对于 防止膜表面沉积的晶体损伤膜元件是极为必要的。早期检测出的碳酸钙垢可由降低进水的 pH 值在 3-5 运行 1-2 小时的方法去除。对于沉积时间较长的碳酸钙垢，可用低 pH 值的柠檬酸溶 液清洗去除。

硫酸钙、硫酸钡、硫酸锶垢：硫酸盐垢是比碳酸钙垢坚固的矿物结垢，更难去除。在阻垢剂/ 分散剂投加系统出现故障，或加过量硫酸调节 pH 时可能会导致硫酸盐垢的沉积。对于硫酸盐垢应尽早发现，以防止膜表面沉积的晶体损伤膜元件。硫酸钡和硫酸锶垢特别难去除，因为它 们不溶于几乎所有的清洗液，因此应特别注意防止硫酸钡和硫酸锶垢的形成。

磷酸钙垢：磷酸钙垢在市政污水中或含磷高的受污染水源的系统中是较为常见的。通常这种垢可用酸性清洗液去除。

金属氧化物/氢氧化物污染：典型的金属氧化物和金属氢氧化物污染物为铁、锌、锰、铜、铝 等。这种垢的形成原因可能是装置管路、容器的腐蚀产物，或是被空气、氯、臭氧、高锰酸钾 等氧化的金属离子，或者来自于预处理过滤系统中使用的过量铁、铝絮凝剂。

聚合硅垢：来自于溶解性二氧化硅的过饱和或聚合的硅垢非常难以去除。硅垢与硅基胶体污染 物不同，可能与金属氢氧化物或有机物污染一起。很难采用传统的清洗方法去除硅垢。

胶体污染：胶体是悬浮在水中的无机物或是有机与无机混合物的颗粒，它不会由自身重力而沉 淀。胶体物通常含有以下一个或多个主要组份如：铁、铝、硅、硫或有机物。

溶解性天然有机物污染：溶解性天然有机物（NOM）污染通常是由地表水或浅井水中的营养物 分解所致。有机污染物的化学成份很复杂，主要为腐植酸或灰黄霉酸。溶解性 NOM 被吸附到膜 表面可造成 RO 膜元件的迅速污染。当吸附发生后，凝胶或滤饼层开始缓慢形成。应注意不要 混淆溶解性 NOM 污染机理与天然有机物与胶体颗粒结合形成污染的机理。

微生物沉积：由细菌粘泥、真菌、霉菌等组成的有机沉淀物，难以去除，特别是在进水通道被 堵塞时。进水通道堵塞会使清洗液难以均匀的进入膜元件内。为抑制微生物污染的进一步生长， 不仅要清洗和消毒 RO 系统，还要对预处理、管道、端头等进行清洗和消毒。膜元件清洗后， 还需要采用美国海德能认可的杀菌剂消毒。