反滲透膜的污染和清洗方法的論述

張燕

摘 要：在反滲透技術應用中，反滲透膜污染是其常見的問題，該污染會造成系統產水量下降，或者段間壓差上升，如果達到一定的污染程度，則需要對其進行清洗和維護，恢復反滲透膜的主要功能。下面本文結合反滲透污染的相關類型分析，提出有效的清洗措施，以供相關人員參考。

關鍵詞：反滲透;污染;清洗措施

前 言

反滲透膜污染主要是指膜在接觸料液中的微粒和膠體粒子或者溶質大分子所發生的物理變化與化學變化，或者產生的差極化，導致溶質在膜的表面濃度超標，結合一定的機械作用所引起，最終導致膜的通量和分離率降低，壓降升高。目前在反滲透膜污染中主要包含三種形式，分別為有機污染、無機污染和生物污染。結合不同的污染類型可采取針對性的處理措施，以此來將反滲透膜污染問題加以控制，而污染達到一定程度則需要利用清洗措施來去除膜表面的污染物，最后實現膜性能的恢復。

1、反滲透膜污染的類型分析

一般在膜污染中，都可以結合有效的預處理處理膜表面的附著物，促使污染得到緩解，一般常見的污染物包含微生物、有機物、膠體和金屬氧化物等形式，具體如下所示。

（1）微生物污染：一般微生物都具有較強的生存能力，其也是在膜分離過程中常見的危險因素之一。其中雖然只有極少數的微生物可以通過超濾膜，但是一定環境合適，其會在反滲透膜系統中大量繁殖，在膜的表面形成生物膜，造成膜通透性下降[1]。

（2）有機物污染：在超濾膜過濾期間，其對于小分子的有機物所產生的截留效果較差，但是使用高級氧化或者活性炭去除價格較為高昂，所以有機物會進入到反滲透系統中形成有機物污染。在此過程中，常見的額高分子絮凝劑主要為聚丙烯酰胺，對水中懸浮的固體顆粒結合吸附架橋作用使其成為大尺寸的絮凝體，以此來提升沉淀池內部固液分離的效果。但是需要注意的是，如果加入量過大，會導致反滲透膜的再次污染。

（3）膠體污染：對于原水中的固體顆粒而言，可以結合超濾預處理進行出處，以此來將進入反滲透系統中水淤泥密度指數有效降低，但是還會有一些小顆粒的物質進入到反滲透系統中。另外一些鐵離子或者氯離子會通過超濾膜進入到反滲透系統中，在反滲透系統分離期間形成膠體顆粒，阻塞膜系統。

（4）離子結晶污染：在反滲透系統中，會對原水進行不斷的濃縮，導致離子的濃度提升，這樣會使很多無機鹽到達飽和狀態后，形成晶體被離析數來，在反滲透膜的表面沉積，并且這些離子結晶的無機鹽在一般發生在系統的末段[2]。另外這些結垢的無機鹽一般都為微溶鹽或者難溶鹽，如氟化鈣或者硫酸鈣等。雖然在反滲透系統中可以結合系統的回收來使這些無機鹽處于離子狀態，但是在實際運行過程中，由于操作或者水質發生波動等原因，會導致這些離子結晶體再次污染反滲透膜。對于這種固體顆粒物數量測量有兩種方法，第一種為質量法，指的是將濾紙過濾前后的質量變化稱量，以此來得到固體顆粒物的質量，在此方法中需保證濾紙在使用前后必須干燥并且恒重，同時所測量的天平也需要高精度類型。另外是測量水樣的SDI值，這也是反滲透膜給水評價不溶解物質的質量測量方法。

2、反滲透膜清洗措施分析

結合上述造成反滲透膜污染的主要原因分析，本文提出反滲透膜清洗的主要措施，包含物理清洗和化學清洗，具體如下所示。

2.1物理清洗方法。物理清洗包括正沖洗與逆向流正沖洗，在實際運用過程中，逆向流正沖洗很少用到。

2.1.1正沖洗：這是一種常見的清洗方法，一般是結合大流量的清水，在膜的表面形成較大流速，在低壓環境下結合連續或者脈沖等模式來反復沖洗反滲透膜表面，這樣不僅可以有效緩解其濃差極化現象，同時也能夠將膜表面較為疏松的污染物去除[3]。在正沖洗操作期間，由于其流程簡單，并且對膜分離層沒有較大的損傷，對于膜的通量和分離性能有著較為良好的恢復作用，所以一般將正沖洗設置在反滲透系統中，在停機標準作業程序中設置。但是需要注意的是在正沖洗中，膜表面的清水流量不能夠超過其最大的進水流量，防止膜表面的聚酰胺皮層被高速水流沖落，影響反滲透膜的性能。

2.1.2逆向流正沖洗，其是將沖洗水從膜元件的濃水端流入，然后從進水端流出，這樣可以有效的提升正沖洗的清洗效果。需要注意的是，雖然超濾膜可以將反滲透進水的SDI進行良好控制，但是依舊會存在一些小尺寸的污染物進入到反滲透系統，并且在進水格的周圍不斷堆積，而這些堆積的污染物利用正沖洗很難去除，這時利用逆流正沖洗會達到意想不到的效果。所謂逆向流沖洗則是將沖洗清水從膜的產水端透過反滲透膜，將膜表面堆積的污染物沖離。并且這種沖洗方式更加柔和，壓力較小，可以有效防止分離皮層脫落。

結合這兩種物理清洗方式雖然可以恢復膜性能，但是恢復的效果有限，一般需要經過化學清洗才能夠達到效果。

2.2化學清洗方法。

2.2.1清洗方式分析。在化學清洗方式中，主要包含兩種形式，分別為在線和離線清洗。其中在線清洗主要是結合反滲透系統中所配套的藥洗水箱和水泵以及所配套的管路來實現清洗，其循環清洗和浸泡膜殼中的膜元件。在此過程中，不需要拆卸膜元件，并且維護的工作量相對較小，在清洗結束之后可以快速的切回生產模式[4]。但是在在線清洗中，其對于不同形式或者不同位置的污染物難以正確區分，因此如果污染嚴重則需要結合離線清洗。該清洗方法主要是將膜元件拆下，將其放在專門的離線清洗設備中進行清洗，清洗效果較好。并且離線清洗可以結合各個膜件污染程度不同來選擇不同的清洗方式，以此來減少無效清洗對膜元件造成損傷。

2.2.2清洗劑的使用。在化學清洗中，所采取的清洗劑主要包含酸性、堿性和生物酶三種形式。在酸洗清洗劑的使用中，主要包含有機酸和無機酸清洗，無機酸可以溶解碳酸鹽和金屬氧化物等，如硝酸和鹽酸。有機酸可以與無機鹽結垢形成有機金屬化合物，在形成之后脫離膜表面，進入到本體的溶液中。如檸檬酸或者草酸等。其中檸檬酸被應用較多，其部件可以與無機污染物發生絡合反應，并且對膜造成的損害較小。

常見堿性清洗劑主要有NaOH、EDTA-4Na、三聚磷酸鈉、表面活性劑等，NaOH用來調節清洗液的pH值，一般會達到11-12，結合其他清洗劑在蛋白質和一些油性污染物的清洗中有著明顯的效果。在具體應用中，其中的NaOH可以與絡合劑或者表面活性劑形成一種復合型藥劑，能夠有效的清洗硫酸鹽污垢或者有機物和生物膜。

含酶清洗劑主要在于在清洗劑中的生物酶具有較強的催化能力，能夠將一些大分子有機物分解為水溶性的小分子有機物，然后對其進行去除，如蛋白質或者多糖等，另外對生物膜也有著良好的清洗效果，并且對于膜的損害度也相對較低。但是在這些所有污垢中，硅垢是一種較難清洗的污垢，難以使用化學清洗劑去除，因此需要進行預處理后降低SiO2的含量，再實施化學處理。

2.2.3清洗劑的選擇。在實際清洗過程中，由于膜污染的情況比較復雜，因此使用單一的清洗劑，并不能達到理想的清洗效果，結合本單位多個膜系統清洗經驗，確定了先堿洗后酸洗的清洗流程，首先通過堿洗將有機物，膠體，一些金屬氧化物去除，然后通過酸洗將碳酸鹽一類的垢去除。通過多種清洗劑和清洗方式的有效結合，確保反滲透膜的清洗效果。

結 語

綜上所述，在反滲透膜運行期間，膜污染是不可避免的問題，隨著膜污染的加重，造成反滲透系統運行工況變差;根據膜污染的類型，選擇合適的清洗劑以及清洗流程，使反滲透系統恢復到原來運行工況，從而保證反滲透膜的正常運行。

參考文獻

[1] 何燦，海玉琰，馬瑞，劉兆峰.反滲透膜污染及清洗技術應用[J].石化技術，2019，26（09）：93-95+84.