反渗透水处理系统的污染原因分析及处理

反渗透水处理系统的污染原因分析及处理

张哲

天津国能盘山发电有限责任公司 天津市 301900

摘要：膜污染是反渗透技术应用中不可回避的问题。这一污染将导致反渗透工艺效率降低、脱盐效果降低、回收效率降低、各级间压力差增大。反渗透系统在运行过程中出现膜表面污染物，不仅会影响整个系统的稳定运行，还会导致设备的损坏，甚至引发安全事故。因此，反渗透膜的清洗非常重要。

关键词：反渗透；水处理；污染

1反渗透污染类型

(1）离子结晶污染。反渗透膜处理技术是一种常用的水处理方法，旨在从原水中去除杂质和无机盐。该技术的关键在于利用反渗透膜实现溶质的浓缩和离子浓度的增加，从而使溶解度较小的无机盐达到饱和状态并结晶。然而，在实际运行中，反渗透膜表面容易积聚无机盐，形成阻垢问题，降低系统的处理效率。

无机盐的结晶是反渗透膜处理过程中常见的问题之一。这些无机盐垢包括硫酸钙、碳酸钙、氟化钙等难溶盐或微溶盐。当溶解度超过饱和度时，它们会在渗透膜表面结晶，并附着在膜上，形成污垢层。从而导致膜的渗透性下降，减少水通量，增加能耗，并进一步降低系统的回收率。为了应对阻垢问题，可以采取以下措施：(1)在反渗透膜处理系统中添加阻垢剂，这些化学物质能够与无机盐发生反应，抑制结晶过程，从而减少结垢问题的发生。(2)调节系统的回收率也是一种常见的方法。通过调整回收率，可以控制水流中的溶质浓度，降低结晶的风险。然而，需要注意的是，过高或过低的回收率都可能导致水质不稳定，进而增加离子结晶污染的风险。

(2）胶体污染。反渗透膜在处理中扮演着重要的角色，这种先进的膜技术有助于净化水源，改善水质，同时帮助控制水淤泥密度指数，使其保持在较低的水平。然而，尽管反渗透膜具有卓越的过滤性能，但在处理过程中仍然存在一些挑战。一些小颗粒会透过渗透膜进入反渗透系统，尽管数量较少，仍需要采取进一步的措施来减少影响。此外，金属离子和硅酸盐是另一个需要考虑的因素。这些溶解在污水中的化合物可以通过反渗透膜，并在通过膜的过程中形成胶体颗粒。这可能导致反渗透膜的堵塞，并影响其效率和寿命。因此，在设计和操作反渗透膜系统时，必须综合考虑金属离子和硅酸盐的存在，以确保系统的可持续运行。

(3）有机物污染。反渗透膜在水处理领域中被广泛应用，其主要功能是通过筛选的方式去除水中的杂质和污染物。在处理这些有机物时，常需要采用其他的方法来提高固液分离的效果。一种常见的方法是利用高级氧化技术，通过氧化反应来降解有机物。但是，这种方法存在成本高昂的问题，并且无法在预处理中实现。此外，活性炭也是常用的去除有机物的方法之一，其使用成本也相对较高。为了改善固液分离的效果，聚丙烯酰胺作为一种高分子絮凝剂被广泛应用。聚丙烯酰胺可以通过吸附和架桥的作用促进颗粒的凝聚，形成大尺寸的絮体，从而便于过滤。需要注意的是，过量添加聚丙烯酰胺可能导致反渗透膜的污染问题。因此，在使用聚丙烯酰胺时需要平衡其添加量，确保过滤系统的有效运行并避免膜污染问题。

(4）微生物污染。微生物在膜分离过程中展现出惊人的繁衍能力，尽管只有少数微生物能够穿过反渗透膜，但只要为其提供适宜的生长环境，微生物就能迅速利用原水中的可降解有机物进行高速繁殖，从而在反渗透系统中形成生物膜。进而阻碍膜分离过程，最终降低反渗透系统的效率。因此，在应用反渗透膜时，控制微生物的繁殖至关重要。为了防止生物膜的形成和降低膜污染的风险，可以采取一系列适当的措施。首先，对原水进行预处理，以尽量减少有机物的含量，从而限制微生物的营养来源。其次，加强对系统的清洁和消毒，以减少微生物的滋生和存活。具体包括定期清洗反渗透膜和其他相关设备，并使用适当的消毒剂进行消毒。另外，定期监测和检测系统中的微生物数量和种类也是至关重要的。

2反渗透污染的防治

2.1对原水进行预处理

为保证RO系统使用寿命，原水必须经过沉淀、过滤、微过滤、杀菌、阻垢等处理，去除水中悬浮颗粒物、微生物及钙镁硬度。要严格控制预处理出水的水质，不合格的水决不允许进入RO组件，尤其是污染物指标要达标，否则反渗透膜将迅速被污染。

2.2调节进水pH值

为了保证膜表面无碳酸盐盐垢及膜水解现象，本项目拟通过添加酸性组分来保持水质稳定，同时保证进水pH值保持在6.0-7.0之间，达到反渗透工艺进水的要求。通过投加不同种类和浓度的阻垢物质，对反渗透出水水质进行控制，以达到增加出水量、降低能耗、降低排污量的目的。对来水进行预处理时，投加了硫酸和阻垢剂。

2.3防止浓差极化

在反渗透淡化过程中，由于淡水不断穿过薄膜层，使得海水在膜表面和入口盐水之间产生浓度差，即浓差极化。浓差极化是指由纯水向高渗透性溶液流动时发生的非稳态传质现象。浓差极化引起盐水渗透压升高，使有效驱动力减弱，进而降低渗透率，降低水的淡化效率。另外，还会使一些难溶盐在膜表面沉淀。因此，浓差极化严重影响反洗效果。因此，建议采用较大的进水流速，保证盐水方向的紊流，尽量减小浓差极化。

2.4定期清洗反渗透膜

2.4.1正冲洗技术

正冲洗是物理清洗工艺中最常用的方法。该方法是采用大量清水冲洗反渗透膜，在低压条件下，采用连续或脉冲方式反复冲洗，解决了反渗透膜浓度低的问题，同时保证反渗透膜表面附着物随水流而被高效带走。该方法在保持膜性能良好的前提下，可有效地降低膜的通量损失，延长膜的使用寿命，提高膜的使用效率。正向冲洗工艺操作简单，对RO膜皮层损伤小，且能在一定程度上恢复RO膜的能量及分离性能。因此，当反渗透膜系统停止工作的时候，这项技术就需要周期性的应用了。采用正向冲洗工艺时，要保证流量不超过最大渗透膜所能承载的最大水量，避免高速水流冲刷下聚氨酯皮层脱落，影响膜分离效果。

2.4.2逆向冲洗技术

其核心思想是通过反渗透膜浓水区向进水区流动，相对于传统的正向冲洗方式，其清洗效果更佳。实践中，反渗透一般采用反冲洗法，以减少杂质及微生物的附着，增加纯水通量。虽然预处理可有效控制膜污染，但仍有少量污染物进入膜内，并不断累积。要消除这一现象，必须采用反冲洗技术。虽然在正向冲洗过程中很难将这些积聚起来的污染物排出，但反向冲洗的效果还是很好的。

从产水侧通过反渗透膜，对累积的污染物进行有效的分离与分离。该工艺适用于高浓度的有机污染物及悬浮物的处理。该技术类似于超滤膜反渗透膜，但需要较低的反洗量和压力，所以清洗时应尽量温和，避免膜层被破坏。反渗透膜因其优良的截留性能，使其成为一种十分有效的反冲洗方法。反洗时，可将较低的压力作用于产水侧，使水流反向流动。反洗可以有效地去除废水中的盐分、有机物和残留的微生物等杂质，从而达到国家排放标准，同时还可以减少水资源的浪费，提高水资源的利用率。但是，这种清洗方法在实际操作过程中极易脱落，因而很少在实际生产中使用。

3结语

反渗透膜一旦被污染，就会导致产水品质降低，严重时设备会出现故障，所以要做好反渗透膜的维护管理，保证其正常使用，减少其发生故障的几率。反渗透膜的清洗是反渗透膜维护工作的重要环节，它能使反渗透膜的再生效果更好。为了保证反渗透膜的正常使用，必须采用科学的方法进行清洗。在实施清洗前，需要对渗透膜的污染源头及污染类型进行深入分析，并有针对性的解决方法，以降低清洗对膜的损伤，从而达到延长膜使用寿命的目的。

参考文献：

[1]葛汝功,魏泽盟,陈卫通等.水处理反渗透膜在线逆向清洗、冲洗的应用[J].山东化工,2020,49(23):109+111.

[2]舒广文.水处理反渗透周期保养清洗方法与要点[J].科学技术创新,2020,(26):90-91.

[3]王伟伟.反渗透技术在电厂水处理的应用分析[J].化工管理,2020,(23):52-53.

[4]孟振良.水处理系统反渗透设备的维护分析[J].中国金属通报,2020,(04):86-87.