反渗透膜污堵的原因分析及处理措施

  反渗透技术是当今最先进、最节能、效率最高的分离技术。以高分子分离膜为代表的膜分离技术作为一种新型、高效流体分离单元操作技术，30年来取得了令人瞩目的飞速发展，已广泛应用于国民经济的各个领域。

1、反渗透除盐工作原理

  反渗透亦称逆渗透（RO）。是用一定的压力使溶液中的溶剂通过反渗透膜（或称半透膜）分离出来（见图1）。因为它和自然渗透的方向相反，故称反渗透。根据各种物料的不同渗透压，就可以使大于渗透压的反渗透法达到分离、提取、纯化和浓缩的目的。

  反渗透膜是由具有高度有序矩阵结构的聚合纤维素组成的。它的孔径为0.1纳米-1纳米，即一百亿分之一米（相当于大肠杆菌大小的千分之一，病毒的百分之一）。

2、反渗透膜污堵的原理

  原水中均含有一定浓度的悬浮物和溶解性物质。悬浮物主要是无机盐、胶体和微生物、藻类等生物性颗粒。溶解性物质主要是易溶盐（如氯化物）和难溶盐（如碳酸盐、硫酸盐和硅酸盐）金属氧化物，酸碱等。在反渗透过程中，进水的体积在减少，悬浮颗粒和溶解性物质的浓度在增加。悬浮颗粒会沉积在膜上，堵塞进水流道、增加摩擦阻力（压力降）。难溶盐在超过其饱和极限时，会从浓水中沉淀出来，在膜面上形成结垢，降低RO膜的通量，增加运行压力和压力降，并导致产品水质下降。这种在膜面上形成沉积层的现象叫做膜污染，膜污染的结果是系统性能的劣化。需要在原水进入反渗透膜系统之前进行预处理，去除可能对反渗透膜造成污染的悬浮物、溶解性有机物和过量难溶盐组分，降低膜污染倾向。对进水进行预处理的目的是改善进水水质，使RO膜获得可靠的运行保证。

3、反渗透膜的清洗

3.1 当反渗透系统（或装置）出现以下症状时，需要进行化学清洗或物理冲洗：

1）在正常给水压力下，产水量较正常值下降10～15%；

2）为维持正常的产水量，经温度校正后的给水压力增加10～15%；

3）产水水质降低10～15%，透盐率增加10～15%；

4）给水压力增加10～15%；

5）系统各段之间压差明显增加。

3.2 清洗液的选择和使用

1） 2.0%(W)柠檬酸(C6H8O7)的低pH(pH值为3～4)清洗液。以于去除无机盐垢(如碳酸钙垢、硫酸钙、硫酸钡、硫酸锶垢等)、金属氧化物/氢氧化物(铁、锰、铜、镍、铝等)及无机胶体十分有效。

2） 0.5%(W)盐酸低pH清洗液(pH为2.5)，主要用于去除无机物垢(如碳酸钙垢、硫酸钙、硫酸钡、硫酸锶垢等)，金属氧化物/氢氧化物(铁、锰、铜、镍、铝等)，及无机胶体。这种清洗液比柠檬酸溶液要强烈些，因为盐酸(HCl)是强酸。盐酸的下述浓度值是有效的：(18°波美=27.9%，20°波美=31.4%，22°波美=36.0%)。

3） 0.1%(W)氢氧化钠高pH清洗液(pH为11.5)。用于去除聚合硅垢。这一洗液是一种较为强烈的碱性清洗液。

4、多介质过滤器影响

  生水中加入的絮凝剂与水中胶体颗粒和水中悬浮物发生碰撞吸附长大，经升压后以一定的流速通过上层滤料被表面薄膜拦截过滤，由于上层无烟煤粒径比较均匀水中胶体颗粒与悬浮物得以深层过滤，漏过和脱落的悬浮物在通过石英砂滤料时被二次拦截，杂质与滤料接触吸附被阻留，薄膜和渗透过滤使多介质过滤器运行周期长，出水质量好。

  超滤是反渗透系统预处理的重要设备，主要除去水中有机物、胶体物质，防止反渗透膜有机物胶体的污堵，由于多介质过滤器精度不够，絮凝后的水漏入超滤，造成超滤膜污堵速度快，而且很难清洗，目前絮凝剂已停止投加，超滤膜污堵的现象以减少，但反渗透膜污堵速度加快。超滤过滤精度一般为0.1-0.01μm，而有机物粒经为10-4—10-6那么超滤只能截留大粒径的有机物而粒径小的有机物则漏到反渗透造成反渗透膜污堵。

6、反渗透装置问题

  反渗透装置的污染主要是超滤没有截留的一些物质所造成的，还有一个主要原因就是还原剂的大量投加，我车间用的还原剂是亚硫酸氢钠，目的是还原水中的余氯，1ppm的余氯需要1.47ppm的还原剂还原。因反渗透高压泵出口慢开阀内漏，反渗透膜被氧化后，氧化剂（次氯酸钠）一直没有投加，为了控制ORP值还原剂没有中断，而超滤出水余氯只有0.01ppm，显然不需要投加还原剂，ORP计（氧化还原电位）在投运以来一直不稳定，漂移现象严重，水中在没有余氯的情况下ORP值显示400-600之间，（工艺指标应控制在200mv左右）为了控制ORP值操作人员大量投加还原剂，这样富余的还原剂就造成了反渗透膜污堵。还原剂又是还原菌的营养源，造成还原菌大量繁殖，反渗透膜污堵加快。

7、处理措施

  根据以上分析的原因主要问题就是多介质过滤器精度不够，造成超滤、反渗透膜有机物的污堵。

7.1 将多介质过滤器改造为精度较高的过滤器，如果条件不具备，可将现有的过滤器改造为水帽式多介质过滤器，这样操作安全，不会漏砂，精度也能达到要求。

7.2 将现有的四台多介质过滤器石英砂更换掉，按级别要求重新铺设石英砂，这样也能达到预期目的。

7.3 在反渗透进水总管和保安过滤器出水管分别安装3台余氯监测仪，可有效的控制还原剂的投加量，防止还原剂药量过多造成反渗透膜污堵。

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