反渗透膜污染及反渗透清洗剂

摘要：膜污染现象是反渗透技术应用中不可避免的问题，会导致反渗透系统产水量下降、脱盐率下降和段间压差上升。当污染达到一定程度后，需要进行清洗维护以恢复反渗透膜的性能。本文介绍了反渗透系统膜污染特征和几类常见污染物，反渗透膜污染清洗方法，以及在清洗过程中的注意事项。

关键词：反渗透碱性清洗剂、反渗透酸性清洗剂、反渗透清洗剂

水资源短缺和污染，是我国正在面临的重大环境问题。反渗透膜分离技术以其装置模块化、占地面积小、投资运行成本低、产水水质好等诸多优点，已广泛应用于饮用水深度处理、苦咸水脱盐、海水淡化和工业废水处理等领域。然而，在膜分离过程中，膜污染现象总是相伴而生，造成产水量和脱盐率的下降及过膜阻力的升高。按照污染物的类型，可将反渗透膜污染分为有机污染、无机污染和生物污染三类。针对不同类型污染物的特点，可选择适合的预处理工艺将其有效的去除，使长期运行中的反渗透膜污染现象得以控制。但这仅能延长膜清洗的周期，并不能从根本上除去膜污染。当膜污染达到一定程度后，就需要对反渗透膜进行清洗，以去除膜表面污染物，恢复膜的性能。这里简述一下反渗透膜污染的形成，以及常用的清洗方法。

反渗透膜污染指的是膜污染。是指进料液中的颗粒、有机物、微生物、因浓缩析出的无机盐等污染物在膜表面附着与沉积，导致膜通量的下降的过程。大部分污染物质可以通过预处理有效去除，使反渗透膜污染得以缓解，延长其清洗周期。常见的反渗透膜污染物包括胶体颗粒、金属氧化物、有机物、微生物等，这些污染物在反渗透系统中的分布具有一定的特征。

反渗透系统中各段膜元件污染物主要特征：

污染物        沿程分布状况（较为严重）

金属氧化物     首段

离子结晶污染 末段

胶体污染     首段

有机污染     首段

生物污染     各段

膜污染问题导致了反渗透系统产水量和脱盐率的下降，无法满足生产生活的使用需求，因此根据产水量衰减和段间压差升高的情况，需不定期对反渗透系统进行清洗维护。反渗透膜清洗工艺主要可分为物理清洗和化学清洗2种。

物理清洗对污染严重的反渗透膜的恢复效果通常有限，因此往往需要化学清洗才能达到较为理想的效果。

化学清洗过程在清洗液中加入具有特定功效的化学药剂，对受污膜进行循环清洗或浸泡，以去除膜表面的污染物，有效恢复反渗透膜性能。

化学清洗有原位清洗和离线清洗2种方式。原位清洗利用了反渗透设备配套的药洗水箱、清洗水泵及管路，对膜壳中的膜元件进行循环清洗或浸泡清洗。整个过程无需拆卸膜元件，维护工作量小，清洗完毕后可快速切换回生产模式。然而，原位清洗往往不到位，且对处于不同位置受不同程度和不同类型污染的膜元件无法区分处理，因此对于膜污染较为严重的情况常采用离线清洗。离线清洗是将反渗透系统中的受污染膜元件取出，装在专门的离线膜清洗装置上进行清洗，清洗效果更为到位。由于各段膜元件表面的污染物和受污染程度不尽相同，因此采用离线清洗的方式，可以根据受污染程度和类型有效的区分待清洗的膜元件，并有针对性的进行化学清洗，减少无效清洗对膜分离层造成的损伤，延长反渗透膜的使用寿命。

在化学清洗过程中所采用的清洗药剂产品主要有反渗透酸性清洗剂、反渗透碱性清洗剂、反渗透生物酶清洗剂3种，需要根据污染物的类型确定。值得注意的是，硅垢是较为顽固的污染物，很难通过化学清洗有效去除。因此，可以通过预处理控制溶解性二氧化硅的含量，避免硅垢在反渗透系统形成。

清洗是十分有效的反渗透膜性能恢复手段，但频繁和无效的清洗会加速反渗透膜脱盐性能的衰减，缩短反渗透膜的使用寿命。因此，在进行清洗之间有必要对反渗透膜的污染状况进行各方的诊断。可根据预处理工艺运行参数及出水水质波动情况、污染发生的位置、被污染反渗透膜元件重量和表观污染状况等，来判断污染物的类型，并有针对性的制定合理的清洗方案。当反渗透系统膜污染严重、化学清洗频繁时，需对来水水质、预处理工艺参数和处理效果等因素进行各方分析，及时从源头解决膜污染问题。

所以在反渗透技术的应用中，膜污染现象无法避免，造成了系统产水量不足和水质变差等问题，影响了系统的稳定性。反渗透膜污染的防治是一项系统工程，包括系统设计、运行、清洗维护等多方面工作。清洗作为常规反渗透系统维护工作，可有效的去除膜表面污染物，恢复反渗透膜的性能。在清洗之前，需对膜污染成因进行分析，制定有效的清洗方案，以减少化学清洗药剂对反渗透膜的损害，延长膜的使用寿命。化学清洗药剂的成分较为复杂，未经处理排放会造成严重环境的污染，开发环境友好型的化学清洗药剂是未来努力的方向。

参考资料：反渗透膜污染及清洗技术应用——何灿、海玉琰、马瑞、刘兆峰