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反渗透污堵原因和清洗剂的选择
反渗透因其稳定高效的脱盐能力而被广泛应用,其性能直接影响到后续用水设备的稳定运行。然而,系统在日常运行过程中经常会发生膜污染,导致产水量下降能耗增加、清洗频繁及膜元件寿命缩短。因此,确定膜污染的原因并制定合理的清洗方法,对维持反渗透系统的稳定运行具有重要意义。
一、反渗透膜污染类型与影响
1.1 设备污染的主要类型
无机盐结垢:碳酸钙、碳酸镁、硫酸钙、氟化钙等难溶盐在膜表面沉积;
金属氧化物污染:铁、铝、锰等离子形成的胶体颗粒,堵塞膜孔;
有机物:天然有机物、油污等黏附于膜孔,降低膜的透水性能;
微生物污染:细菌、藻类在膜表面形成生物膜,以及代谢产物污堵流道加速膜老化
1.2污染对反渗透的影响
产水效率下降:膜通量降低导致单位时间产水量减少;
脱盐率衰减:膜孔堵塞频繁清洗导致溶质截留能力下降,产品水质恶化;
运行压力升高:为维持产水量需提高进水压力,加速膜组件疲劳损伤,能耗增加;
膜元件寿命缩短:频繁污染导致膜元件更换周期缩短,运行成本增加;
1.3清洗条件判断标准
◆标准渗透水流量下降10%~15%;
◆标准系统压差增加10%~15%;
◆标准系统脱盐率下降3%~5%或渗透水含盐量出现明显的增加现象;
◆已可以证实膜表面结垢发生;
◆在膜系统长期停运之前。
以上的标准(基准)比较条件应取自系统经过最初48小时运行时的操作性能。
二、反渗透不同污染所对应的清洗措施及判断方法
2.1无机污染(结垢)
结垢是化学水处理中最常见的膜污染类型,主要包括碳酸盐、硫酸盐、硅垢、铁垢等。其主要形成机制是在浓差极化过程中部分盐类溶解度积超限,导致溶质析出并沉积在膜表面。结垢后数据上主要表现为二段压差上升,脱盐率下降,特别是二段最为明显。检查膜元件,系统最后一只膜元件增重最为明显,晾干后末端面有明显的粉末析出。
针对结垢,常规酸碱清洗可采用以下清洗方案:
碳酸盐垢:0.2%HCL / 2%柠檬酸。(PH2,最高温度45℃);
硫酸盐垢:0.1%NaOH+1%Na4-EDTA(PH12,最高温度30℃);
硅垢:0.1%NaOH(PH12,最高温度30℃);
2.2胶体与颗粒污染
胶体污染多由原水中未充分去除的微细悬浮物和高分子聚合物构成,如硅胶体、铁胶体等。这些物质难以通过常规预处理手段完全去除,进入RO系统后黏附在膜面,形成“泥垢”,增加压差。胶体与颗粒物一般表现为一段压差上升,产水量下降,脱盐率无明显变化。投加絮凝剂的系统一般都存在胶体污堵。
针对胶体常规酸碱清洗可采用以下方案:
铁、铝胶体:2%柠檬酸(PH2,最高温度30℃)/1%二亚硫酸钠(PH4-5,最高温度30℃);
硅胶体:0.1%NaOH(PH12,最高温度30℃);
2.3有机物污染
有机污染物主要来自原水中的天然有机物(如腐殖酸、藻类代谢产物)、有机絮凝剂残留、表面活性剂等。其污染机制通常表现为与膜表面静电、氢键作用后形成致密污染层,影响膜对水分子的选择透过性。有机物污堵一般一二段压差均上升,产水量下降,脱盐率一般无明显变化。膜壳及反渗透端面有明显粘泥。一般出现有机物污染都会伴随生物污染。
针对有机物污染常规酸碱清洗可采用以下方案:
先用0.1%NaOH,0.025%十二烷基苯磺酸钠,pH12,最高温度30℃进行清洗;
再用0.2%HCI,pH2,最高温度35℃进行清洗。
备注:污染严重时建议重复清洗,清洗时需要特别注意清洗流量和温度。
2.4微生物污染
反渗透膜微生物污染是运行周期较长的系统常见问题之一。在原水中携带的细菌、真菌等微生物在膜面繁殖并形成生物膜,生物膜不仅影响膜水通量,还会通过产生黏性代谢产物导致膜结构破坏。微生物污堵一般一二段压差均上升,产水量下降。膜壳及反渗透端面有明显粘泥。有机物污染和生物污染会同时出现,出现生物污染后打开反渗透端盖后会出现明显的腥臭味。
针对微生物粘泥,常规酸碱洗所用配方与有机物污染相同,但一般微生物污染需要分两步清洗,且至少清洗两次以上。
三、总结:
在反渗透系统的日常运行中,膜元件易受无机盐垢、微生物、胶体及不溶性有机物等污染物的影响,导致性能下降。为确保膜系统稳定运行并延长其使用寿命,需采用科学高效的清洗策略,结合化学清洗、组合工艺及物理辅助技术,可有效恢复膜性能。
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