反渗透膜系统常见污染问题及控制

　　反渗透膜系统常见污染问题及控制

　　反渗透系统在日常的运行中，难免会出现系统的无机物结垢、胶体颗粒物的沉积、微生物的滋生、化学污染以及其它问题，这些因素影响着系统安全稳定的运行。下面主要阐述膜系统在日常中出现的问题及控制方法。

　　 一、无机物的结垢

　　      在水中存在Ca^2＋、Mg^2＋、Ba^2＋、Sr^2＋、CO₃^2－、SO₄^2－、PO₄^3－、SiO₂等离子。在一般的情况下是不会造成无机物结垢，但是在反渗透系统中，由于源水一般浓缩4倍，并且pH也有较大的提高，因此比较难溶解的物质就会沉积，在膜表面形成硬垢，导致系统压力升高、产水量下降，严重的还会造成膜表面的损伤，使系统脱盐率降低。

　　 无机盐结垢预处理的控制方案：

　　     1、 碳酸钙结垢预处理的控制方案

　　      在反渗透系统的结垢中，以碳酸盐垢为主，大多数地表水和地下水中的CaCO₃几乎呈饱和状态，由下式表示CaCO₃化学平衡：

　　    Ca²⁺+HCO^3–<——>H⁺+CaCO₃

　　    从化学平衡式可以看出，要抑制CaCO₃的结垢，有几种途径：

　　    （1）降低Ca²⁺的含量

　　    降低了Ca²⁺含量，可以使化学平衡向左侧移动，不利于形成CaCO₃垢。

　　    达到这种目的的方法有：离子交换软化法、石灰软化法、电渗析、纳滤等方法，他们都能有效地降低的Ca²⁺含量，从而达到抑制钙垢的生成。

　　    （2）Ca²⁺的增溶

　　    主要是以增加Ca²⁺的溶解度，从而降低结垢的风险。

　　    方法：添加螯合剂、阻垢剂，增加Ca²⁺的溶解度，使平衡向左移动。

　　    主要是通过添加无机酸，从而提高H⁺的浓度，使平衡向左移动。化学原理如下：

　　    CO₂+H₂O<——>H₂CO₃――――⑴

　　    H₂CO₃<——>H⁺+HCO^3-――――⑵

　　    HCO^3-<——>H⁺+CO₃²-――――⑶    

　　   （3） 离子交换除碱法

　　主要是通过降低CO₃^2-的浓度来降低碳酸钙结垢的风险。

　　   2、 硫酸钙结垢预处理的控制方案

　　       离子交换除钙

　　       石灰软化除钙

　　       添加反渗透专用阻垢剂

　　   3、 氟化钙结垢预处理的控制方案

　　       离子交换除钙

　　       石灰软化除钙

　　       阴树脂交换

　　       添加反渗透专用阻垢剂

　　    4、硫酸锶结垢预处理的控制方案

　　       离子交换除锶

　　       阴树脂交换

　　       添加反渗透专用阻垢剂

　　    5、硫酸钡结垢预处理的控制方案

　　       离子交换除钡

　　       阴树脂交换

　　       添加反渗透专用阻垢剂

　　   6、 硅酸盐结垢预处理的控制方案

　　       预处理中的过滤

　　       石灰软化

　　 提高进水的温度

　　 提高进水的pH值

　　       添加硅分散剂

　　 二、胶体、颗粒物沉积

　　      胶体、颗粒物污染是比较常见的反渗透系统污染。水中大量存在粘泥、胶体硅、金属的氧化物及有机质等颗粒物，在反渗透系统预处理中可以将源水中的这些污染源控制在一定程度，不致使对系统短期运行造成一定的影响。但由于系统长时间的运行预处理处理效果不理想、预处理反冲洗不彻底、操作人员的日常操作不到位等原因，都会造成系统胶体、颗粒物的污染。

　　      针对胶体污染，通过淤泥密度指数（SiltDensityIndex，SDI）来衡量。SDI数值反应了在规定时间内，孔径为0.45um测试膜片被测试给水中的淤泥、胶体、黏土、硅胶体、铁的氧化物、腐植质等污染物堵塞的比率和污染程度。    

　　    测试如下：首先应充分排除过滤池中的空气压力，使给水以30psi的恒定压力通过直径为Φ47mm、孔径为0.45um的测试滤膜后开始测定：首先测定开始通过滤膜的500毫升水所需要的时间T0；在使水连续通过滤膜15分钟（T）后，再次测得通过滤膜的500毫升水所需要的时间T1；在取得以上3个时间数据之后，由此可以计算出该水源的SDI值：

　　      即SDI=（1-T0/T1）×100/T

　　在实际中，当T1为T0的四倍时，SDI为5；在SDI为6.7时，水会完全堵塞测试膜，而无法取得时间数据T1，在这种情况下需要对反渗透预处理系统进行调整，使其SDI值降至5.0以下。SDI值不能反应完全反渗透系统的污堵情况，因为SDI仪测试是死端过滤，而反渗透系统是错流过滤。

　　      为了防止反渗透系统胶体污染，我们要求进水SDI值小于5（最好是小于3），这样有利于系统长期安全运行。

　　    降低反渗透进水胶体、颗粒物污染最有效的方法：

　　   合适的预处理（锰砂过滤、多介质过滤、活性炭过滤、超滤、微滤等等）；

　　   添加胶体分散剂；

　　   系统预防性的清洗。

　　 三、微生物的污染

　　      自来水一般通过控制余氯来抑制微生物的滋生，但是余氯有较强的氧化性，它能使反渗透膜表面氧化，影响膜的寿命和产水水质，因此反渗透系统运行对余氯要求非常严格（<0.1），这给微生物的生存繁殖提供了有利的环境。微生物生长及排泄出的酸性粘泥会堵塞膜的微孔，致使压差上升，给系统的安全运行埋下了严重的安全隐患。

　　      微生物的污染也是最常见的污染，经过大量的元件解剖及污染物分析