摘要：反渗透（RO）技术是一种以压差为推动力的膜分离技术，具有脱盐效率高、占地面积小、运行成本低等优点，在化工、电力、医药、冶金、食品、市政工程等领域广泛应用。尽管大多数工业反渗透系统配备了较完善的预处理系统，能够对来水的悬浮物、微生物、pH值、温度等水质进行调控，但反渗透膜和反渗透系统仍易发生污堵。反渗透膜污堵通常包括结垢污堵、微生物污堵、有机物污堵、胶体污堵、机械性污堵等类型，严重影响产水水质和系统安全性，并可能使反渗透膜发生不可逆的损坏。因此，有必要加强反渗透膜污堵清洗。

关键词：反渗透膜;污堵原因;清洗技术;应对措施

引言

随着水资源短缺问题愈发严峻，公众对水污染处理的重视程度不断提升，其中反渗透膜分离技术以其运行成本低、占地面积小、处理效果好等优势在水处理领域发挥着重要作用。由于反渗透技术具备低能耗、高效率等优点，反渗透膜已在水处理工艺中占据举足轻重的位置。但是，在反渗透膜分离过程中，污染也随之产生，导致水处理的产量及脱盐率明显下降。文章以反渗透水处理系统为切入点，针对该系统的污堵问题进行了多角度分析，探讨了污堵原因，提出了针对性解决方案，希望对于反渗透污堵故障的同时也提出了长期稳定运行建议，可为类似问题的处理提供参考。

1反渗透膜的分离机理

溶液的渗透现象指的是稀溶液中溶剂分子自发通过半透膜进入浓溶液中，从而达到浓度平衡的过程。而反渗透则是在渗透压存在下，使浓溶液中溶剂分子通过半透膜进入稀溶液的过程。因此，通过施加一定的渗透压使水分子通过半透膜，而盐类等污染物被膜截留的现象，即为反渗透膜水处理过程。在反渗透膜的发展过程中，反渗透膜的分离机理一直备受学者的关注。

近年来，随着世界水资源的不断减少，人们对水处理愈发重视，反渗透膜的研究受到越来越多的目光。目前，芳香聚酰胺反渗透膜已取代醋酸纤维素膜成为市场主流，反渗透膜设备脱盐率已高于99%。纳滤—反渗透技术、反渗透—电化学水处理联用技术、纳米材料改性、制备膜的新型单体选用、金属有机框架（MOFs）材料膜改性等技术的不断研发，推进着反渗透膜的一代代升级优化，使反渗透膜在水处理中更加实用和高效。

目前，反渗透膜的分离理论主要有三种，即溶解扩散理论、优先吸附—毛细孔流理论和氢键理论，而溶解扩散理论更受到大家的认同。溶解扩散理论认为溶液中的溶剂和溶质都能溶解在膜中，并在一定的动能下，从膜的一侧逐步扩散到另一侧。因此，物质透过膜的能力受到其在膜中的溶解度和扩散系数双重影响。在水处理中，相对于盐类、胶体、有机物等污染物，水分子的扩散系数和溶解度更大，故在一定的压力下，相同时间内水分子透过膜的量远远高于各类溶质，从而起到净化水的效果。

2反渗透膜污染类型

2.1离子结晶污染

反渗透膜处理技术就是对原水进行浓缩，随之提升离子浓度，使得无机盐达到饱和状态而出现结晶，附着于渗透膜表面。一般，这些无机盐垢属于溶解度非常小的难溶盐或者微融盐，例如硫酸钙、碳酸钙、氟化钙等。在反渗透膜处理系统中，一般都是通过添加阻垢剂或者控制系统的回收率来保持这些元素的离子状态。但在实际操作中，仍然会由于操作不当或者水质不稳定而发生离子结晶污染。

2.2胶体污染

反渗透膜处理时可以有效去除污水中的固体颗粒，从而有效控制水淤泥密度指数维持在较低水平，但是过程中仍然会有少量的小颗粒透过渗透膜进入到反渗透系统。另外，铝、铁等金属离子以及硅酸盐可以透过渗透膜，并且在通过反渗透膜的过程中形成胶体颗粒，从而堵塞反渗透膜。

2.3有机物污染

反渗透膜对于小分子有机物的过滤效果较差，对有机物处理效果较好的活性炭或者高级氧化手段成本却非常高昂，预处理中无法实现。为此，有机物会附着于反渗透膜上。作为常用的高分子絮凝剂，聚丙烯酰胺能够通过吸附架桥作用促进固体颗粒凝聚成大尺寸的絮体，提升过滤系统中的固液分离效果。但若是添加的量过多，很容导致渗透膜污染。

2.4微生物污染

微生物繁衍能力非常强，在膜分离过程中成为严峻问题。虽然只有少量的微生物能够透过反渗透膜，但是只要生长环境适宜，微生物就可以借助原水中能够降解的有机物，在反渗透系统中进行高速繁殖，从而在反渗透膜表面形成生物膜。

3反渗透膜污染清洗技术应用

反渗透膜污染会在很大程度上降低产水量以及脱盐率，无法达到水使用的效率，为此，需要结合产水量及段间压差和脱盐率情况进行定期清洗。反渗透膜的清洗技术主要分为物理清洗及化学清洗两种。

3.1物理清洗技术

3.1.1正冲洗技术

物理清洗技术中最为常见的是正冲洗，该方法就是用大量的清水对反渗透膜进行冲洗，在低压状态下通过连续或者脉冲模式反复冲刷，从而缓解浓度极差问题，使得反渗透膜表面的附着物随着水流被带走。正冲洗方法操作简单，对于反渗透膜的皮层造成较小的损伤，能够在一定程度上恢复反渗透膜的能量及分离效果，为此该方法在反渗透膜系统停机时需要定期开展。正冲洗技术需要注意对水流的控制不能超过最大渗透膜所能承受的最大流水量，避免渗透膜在高速水的冲洗下出现聚氨酯皮层脱落的问题，对反渗透膜的分离性能造成影响。

3.1.2逆向冲洗技术

所谓逆向冲洗技术就是将冲洗水从反渗透膜浓水端流入到进水端，该方式与正冲洗相比，清洗效果更好。虽然过滤水之前的预处理能够有效的控制膜污染情况，但是，仍然会有小尺寸的污染物进入到反渗透膜，并且在进水格网的周围不断堆积。这些堆积的污染物很难通过正冲洗而排出元件，但是逆向冲洗所得到的效果却非常好。

逆向冲洗技术就是从产水侧透过反渗透膜，随之分离堆积的污染物。该技术与超滤膜的反洗过程相似，但是反洗水量及压力都更小，清洗过程要更加柔和，从而避免反渗透膜皮层的损坏。逆向清洗时可以在产水侧施加较低压力，从而产生了水的逆向流程。但是这种清洗技术在清洗过程中容易出现脱落情况，在实际生产中应用较少。

3.2化学清洗技术

化学清洗就是就是在污染物中加入特定化学药剂，对反渗透膜进行浸泡及清洗，从而有效去除反渗透膜表面的污染物。

3.2.1清洗方式

化学清洗方式分为原位清洗与离线清洗两种形式。其中，原位清洗就是借助反渗透处理系统中的清洗水泵、管路及清洗水箱，对渗透膜元件进行循环渗透与清洗。原位清洗方式无需拆除元件，维护量较小，清洗与生产模式能够快速切换。但是，原位清洗方式往往效果不佳，很多位置元件无法得到有效清洗。而离线清洗就是将反渗透膜元件取出，安装在专门的清洗设备上，该方式清洗效果更好。对于污染程度不同，污染物也不同的反渗透膜进行分别清洗，采取不同的化学试剂，以实现最大程度的清洗，以此延长反渗透膜的使用寿命及效果。

3.2.2清洗剂

化学清洗主要就是应用化学试剂对污染物加以清洗，化学清洗剂主要包括碱性清洗剂、生物酶清洗剂及酸性清洗剂，不同污染物所使用的的清洗剂不同。

酸性清洗剂分为有机酸与无机酸两种，盐酸、硝酸属于无机酸，对于有机盐、金属氧化物的清洗效果较强。柠檬酸、草酸等有机酸则对于无机盐形成的有机金属污染物的处理效果较好，使其脱离反渗透膜表面而进入到本体液中。其中，柠檬酸不仅能够发生酸效应，还可以与反渗透膜表面的有机污染物形成络合反应。为此可见，有机酸相对于无机酸对反渗透膜所产生的损坏更小。

碱性药剂主要借助氢氧化钠，对清洗剂的PH值调高，能够有效处理蛋白质、油脂及多糖污染物。碱性清洗剂主要是氢氧化钠与络合剂和表面活性剂形成复合配方，该化学药剂对生物膜、有机物、硫酸盐垢的清洗效果较好。

含酶的清洗剂则利用生物酶较强的催化作用，有效分解多糖、脂类、蛋白质等物质分解为水溶性小分子有机物，该方式对微生物膜的清洗效果非常好。

3.3 清洗注意事项

反渗透膜的有效清洗是能够恢复反渗透膜效果的重要手段，但是无效清洗或者频繁的清洗反而会加速反渗透膜的脱盐性能，严重缩短反渗透膜的应用效果。

为此，在清洗之前需要对反渗透膜的污染情况进行全面分析，包括水污染预处理参数、水质波动情况、污染类型、污染发生位置等进行全面分析，从而根据这些信息来判断污染物的类型，从而针对性的选择清洗方法。当反渗透系统膜发生非常严重的污染时，开展化学清洗时，还需要对清洗水质、清洗效果等内容进行全面分析，在保证反渗透膜有效清洗的基础上，避免反渗透膜的二次污染。

4结束语

综上所述，在污水处理过程中反渗透膜技术的应用过程中，反渗透膜的污染问题无法有效避免，容易影响产水量及水质效果，威胁反渗透膜处理效果。针对反渗透污堵，应首先分析污染物主要成分，再研究污堵原因，并采用具有针对性和可操作性的应对策略，合理解决反渗透污堵问题。

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