反渗透膜污染及清洗问题分析
河北盛华化工有限公司 王永利
随着全球对水污染及水匮乏的关注，先进水处理设备——反渗透除盐装置（RO）得到了越来越广泛的应用。在
使用过程中膜元件的水通量越大，水回收率越高，膜表面越易受污染。正常运行条件下，反渗透膜可能被无机污垢、
胶体、微生物、金属氧化物等污染，这些物质沉积在膜表面上，会导致反渗透装置产水能力或除盐率下降。如何防
止或减缓反渗透膜污染，延长膜的使用寿命，提高膜的清洗效果已成为当前水处理行业反渗透技术的研究课题之一。
一、污染特征和原因分析
反渗透膜投入使用后，浓缩水侧会受到水中杂物的污染。由于各地水源、水质不同，所需采取的预处理方法也
不尽相同，所以反渗透的污染物各不相同，污堵的速度差别很大。即使同一个系统，每个周期的污染物也不完全相
同，常常多种污染物相互影响，加快了污堵速率，增加了污染的复杂性和清洗难度。
1．胶体污堵
胶体污堵是一种普遍现象，无论是地下水还是地表水，总含有铁铝胶体、硅胶体、有机质胶体，以及预处理时
加入的混凝剂、助凝剂、阻垢剂等形成的胶体。这些胶体都可能沉积在膜表面形成胶体污染。
2．生物污堵
生物污堵主要发生在地表水处理系统和频繁启停操作系统。单一的杀菌剂不能将水中的各种细菌微生物全部杀
死，系统的死角区或停用时间过长都会造成细菌微生物生长繁殖，粘附在膜表面形成生物粘膜，使系统运行压差升
高，产水量下降，脱盐率先是略有上升，然后降低。
3．化学结垢
化学结垢往往发生在RO装置的二段（后段），浓缩盐水中所含的过量溶解盐沉淀而结垢，表现为该段压降升高，
脱盐率下降，但只要调整好回收率和阻垢剂加入量是可以避免的。
4．颗粒堵塞
颗粒污堵往往发生在RO装置的一段（前段）前端，形成的主要原因是：新系统投运时冲洗不彻底，保安过滤器
存在缺陷致泥土、细砂等腐蚀碎片通过；或是微米滤芯采用缠绕型号，绒毛脱落；或者运行压差高，使膜边上的膜
片脱落堵在下一个膜的前端。颗粒堵塞会造成压降升高、出力减小，但它属于机械性污堵，是可以预防的。
综上所述，膜污堵后表现出的通性就是压差升高，出力降低，脱盐率降低。
二、膜清洗方法的确定
污染物的去除可通过化学清洗和物理冲洗来实现，有时亦可通过改变运行条件来实现。一般当下列情形发生时
进行清洗：(1)在正常压力下产品水流量降至正常值的10%～15%；(2)为了维持正常的产品水流量，经温度校正后的
给水压力增加了10%～15%；(3)产品水质降低10%～15%，盐透过率增加10%～15%；(4)使用压力增加10%～15%；(5)RO
各段间压差比运行初期增加了15%。针对胶体、生物、化学污堵制定的常规清洗配方见表1。
三、常见污染物及其去除方法
1．碳酸钙垢
在阻垢剂添加系统出现故障时或出现故障而导致给水pH值升高，碳酸钙就有可能沉积下来。应尽早发现碳酸钙
垢沉淀的发生，以防止生长后的晶体对膜表面产生损伤。如早期发现碳酸钙垢，可用降低给水pH值至3.0～5.0运
行1～2h的方法去除。对沉淀时间更长的碳酸钙垢，则应采用2%的柠檬酸清洗液(控制pH值不小于2)进行清洗。但
要注意，任何清洗液的pH值不得低于2.0，否则可能会对RO膜元件造成损害；特别是在温度较高时要特别注意pH
值不应高于12。可使用NaOH来提高pH值，使用H2SO4或HCl来降低pH值。
2．硫酸钙垢
表1中的清洗液2是将硫酸钙垢从反渗透表面去除掉的最佳方案。
3．金属氧化物垢
可用以上所述去除碳酸钙垢的方法去除沉积下来的氢氧化物(如氢氧化铁)。
4．有机沉积物
可以使用表1中的清洗液3去除有机沉积物。为了防止再繁殖，可使用杀菌溶液在系统中循环、浸泡，一般需
较长时间浸泡才能有效。
5．无机物沉淀和有机物沉淀同时发生
对于这种现象，需要采用多级清洗，即用酸来清洗金属氧化物，然后用碱来清除有机物。
四、清洗程序
1．安全预防措施
(1)清洗所用的任何化学药品均应遵照安全准则操作，应与药品制造厂联系，取得详细的安全、使用及排放知识。
(2)准备清洗液时，应保证所有化学药品均是可溶的，在进入膜元件循环前，要混合均匀。
(3)清洗后最好用除盐水或RO产品水冲洗系统，保证管道不会被腐蚀的前提下，也可使用经预处理的冷水。清洗
后在恢复正常运行压力和流量前，应先在低流量、低压力下将膜元件内的药液冲净。尽管如此，刚清洗后仍会有化
学药品出现在淡水侧，所以清洗完毕启动后应将渗透水排放10min以上，直至出水洁净。
(4)在清洗药液循环时，温度一般不应超过40℃。
(5)对于直径大于15.24cm的膜元件，清洗液流动方向必须和正常运行水流方向相同，以防膜卷冲出，对于小尺
寸膜元件最好也用同样程序。
2．清洗步骤
对多段RO装置，原则上分段清洗，清洗水流方向与运行方向相同，当污染比较轻微时，可以多段一起进行清洗。
单段清洗时清洗膜元件分6个步骤：
(1)混合清洗液：清洗泵短路循环。
(2)置换：清洗泵采用低流量，用泵混合，将预热的清洗液以低流速、低压力打至容器中置换掉原有溶液，该压
力只为抵消掉从给水至浓水的压降，基本上无渗透水产生，低压力水流可减少脏物在膜上的再沉淀，如有必要，应
弃去浓水以防清洗液被稀释。
(3)循环：当原有水已被置换，清洗液在浓水中出现时，即可将浓水回收至清洗器中打循环，并维持恒定温度。
(4)浸泡：停泵浸泡膜元件，通常1h即可。对于污染严重的膜延长浸泡时间是有益的，可浸泡10～15h。在延长
的浸泡时间内，为保持较高的温度可低速循环。
(5)大流量循环：大流量打清洗液30～60min，高流速水流可冲走清洗时从膜表面去除的污染物。
(6)冲洗：预处理后的原水可用来冲去清洗液，但应保证无阀腐蚀问题。另外，用酸清洗时，应测定pH值，pH
值上升0.5以上时要增加用酸量。
对于多段系统，冲洗和浸泡操作常常同时在所有段进行。大流量循环，则应分别分段进行，故流速在开始一段
不能太低，在最后一段则不能太高，可采用1台清洗泵每次只清一段。表2为河北盛华化工有限公司两套反渗透系
统清洗前后数据对比。
五、结束语
反渗透技术与离子交换设备联合使用，可以大幅度降低再生剂用量90%，延长离子交换树脂的使用寿命，减少
废液排放。虽然在使用中反渗透系统会出现一些共性的污染问题，但只要发现及时，对污染物进行正确的化学分析，
选择合适的清洗剂及清洗方法，可以很好地解决问题。对于设计合理、运行操作正确的RO系统是无需频繁清洗的。
表1 常规清洗液配方(以100加仑，即379升为基准)
清洗液 主要组分 药剂量/%(W) 清洗液pH值 最高清洗液温度/℃
1 HCl 0.2 用氨水调节pH至3.0～4.0 40
2 NaOH 或 0.1 11 35
Na4EDTA 1.0 — —
3 NaOH 或 0.1 — —
Na-SDS 0.025 11 35
表2河北盛华化工有限公司两套反渗透系统清洗前后数据对比 MPa
项目 进水压力 段间压力 浓水压力 产水量/t·h-1 浓水量/t·h-1 产水电导/us·cm-1 温度/℃
1号系统 清洗前 0.9 0.73 0.46 40 13 21 18
清洗后 0.8 0.69 0.53 40 13 30 18
2号系统 清洗前 0.9 0.72 0.48 40 13 20 18
清洗后 0.9 0.8 0.64 40 13 31 18