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。

　　衡量水质是否结垢有两种计算方法：

　　控制苦咸水结垢指标

　　对于浓水含盐量TDS≤10,000mg/L的苦咸水，朗格利尔指数(LSI_C)作为表示CaCO₃结垢可能性的指标：

　　LSI_C=pH_C-pH_S

　　式中：LSI_C：反渗透浓水的朗格利尔指数

　　pH_C：反渗透浓水pH值

　　pH_S：CaCO₃溶液饱和时的pH值

　　当LSI_C≥0，就会出现CaCO₃结垢。

　　控制海水及亚海水结垢指标及处理方法：

　　当浓水含盐量TDS>10,000mg/L的高盐度苦咸水或海水水源，斯蒂夫和大卫饱和指数(S&DSI_C)作为表示CaCO₃结垢可能性的指标。

　　S&DSI_C=pH_C-pH_S

　　式中：S&DSI_C：反渗透浓水的斯蒂夫和大卫饱和指数

　　pH_C：反渗透浓水pH值    

　　pH_S：CaCO₃溶液饱和时的pH值

　　当S&DSI_C≥0，就会出现CaCO₃结垢。

　　其它无机盐结垢的控制方案

　　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⁺ + HCO₃^–  <--->  H⁺ + CaCO₃

　　从化学平衡式可以看出，要抑制CaCO₃的结垢，有几种途径：

　　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。

　　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。

　　调节pH值

　　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⁺ + HCO₃^-         ――――⑵

　　HCO₃^- <---> H⁺ + CO₃^2-          ――――⑶

　　

　　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。

　　硫酸钙结垢的控制方案

　　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

　　硫酸锶结垢的控制方案

　　离子交换除钡

　　阴树脂交换

　　添加反渗透专用阻垢剂

　　硅酸盐结垢中的过滤

　　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，在反渗透系统处理效果不理想、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：

　　合适的的死角，防止微生物繁殖；

　　反渗透系统微生物控制。通过连续式或间歇式加入非氧化性且对膜没有影响的杀菌剂，可以有效地控制和杀死反渗透系统滋生的微生物，再通过浓水将其带出系统。

　　四、化学污染

　　化学污染是指进水中某些物质与膜面发生化学反应，从而引起沉积、沉淀以及膜表面的非常规老化，使膜表面发生污染或使膜的性能变差。

　　常见的情况有：控制不严格，致使进水中带入对膜有危害的物质（如：余氯的超标导致膜面活性层的氧化）。

　　化学污染处理主要从系统的缺陷或者操作的失误造成，这些也应该引起足够的重视。