反渗透作为膜处理技术的主要代表，具有能耗低、操作简便、运行经济等优点，但系统中膜污染问题，一直制约着反渗透工艺的发展。如何最大限度地减缓反渗透膜污染以及最大程度地去除污染物，是反渗透技术面临的关键问题。反渗透膜污染物种类繁多，主要有无机盐类、胶体化合物、有机物等，上述污染物中，油和油脂类(大多属于有机物中的高级脂肪酸甘油酯类)对反渗透膜的正常运行影响较大，且难以去除。笔者就反渗透膜系统在实际运行中，因进水水源遭受油污染而导致膜系统污堵问题进行了分析研究，以供参考。
1 工程概况
渭化集团地下水脱盐系统设计处理能力900m3/h，预处理工艺采用普通过滤、超滤，除盐工艺采用反渗透(包括原水处理与浓水处理两部分)。普通过滤选用4套100um自清洗网式过滤器;超滤处理能力为4×225 m3/h，膜组件为陶氏SFX2860;原水反渗透处理能力为4×148 m3/h，正常运行2用2备，排列方式为1级2段式，两段膜组件比例为17：8，膜元件为陶氏BW30一400，回收率为75%，膜通量为26.55L/(m2˙h);浓水反渗透处理能力2×54 m3/h，正常运行1用1备，排列方式为1段式，膜元件为陶氏BW30—400FR，回收率为55%，膜通量为24.22 L/(m2˙h);内装6支直经为8 inch(1 inch≈25.4 mm)膜元件。工艺流程如图1所示。
2 反渗透膜油污染分析
渭化地下水脱盐工艺自2011年3月底正常投运以来，工艺运行稳定，未出现较大的膜系统故障。截至2012年4月初，1#2#原水反渗透膜一段压差相继有上升趋势，且变化幅度较明显，几乎同一时间3#原水保安过滤器压差也超出工艺允许值o.1 MPa，在旧滤芯拆除过程中发现，表面呈光亮黑色，夹层部分也呈浅黑色，与先前受污染滤芯颜色有较大差别，见图2。
从图2可以看出，滤芯呈光亮黑色，与油污染有很大的关系。能否进一步确定，必须通过分析相关水质油含量才能得出确切结论。因此，连续对原水进水、超滤产水、反渗透进水油含量进行监测，表1所示为2012年5、6月水中油含量情况。
由表1可见，超滤产水中仍监测出油，说明超滤装置几乎很难去除油类。绝大部分的COD和油能够穿透有机高分子超滤膜，从反渗透系统进水数据可看出，经过保安过滤器的吸附截留作用，能去除很少部分油，但仍无法满足反渗透进水指标限值o.1 mg/L，由此断定反渗透系统已受油污染，短时间内必须进行化学清洗。为了明确油污染程度，清洗前打开1#一段膜组件进水侧端盖，发现第一支膜元件进水端大部分区域附有浅褐色粘状物，如图3所示。
3 反渗透膜的化学清洗
3.1膜污染后第一次化学清洗：自4月以来，原水反渗透系统已不同程度受油污染，于5月底，第一次对全部原水反渗透膜进行了化学清洗，化学清洗前膜受污染程度见表2。
从表2可看出，1 #、2#原水反渗透一段膜较二段膜污染严重，3#、4#一段膜较二段膜污染轻。分析认为，一段膜污染大多是由于微生物、有机物、无机胶体等污堵造成，二段膜污染大多是由于无机盐类结垢造成。因该原水反渗透系统进水浊度、铁锰、二氧化硅、TOC、C()‰含量均较低，排除了油以外其他因素污染的可能性。因1#、2#原水反渗透一段膜较3#、4#污染严重，故初步对1#、2#原水反渗透先酸洗后碱洗、对3#、4#原水反渗透仅进行酸洗。由于膜主要是由油污染造成，因此，在酸洗时未进行分段，在碱洗时采用分段清洗。化学清洗时的流量、压力、pH、温度等控制参数均参照反渗透膜技术手册。清洗步骤及药剂见表3，
化学清洗结束，重新投运后运行参数见表4。
表3中1#、2#原水RO均进行酸洗、碱洗，酸洗阶段选用药剂均为0.2%HCl，碱洗阶段1#选用0.1%Na0H，2#选用0.1%Na0H+2%EDTA—Na。;38、48原水RO均只进行酸洗，所用药剂均为0.2%HCl。
通过表4可见，在进水水质和水温基本相同的前提下，对比清洗效果可见，1#、2#比3#、4#清洗效果好。1#、2#与化学清洗前相比，压差变化不明显，产水量有所增大，脱盐率不变，但从压差数据来看，1#比2#相对要好;3#、4#与化学清洗前相比，压差几乎不变，产水量降低，脱盐率不变。
结合表3分析认为，采取了碱洗的1#、2#比未采取碱洗的3#、4#效果好，说明碱洗对油污染物的去除比酸洗好;1#比2#压差变化明显，说明在碱洗阶段O.1%NaOH与0.1%NaoH+2%EDTA—Na4相比，前者对油污染物的去除效果相对较好;3#、4#化学清洗后产水量减小，是因为只进行了酸洗，清洗过程中的垢类污染物与油类污染物粘附后，仍无法去除，所以导致了通量的减小。由于清洗过程中，化学清洗液温度也没有严格控制在最佳值(碱洗约为30℃;酸洗约为40℃)，因此整体清洗效果也受到了一定的影响。以2#为例，在碱洗采用o.1%NaOH+2%EDTA—Na。后，再采用0.1%NaOH加强洗，发现几乎无效果，可见EDTA—Na4对油类去除不仅无明显效果，反而会影响Na0H对油类的清洗效果。
3.2膜污染后第二次化学清洗：由于第一次化学清洗的整体效果不明显，对原水反渗透膜油污染问题没有彻底解决。借鉴第一次化学清洗的经验，2012年6月底进行了第二次化学清洗，化学清洗前后膜污染程度见表5。
从表5可看出，4套原水反渗透系统与初始值相比，一段压差均较大，二段压差变化不明显，产水量较初始值均降低。由此断定油污染物主要造成了一段膜污染。
由于一段膜元件此时受污染相对较严重，为了避免化学清洗时二段膜元件的间接污染，清洗前将一段所有膜组件的第一、第二支膜元件依次取出，放人对应组件的末端。考虑到第一次化学清洗相关因素的不充分，在本次化学清洗中对温度、流量做了改变，力求达到最佳值，因已经确认为油类的严重污染，故只对一段进行化学清洗，药剂选用碱性清洗剂NYMOI I370。清洗步骤见表6，重新投运后运行参数见表7。
通过表7可见，在进水水质和水温基本相同的条件下，对比清洗效果可见，4套原水反渗透一段压差、产水量均很大程度得到了改善，且脱盐率几乎没有衰减，化学清洗对油类污染物的去除明显优于第一次。结合表6分析认为，温度、流量因素在化学清洗过程中非常重要，尤其在反渗透膜受油类污染物影响时，适当调整化学清洗液温度，使其达到最佳值，适时改变化学清洗液流量，使其频繁改变膜表面脉动程度，能取得较好的清洗效果。当然，能够合理地选择与之相适的化学清洗药剂对清洗过程也起着至关重要的作用。
4 结论与建议
4.1结论：(1)反渗透膜受油类污染物影响时，化学清洗时采取碱洗比酸洗效果好。(2)在同一化学清洗条件下，碱洗时采用o.1%NaOH比0.1%NaOH+2%EDTA—Na。对油类污染物的去除效果好。(3)对受油类污染的反渗透膜只进行酸洗，不进行碱洗，可能会导致清洗后膜通量的减小，主要由于在酸洗过程中脱离膜表面的垢类物质与附着在膜面的固态油类物质粘附所导致。(4)在碱洗阶段先采用0.1%NaOH+2%EDTA—Na。后，再采用o.1%NaOH加强洗，则EDTA—Na4会抑制Na0H对油类的去除作用。(5)调整化学清洗液温度使其接近最佳值，频繁改变化学清洗药液流速使受污染膜面增强脉动，尽可能延长浸泡时间等，对油污染物的去除起到至关重要的作用。(6)化学清洗过程中采用先碱洗再酸洗，对油污染物的去除效果相对较好。(7)选择适当的碱性化学药剂，在去除油污染物过程中也起到关键作用。(8)准确分析油污染物有效成分，精确定位油污染的程度，是解决反渗透膜油污堵的重要环节。
4.2建议：(1)定期(每天)、定点监测反渗透进水各相关水质指标，将油含量指标作为重点监护项。(2)定期(每周)观察SDI膜片颜色变化以及SDI滤后液，以提前预知反渗透进水水质是否含油。(3)定期(每周)检查保安过滤器滤芯颜色变化，以便能及时发现是否受油污染，必要时可取少量被污染滤芯进行化验分析，以对其进行准确定性。(4)保安过滤器新滤芯更换完毕待运行时，应进行浸泡，以免由于上下端堵头与新滤芯连接不可靠而导致水流短路，加快油污染。(5)定期(每月)打开膜组件进水侧端盖，仔细检查膜元件进水端或表面是否已受油类物质粘附。(6)必须准确定性膜元件是否已受油类物质污染，以便采用针对性方式进行化学清洗。如反渗透膜已经确定为油类物质污染，应尽可能在最短时间内进行处理，切忌长时间不停机连续运行，否则无论采取任何措施，都很难最大程度恢复其膜通量。
原标题：反渗透膜系统油污染原因分析与解决措施
