膜污染是指在膜過濾過程中，給水中的顆粒、膠體、或溶質(zhì)分子在膜表面發(fā)生物理化學(xué)相互作用，或因?yàn)?/span>
濃差極化使一些溶質(zhì)在膜表面超過其溶度積及機(jī)械作用而引起的在膜表面或膜孔內(nèi)吸附、沉積，造成膜孔
徑變小或堵塞，使膜產(chǎn)生透過流量與分離特性發(fā)生變化的現(xiàn)象。
當(dāng)難溶鹽類在膜元件內(nèi)不斷被濃縮且超過其溶解度極限時(shí)，它們就會(huì)在反滲透或納濾膜表面上發(fā)生結(jié)垢，
當(dāng)
反滲透水處理系統(tǒng)采用50%回收率操作時(shí)，其濃水中的鹽濃度就會(huì)增加到進(jìn)水濃度的兩倍；當(dāng)回收率75%
時(shí)，濃縮4倍。回收率越高，產(chǎn)生結(jié)垢的風(fēng)險(xiǎn)性就越大。目前出于水源短缺或?qū)Νh(huán)境影響的考慮，設(shè)置反
滲透濃水回收系統(tǒng)以提高回收率成為一種習(xí)慣做法，在這種情況下，采取精心設(shè)計(jì)、考慮周全的結(jié)垢控制
措施和防止微溶性鹽類超過其溶解度而引發(fā)沉淀與結(jié)垢尤為重要，RO/NF系統(tǒng)中，常見的難溶鹽為CaSO4
，CaCO3 ，SiO2，其它可能會(huì)產(chǎn)生結(jié)垢的化合物為CaF2 ，BaSO4 ，SrSO4 ，Ca (PO4)2。
在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、運(yùn)行中，可以通過提高濃水的流速、降低系統(tǒng)的回收率、適當(dāng)?shù)奶岣呓o水的溫度、添加相應(yīng)
的阻垢劑等方法來降低濃差極化，提高系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量。
當(dāng)通過計(jì)算或者軟件模擬發(fā)現(xiàn)反滲透濃水的LSIC或SDI指數(shù)大于0時(shí)、或其他難溶鹽超過其溶度積時(shí)，為了
防止無機(jī)鹽結(jié)垢，可以在原水中加入阻垢劑。
對(duì)于含鹽量TDS≤10,000mg/L的苦咸水，朗格利爾指數(shù)（LSIC）作為表示CaCO3結(jié)垢可能性的指標(biāo)。
LSIC = pHC - pHS
式中pHC為濃水pH值；pHS為CaCO3飽和時(shí)的pH值
當(dāng)LSIC≥0，就會(huì)出現(xiàn)CaCO3結(jié)垢。
LSIC的調(diào)節(jié)：
大多數(shù)天然水未經(jīng)處理時(shí)，LSIC將會(huì)是正值，為了防止CaCO3結(jié)垢，除非在膜系統(tǒng)進(jìn)水中投加阻垢劑或采
取前面介紹的預(yù)防性清洗措施，否則須確保LSIC為負(fù)值。
控制CaCO3結(jié)垢的條件為：
LSIC<0，不需要投加阻垢劑；
LSIC≤1.8～2.0，單獨(dú)加阻垢劑或完全采用化學(xué)軟化
LSIC>1.8～2.0，加酸至LSIC達(dá)1.8～2.0，然后再投加阻垢劑；或完全采用化學(xué)軟化。
(一)、
反滲透/納濾膜的結(jié)垢、沉積物質(zhì)
我們知道反滲透系統(tǒng)的脫鹽率一般在95%～98%，膜孔徑在10nm以下。反滲透系統(tǒng)在脫鹽過程中，隨著
部分給水不斷的透過膜轉(zhuǎn)化成低含鹽的產(chǎn)品水（淡水），給水中絕大部分鹽類保留在濃水側(cè)，導(dǎo)致濃水含
鹽量上升。例如反滲透系統(tǒng)的回收率為75%時(shí)，即給水經(jīng)反滲透濃縮后，其從進(jìn)水到排水體積減少至25%，
而排水水鹽類和其它雜質(zhì)的濃度約為進(jìn)水的4倍。因此反滲透這一快速濃縮過程將導(dǎo)致難溶鹽類的析出和
膠體、細(xì)菌的吸附沉積。
膜結(jié)垢的物質(zhì)主要是難溶化合物，*常見的是CaCO3，其次是硅酸化合物（以SiO2表示），對(duì)于其他可能
會(huì)產(chǎn)生結(jié)垢的化合物還有CaF2、SrSO4和Ca3(PO4)2。
常見難溶鹽的容度積
鹽類
Ksp（離子以mol/L計(jì)）
Ksp（離子以mg/L計(jì)）
CaSO4
2.5×10-5
96300
SrSO4
6.3×10-7
5300
CaF2
5.0×10-11
723
Si(OH)4
2.0×10-3
96（SiO2 ）
BaSO4
2.0×10-10
2.64
(二)、鐵、錳沉積
Fe和Mn等過度金屬對(duì)反滲透系統(tǒng)的危害主要是：①形成污堵。膠態(tài)鐵、錳化合物（如氧化鐵和氧化錳）引
起水流通道和膜面的污堵。②為鐵細(xì)菌餌料，滋生生物粘泥。③有時(shí)會(huì)成為氧化反應(yīng)的催化劑。它們存在
時(shí)，會(huì)加速膜的氧化和衰老。④降低阻垢劑藥效，例如某阻垢劑，當(dāng)鐵離子濃度從0增加到0.2mg/L時(shí)，阻
垢率從73.19%下降到60.17%。
通常情況下這些地下水中的離子呈還原態(tài)，典型特點(diǎn)是鐵、錳在地下水中通常呈溶解性二價(jià)離子狀態(tài)，一
旦從地下抽出與大氣接觸，過飽和的CO2進(jìn)入大氣中，與此同時(shí)，大氣中的O2溶解進(jìn)入水中，使還原態(tài)的
低價(jià)鐵、錳氧化成難溶的高價(jià)鐵、錳。當(dāng)水中含氧量超過5mg/L時(shí)，F(xiàn)e2+ 、Mn2+將轉(zhuǎn)化成 Fe3+、Mn3+，
形成難溶的膠體氫氧化物顆粒。
鐵和錳的氧化反應(yīng)如下：
4Fe(HCO3)2 + 2H2O → 4Fe(OH)3 + 8CO2
4Mn(HCO3) 2+ 2H2O → 4Mn(OH)3 + 8CO2
(三)、硅酸化合物
大多數(shù)水源中含1～50mg/L的硅酸化合物（常以SiO2 形式表示），天然水中硅酸化合物并不獨(dú)立存在，大
致有三種形態(tài)：溶解態(tài)、交態(tài)、懸浮態(tài)。①溶解態(tài)：主要是單硅化合物，如 H2SiO4及其離解的離子。
H2SiO4 是很弱的二元酸（pK1≈9, pK2 ≈12）,在pH低于9的范圍內(nèi)，電離度較低，故天然水中溶解的硅
酸主要為分子態(tài)。②膠態(tài)：硅酸容易聚合，形成雙硅分子、三硅分子，*后形成完全不溶解的多硅分子聚
合物{[ Si(OH)4]n }，而以膠體的形式存在于水中，③懸浮態(tài)：是指吸附在泥沙、粘土、懸浮顆粒、鐵鋁
化合物顆粒、碳酸鈣鎂顆粒上的硅酸化合物，這些化合物往往在洪水季節(jié)劇增，可導(dǎo)致進(jìn)入反滲透的硅酸
含量增加和SDI升高。
粘土顆?？煽闯墒且环N包含SiO2 和Al2O3 的兩性化合物。例如，某粘土SiO2 含量約占50%，Al2O3和
Fe2O3共占30%。
硅酸化合物三種形態(tài)可以相互轉(zhuǎn)變，大致規(guī)律為：pH值降低、溫度下降、硅酸化合物濃度增加，則膠態(tài)硅
酸增加，溶解硅酸減少。在反滲透系統(tǒng)中，這種轉(zhuǎn)變還與反滲透膜密切相關(guān)，因?yàn)榉礉B透膜除硅率一般高
達(dá)98%，所以硅酸化合物與Ca2+ 、Mg2+類似，也會(huì)在膜表面處濃縮，高濃度的硅酸化合物會(huì)由單硅分子向
二硅分子、多硅分子轉(zhuǎn)化，*后變成難溶膠態(tài)硅而沉積在膜表面。沉積的硅垢很難清洗，因?yàn)槟壳吧袩o適
合反滲透系統(tǒng)硅垢清洗的特效藥劑。
(四)、微生物
反滲透給水中的微生物包括細(xì)菌、藻類、真菌及其芽孢、孢子和病毒。細(xì)菌顆粒極小，粒徑一般為1～3 u
m；病毒更小，粒徑為0.01～0.2 u m；藻類、真菌比細(xì)菌大很多。地表水、市政廢水和循環(huán)冷卻水、河灘
淺層地下水微生物較多，但以地下水為水源的反滲透系統(tǒng)也常出現(xiàn)細(xì)菌繁殖問題。
反滲透裝置中的生物粘泥是微生物在具有有機(jī)物和無機(jī)物的營養(yǎng)環(huán)境下的新陳代謝產(chǎn)物。生物粘泥的黏附
力較強(qiáng)，難以用水沖走。它既不溶于酸，也難溶于堿。粘泥外殼對(duì)包藏在內(nèi)部的微生物起保護(hù)作用。另外
，預(yù)處理系統(tǒng)中的活性炭過濾器、微濾器和超濾的濾料、濾芯運(yùn)行時(shí)會(huì)截留大量有機(jī)物和微生物，如果不
及時(shí)消毒或更換，則將成為微生物的溫床，水經(jīng)過這些設(shè)備后細(xì)菌不減反增。
生物污染會(huì)嚴(yán)重影響膜性能，運(yùn)行時(shí)反滲透膜面上一旦出現(xiàn)細(xì)菌群落，短則數(shù)天，長則一、二個(gè)月，就會(huì)
生成較厚粘泥膜，造成給水壓力升高，水通量下降。嚴(yán)重時(shí)還可導(dǎo)致膜元件變形并引起機(jī)械損傷。