碟管式反滲透（DTRO）膜技術(shù)因其抗污染性強(qiáng)、回收率高、適應(yīng)復(fù)雜水質(zhì)等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于垃圾滲濾液、礦井水、工業(yè)廢水等高難度廢水處理領(lǐng)域。然而，在實(shí)際運(yùn)行過程中，膜污染問題仍然是影響系統(tǒng)穩(wěn)定性和運(yùn)行成本的關(guān)鍵因素。膜污染不僅會降低產(chǎn)水通量、增加能耗，還會縮短膜使用壽命，提高維護(hù)成本。因此，深入理解DTRO膜污染的主要類型及其形成機(jī)制，并采取有效的預(yù)防措施，對保障系統(tǒng)長期穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。本文將從污染類型、成因分析及預(yù)防策略三個方面展開探討，為DTRO膜系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行提供參考。

一、DTRO膜污染的主要類型及成因

膜污染是指廢水中的污染物在膜表面或膜孔內(nèi)沉積、吸附或結(jié)晶，導(dǎo)致膜性能下降的現(xiàn)象。根據(jù)污染物的性質(zhì)和形成機(jī)制，DTRO膜污染主要可分為以下幾類：

無機(jī)污染（結(jié)垢）

無機(jī)污染主要由廢水中的鈣、鎂、硅、鐵、錳等金屬離子與碳酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽等陰離子結(jié)合，在膜表面形成難溶性沉淀。常見的結(jié)垢類型包括：

碳酸鈣（CaCO?）垢：在高pH條件下，Ca2?與CO?2?結(jié)合形成白色沉淀，尤其在硬水地區(qū)較為常見。

硫酸鈣（CaSO?）垢：當(dāng)廢水中硫酸根離子（SO?2?）濃度較高且回收率較高時，易在膜表面析出。

硅垢（SiO?）：硅酸鹽在濃縮過程中易聚合形成膠體或凝膠狀沉積物，難以通過常規(guī)清洗去除。

鐵、錳氧化物污染：礦井水或地下水中常含有Fe2?、Mn2?，氧化后形成Fe(OH)?、MnO?等膠體，吸附在膜表面。

有機(jī)污染（有機(jī)物吸附與生物污染）

有機(jī)污染主要來自廢水中的天然有機(jī)物（NOM）、油脂、蛋白質(zhì)、腐殖酸等，其污染機(jī)制包括：

有機(jī)物吸附：疏水性有機(jī)物（如腐殖酸、木質(zhì)素）易吸附在膜表面，形成致密污染層，降低膜通量。

生物污染（生物膜形成）：微生物（如細(xì)菌、藻類）在膜表面繁殖并分泌胞外聚合物（EPS），形成生物膜，導(dǎo)致膜孔堵塞和跨膜壓差（TMP）升高。

膠體污染：廢水中的膠體顆粒（如膠體硅、腐殖質(zhì)膠體）在膜表面沉積，形成濾餅層。

顆粒物污染（懸浮物沉積）

DTRO膜雖然抗污染能力較強(qiáng)，但若預(yù)處理不足，廢水中的煤粉、黏土、泥沙等懸浮固體仍可能在膜表面沉積，形成物理堵塞。顆粒物污染的特點(diǎn)是：

在高壓區(qū)（膜入口端）沉積較為嚴(yán)重；

導(dǎo)致水流分布不均，加劇局部污染；

可能與其他污染物（如有機(jī)物、微生物）結(jié)合，形成復(fù)合污染。

復(fù)合污染（多種污染物協(xié)同作用）

在實(shí)際運(yùn)行中，DTRO膜污染往往不是單一類型，而是多種污染物的協(xié)同作用。例如：

有機(jī)-無機(jī)復(fù)合污染：有機(jī)物與Ca2?、Mg2?結(jié)合形成有機(jī)-無機(jī)雜化沉積物，更難清洗；

生物-顆粒物復(fù)合污染：微生物附著在顆粒物表面，加速生物膜形成；

膠體-結(jié)垢復(fù)合污染：膠體顆粒作為晶核，促進(jìn)無機(jī)鹽結(jié)晶沉積。

復(fù)合污染通常比單一污染更難處理，需采用綜合防治策略。

二、DTRO膜污染的預(yù)防策略

針對不同類型的膜污染，需采取針對性的預(yù)防措施，以延長膜壽命、降低清洗頻率、提高系統(tǒng)運(yùn)行效率。

優(yōu)化預(yù)處理工藝

良好的預(yù)處理是減少DTRO膜污染的關(guān)鍵，具體措施包括：

懸浮物去除：采用沉淀、砂濾、微濾（MF）或超濾（UF）作為預(yù)處理，確保進(jìn)水濁度<1 NTU；  

調(diào)節(jié)pH：通過加酸（如HCl）或加堿（如NaOH）控制進(jìn)水pH在6.0-7.5，防止CaCO?、SiO?結(jié)垢；

氧化除鐵錳：對含F(xiàn)e2?、Mn2?的廢水，可采用曝氣+錳砂過濾或化學(xué)氧化（如KMnO?、ClO?）去除；

有機(jī)物削減：采用活性炭吸附、臭氧氧化或生物處理（如MBR）降低COD，減少有機(jī)污染風(fēng)險(xiǎn)。

化學(xué)阻垢與分散劑投加

針對無機(jī)結(jié)垢問題，可采取以下措施：

投加阻垢劑：選擇適合DTRO膜的專用阻垢劑（如聚丙烯酸類、膦酸鹽類），抑制CaSO?、CaCO?等結(jié)晶；

分散劑應(yīng)用：分散劑可防止膠體顆粒聚集，減少膜表面沉積；

抗污染膜清洗劑：定期使用低濃度清洗劑（如檸檬酸、EDTA）進(jìn)行預(yù)防性清洗，延緩污染累積。

生物污染控制

微生物污染是DTRO系統(tǒng)長期運(yùn)行的難題，可采取以下策略：

消毒處理：采用紫外線（UV）、次氯酸鈉（NaClO）或臭氧（O?）殺滅進(jìn)水中的微生物；

生物抑制劑：投加非氧化性殺菌劑（如DBNPA、異噻唑啉酮）抑制生物膜形成；

定期化學(xué)清洗：使用堿性清洗劑（如NaOH+NaClO）去除EPS和生物膜。

運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化

合理的運(yùn)行參數(shù)可顯著降低膜污染風(fēng)險(xiǎn)：

控制回收率：避免過高回收率（>85%）導(dǎo)致濃水側(cè)結(jié)垢加??；

調(diào)節(jié)流速：提高膜表面流速（>0.5 m/s）可減少污染物沉積；

定期物理清洗：采用低壓大流量沖洗（CIP）或空氣擦洗（Air Scouring）去除松散污染物。

智能化監(jiān)測與預(yù)警

結(jié)合工業(yè)4.0技術(shù)，實(shí)現(xiàn)DTRO膜污染的早期預(yù)警：

在線傳感器監(jiān)測：實(shí)時監(jiān)測TMP、產(chǎn)水電導(dǎo)率、SDI等參數(shù)，發(fā)現(xiàn)異常及時調(diào)整；

AI預(yù)測模型：基于歷史數(shù)據(jù)建立污染趨勢預(yù)測模型，優(yōu)化清洗周期；

自動化控制系統(tǒng)：根據(jù)水質(zhì)變化自動調(diào)節(jié)藥劑投加量、沖洗頻率等參數(shù)。

三、結(jié)論

DTRO膜污染是影響系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的核心問題，主要包括無機(jī)結(jié)垢、有機(jī)吸附、生物污染及顆粒物沉積等類型。在實(shí)際運(yùn)行中，復(fù)合污染更為常見，需采取綜合防治策略。通過優(yōu)化預(yù)處理、合理投加藥劑、優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)及引入智能化監(jiān)測手段，可有效延緩膜污染，降低維護(hù)成本，延長膜使用壽命。

未來，隨著抗污染膜材料的研發(fā)和智能控制技術(shù)的進(jìn)步，DTRO膜的污染控制將更加精準(zhǔn)高效，為高難度廢水處理提供更可靠的技術(shù)支持。企業(yè)應(yīng)結(jié)合自身水質(zhì)特點(diǎn)，制定個性化的污染防控方案，以實(shí)現(xiàn)DTRO系統(tǒng)的高效、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。