當難溶鹽類在膜元件內不斷被濃縮且超過其溶解度極限時，它們就會在反滲透或納濾膜膜面上發生結垢，如果反滲透水處理系統采用50%回收率操作時，其濃水中的鹽濃度就會增加到進水濃度的兩倍，回收率越高，產生結垢的風險性就越大。 目前出于水源短缺或對環境影響的考慮，設置反滲透濃水回收系統以提高回收率成為一種習慣做法，在這種情況下，采取精心設計、考慮周全的結垢控制措施和防止微溶性鹽類超過其溶解度而引發沉淀與結垢尤為重要，RO/NF系統中，常見的難溶 鹽為CaSO4、CaCO3和SiO2，其它可能會產生結垢的化合物為CaF2、BaSO4、SrSO4和Ca3(PO4)2。

為了防止膜面上發生無機鹽結垢，應采用如下措施:

加酸

大多數地表水和地下水中的CaCO3幾乎呈飽和狀態，由下式可知CaCO3的溶解度取決于pH值：

Ca2+ + HCO3- — H+ + CaCOa

因此，通過加入酸中的H+,化學平衡可以向左側轉移，使碳酸鈣維持溶解狀態，所用酸的品質必須是食品級。在大多 數國家和地區，硫酸比鹽酸更易于使用，但是另一方面，進水中硫酸根的含量增加了，就硫酸鹽垢而言，問題會嚴重。

CaCO3在濃水中更具有溶解的傾向，而不是沉淀，對于苦咸水而言，可根據朗格利爾指數(LSI),對于海水可根據斯蒂夫 和大衛飽和指數(S&DSI),表示這種趨于溶解的傾向。在飽和pHs的條件下，水中CaCO3處于溶解與沉淀之間的平衡狀態。

LSI和S&DSI的定為:

LSI = pH - pHs (TDS < 10,000 mg/L)

S&DSI = pH - pHs (TDS > 10,000 mg/L)

僅采用加酸控制碳酸鈣結垢時，要求濃水中的LSI或S&DSI指數必須為負數，加酸僅對控制碳酸鹽垢有效。

加阻垢劑

阻垢劑可以用于控制碳酸鹽垢、硫酸鹽垢以及氟化鈣垢，通常有三類阻垢劑：六偏磷酸鈉(SHMP)、有機磷酸鹽和多聚丙 烯酸鹽。

相對聚合有機阻垢劑而言，六偏磷酸鈉價廉但不太穩定，它能少量的吸附于微晶體的表面，阻止結垢晶體的進一步生長 和沉淀。但須使用食品級六偏磷酸鈉，還應防止SHMP在計量箱中發生水解，一旦水解，不僅會降低阻垢效率，同時也有產 生磷酸鈣沉淀的危險。因此，目前極少使用SHMP,有機磷酸鹽效果更好也更穩定，適應于防止不溶性的鋁和鐵的結垢，高分子量的多聚丙烯酸鹽通過分散作用可以減少SiO2結垢的形成。

但是聚合有機阻垢劑遇到陽離子聚電解質或多價陽離子時，可能會發生沉淀反應，例如鋁或鐵，所產生的膠狀反應物， 非常難以從膜面上除去。對于阻垢劑的加入量，請咨詢阻垢劑供應商。必須避免過量加入，因為過量的阻垢劑對膜而言也是 污染物。

在含鹽量為35,000mg/L的海水反滲透系統中，結垢問題沒有苦咸水中那樣突出，海水受濃水滲透壓所困，其系統回收率 在30~45%之間，但為安全起見，當運行回收率高于35%時，推薦使用阻垢劑。

陽離子聚電介質可能會與負電性的阻垢劑發生協同沉淀反應并污染膜表面，必須保證當添加陰離子阻垢劑時，水中不存 在明顯的陽離子聚合物。

強酸陽樹脂軟化

可以使用Na+離子置換和除去水中結垢陽離子如Ca2+、Ba2+和Sr2+。交換飽和后的離子交換樹脂用NaCl再生，這一過程稱為原水軟化處理。在這種處理過程中，進水pH不會改變。因此，不需要采取脫氣操作，但原水中的溶解氣體CO2能透過 膜進入產品側，引起電導率的增加，操作者仍可以在軟化后的水中加入一定量NaOH (直到pH8.2)以便將水中殘留CO2轉化 成重碳酸根，重碳酸根能被膜所脫除，使反滲透產水電導率降低，FT30膜的脫鹽率在中性pH范圍內較高。

選用DOWEXTM離子交換樹脂Ca2+、Ba2+和Sr2+的脫除效率大于99.5%,可消除各種碳酸鹽或硫酸鹽垢的危險。如果及時進 行再生的話，采用強酸陽離子交換樹指進行軟化是非常有效和保險的阻垢方法，但主要用于中小型苦咸水系統中，而海水淡 化中不會使用軟化法。

這一過程的主要缺點是相當高的NaCl消耗，存在環境問題，也不經濟。選用DOWEX? MONOSPHERE?均粒樹指和逆流 再生工藝，如UPCORE?工藝，可以減少NaCl的耗量到110%的理論再生劑所需用量。

采用弱酸陽離子交換樹脂脫堿度主要是大型苦咸水處理系統，它能夠實現部分軟化以達到節約再生劑的目的。在這一過 程中，僅僅與重碳酸根相同量的暫時硬度中的Ca2+、Ba2+和Sr2+等為H+所取代而被除去，這樣原水的pH值會降低到4~5。由 于樹脂的酸性基團為羧基，當pH達到4.2時，羧基不再解離，離子交換過程也就停止了。因此，僅能實現部分軟化，即與重 碳酸根相結合的結垢陽離子可以被除去。因此這一過程對于重碳酸根含量高的水源較為理想，重碳酸根也可轉化為CO2

HCO3- + H+ — H2O + CO2

在大多數情況下，并不希望產水中出現CO2,這時可以對原水或產水進行脫氣來實現，但當存在生物污染嫌疑時（地表 水，高TOC或高菌落總數），對產水脫氣更為合適。在膜系統中高CO2濃度可以抑制細菌的生長，當希望系統運行在較高的 脫鹽率時，采用原水脫氣較合適，脫除CO2將會引起pH的增高，進水pH>6時，膜系統的脫除率比進水pH<5時要高。

采用弱酸脫堿度的優點如下：

?再生所需要的酸量不大于105%的理論耗酸量，這樣會降低操作費用和對環境的影響；

?通過脫除重碳酸根，水中的TDS減低，這樣產水TDS也較低；

本法的缺點是：

?殘余硬度

如果需要完全軟化，可以增設強酸陽樹脂的鈉交換過程，甚至可放置在弱酸樹脂同一交換柱內，這樣再生劑的耗量 仍比單獨使用強酸樹脂時低，但是初期投資較高，這一種組合僅當系統容量很大時才有意義。

另一種克服這一缺點的方法是在脫堿度的水中加阻垢劑，雖然迄今為止，人們單獨使用弱酸陽樹脂脫堿時，還從未 出現過結垢問題，但是我們仍極力建議你計算殘留難溶鹽的溶解度，并采取相應的措施。

?處理過程中水的會發生pH變化

因樹脂的飽和程度在運行時發生變化，經弱酸脫堿處理的出水其pH值將在3.5?6.5范圍內變化，這種周期性的pH 變化，使工廠脫鹽率的控制變得很困難。當pH<4.2時，無機酸將透過膜，可能會增加產水的TDS,因此，我們推薦 用戶增加一個并聯弱酸軟化器，控制在不同時間進行再生，以便均勻弱酸處理出水pH,其它防止極低pH值出水的 方法是脫除CO2或通過投加NaOH調節弱酸軟化后出水的pH值。

石灰軟化

通過水中加入氫氧化鈣可除去碳酸鹽硬度。

Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 — 2 CaCO3 + 2 H2O

Mg(HCO3)2 + 2 Ca (OH)2 — Mg(OH)2 + 2 CaCO3 + 2H2O

非碳酸鈣度可以能過加入碳酸鈉（純堿）得到進一步地降低。

CaCl2 + Na2CO3 — 2 NaCl + CaCO3

石灰一純堿處理也可以降低二氧化硅的濃度，當加入鋁酸鈉和三氯化鐵時，將會形成CaCO3以及硅酸、氧化鋁和鐵的復 合物。通過加入石灰和多孔氧化鎂的混合物，采用60~70°C熱石灰硅酸脫除工藝，可將硅酸濃度降低到1mg/L以下。

采用石灰軟化，也可以顯著地降低鋇、鍶和有機物，但是石灰軟化處理需要使用反應器，以便形成高濃度作晶核的可沉 淀顆粒，通常需要采用上升流動方式的固體接觸澄清器，本過程的出水還需設置多介質過濾器，并在進入RO/NF之前應調節 pH值，使用含鐵絮凝劑，不論是否同時使用或不使用高分子助凝劑（陰離子或非離子型），均可提高石灰軟化的固一液分 離作用。僅當產水量大于200m3/hr的苦咸水系統才會考慮選擇石灰軟化預處理工藝。

預防性清洗

在某些場合下，可以通過對膜進行預防性清洗來控制結垢問題，此時系統可不需要進行軟化或加化學品阻垢。通常這類 系統的運行回收率很低，約25%左右，而且1~2年左右就考慮更換膜元件。這些系統通常是以自來水或海水作水源，制造飲 用水的單元件不重要的小型系統，其最簡單的清洗方式是打開濃水閥門作低壓沖洗，設置清洗間隔短的模式要比長的模式有 效，例如常用每運行30分鐘低壓沖洗30秒。

也可以采用類似于廢水處理中的批操作模式，即在每批操作之后清洗一次膜元件。清洗步驟、清洗化學品和清洗頻率等 需要作個案處理和優化。特別要注意采取措施不讓結垢層隨運行時間的延長進一步的加劇。

調整操作參數

當其它結垢控制措施不起作用時，必須調整系統的運行參數，以防止產生結垢問題，因為保證濃水中難溶鹽濃度低于溶 度積，就不會出現沉淀，這需要通過降低系統回收率來降低濃水中的濃度。

溶解度還取決于溫度和pH值，水中含硅時，提高溫度和pH可以增加其溶解度，二氧化硅常常是唯一考慮需要調節這些 運行參數以防止結垢的原因，因為這些參數的調節存在一些缺點，如能耗高或其它結垢的風險（如高pH下易發生CaCO3沉淀）。

對于小型系統，選擇低回收率并結合預防性清洗操作模式是控制結垢最簡便的手段之一。