膜污染是指在膜过滤过程中，给水中的颗粒、胶体、或溶质分子在膜表面发生物理化学相互作用，或因为
浓差极化使一些溶质在膜表面超过其溶度积及机械作用而引起的在膜表面或膜孔内吸附、沉积，造成膜孔
径变小或堵塞，使膜产生透过流量与分离特性发生变化的现象。
当难溶盐类在膜元件内不断被浓缩且超过其溶解度极限时，它们就会在反渗透或纳滤膜表面上发生结垢，
当
反渗透水处理系统采用50%回收率操作时，其浓水中的盐浓度就会增加到进水浓度的两倍；当回收率75%
时，浓缩4倍。回收率越高，产生结垢的风险性就越大。目前出于水源短缺或对环境影响的考虑，设置反
渗透浓水回收系统以提高回收率成为一种习惯做法，在这种情况下，采取精心设计、考虑周全的结垢控制
措施和防止微溶性盐类超过其溶解度而引发沉淀与结垢尤为重要，RO/NF系统中，常见的难溶盐为CaSO4
，CaCO3 ，SiO2，其它可能会产生结垢的化合物为CaF2 ，BaSO4 ，SrSO4 ，Ca (PO4)2。
在系统设计、运行中，可以通过提高浓水的流速、降低系统的回收率、适当的提高给水的温度、添加相应
的阻垢剂等方法来降低浓差极化，提高系统的运行质量。
当通过计算或者软件模拟发现反渗透浓水的LSIC或SDI指数大于0时、或其他难溶盐超过其溶度积时，为了
防止无机盐结垢，可以在原水中加入阻垢剂。
对于含盐量TDS≤10,000mg/L的苦咸水，朗格利尔指数（LSIC）作为表示CaCO3结垢可能性的指标。
LSIC = pHC - pHS
式中pHC为浓水pH值；pHS为CaCO3饱和时的pH值
当LSIC≥0，就会出现CaCO3结垢。
LSIC的调节：
大多数天然水未经处理时，LSIC将会是正值，为了防止CaCO3结垢，除非在膜系统进水中投加阻垢剂或采
取前面介绍的预防性清洗措施，否则须确保LSIC为负值。
控制CaCO3结垢的条件为：
LSIC<0，不需要投加阻垢剂；
LSIC≤1.8～2.0，单独加阻垢剂或完全采用化学软化
LSIC>1.8～2.0，加酸至LSIC达1.8～2.0，然后再投加阻垢剂；或完全采用化学软化。
我们知道反渗透系统的脱盐率一般在95%～98%，膜孔径在10nm以下。反渗透系统在脱盐过程中，随着
部分给水不断的透过膜转化成低含盐的产品水（淡水），给水中绝大部分盐类保留在浓水侧，导致浓水含
盐量上升。例如反渗透系统的回收率为75%时，即给水经反渗透浓缩后，其从进水到排水体积减少至25%，
而排水水盐类和其它杂质的浓度约为进水的4倍。因此反渗透这一快速浓缩过程将导致难溶盐类的析出和
胶体、细菌的吸附沉积。
膜结垢的物质主要是难溶化合物，*常见的是CaCO3，其次是硅酸化合物（以SiO2表示），对于其他可能
会产生结垢的化合物还有CaF2、SrSO4和Ca3(PO4)2。
常见难溶盐的容度积
盐类
Ksp（离子以mol/L计）
Ksp（离子以mg/L计）
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)、铁、锰沉积
Fe和Mn等过度金属对反渗透系统的危害主要是：①形成污堵。胶态铁、锰化合物（如氧化铁和氧化锰）引
起水流通道和膜面的污堵。②为铁细菌饵料，滋生生物粘泥。③有时会成为氧化反应的催化剂。它们存在
时，会加速膜的氧化和衰老。④降低阻垢剂药效，例如某阻垢剂，当铁离子浓度从0增加到0.2mg/L时，阻
垢率从73.19%下降到60.17%。
通常情况下这些地下水中的离子呈还原态，典型特点是铁、锰在地下水中通常呈溶解性二价离子状态，一
旦从地下抽出与大气接触，过饱和的CO2进入大气中，与此同时，大气中的O2溶解进入水中，使还原态的
低价铁、锰氧化成难溶的高价铁、锰。当水中含氧量超过5mg/L时，Fe2+ 、Mn2+将转化成 Fe3+、Mn3+，
形成难溶的胶体氢氧化物颗粒。
铁和锰的氧化反应如下：
4Fe(HCO3)2 + 2H2O → 4Fe(OH)3 + 8CO2
4Mn(HCO3) 2+ 2H2O → 4Mn(OH)3 + 8CO2
(三)、硅酸化合物
大多数水源中含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独立存在，大
致有三种形态：溶解态、交态、悬浮态。①溶解态：主要是单硅化合物，如 H2SiO4及其离解的离子。
H2SiO4 是很弱的二元酸（pK1≈9, pK2 ≈12）,在pH低于9的范围内，电离度较低，故天然水中溶解的硅
酸主要为分子态。②胶态：硅酸容易聚合，形成双硅分子、三硅分子，*后形成完全不溶解的多硅分子聚
合物{[ Si(OH)4]n }，而以胶体的形式存在于水中，③悬浮态：是指吸附在泥沙、粘土、悬浮颗粒、铁铝
化合物颗粒、碳酸钙镁颗粒上的硅酸化合物，这些化合物往往在洪水季节剧增，可导致进入反渗透的硅酸
含量增加和SDI升高。
粘土颗粒可看成是一种包含SiO2 和Al2O3 的两性化合物。例如，某粘土SiO2 含量约占50%，Al2O3和
Fe2O3共占30%。
硅酸化合物三种形态可以相互转变，大致规律为：pH值降低、温度下降、硅酸化合物浓度增加，则胶态硅
酸增加，溶解硅酸减少。在反渗透系统中，这种转变还与反渗透膜密切相关，因为反渗透膜除硅率一般高
达98%，所以硅酸化合物与Ca2+ 、Mg2+类似，也会在膜表面处浓缩，高浓度的硅酸化合物会由单硅分子向
二硅分子、多硅分子转化，*后变成难溶胶态硅而沉积在膜表面。沉积的硅垢很难清洗，因为目前尚无适
合反渗透系统硅垢清洗的特效药剂。
(四)、微生物
反渗透给水中的微生物包括细菌、藻类、真菌及其芽孢、孢子和病毒。细菌颗粒极小，粒径一般为1～3 u
m；病毒更小，粒径为0.01～0.2 u m；藻类、真菌比细菌大很多。地表水、市政废水和循环冷却水、河滩
浅层地下水微生物较多，但以地下水为水源的反渗透系统也常出现细菌繁殖问题。
反渗透装置中的生物粘泥是微生物在具有有机物和无机物的营养环境下的新陈代谢产物。生物粘泥的黏附
力较强，难以用水冲走。它既不溶于酸，也难溶于碱。粘泥外壳对包藏在内部的微生物起保护作用。另外
，预处理系统中的活性炭过滤器、微滤器和超滤的滤料、滤芯运行时会截留大量有机物和微生物，如果不
及时消毒或更换，则将成为微生物的温床，水经过这些设备后细菌不减反增。
生物污染会严重影响膜性能，运行时反渗透膜面上一旦出现细菌群落，短则数天，长则一、二个月，就会
生成较厚粘泥膜，造成给水压力升高，水通量下降。严重时还可导致膜元件变形并引起机械损伤。