反滲透膜系統(tǒng)的污染防治

反滲透（RO）裝置可以去除水中的無機(jī)鹽、有機(jī)物、膠體、微生物等各種雜質(zhì)，而且具有節(jié)能、無環(huán)境污染（離子交換除鹽裝置，有酸堿再生廢液產(chǎn)生）、易于自動控制等優(yōu)點(diǎn)，用途十分廣泛，特別是在發(fā)電廠鍋爐補(bǔ)給水，電子工業(yè)超純水，制藥工業(yè)、化妝品工業(yè)用純水，以及近幾年來蓬勃發(fā)展的飲用純將水等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。但RO膜的微生物污染是困攏其使用的主要問題之一。我們在電子工業(yè)超純水的大型純水站的RO出口水檢測到大量的細(xì)菌，同樣，在生產(chǎn)飲用純凈水的小型RO制水設(shè)備及小型RO家用純水機(jī)也都發(fā)現(xiàn)所產(chǎn)純水中含有較多的細(xì)菌，甚至導(dǎo)致有些純水廠生產(chǎn)的飲用純凈水細(xì)菌超標(biāo)。
當(dāng)?shù)孛嫠�特別是河道、湖泊、水庫水或由它們制成的自來水（如我國南方地區(qū)的自來水），有溶解氧（DO）含量高，含磷、氮等富營養(yǎng)物質(zhì)多，水的TOC、COD、BOD值較高，氣溫、水溫較高等特點(diǎn)，水中微生物種類多，繁殖快，容易導(dǎo)致RO膜被微生物污染。這些微生物包括細(xì)菌（主要為粘泥細(xì)菌即粘泥異養(yǎng)菌，還有鐵細(xì)菌等），真菌（主要為霉菌，即絲狀菌），藻類（主要為藍(lán)藻、綠藻、硅藻等）。
RO膜被微生物污染后，其產(chǎn)水中有大量細(xì)菌，影響了水質(zhì)；微生物污染導(dǎo)致RO的產(chǎn)水量及脫鹽率下降，使膜提前報(bào)廢，增加了生產(chǎn)成本；由于水質(zhì)不良及換膜，不僅造成直接經(jīng)濟(jì)損失，而且會導(dǎo)致更大的間接經(jīng)濟(jì)損失，如停工停產(chǎn)，影響主要產(chǎn)品質(zhì)量及企業(yè)信譽(yù)和形象等。
RO元件通常采用醋酸纖維素（CA）膜和聚酰胺復(fù)合（TFC）膜二類材料制成。CA膜易被細(xì)菌污染，并可作為細(xì)菌的營養(yǎng)源和繁殖地，但CA膜的耐氧化性能較好，可在RO進(jìn)水中加入NaClO殺菌，不過使用過量的NaClO又會氧化腐蝕CA膜，因此必須控制一定的加藥量，使水中余氧保持在0.2~0.5ppm，余氯的存在可以有效而廉價(jià)地控制CA膜RO元件的微生物污染，并保證RO出水水質(zhì)。
目前普遍使用的RO元件是低壓聚酰胺復(fù)合膜（TFC膜），它是在聚砜（PS）超濾膜上復(fù)合一層厚約0.2μm的芳香聚酰胺（CPA）超薄膜，具有產(chǎn)水通量大，脫鹽率高等優(yōu)點(diǎn)，耐細(xì)菌性能亦比CA膜好，因此一般認(rèn)為無需在RO進(jìn)口水中加殺菌劑，而且由于TFC膜耐氧化性差，對進(jìn)水中含氯量有嚴(yán)格的要求（Cl2＜0.1ppm），非但不能在水中加NaClO，還必須把水中原有的余氯通過活性炭或加藥（Na2SO3等還原劑）除去。因此有可能使膜表面細(xì)菌大量繁殖而造成微生物污染。我們在使用TFC膜的RO出水中曾檢測到大量細(xì)菌，而且在其后的管道、設(shè)備、水箱等內(nèi)壁處包括RO容器及元件內(nèi)層均發(fā)現(xiàn)大量菌膜粘液，有時(shí)開始在RO的初級發(fā)現(xiàn)污堵物（菌膜粘液），隨著就在整個(gè)RO都發(fā)現(xiàn)污堵物。經(jīng)分析測試，污堵物中有細(xì)菌、真菌、霉菌、藻類等微生物。本文將重點(diǎn)探討TFC膜RO裝置微生物污染的防治。
RO前的預(yù)處理
RO前的預(yù)處理，常見工藝為石英砂過濾（或無煙煤、石英砂、錳砂等多介質(zhì)過濾）、活性炭過濾、3~10μ精密過濾（即保安過濾），有時(shí)還有軟化器，均對細(xì)菌的去除效果較差，不能確保RO進(jìn)水無菌。特別要提出的是：活性炭過濾器出水有時(shí)會有大量微生物，這是因?yàn)楸换钚蕴课�附的有機(jī)物會成為細(xì)菌繁殖的溫床。因此，活性炭過濾器必須定期通蒸汽或采用80℃熱水循環(huán)清洗30min，這樣不僅可以抑制細(xì)菌增長，還可恢復(fù)活性炭的吸附性能并延長使用壽命。 通過混凝、澄清、過濾，可除去水中的大部分細(xì)菌。
阻垢劑的選擇
目前RO常用的阻垢劑為鹽酸和六偏磷酸鈉，但后者易水解為正磷酸鹽，而磷酸根又是細(xì)菌極好的營養(yǎng)源，會使水富營養(yǎng)化而導(dǎo)致細(xì)菌和藻類繁殖，并造成RO系統(tǒng)的微生物污染，因此它現(xiàn)正被新型阻垢劑所取代，這些新型阻垢劑阻垢效果比六偏磷酸鈉好得多，而且不會使水富營養(yǎng)化，因此對抑制細(xì)菌在RO系統(tǒng)的繁殖有一定的效果，并能延長保安過濾器濾芯及RO膜元件的更換周期。它們主要有：
有機(jī)膦酸類：如氨基三甲叉膦酸（ATMP）、乙二胺四甲叉膦酸（EDTMP）、羥基乙叉二膦酸（HEDP）、二亞乙基三胺五亞甲基膦酸（DTPMP）等等。聚羧酸類：如聚丙烯酸（PAA）、聚順丁酸、聚甲基丙烯酸、水解聚馬來酸酐（HPMA）等等。
殺菌劑的選擇
對水中微生物多的RO進(jìn)水及已遭微生物污染的RO系統(tǒng)，應(yīng)在RO進(jìn)口水中添加殺菌劑。由于TFC膜易被氧化腐蝕，因此不能使用氧化性殺菌劑，如：液氯、次氯酸鈉、二氧化氯、臭氧、雙氧水等，而只能采用非氧化性殺菌劑。
異噻唑啉酮（Isothiazolones）屬非氧化殺菌劑,它具有廣譜（能殺死水中的細(xì)菌、真菌、藻類，包括粘液膜下的微生物）、高效（加藥濃度為0.5mg/L就能很好地抑制細(xì)菌的生長）、低毒（對昆明種小鼠的LD50為2.723g/kg），對環(huán)境安全等優(yōu)點(diǎn)，是較為理想的殺菌劑。
異噻唑啉酮的殺菌原理是：由于它分子中含有氮—硫鍵，通過斷開細(xì)菌和藻類蛋白質(zhì)的鍵而起殺菌作用，與微生物接觸后，就能迅速地抑制其生長，這種抑制過程是不可逆的，從而導(dǎo)致微生物細(xì)胞的死亡，在細(xì)胞死亡前，用異噻唑酮處理過的微生物不能再合成酶和分泌有粘附性的生物膜的物質(zhì)。異噻唑酮還能穿透粘附在設(shè)備、管道、水箱表面的生物粘液膜，抑制和殺滅粘膜下的微生物。
RO膜微生物污染的清洗
當(dāng)RO膜被微生物污染后，RO系統(tǒng)的進(jìn)水與濃縮水間的壓差增大，RO進(jìn)水流量及透過水流量減小，脫鹽率初始時(shí)不變甚至可能增大，但后來膜上的生物性污垢逐漸越積越多時(shí)，脫鹽率又會下降，RO出水（包括透過水和濃縮水）中可檢測到大量細(xì)菌，有時(shí)打開保安過濾器還可見濾芯內(nèi)有粘性膠體狀物。此時(shí)應(yīng)考慮用藥液清洗RO膜。清洗程序如下：
先用RO透過水清洗15min，再用堿清洗劑（0.1%NaOH+0.2%EDTA-Na2，PH=12）清洗以剝離除去RO系統(tǒng)中的粘泥、粘液等沉積物，*后再用殺菌清洗劑清洗。
清洗時(shí)配制的清洗液，均應(yīng)使用純水或RO透過水配制，溶解完全并混合均勻，清洗液應(yīng)澄清透明，進(jìn)入RO前應(yīng)經(jīng)3~5μm過濾器過濾。清洗時(shí)應(yīng)采用低壓、低速、小流量清洗，所用壓力基本上不產(chǎn)生透過水。RO壓力容器出口流量為：2.5”RO元件0.60~0.68m3/h，4”RO元件1.5~1.8 m3/h，8”RO元件6.0~6.8 m3/h。每種清洗液清洗開始時(shí)從RO濃水出口排出的水應(yīng)排放，以防止清洗液的稀釋，等排出的為清洗液后再回到清洗液貯箱中。多段RO系統(tǒng)每一段的清洗必須分別進(jìn)行，即*段RO的排出液不能直接進(jìn)入第二段，而應(yīng)回到清洗液貯箱。
清洗時(shí)，一般先循環(huán)清洗30min，再浸泡2小時(shí)，再循環(huán)清洗15min，排出RO系統(tǒng)中的清洗液，再用RO透過水低壓、低速沖洗殘留的清洗液并排放20min。全部清洗結(jié)束后，再按RO系統(tǒng)正常的運(yùn)行條件（壓力、流量）啟動RO系統(tǒng)運(yùn)行，并先將透過水排放10min以后再接入系統(tǒng)內(nèi)。

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