復合膜反滲透裝置微生物污染的防治

1、復合膜反浸透裝置微生物污染的防治摘要：反浸透R裝置可以去除水中的無機鹽、有機物、膠體、微生物等各種雜質，而且具有節(jié)能、無環(huán)境污染離子交換除鹽裝置，有酸堿再生廢液產生、易于自動控制等優(yōu)點，用處非常廣泛，特別是在發(fā)電廠鍋爐補給水，電子工業(yè)超純水，制藥工業(yè)、化裝品工業(yè)用純水，以及近幾年來蓬勃開展的飲用純將水等行業(yè)得到廣泛應用。但R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R出口水檢測到大量的細菌1、2，同樣，在消費飲用純潔水的小型R制水設備及小型R家用純水機也都發(fā)現所產純水中含有較多的細菌，甚至導致有些純水廠消費的飲用純潔水細菌超標。關鍵詞：復合膜反浸透裝置一、反浸

2、透裝置的微生物污染反浸透R裝置可以去除水中的無機鹽、有機物、膠體、微生物等各種雜質，而且具有節(jié)能、無環(huán)境污染離子交換除鹽裝置，有酸堿再生廢液產生、易于自動控制等優(yōu)點，用處非常廣泛，特別是在發(fā)電廠鍋爐補給水，電子工業(yè)超純水，制藥工業(yè)、化裝品工業(yè)用純水，以及近幾年來蓬勃開展的飲用純將水等行業(yè)得到廣泛應用。但R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R出口水檢測到大量的細菌1、2，同樣，在消費飲用純潔水的小型R制水設備及小型R家用純水機也都發(fā)現所產純水中含有較多的細菌，甚至導致有些純水廠消費的飲用純潔水細菌超標。當地面水特別是河道、湖泊、水庫水或由它們制成的自來水

3、如我國南方地區(qū)的自來水，有溶解氧D含量高，含磷、氮等富營養(yǎng)物質多，水的T、D、BD值較高，氣溫、水溫較高等特點，水中微生物種類多，繁殖快，容易導致R膜被微生物污染。這些微生物包括細菌主要為粘泥細菌即粘泥異養(yǎng)菌，還有鐵細菌等等，真菌主要為霉菌，即絲狀菌，藻類主要為藍藻、綠藻、硅藻等。R膜被微生物污染后，其產水中有大量細菌，影響了水質；微生物污染導致R的產水量及脫鹽率下降，使膜提早報廢，增加了消費本錢；由于水質不良及換膜，不僅造成直接經濟損失，而且會導致更大的間接經濟損失，如停工停產，影響主要產品質量及企業(yè)信譽和形象等等。R元件通常采用醋酸纖維素A膜和聚酰胺復合TF膜二類材料制成。A膜易被細菌污染

4、，并可作為細菌的營養(yǎng)源和繁殖地，但A膜的耐氧化性能較好，可在R進水中參加Nal殺菌，不過使用過量的Nal又會氧化腐蝕A膜，因此必須控制一定的加藥量，使水中余氧保持在0.2-0.5pp，余氯的存在可以有效而廉價地控制A膜R元件的微生物污染，并保證R出水水質34。目前普遍使用的R元件是低壓聚酰胺復合膜TF膜，它是在聚砜PS超濾膜上復合一層厚約0.2的芳香聚酰胺PA超薄膜，具有產水通量大，脫鹽率高等優(yōu)點，耐細菌性能亦比A膜好，因此一般認為無需在R進口水中加殺菌劑，而且由于TF膜耐氧化性差，對進水中含氯量有嚴格的要求l20.1pp，非但不能在水中加Nal，還必須把水中原有的余氯通過活性炭或加藥Na2S

5、3等復原劑除去。因此有可能使膜外表細菌大量繁殖而造成微生物污染。我們在使用TF膜的R出水中曾檢測到大量細菌，而且在其后的管道、設備、水箱等內壁處包括R容器及元件內層均發(fā)現大量菌膜粘液，有時開場在R的初級發(fā)現污堵物菌膜粘液，隨著就在整個R都發(fā)現污堵物。經分析測試，污堵物中有細菌、真菌、霉菌、藻類等微生物。本文將重點討論TF膜R裝置微生物污染的防治。二、R前的預處理R前的預處理，常見工藝為石英砂過濾或無煙煤、石英砂、錳砂等多介質過濾、活性炭過濾、3-10精細過濾即保安過濾，有時還有軟化器，均對細菌的去除效果較差，不能確保R進水無菌。特別要提出的是：活性炭過濾器出水有時會有大量微生物，這是因為被活性

6、炭吸附的有機物會成為細菌繁殖的溫床5。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30in，這樣不僅可以抑制細菌增長，還可恢復活性炭的吸附性能并延長使用壽命6。通過混凝、澄清、過濾，可除去水中的大局部細菌。例如某廠引進日本公司的純水站1203/h預處理工藝為：經過加藥PA，聚合堿式氯化鋁，50pp；PA，非離子性聚丙烯酰胺，0.2pp混凝、沉淀，澄清水經石英砂過濾。由于水中大局部細菌被吸附在絮凝物上細菌帶負電荷，Al(H)3膠體帶正電荷，并隨絮凝物一起，在S型脈沖池內沉降排放，或被過濾器截留。采用UF作R前的預處理，去除微生物的效果更佳。例如某廠引進新加坡盛康公司的純水站2803/h

7、預處理工藝為：其中超濾UF為Rin公司消費，型號G80，UF直徑為5英寸，共125支，中空纖維直徑0.51(20il)，內壓式，截留分子量8萬，水回收率為90-95%。據Rin公司說明書，G80對水中細菌的去除率為99.999%。但實際上在UF出口水仍可測到細菌。此外，UF必須定期進展清洗，包括快沖、反洗、藥洗等。三、采用紫外線殺菌器或電子除菌器由于常見的預處理工藝去除細菌效果較差，因此可在R前的預處理中增加紫外線殺菌器或電子除菌器，去除水中的細菌。1.紫外線殺菌器：當紫外線采用30低壓汞燈，發(fā)出=2537埃波長的紫外線照射細菌后，細菌細胞核中的脫氧核糖核酸DNA和細胞質中的核糖核酸RNA吸收

8、了波長為2500-2650埃峰值為2600埃的紫外線能，可以殺死細菌細胞，或阻滯它的生長，或通過遺傳因子的突變而改變細胞的遺傳特性，從而到達殺菌的目的。此外，UV照射在水內也會產生少數H22，它可破壞細菌細胞并起一定的輔助殺菌作用。但水中的濁度、色度、藻類以及某些離子如Fe2+、Fe3+都會減弱UV的作用，因此UV應安裝在預處理設備之后。水溫與UV的強度系數的關系見下表以水溫40為標準，強度系數為1水溫()1216202428323640444852566064強度系數0.220.300.400.530.680.850.951.000.980.930.850.750.660.58間隔 與UV的

9、強度系數的關系見下表以1為標準，強度系數為1間隔 ()5.087.6210.1615.2420.3225.4030.4835.5645.7260.9691.44100.0強度系數32.322.818.612.99.857.946.485.353.602.331.221.002.電子除菌器日本柯尼卡公司開發(fā)的電子除菌器實際上是一個低壓電解槽，電極構造體是由多層電極石墨和鈦的多孔電極，平均孔徑為50，孔隙率為61%組合而成。通過在二端的正負電極加上電壓，使每一層電極帶正負電壓0.7-1.2V，從而在電解槽中形成多數個電解單元體，被處理水通過電解槽，與電解單元體屢次接觸后由于電化學反響而殺死微生物，

10、其原理是：水中細菌常帶負電荷，它與電極正極接觸后，細菌細胞與電極間產生的電子挪動反響將降低細胞的吸氧活性。該電子除菌器構造簡單，效率高。它還能殺死水中的假單孢菌、霉菌等，而且經它處理的水，其管道、設備、水箱外表不會產生粘膜UV殺菌仍會有粘膜、電子除菌器24小時連續(xù)運轉，耗電小，產水3T/h的設備耗電120，18T/h的設備耗電600。國產的殺菌滅藻除垢水處理器，亦可屬此類設備，據介紹其工作原理的：水從該處理器流過時，靜電場賦予水體一定的電子密度，使水中的溶解氧產生一定量的活性氧，如：超氧陰離子自由基2-，羥基自由基H，單線態(tài)氧和過氧化氫?；钚匝踝杂苫茐牧宋⑸锛毎碾x子通道，改變了微生物的生

11、存生物場，使其喪失生存條件，從而起到殺菌滅藻作用，據稱其殺菌滅藻效率大于90%。四、阻垢劑的選擇目前R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，而磷酸根又是細菌極好的營養(yǎng)源，會使水富營養(yǎng)化而導致細菌和藻類繁殖，并造成R系統(tǒng)的微生物污染，因此它現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，因此對抑制細菌在R系統(tǒng)的繁殖有一定的效果，并能延長保安過濾器濾芯及R膜元件的更換周期。它們主要有：78：1.有機膦酸類：如氨基三甲叉膦酸ATP、乙二胺四甲叉膦酸EDTP、羥基乙叉二膦酸HEDP、二亞乙基三胺五亞甲基膦酸DTPP等等。2.聚羧酸類：如聚丙烯酸

12、PAA、聚順丁酸、聚甲基丙烯酸、水解聚馬來酸酐HPA等等。五、抑菌劑的選擇對水中微生物多的R進水及已遭微生物污染的R系統(tǒng)，應在R進口水中添加抑菌劑。由于TF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Isthiazlnes屬非氧化殺菌劑,它具有廣譜能殺死水中的細菌、真菌、藻類，包括粘液膜下的微生物、高效加藥濃度為0.5g/L就能很好地抑制細菌的生長、低毒對昆明種小鼠的LD50為2.723g/kg，對環(huán)境平安等優(yōu)點，是較為理想的抑菌劑。異噻唑啉酮的殺菌原理是：由于它分子中含有氮硫鍵，通過斷開細菌和藻類蛋白質的鍵而起殺

13、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，從而導致微生物細胞的死亡，在細胞死亡前，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。異噻唑酮還能穿透粘附在設備、管道、水箱外表的生物粘液膜，抑制和殺滅粘膜下的微生物9。六、R系統(tǒng)停運時的控制當R系統(tǒng)停頓使用超過48小時，既不能使R膜風干會使R的水通量變小且不可逆，又要防止微生物的繁殖增生。短期一周內停用，可每24小時常規(guī)沖洗一次。停用超過一周，應依次用R出口水；堿清洗劑0.1%NaH+0.2%EDTA-Na2，pH=12,1%甲醛清洗液，酸清洗劑0.1%Hl依次清洗R系統(tǒng)各30in，排去清洗液后用1-1

14、.5%的連二亞硫酸鈉Na2S24(SBS)溶液充滿R系統(tǒng)并密閉封存，該保存液每月更換一次。七、R膜微生物污染的清洗當R膜被微生物污染后，R系統(tǒng)的進水與濃縮水間的壓差增大，R進水流量及透過水流量減小，脫鹽率初始時不變甚至可能增大，但后來膜上的生物性污垢逐漸越積越多時，脫鹽率又會下降，R出水包括透過水和濃縮水中可檢測到大量細菌，有時翻開保安過濾器還可見濾芯內有粘性膠體狀物。此時應考慮用藥液清洗R膜。清洗程序如下：先用R透過水清洗15in，再用堿清洗劑0.1%NaH+0.2%EDTA-Na2，PH=12清洗以剝離除去R系統(tǒng)中的粘泥、粘液等沉積物，最后再用殺菌清洗劑1%甲醛溶液清洗。清洗時配制的清洗液

15、包括堿性清洗劑和甲醛溶液二種，均應使用純水或R透過水配制，溶解完全并混合均勻，清洗液應澄清透明，進入R前應經3-5過濾器過濾。清洗時應采用低壓、低速、小流量清洗，所用壓力根本上不產生透過水。R壓力容器出口流量為：2.5R元件0.60-0.683/h，4R元件1.5-1.83/h，8R元件6.0-6.83/h。每種清洗液清洗開場時從R濃水出口排出的水應排放，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R系統(tǒng)每一段的清洗必須分別進展，即第一段R的排出液不能直接進入第二段，而應回到清洗液貯箱。清洗時，一般先循環(huán)清洗30in，再浸泡2小時，再循環(huán)清洗15in，排出R系統(tǒng)中的清洗液，再用R透過水低壓、低速沖洗殘留的清洗液并排放20in。全部清洗完畢后，再按R系統(tǒng)正常的運行條件壓力、流量啟動R系統(tǒng)運行，并先將透過水排放10in以后再接入系統(tǒng)內。殺菌清洗劑除甲醛溶液外，還可用0.2%過乙酸，0.2%H22Hl調節(jié)pH=3，70%乙醇等。亦有市售專用的R微生物污染清洗劑，如美國清力公司的KL系列清洗劑，其中KL-7000適用于A膜，KL-2022適用于TF膜，使用時請按說明書操作。參考文獻1顧久傳：高純水制造中的細菌及其治理，干凈技術，90年4期18頁；2錢旭初等：高純水制造系統(tǒng)中微生物污染的調查，水處理技術，87