复合膜反渗透装置微生物污染的防治

　　一、反渗透装置的微生物污染

　　反渗透（RO）装置可以去除水中的无机盐、有机物、胶体、微生物等各种杂质，而且具有节能、无环境污染（离子交换除盐装置，有酸碱再生废液产生）、易于自动控制等优点，用途十分广泛，特别是在发电厂锅炉补给水，电子工业超纯水，制药工业、化妆品工业用纯水，以及近几年来蓬勃发展的饮用纯将水等行业得到广泛应用。但RO膜的微生物污染是困拢其使用的主要问题之一。我们在电子工业超纯水的大型纯水站的RO出口水检测到大量的细菌[1]、[2]，同样，在生产饮用纯净水的小型RO制水设备及小型RO家用纯水机也都发现所产纯水中含有较多的细菌，甚至导致有些纯水厂生产的饮用纯净水细菌超标。

　　当地面水特别是河道、湖泊、水库水或由它们制成的自来水（如我国南方地区的自来水），有溶解氧（DO）含量高，含磷、氮等富营养物质多，水的TOC、COD、BOD值较高，气温、水温较高等特点，水中微生物种类多，繁殖快，容易导致RO膜被微生物污染。这些微生物包括细菌（主要为粘泥细菌即粘泥异养菌，还有铁细菌等等），真菌（主要为霉菌，即丝状菌），藻类（主要为蓝藻、绿藻、硅藻等）。

　　RO膜被微生物污染后，其产水中有大量细菌，影响了水质；微生物污染导致RO的产水量及脱盐率下降，使膜提前报废，增加了生产成本；由于水质不良及换膜，不仅造成直接经济损失，而且会导致更大的间接经济损失，如停工停产，影响主要产品质量及企业信誉和形象等等。

　　RO元件通常采用醋酸纤维素（CA）膜和聚酰胺复合（TFC）膜二类材料制成。CA膜易被细菌污染，并可作为细菌的营养源和繁殖地，但CA膜的耐氧化性能较好，可在RO进水中加入NaClO杀菌，不过使用过量的NaClO又会氧化腐蚀CA膜，因此必须控制一定的加药量，使水中余氧保持在0.2-0.5ppm，余氯的存在可以有效而廉价地控制CA膜RO元件的微生物污染，并保证RO出水水质[3][4]。

　　目前普遍使用的RO元件是低压聚酰胺复合膜（TFC膜），它是在聚砜（PS）超滤膜上复合一层厚约0.2μm的芳香聚酰胺（CPA）超薄膜，具有产水通量大，脱盐率高等优点，耐细菌性能亦比CA膜好，因此一般认为无需在RO进口水中加杀菌剂，而且由于TFC膜耐氧化性差，对进水中含氯量有严格的要求（Cl₂＜0.1ppm），非但不能在水中加NaClO，还必须把水中原有的余氯通过活性炭或加药（Na₂SO₃等还原剂）除去。因此有可能使膜表面细菌大量繁殖而造成微生物污染。我们在使用TFC膜的RO出水中曾检测到大量细菌，而且在其后的管道、设备、水箱等内壁处包括RO容器及元件内层均发现大量菌膜粘液，有时开始在RO的初级发现污堵物（菌膜粘液），随着就在整个RO都发现污堵物。经分析测试，污堵物中有细菌、真菌、霉菌、藻类等微生物。本文将重点探讨TFC膜RO装置微生物污染的防治。

　　二、RO前的预处理

　　RO前的预处理，常见工艺为石英砂过滤（或无烟煤、石英砂、锰砂等多介质过滤）、活性炭过滤、3-10μ精密过滤（即保安过滤），有时还有软化器，均对细菌的去除效果较差，不能确保RO进水无菌。特别要提出的是：活性炭过滤器出水有时会有大量微生物，这是因为被活性炭吸附的有机物会成为细菌繁殖的温床[5]。因此，活性炭过滤器必须定期通蒸汽或采用80℃热水循环清洗30min，这样不仅可以抑制细菌增长，还可恢复活性炭的吸附性能并延长使用寿命[6]。

　　通过混凝、澄清、过滤，可除去水中的大部分细菌。例如某厂引进日本ォルガノ公司的纯水站120m³/h预处理工艺为：

　　经过加药（PAC，聚合碱式氯化铝，50ppm；PAM，非离子性聚丙烯酰胺，0.2ppm）混凝、沉淀，澄清水经石英砂过滤。由于水中大部分细菌被吸附在絮凝物上（细菌带负电荷，Al(OH)₃胶体带正电荷），并随絮凝物一起，在S型脉冲池内沉降排放，或被过滤器截留。

　　采用UF作RO前的预处理，去除微生物的效果更佳。例如某厂引进新加坡盛康公司的纯水站280m³/h预处理工艺为：

　　其中超滤（UF）为Romicon公司生产，型号GM80，UF直径为5英寸，共125支，中空纤维直径0.51mm(20mil)，内压式，截留分子量8万，水回收率为90-95%。据Romicon公司说明书，GM80对水中细菌的去除率为99.999%。但实际上在UF出口水仍可测到细菌。此外，UF必须定期进行清洗，包括快冲、反洗、药洗等。

　　三、采用紫外线杀菌器或电子除菌器

　　由于常见的预处理工艺去除细菌效果较差，因此可在RO前的预处理中增加紫外线杀菌器或电子除菌器，去除水中的细菌。

　　 1.紫外线杀菌器：当紫外线（采用30W低压汞灯，发出λ=2537埃波长的紫外线）照射细菌后，细菌细胞核中的脱氧核糖核酸（DNA）和细胞质中的核糖核酸（RNA）吸收了波长为2500-2650埃（峰值为2600埃）的紫外线能，可以杀死细菌细胞，或阻滞它的生长，或通过遗传因子的突变而改变细胞的遗传特性，从而达到杀菌的目的。此外，UV照射在水内也会产生少数H₂O₂，它可破坏细菌细胞并起一定的辅助杀菌作用。

　　但水中的浊度、色度、藻类以及某些离子（如Fe²⁺、Fe³⁺）都会减弱UV的作用，因此UV应安装在预处理设备之后。

　　水温与UV的强度系数的关系见下表（以水温40℃为标准，强度系数为1）

　　距离与UV的强度系数的关系见下表（以1M为标准，强度系数为1）

[1] [2] 下一页