從1953年(nian)提出用反滲透(tou)(tou)技術淡化海水(shui)，到二十(shi)世(shi)紀60年(nian)代的(de)商業(ye)化運營，時(shi)至今日經(jing)過50多年(nian)的(de)發展，反滲透(tou)(tou)水(shui)處理技術成功地運用于(yu)許多領域(yu)。從反滲透(tou)(tou)技術最初只(zhi)用于(yu)海水(shui)淡化，后來逐步擴大到苦咸水(shui)淡化、食品加(jia)工、醫藥衛生、飲(yin)料凈化、超純水(shui)制備等方面，產生了很高(gao)的(de)經(jing)濟效益。  

在(zai)(zai)反(fan)滲(shen)透(tou)水(shui)處理(li)系(xi)(xi)統(tong)運行(xing)過程中(zhong)，若系(xi)(xi)統(tong)設計不合理(li)或運行(xing)控(kong)制不當，必然會出(chu)現膜污(wu)染的(de)(de)情況。在(zai)(zai)膜污(wu)染的(de)(de)幾(ji)種類型中(zhong)(沉(chen)淀污(wu)染、微生(sheng)物(wu)污(wu)染、膠體污(wu)染等(deng))，微生(sheng)物(wu)污(wu)染具有其特殊性，它(ta)在(zai)(zai)反(fan)滲(shen)透(tou)水(shui)處理(li)中(zhong)所造成的(de)(de)運行(xing)困(kun)難是最嚴(yan)重的(de)(de)一種。目前，國內在(zai)(zai)反(fan)滲(shen)透(tou)水(shui)處理(li)系(xi)(xi)統(tong)運行(xing)中(zhong)，膜的(de)(de)微生(sheng)物(wu)污(wu)染問題日漸突出(chu)。  

1微生(sheng)物污染的產生(sheng)和危(wei)害  

1.1產生原(yuan)因(yin)  

生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)污(wu)(wu)染(ran)是指微(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)在膜-水界(jie)面上(shang)積(ji)累從而影響系統性能(neng)的(de)(de)現象(xiang)。微(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)污(wu)(wu)染(ran)是膜材(cai)料、流動(dong)參數(如(ru)溶解物(wu)(wu)，流動(dong)速(su)度，壓(ya)力等)和微(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)間復(fu)雜的(de)(de)相互(hu)作用的(de)(de)結(jie)果。微(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)污(wu)(wu)染(ran)基本上(shang)是一個生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)膜生(sheng)(sheng)長(chang)的(de)(de)問題。  

微生物污染(ran)的(de)主要來源(yuan)是(shi)RO進(jin)料水(shui)(shui)。由于地表(biao)水(shui)(shui)和(he)淺層地下水(shui)(shui)中都存在(zai)著微生物，預(yu)處理系統未(wei)正(zheng)常有效工作，微生物就(jiu)會進(jin)RO組件(jian)，而RO組件(jian)內部潮濕陰暗可(ke)為(wei)(wei)微生物生長(chang)提供理想(xiang)環境，若(ruo)在(zai)進(jin)人(ren)反滲透系統前不加以(yi)殺(sha)滅，這些微生物將以(yi)反滲透膜(mo)(mo)為(wei)(wei)載體(ti)借助反滲透濃(nong)水(shui)(shui)段的(de)營養(yang)鹽而繁(fan)殖生長(chang)，在(zai)溫較熱(re)的(de)條件(jian)下，微生物的(de)生長(chang)更(geng)是(shi)迅(xun)速(su)，幾天之內便可(ke)在(zai)反滲透膜(mo)(mo)表(biao)面(mian)形成生物膜(mo)(mo)層，導致反滲透系統進(jin)出水(shui)(shui)間壓(ya)差迅(xun)速(su)增大，產(chan)水(shui)(shui)量與脫鹽率快速(su)下降(jiang)，同(tong)時污染(ran)產(chan)品(pin)水(shui)(shui)。另一方(fang)面(mian)預(yu)處理也可(ke)能(neng)是(shi)微生物污染(ran)源(yuan)，如輔助除去懸(xuan)浮物體(ti)的(de)絮凝劑過量，給微生物提供了適宜的(de)生長(chang)環境。  

在(zai)RO系(xi)統(tong)中，主要存在(zai)的(de)是好(hao)氧性細(xi)菌，一(yi)般未見真菌和霉菌，好(hao)氧菌在(zai)系(xi)統(tong)不同(tong)階段分布不同(tong)，如表1可以看出原水罐(guan)是滋生細(xi)菌的(de)主要場所，其(qi)次RO處理(li)器(qi)內部也有細(xi)菌的(de)生長(由于(yu)膜的(de)有機材(cai)料給細(xi)菌的(de)生長提(ti)供了一(yi)定的(de)條件)  

1.2危害  

目前(qian)商品化(hua)的反滲透膜(mo)材(cai)料主要(yao)有醋酸纖維和(he)聚(ju)酰(xian)胺兩大類(lei)。而醋酸纖維素膜(mo)裝置(zhi)是目前(qian)超(chao)純水(shui)制造系統(tong)中常用(yong)且經濟的反滲透裝置(zhi)。但其最大的缺點之一就是抗微(wei)生物的侵蝕能力(li)較(jiao)差。聚(ju)酰(xian)胺類(lei)膜(mo)盡(jin)管(guan)能抗微(wei)生物侵蝕，但污染問題仍然存(cun)在。  

大(da)(da)量微生物在膜、組件內的(de)大(da)(da)量繁殖.將造(zao)成三方面的(de)不良(liang)后果，第(di)一是微生物要(yao)吞食反滲透膜，脫鹽層被(bei)侵蝕而使脫鹽率下(xia)降(jiang)，并造(zao)成膜壽命縮(suo)短，使膜結構的(de)完整性遭到破(po)壞(huai)，甚至(zhi)造(zao)成重大(da)(da)系統故(gu)障(僅對CA膜);第(di)二是微生物的(de)大(da)(da)量繁殖和代謝，產(chan)生大(da)(da)量的(de)膠體物質，致使膜被(bei)堵塞，會增(zeng)大(da)(da)給(gei)水(shui)壓降(jiang)，造(zao)成通水(shui)量下(xia)降(jiang);第(di)三將造(zao)成產(chan)水(shui)中細菌總數的(de)增(zeng)加，使產(chan)品水(shui)質下(xia)降(jiang);第(di)四是生物膜(粘泥)不溶(rong)于(yu)(yu)酸，難溶(rong)于(yu)(yu)堿，幾乎(hu)不受水(shui)流剪切(qie)力的(de)影響，即使頻(pin)繁沖(chong)洗，也不能沖(chong)掉。消毒殺菌也難于(yu)(yu)使粘泥徹底清(qing)除。  

微(wei)生(sheng)物(wu)的一(yi)個重(zhong)要特征是它們(men)具有對營養(yang)水動力或其他條件變(bian)化作出迅速生(sheng)化和(he)基因(yin)調(diao)節(jie)的能力。因(yin)此，生(sheng)物(wu)污(wu)染(ran)比(bi)非(fei)活性(xing)的膠體(ti)污(wu)染(ran)或礦物(wu)質結垢危害性(xing)更大。  

目前廣泛應(ying)用的(de)(de)TFC反滲透(tou)膜(mo)(mo)(mo)，它的(de)(de)關(guan)鍵(jian)材料是聚丙烯酰胺，它對氧化性物質不具備堅強的(de)(de)抵(di)抗力(li)，因此，用戶一(yi)般都(dou)控(kong)制了反滲透(tou)入(ru)口的(de)(de)氧化還原電位，使膜(mo)(mo)(mo)在(zai)無氧化劑的(de)(de)環境下工作，而細菌等(deng)微生物附(fu)在(zai)膜(mo)(mo)(mo)的(de)(de)表面(mian)和通道(dao)網(wang)層上，憑借(jie)水中(zhong)(zhong)的(de)(de)營養成(cheng)分大量繁殖。許多(duo)文獻(xian)都(dou)表明(ming)，這種污染似乎在(zai)膜(mo)(mo)(mo)的(de)(de)中(zhong)(zhong)部發生，但從實際看來，經常是整個系統(tong)一(yi)起(qi)泛濫。  

2微生物污染的預測與簡易(yi)辨別方(fang)法  

(1)測(ce)定從原水(shui)(shui)(shui)入口、預處理各(ge)個環(huan)節反滲(shen)(shen)透給(gei)水(shui)(shui)(shui)、濃(nong)水(shui)(shui)(shui)以及反滲(shen)(shen)透產品(pin)水(shui)(shui)(shui)的細(xi)菌(jun)總數(TBC)，計算細(xi)菌(jun)變(bian)化數值(zhi)。若發現(xian)濃(nong)水(shui)(shui)(shui)中的TBC明顯增加，說(shuo)明反滲(shen)(shen)透膜上(shang)可能有粘泥形成。  

(2)給(gei)水中的(de)有(you)機(ji)物(wu)不僅(jin)自身可(ke)形成膜(mo)的(de)污染，還(huan)可(ke)作為細菌滋生(sheng)(sheng)的(de)營養物(wu)。所以可(ke)對有(you)機(ji)物(wu)(以總有(you)機(ji)碳表示，簡稱TOC)進行(xing)監(jian)測，膜(mo)廠(chang)家(jia)提(ti)示控制(zhi)TOC<2mg/L(以C表示)。2mg/LTOC大致相當于5mg/L的(de)總有(you)機(ji)生(sheng)(sheng)物(wu)量此值在正常運行(xing)時，不會引起膜(mo)間有(you)機(ji)物(wu)污堵。  

(3)檢(jian)驗(yan)是(shi)(shi)否為微(wei)生物污(wu)染的(de)(de)簡單方法是(shi)(shi)：從(cong)表(biao)面(mian)刮取一小部分污(wu)染物放在火(huo)焰上燃燒，其氣味與毛發(fa)燃燒的(de)(de)氣味相同。  

3微生物(wu)污染防治  

對于RO水處理系統,必須(xu)在RO工藝(yi)系統預(yu)處理中設置完(wan)善的(de)殺滅(mie)微生(sheng)物的(de)措施,才(cai)能從根本上控制住微生(sheng)物污染。  

關(guan)于防治微(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)污(wu)(wu)染(ran)。傳統的(de)(de)觀(guan)點認為(wei)，RO膜(mo)(mo)(mo)元(yuan)件(jian)的(de)(de)微(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)污(wu)(wu)堵(du)(du)主要(yao)來自于地表水(shui)(shui)，來自地下水(shui)(shui)的(de)(de)污(wu)(wu)堵(du)(du)則較輕(qing)，同時(shi)(shi)認為(wei)在(zai)RO裝置進水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)的(de)(de)微(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)含量<10,000cfu/ml時(shi)(shi)，都是(shi)比較安全的(de)(de)，由(you)此，應用者(zhe)在(zai)選(xuan)擇設計RO工(gong)藝系(xi)(xi)統時(shi)(shi)，給予的(de)(de)重(zhong)視常常不足。國(guo)內實例表明，某些地下水(shui)(shui)系(xi)(xi)統中(zhong)(zhong)的(de)(de)RO膜(mo)(mo)(mo)元(yuan)件(jian)已受到不同程度上(shang)的(de)(de)微(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)污(wu)(wu)堵(du)(du)，這是(shi)因為(wei)該系(xi)(xi)統中(zhong)(zhong)均設有原水(shui)(shui)池，其容積一般為(wei)1-2小時(shi)(shi)的(de)(de)貯水(shui)(shui)調節(jie)容量(如電力行業)，易滋生(sheng)(sheng)(sheng)微(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)，在(zai)半年內受到微(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)污(wu)(wu)堵(du)(du)需要(yao)清洗的(de)(de)膜(mo)(mo)(mo)元(yuan)件(jian)中(zhong)(zhong)，污(wu)(wu)堵(du)(du)最嚴重(zhong)的(de)(de)單只8英寸卷式膜(mo)(mo)(mo)元(yuan)件(jian)濕(shi)重(zhong)達35kg，正常濕(shi)重(zhong)為(wei)16.4kg，污(wu)(wu)染(ran)物(wu)呈淺黃(huang)色透明狀，燃燒氣味呈羊毛味。  

防(fang)止(zhi)微生(sheng)物(wu)污染的(de)(de)(de)(de)方法(fa)通常是采取有(you)效(xiao)的(de)(de)(de)(de)殺(sha)(sha)菌(jun)(jun)(jun)處(chu)理措(cuo)施，有(you)氯氣及(ji)NaClO,ClO2,KMnO4,H22O2、O3、紫外(wai)線照射等常規方法(fa)，控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)重點是選取合適的(de)(de)(de)(de)殺(sha)(sha)菌(jun)(jun)(jun)劑(ji)(ji)(ji)，足(zu)夠長(chang)的(de)(de)(de)(de)接觸時間(jian)。對于氯類殺(sha)(sha)菌(jun)(jun)(jun)劑(ji)(ji)(ji)，投加(jia)量一(yi)般以(yi)進水(shui)余氯含量>1mg/L為準，根據不同(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)反滲透(tou)膜(mo)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)合適的(de)(de)(de)(de)殘余氯量。另(ling)外(wai)還可以(yi)采用(yong)氧(yang)化(hua)(hua)性和(he)非氧(yang)化(hua)(hua)性殺(sha)(sha)菌(jun)(jun)(jun)劑(ji)(ji)(ji)(如Na2S2O5、NaHSO350mg/L，異噻唑啉酮15-25mg/L)定期、交替沖擊(ji)性、大劑(ji)(ji)(ji)量殺(sha)(sha)菌(jun)(jun)(jun)，可殺(sha)(sha)滅系(xi)統中大部(bu)分微生(sheng)物(wu)，甚至可以(yi)穿透(tou)粘附于系(xi)統中的(de)(de)(de)(de)生(sheng)物(wu)粘泥膜(mo)，起到殺(sha)(sha)滅、剝離作用(yong)。再(zai)就是嚴格控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)給水(shui)中的(de)(de)(de)(de)有(you)機(ji)(ji)物(wu)含量(以(yi)總有(you)機(ji)(ji)碳(tan)TOC表示不超過2mg/L)，抑制(zhi)(zhi)細菌(jun)(jun)(jun)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)長(chang)繁(fan)殖。最好同(tong)(tong)時注意監測反滲透(tou)系(xi)統各環節的(de)(de)(de)(de)水(shui)中細菌(jun)(jun)(jun)總數(TBC)以(yi)便有(you)效(xiao)的(de)(de)(de)(de)預防(fang)，當發現有(you)徽(hui)生(sheng)物(wu)污染的(de)(de)(de)(de)癥狀時(壓差(cha)升(sheng)高10%，產水(shui)量降低10%)應及(ji)時采取清洗措(cuo)施(包括(kuo)對預處(chu)理系(xi)統和(he)RO系(xi)統的(de)(de)(de)(de)清洗)，以(yi)免污染加(jia)重。  

定期殺(sha)菌(jun)，一(yi)般采用1%-3%的(de)甲醛溶液沖洗(xi)15min，殺(sha)死細菌(jun)。在RO系統停用期間，要求用甲醛，每2天洗(xi)1次(ci)。除采用甲醛以(yi)外(wai)，還可(ke)采用0.2%的(de)H22O2進行(xing)殺(sha)菌(jun)。  

一般認(ren)為(wei)，經過(guo)(guo)活性(xing)炭(tan)處(chu)理過(guo)(guo)的水中會(hui)含有大量微(wei)生物。但對于活性(xing)炭(tan)處(chu)理工藝,只要調(diao)整好反洗(xi)頻率及更換頻次,也可以防(fang)止(zhi)微(wei)生物污染。  

4結語  

(1)在反滲透(tou)水處理系統(tong)中(zhong)反滲透(tou)膜(mo)的微生(sheng)(sheng)物(wu)污(wu)染在各種膜(mo)污(wu)染中(zhong)是(shi)最嚴重(zhong)的。它具有(you)發展迅速(su)，形成的生(sheng)(sheng)物(wu)膜(mo)難于徹底(di)清除等特點，易堵塞膜(mo)，導致反滲透(tou)系統(tong)進出水間壓差迅速(su)增大，產(chan)水量與脫鹽率快速(su)下降，可能污(wu)染產(chan)品水，甚(shen)至損壞膜(mo)。  

(2)可以(yi)通過監測濃水細菌(jun)總數(TBC)值(zhi)的變化和給(gei)水的總有機碳(TOC)值(zhi)來對(dui)微(wei)生物污染(ran)進行(xing)預測，并(bing)可以(yi)通過燃燒污染(ran)物來簡(jian)易判斷是否是微(wei)生物污染(ran)。  

(3)要加強對地下水作為原水時預處理消毒(du)殺菌的重視(shi)，防止在RO裝置(zhi)中出現(xian)微生物污染。  

(4)對微生物污染的(de)(de)防治除常規方法外，還可(ke)以采(cai)用(yong)氧(yang)化性(xing)(xing)(xing)和非氧(yang)化性(xing)(xing)(xing)殺(sha)菌(jun)劑(ji)定(ding)期、交替沖擊(ji)性(xing)(xing)(xing)、大劑(ji)量殺(sha)菌(jun)。嚴格控制(zhi)給水中(zhong)的(de)(de)有機物含量(以總有機碳TOC表示不超過2mg/L)，抑制(zhi)細菌(jun)的(de)(de)生長(chang)繁(fan)殖。對于活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)處(chu)理(li)工藝(yi),只(zhi)要調整(zheng)好反洗(xi)頻(pin)率及更(geng)換頻(pin)次,也可(ke)以防止微生物污染。

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