反滲透預處理系統分析微生物污染的原因及處理

嚴格的供水預處理是保證反滲透成功運行的前提，微生物污染一直是反滲透系統面臨的重要風險。微生物污染不僅針對反滲透膜，還可能發生在預處理系統的各個環節，影響系統的運行。防止微生物污染是反滲透給水預處理階段的重要任務之一。

1、系統概況

A電廠采用反滲透膜技術進行預脫鹽，然后通過二次離子交換脫鹽制備合格的軟化水。水源來自水庫地表水。反滲透系統采用澄清和多級過濾進行預處理。處理過程如圖1所示。

澄清處理中使用的絮凝劑是聚合氯化鋁。為了控制系統中的微生物，在澄清池的入口添加殺菌劑進行殺菌和除藻處理。醉中使用的殺菌劑是二氧化氯。由于二氧化氯發生器運行不穩定，2013年被次氯酸鈉取代。反滲透裝置有兩排，采用一級和二級組合方式，單排設計輸出為150噸/小時，每排配有四個安全過濾器。安全濾芯采用進口品牌的高流量折疊式濾芯，過濾精度為5 μ m，

2、保安過濾器壓差異?，F象

反滲透系統于2010年投入運行。運行期間，安全過濾器的壓差為監測。當安全過濾器入口和出口之間的壓差超過0.3兆帕時，更換濾芯。系統投入運行后，安全濾芯的正常使用期限約為3個月，z大允許長度可達半年。自2013年4月以來，安全過濾器的異常壓差經常上升，濾芯的使用壽命變短:當反滲透系統關閉一段時間后再投入運行，或者細砂過濾器反洗后再次投入運行時，安全過濾器的壓差會在很短的時間內上升到超過允許值。2014年春夏，情況變得更加嚴重。濾芯zui僅使用了兩周。在此期間，活性炭過濾器和細砂過濾器的水污染指數均在可接受的范圍內。未發現超標情況。后續反滲透裝置 級操作的壓差也相應增加，但在允許范圍內，第二級操作的壓差增加速率沒有顯著變化。

3、預處理系統微生物污染判斷

3.1預處理系統調查

安全過濾器壓差增加表明濾芯結垢。正常情況下，濾芯結垢的原因無非是污泥顆粒堵塞和微生物污染?？疾炝祟A處理系統中所有設備的運行情況。澄清器和空氣洗滌過濾器運行正常。過濾出水濁度小于0.5NTU，活性炭過濾器和細砂過濾器出水SDI歷史數據在4-5之間，滿足反滲透進水要求。SDI試驗膜上未發現污泥或濾料粉末截留，但在細砂過濾器觀察孔處的濾料表面觀察到綠色粘性污泥附著。取出污染堵塞的濾芯進行檢查，有很重的魚腥味。濾芯筒內側(進水側)為潔凈，外側(出水側)有淡黃色斑點，無異物堵塞跡象。系統檢查結果z初指向微生物污染。

3.2濾芯結垢檢測

為了進一步確定結垢原因，用掃描電子顯微鏡和能譜儀對結垢濾芯進行了顯微檢測。保持剛取出的阻污濾芯處于潮濕狀態，將其密封，并發送至檢測機構和檢測。將折疊的過濾膜切割成約3厘米×4厘米的尺寸。展開后，根據過濾膜工藝結構分離三層過濾膜。用掃描電子顯微鏡分別放大觀察每層的進水側，用能譜儀對阻污物質進行元素分析。圖2和3是*層(su)的掃描圖像

掃描電鏡觀察結果表明，濾芯濾膜中確實存在異物，主要發生在濾膜的第二層和第三層，尤其是第三層嘴。附件幾乎占據了大部分孔隙空間，這應該是過濾器壓差高的直接原因。附著元素分析的結果表明，碳元素和氧元素的質量分數大于70%，并且有少量的硅元素和鋁元素。從濾芯比例來看，濾芯內部的附著物主要是有機物。結合被測濾芯的強烈腥味和出口側表面的黃綠色斑塊，可以確定微生物污染是濾芯堵塞的主要原因。

安全過濾器濾芯的微生物污染反映了預處理階段滅菌和除藻不完全。理論上，預處理系統的所有部分都存在微生物污染的風險。細砂過濾介質表面存在綠色粘液表明這種風險確實存在。盡管活性炭過濾器未取樣檢測，但從細砂過濾器的污染嚴重程度來看，微生物污染的可能性非常高。

4、微生物污染原因分析

微生物存在于幾乎所有的地表水，但零星微生物不會形成菌落，也不會造成微生物污染的威脅。導致微生物污染的因素很多，如水源、溫度、季節、處理方法、操作條件等。就電廠而言，微生物污染的發生主要是殺菌劑處理、運行方式、季節因素和系統缺陷綜合作用的結果。

(1)預處理階段殺菌劑處理不足。從時間角度來看，微生物污染發生在殺生物劑從二氧化氯變為次氯酸鈉之后，這反映了次氯酸鈉劑量不足導致殺生物不完全。就消毒性能而言，在相同劑量條件下，次氯酸鈉比二氧化氯弱。電廠使用次氯酸鈉后，澄清池出水的余氯質量濃度一般約為0.1毫克/升。參考相關行業標準，如生活飲用水衛生標準要求出水余氯≥0.3毫克/升，循環冷卻水處理設計規范要求連續加氯時，水中余氯含量控制在0.1 ~ 0.5毫克/升。為了在后續過濾器、清潔水箱和過濾器的長期停留期間保持澄清池出水的持續殺滅能力，澄清池出水0.1毫克/升的余氯含量明顯較低。隨著余氯含量的消耗和衰減，水體失活消失，生物在適當的環境中繁殖和聚集。

(2)工藝缺陷。由于在活性炭過濾器的離子交換除鹽系統的基礎上增加了細砂過濾器和反滲透裝置，活性炭過濾器在反滲透預處理系統流程中位于細砂過濾器之前。這種相反的常規過程布置使得清潔水箱的流出物在活性炭過濾過程中被去除，即使它含有足夠的余氯，殺生物劑也不能到達細砂過濾器和安全過濾器，并且活性炭床后面的微生物不能被殺死。由于長期運行，細砂過濾器中的微生物大量積累，成為安全過濾器和反滲透膜中微生物污染源。

(3)系統的長期關閉會助長微生物污染。受少量軟化水的限制，反滲透和預處理系統通常會關閉24小時以上。在預處理階段滅菌不完全的情況下，水流的靜止狀態為微生物在水體中的積累和繁殖提供了更好的環境。微生物生長在活性炭過濾器、細砂過濾器和安全過濾器在關閉期間容易攔截污染物的位置，即快速。微生物代謝形成生物粘膜，其粘性強，幾乎不受水流剪切力的影響。一旦形成，很難通過常規方式(如反沖洗和正向沖洗)將其集中移除，從而累積很長時間

5、處理對策及效果

(4)在活性炭過濾器出口添加殺菌劑投加點進行二次殺菌處理，并添加次氯酸鈉控制后續系統中的微生物污染。運行時，安全過濾器入口處的余氯控制在0.1-0.3毫克/升，通過控制還原劑的加入量，保證反滲透膜入口處的余氯小于0.1毫克/升。

(5)縮短反滲透系統的關閉時間，每次關閉時間不得超過24h，以避免關閉過程中微生物的繁殖和積累。

以上處理措施應根據實施難度進行。2015年5月，活性炭過濾器出口二次殺菌加藥設備進行改造，細砂過濾器進行高濃度殺菌清洗處理。之后，反滲透預處理系統按調整后的方式運行，二次殺菌處理繼續投入運行。從改造后的運行情況來看，防治措施取得了良好的效果。截至2015年7月15日，安全濾芯已連續使用兩個多月，過濾器壓差保持良好狀態。

6、結語

嚴格的供水預處理是保證反滲透成功運行的前提。隨著微濾、超濾等精密過濾設備的日益應用和成熟，膠體和懸浮顆粒、大分子有機物對反滲透膜的威脅程度已經大大提高到降低，而微生物污染一直是反滲透系統面臨的重要風險。微生物污染不僅針對反滲透膜，還可能發生在預處理系統的各個環節，影響系統的運行。防止微生物污染是反滲透給水預處理階段的重要任務之一。由于微生物污染受多種因素影響，如水源、季節、處理方法、設備條件等。目前尚無統一的防治標準可供參考。要求操作人員根據實際情況選擇合適的處理方法，強化監測，不斷總結經驗，形成一套適合自己的安全有效的防治方法。