非氧化性殺菌劑緩解NF/RO膜運行壓力上漲的效果研究

蔡斌+秦普豐+高新+周俊+徐輝+張志敏+洪安慶

摘要 隨著膜組件使用年限的增加，膜逐漸出現(xiàn)老化，微生物污染也成為NF/RO系統(tǒng)運行過程中出現(xiàn)較頻繁的問題之一，嚴重影響著膜系統(tǒng)的產水性能和使用壽命。選取長沙生活垃圾滲濾液處理廠反滲透/納濾處理系統(tǒng)為分析對象，開展在線投加專用TJ Steri 600型非氧化性殺菌劑試驗。結果表明，膜系統(tǒng)運行開始時在線連續(xù)添加TJ Steri 600型殺菌劑，能有效控制膜運行壓力的上升并防止膜產水通量下降，同時可有效抑制微生物增長，且對電導率無顯著影響；NF/RO膜運行壓力較高的膜系統(tǒng)添加TJ Steri 600型殺菌劑后，膜運行壓力穩(wěn)定，上漲趨勢不明顯，大大減少膜元件化學清洗次數。

關鍵詞 非氧化性殺菌劑；垃圾滲濾液；納濾/反滲透系統(tǒng)；生物污染；運行壓力

中圖分類號 TQ085 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）22-0141-02

Abstract With increase of service life of membrane module，the membrane appears aging，and microbial contamination has become one of the problems frequently appear in the NF/RO system running process，which seriously affects the water performance and service life of the membrane system. The NF/RO treatment system of the life landfill leachate treatment plant in Changsha was selected as the analysis object，and the experiment of online application of TJ Steri 600 non-oxidizing fungicide was conducted. The results showed that when online continuous adding TJ Steri 600 non-oxidizing fungicide at the start of membrane system operation，it could effectively control the operation of membrane pressure rise and prevent membrane water production rate decline. At the same time，it could effectively inhibit the growth of microorganism，and without significant effect on the conductivity. After adding TJ Steri 600 fungicide to the membrane system with high pressure of NF/RO membrane，the membrane operation pressure was stable，the rise trend was not obvious，and the frequency of chemical cleaning of membrane components was greatly reduced.

Key words non-oxidizing fungicide；landfill leachate；NF/RO system；biological contamination；operation pressure

近年來，隨著水處理技術的發(fā)展以及處理外排水國家標準的提升，“水質均衡+外置式MBR+納濾/反滲透系統(tǒng)+達標排放”已成為國內大型垃圾填埋場有關垃圾滲濾液處理的主流工藝。該工藝運行穩(wěn)定，其中膜深度處理系統(tǒng)是確保水質總氮達標的關鍵處理流程。

垃圾滲濾液成分復雜，且因季節(jié)更替、降雨量大小、填埋垃圾類型變化等諸多外界因素造成膜系統(tǒng)的進水水質指標存在較大的波動和不確定性，膜污染成為NF/RO系統(tǒng)正常運行過程中極為常見的問題，直接影響膜系統(tǒng)的產水通量和使用壽命，其中生物污染是膜系統(tǒng)操作中最常見和最嚴重的污染之一[1]。

隨著膜運行年限的增加以及化學藥劑清洗，且本套工藝設計的生化池溫度長期在32～36 ℃之間，使膜機組的運行一直處于高溫狀態(tài)，因而膜元件機械產水性能必然會發(fā)生一定程度的衰減。特別是夏季水溫適宜，微生物繁殖較快，新膜或運行時間不長的膜系統(tǒng)能夠有效截留微生物、膠體；而使用時間較長的膜系統(tǒng)運行過程中易形成生物黏膜，形成生物污染。生物黏膜是一種自我支撐復雜的網狀結構體，其能夠吸附處理水中的有機物和無機物，并且成為下一代細胞繁殖的營養(yǎng)源[2]。微生物污垢的結構、成分相對比較復雜，其中生物黏泥成了主要的污染源。受生物黏泥污染的影響，NF/RO系統(tǒng)表現(xiàn)出運行壓力上漲過快，產水通量下降幅度大，嚴重時直接造成單支膜元件機械損壞。因此，膜元件運行過程中，定期進行膜系統(tǒng)生物殺菌十分有必要。按照不同殺菌劑原理可分為氧化性殺菌劑與非氧化殺菌劑，其能夠快速抑制細菌的繁殖[3]。因納濾/反滲透膜為聚酰胺復合材料，極易氧化，氧化性殺菌劑在投加濃度上不易控制，使用起來極不方便，非氧化殺菌劑因具有更強的適應性而得到廣泛應用[4-6]。

筆者針對長沙垃圾滲濾液處理過程中的反滲透/納濾膜處理工藝，分別開展了納濾、反滲透膜機組殺菌劑投加的對照空白試驗，探索上海同濟研制的非氧化性殺菌劑（TJ Steri 600型）在不影響膜本身產水指標的基礎上對膜系統(tǒng)運行壓力上漲的緩解效果，以期為水處理行業(yè)反滲透/納濾膜污染提供技術借鑒。endprint

1 材料與方法

反滲透膜：陶氏，型號SW30HRLE-370/34i；納濾膜：陶氏，型號NF270-400；殺菌劑：上海同濟，型號TJ Steri 600型。

本次試驗選取長沙生活垃圾滲濾液處理廠運行的NF/RO膜機組，開展了殺菌劑投加試驗，設2個處理，分別為空白組未投加殺菌劑和試驗組投加5～10 mg/kg殺菌劑。著重觀察2種試驗情況下各膜系統(tǒng)的運行數據：運行壓力、電導率變化情況、COD去除率、膜產水通量（每小時膜機組產生的清液量），運行時間以600 h為周期。

2 結果與分析

2.1 納濾/反滲透膜運行壓力變化規(guī)律

由圖1可知，空白組經運行60 h后，無論納濾機組還是反滲透機組膜運行壓力開始逐漸上漲，且反滲透上漲速度很快，而試驗組（投加殺菌劑）的膜機組運行壓力上漲緩慢，基本穩(wěn)定，（其中NF空白組在220、460 h分別進行了化學藥劑清洗），這充分說明添加TJ Steri 600型殺菌劑后能夠有效控制膜運行壓力的上升，同時能夠減少化學藥劑清洗次數，降低運行成本。

2.2 納濾/反滲透膜出水電導率變化規(guī)律

由圖2可知，NF/RO膜電導率去除率在不同運行時間段的變化規(guī)律明顯不同，空白組與試驗組的納濾膜前后電導率去除率無明顯變化，其原因分析為納濾與反滲透截留離子不同，納濾膜不截留一價鹽，而反滲透截留一價鹽，且MBR系統(tǒng)超濾出水一價鹽占主要成分；而反滲透膜試驗組在500 h以后電導率去除率降至90%，這是因為生物黏泥、膠體在RO膜表面上的濃度逐漸變高，一定程度上導致反滲透膜電導率去除率下降。

2.3 納濾/反滲透膜產水通量變化規(guī)律

由圖3可知，空白組經運行20 h后，無論納濾機組還是反滲透機組膜產水通量都呈現(xiàn)下降趨勢，且反滲透產水通量下降幅度較大，而試驗組（投加殺菌劑）的膜機組產水通量基本穩(wěn)定，略有小幅度變化（其中NF空白組在220、460 h分別進行了化學藥劑清洗），這充分說明添加TJ Steri 600型的殺菌劑后能夠有效控制膜產水通量的下降，提高單位時間內的清液產量，進而提升生產利潤[7-8]。

2.4 納濾/反滲透膜出水COD濃度變化規(guī)律

由圖4可知，空白組與試驗組，無論納濾機組還是反滲透機組出水COD濃度均無明顯變化，比較穩(wěn)定，這充分說明TJ Steri 600型的非氧化殺菌劑不會損壞膜元件的機械物理性能，能確保出水水質不受影響，該類殺菌劑的適用性較強。

3 結論與討論

（1）垃圾滲濾液處理廠的NF/RO膜系統(tǒng)當出現(xiàn)生物污染時，膜機組運行開始時就按照廠家指定投加濃度添加該類非氧化性殺菌劑，能夠有效控制MF/RO運行壓力的上漲并防止膜產水通量下降，同時可減少膜化學清洗次數，降低運行成本。

（2）膜機組添加TJ Steri 600型殺菌劑后未對膜出水電導率造成顯著影響。

（3）膜機組添加TJ Steri 600型殺菌劑后未對膜出水COD造成顯著影響，說明該類殺菌劑不會發(fā)生反應而損壞膜元件。

（4）在夏季期間，垃圾滲濾液處理廠運行的NF/RO膜極易發(fā)生微生物污染，造成膜元件富集大量的生物黏泥及膠體，從而引起膜運行壓力上漲速度快、化學清洗頻率高的生產難題，為降低生產輔料成本及延長膜使用壽命，對膜機組定期進行生物殺菌十分有必要。

4 參考文獻

[1] 蘇立永，潘獻輝，葛云紅，等.非氧化殺菌劑控制反滲透系統(tǒng)生物污染[J].中國給水排水，2012，28（20）：15-18.

[2] 金月清，曾旭，謝劍鋒，等.殺菌劑在反滲透膜污染去除中的應用研究[J].中國給水排水，2016，32（13）：32-36.

[3] 李國東，王薇，李鳳娟，等.反滲透膜的研究進展[J].高分子通報，2010（7）：37-42.

[4] 李鳳娟，王薇，杜啟云.反滲透膜的應用進展[J].天津工業(yè)大學學報，2009，28（2）：25-29.

[5] 楊凡，趙宇君，楊柳，等.反滲透非氧化性殺菌劑投加及藥性評估方法研究[J].化學工程與裝備，2016（8）：55-57.

[6] 聶發(fā)輝，李文婷，劉占孟.垃圾滲濾液處理技術的研究進展[J].華東交通大學學報，2013，30（2）：21-27.

[7] 許亞夫，鄒大江，熊俊.濾膜材料及微濾技術的應用[J].中國組織工程研究，2011，15（16）：2949-2952.

[8] 許駿，王志，王紀孝，等.反滲透膜技術研究和應用進展[J].化學工業(yè)與工程，2010，27（4）：351-357.endprint