非氧化性杀菌剂缓解NF/RO膜运行压力上涨的效果研究

蔡斌+秦普丰+高新+周俊+徐辉+张志敏+洪安庆

摘要 随着膜组件使用年限的增加，膜逐渐出现老化，微生物污染也成为NF/RO系统运行过程中出现较频繁的问题之一，严重影响着膜系统的产水性能和使用寿命。选取长沙生活垃圾渗滤液处理厂反渗透/纳滤处理系统为分析对象，开展在线投加专用TJ Steri 600型非氧化性杀菌剂试验。结果表明，膜系统运行开始时在线连续添加TJ Steri 600型杀菌剂，能有效控制膜运行压力的上升并防止膜产水通量下降，同时可有效抑制微生物增长，且对电导率无显著影响；NF/RO膜运行压力较高的膜系统添加TJ Steri 600型杀菌剂后，膜运行压力稳定，上涨趋势不明显，大大减少膜元件化学清洗次数。

关键词 非氧化性杀菌剂；垃圾渗滤液；纳滤/反渗透系统；生物污染；运行压力

中图分类号 TQ085 文献标识码 A 文章编号 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

近年来，随着水处理技术的发展以及处理外排水国家标准的提升，“水质均衡+外置式MBR+纳滤/反渗透系统+达标排放”已成为国内大型垃圾填埋场有关垃圾渗滤液处理的主流工艺。该工艺运行稳定，其中膜深度处理系统是确保水质总氮达标的关键处理流程。

垃圾渗滤液成分复杂，且因季节更替、降雨量大小、填埋垃圾类型变化等诸多外界因素造成膜系统的进水水质指标存在较大的波动和不确定性，膜污染成为NF/RO系统正常运行过程中极为常见的问题，直接影响膜系统的产水通量和使用寿命，其中生物污染是膜系统操作中最常见和最严重的污染之一[1]。

随着膜运行年限的增加以及化学药剂清洗，且本套工艺设计的生化池温度长期在32～36 ℃之间，使膜机组的运行一直处于高温状态，因而膜元件机械产水性能必然会发生一定程度的衰减。特别是夏季水温适宜，微生物繁殖较快，新膜或运行时间不长的膜系统能够有效截留微生物、胶体；而使用时间较长的膜系统运行过程中易形成生物黏膜，形成生物污染。生物黏膜是一种自我支撑复杂的网状结构体，其能够吸附处理水中的有机物和无机物，并且成为下一代细胞繁殖的营养源[2]。微生物污垢的结构、成分相对比较复杂，其中生物黏泥成了主要的污染源。受生物黏泥污染的影响，NF/RO系统表现出运行压力上涨过快，产水通量下降幅度大，严重时直接造成单支膜元件机械损坏。因此，膜元件运行过程中，定期进行膜系统生物杀菌十分有必要。按照不同杀菌剂原理可分为氧化性杀菌剂与非氧化杀菌剂，其能够快速抑制细菌的繁殖[3]。因纳滤/反渗透膜为聚酰胺复合材料，极易氧化，氧化性杀菌剂在投加浓度上不易控制，使用起来极不方便，非氧化杀菌剂因具有更强的适应性而得到广泛应用[4-6]。

笔者针对长沙垃圾渗滤液处理过程中的反渗透/纳滤膜处理工艺，分别开展了纳滤、反渗透膜机组杀菌剂投加的对照空白试验，探索上海同济研制的非氧化性杀菌剂（TJ Steri 600型）在不影響膜本身产水指标的基础上对膜系统运行压力上涨的缓解效果，以期为水处理行业反渗透/纳滤膜污染提供技术借鉴。endprint

1 材料与方法

反渗透膜：陶氏，型号SW30HRLE-370/34i；纳滤膜：陶氏，型号NF270-400；杀菌剂：上海同济，型号TJ Steri 600型。

本次试验选取长沙生活垃圾渗滤液处理厂运行的NF/RO膜机组，开展了杀菌剂投加试验，设2个处理，分别为空白组未投加杀菌剂和试验组投加5～10 mg/kg杀菌剂。着重观察2种试验情况下各膜系统的运行数据：运行压力、电导率变化情况、COD去除率、膜产水通量（每小时膜机组产生的清液量），运行时间以600 h为周期。

2 结果与分析

2.1 纳滤/反渗透膜运行压力变化规律

由图1可知，空白组经运行60 h后，无论纳滤机组还是反渗透机组膜运行压力开始逐渐上涨，且反渗透上涨速度很快，而试验组（投加杀菌剂）的膜机组运行压力上涨缓慢，基本稳定，（其中NF空白组在220、460 h分别进行了化学药剂清洗），这充分说明添加TJ Steri 600型杀菌剂后能够有效控制膜运行压力的上升，同时能够减少化学药剂清洗次数，降低运行成本。

2.2 纳滤/反渗透膜出水电导率变化规律

由图2可知，NF/RO膜电导率去除率在不同运行时间段的变化规律明显不同，空白组与试验组的纳滤膜前后电导率去除率无明显变化，其原因分析为纳滤与反渗透截留离子不同，纳滤膜不截留一价盐，而反渗透截留一价盐，且MBR系统超滤出水一价盐占主要成分；而反渗透膜试验组在500 h以后电导率去除率降至90%，这是因为生物黏泥、胶体在RO膜表面上的浓度逐渐变高，一定程度上导致反渗透膜电导率去除率下降。

2.3 纳滤/反渗透膜产水通量变化规律

由图3可知，空白组经运行20 h后，无论纳滤机组还是反渗透机组膜产水通量都呈现下降趋势，且反渗透产水通量下降幅度较大，而试验组（投加杀菌剂）的膜机组产水通量基本稳定，略有小幅度变化（其中NF空白组在220、460 h分别进行了化学药剂清洗），这充分说明添加TJ Steri 600型的杀菌剂后能够有效控制膜产水通量的下降，提高单位时间内的清液产量，进而提升生产利润[7-8]。

2.4 纳滤/反渗透膜出水COD浓度变化规律

由图4可知，空白组与试验组，无论纳滤机组还是反渗透机组出水COD浓度均无明显变化，比较稳定，这充分说明TJ Steri 600型的非氧化杀菌剂不会损坏膜元件的机械物理性能，能确保出水水质不受影响，该类杀菌剂的适用性较强。

3 结论与讨论

（1）垃圾渗滤液处理厂的NF/RO膜系统当出现生物污染时，膜机组运行开始时就按照厂家指定投加浓度添加该类非氧化性杀菌剂，能够有效控制MF/RO运行压力的上涨并防止膜产水通量下降，同时可减少膜化学清洗次数，降低运行成本。

（2）膜机组添加TJ Steri 600型杀菌剂后未对膜出水电导率造成显著影响。

（3）膜机组添加TJ Steri 600型杀菌剂后未对膜出水COD造成显著影响，说明该类杀菌剂不会发生反应而损坏膜元件。

（4）在夏季期间，垃圾渗滤液处理厂运行的NF/RO膜极易发生微生物污染，造成膜元件富集大量的生物黏泥及胶体，从而引起膜运行压力上涨速度快、化学清洗频率高的生产难题，为降低生产辅料成本及延长膜使用寿命，对膜机组定期进行生物杀菌十分有必要。

4 参考文献

[1] 苏立永，潘献辉，葛云红，等.非氧化杀菌剂控制反渗透系统生物污染[J].中国给水排水，2012，28（20）：15-18.

[2] 金月清，曾旭，谢剑锋，等.杀菌剂在反渗透膜污染去除中的应用研究[J].中国给水排水，2016，32（13）：32-36.

[3] 李国东，王薇，李凤娟，等.反渗透膜的研究进展[J].高分子通报，2010（7）：37-42.

[4] 李凤娟，王薇，杜启云.反渗透膜的应用进展[J].天津工业大学学报，2009，28（2）：25-29.

[5] 杨凡，赵宇君，杨柳，等.反渗透非氧化性杀菌剂投加及药性评估方法研究[J].化学工程与装备，2016（8）：55-57.

[6] 聂发辉，李文婷，刘占孟.垃圾渗滤液处理技术的研究进展[J].华东交通大学学报，2013，30（2）：21-27.

[7] 许亚夫，邹大江，熊俊.滤膜材料及微滤技术的应用[J].中国组织工程研究，2011，15（16）：2949-2952.

[8] 许骏，王志，王紀孝，等.反渗透膜技术研究和应用进展[J].化学工业与工程，2010，27（4）：351-357.endprint