雙膜法水處理系統微生物污堵控制研究

方亞剛，林 慶，侯新華，姜寶安，劉家節

（1.中海油惠州石化有限公司，廣東 惠州 516086；2.天津正達科技有限責任公司，天津 300300；3.中海油天津化工研究設計院有限公司，天津 300131）

以超濾、反滲透為代表的雙膜脫鹽水工藝因具有將諸多優點，廣泛應用于工業純水生產。但如水質、運行條件不好，容易產生膜元件的污堵現象，影響正常生產［1］。

2019年5月份華南某煉油廠雙膜水處理系統出現嚴重微生物污堵，超濾、反滲透頻繁清洗、更換保安過濾器濾芯。生產受到了嚴重影響。在實驗分析的基礎上，通過改進殺菌措施，減緩了濾芯污堵速度，延長了更換周期，取得了良好效果。

1 現場工藝流程及存在問題

1.1 現場工藝流程及處理方案

華南某煉化廠公用工程脫鹽水裝置工藝流程見圖1。

圖1 工藝流程圖

1.2 現場問題及分析

2019年5月起，超濾、保安過濾器、反滲透壓差出現明顯增高趨勢。保安過濾器更換周期由原來的1～2個月縮短為7 d左右；超濾由原來的4個月清洗一次；降為1個月清洗一次。反滲透裝置從原來的3個月清洗一次將為1個月清洗一次。嚴重影響了系統正常運行，增加了物料、人力消耗。

出現此問題前后系統工藝操作沒有明顯變動，所以排除工藝方面原因。故從水質方面進行分析。

1.2.1 水質情況分析

由于華南地區2019年4月份后降雨較多，導致系統原水中雨水比例變大，使系統水質整體變差，余氯降為0.1mg/L左右。5月份系統COD、細菌數較高，系統可能受到了微生物污染。

1.2.2 保安過濾器濾芯污染物分析

失效保安過濾器濾芯通體呈棕黑色，表面附有大量棕黑色粘泥、帶有強烈腥臭味。刮下泥樣，烘干、灼燒，帶有明顯蛋白質燃燒臭味。對污染物初步鏡檢，40倍物鏡下觀察到類似菌膠團樣物質，其間有大量游動細菌。

550℃灼燒失重所占比例最大，為66.9%。污染物應以生物污染為主。其他組分含量相對較少。

1.2.3 反滲透膜組件污染物分析

拆下反滲透膜殼端蓋檢查，發現一段進口端污堵較為明顯，膜殼內壁滑膩且有半透明微黃色凝膠狀物質，帶有腥臭味。刮下泥樣，烘干、灼燒，帶有明顯蛋白質燃燒臭味。對污染物初步鏡檢，100倍油鏡下觀察到大量游動微生物。

550℃灼燒失重所占比例最大，為84.3%。污染物應以生物污染為主。其他組分含量相對較少。

水質分析及污染物分析結果表明，雙膜系統污堵主要是由微生物污染造成的，系統整體存在微生物失控的風險。

2 采取的措施及實際應用效果

2.1 增加氧化性殺菌劑投加

2.1.1 氧化性殺菌劑投加方案

2019年4月份后隨著雨水量的加大，原水細菌數增高、余氯降低，為了控制微生物繁殖，降低保安過濾器進水微生物數量，2019年5月底在原水箱鋪設一條加藥管線，連續投加次氯酸鈉，使超濾產水箱余氯維持在0.3～0.8 mg/L。

2.1.2 氧化性殺菌劑投加效果

經一個月的試運行，原水箱細菌數維持在102個/mL，超濾污堵情況有了較大改善，清洗頻次恢復到4月一次。保安過濾器濾芯更換周期延長到半個月左右，反滲透一段壓差增加速度略有下降。

2.2 調整非氧化性殺菌劑投加方案

余氯殘留極易損傷反滲透組件，要求在保安過濾器前加還原劑消除余氯，保安過濾器及后級，不宜通過投加氧化性殺菌劑控制微生物，為了進一步提高效果，還需要投加非氧化性殺菌劑。

需優選和改進非氧化性殺菌劑的種類和投加方案。

2.2.1 非氧化性殺菌劑實驗室篩選

1）實驗試劑。選取現場庫存殺菌劑A、穩定型DBNPA殺菌劑TS-839、市售異噻唑啉酮類殺菌劑B、異噻唑啉酮衍生物和增效劑復配型殺菌劑TS-828R四種進評價。菌種從現場保安過濾器黏泥中提取培養。

2）殺菌評價方法及結果。殺菌劑A投加質量濃度到150 mg/L時，殺菌率僅有99.1%；殺菌劑B投加質量濃度到150 mg/L時殺菌率僅有99.7%，效果不佳；TS-828R和TS-839投加質量濃度在100mg/L時殺菌率已達99.9%，故優選TS-828R和TS-839用于現場試驗。

2.2.2 非氧化性殺菌劑投加方案

自2019年7月1月起，采用殺菌劑TS-828R與TS-839每月各交替沖擊投加2次，每次150mg/kg，投加位置超濾產水箱。以強化殺菌效果。

2.3 氧化性殺菌劑投加效果

采用此方案后，保安過濾器壓差增長速度顯著降低。濾芯更換周期延長到1個月以上；反滲透一段壓差增長速度明顯降低，清洗頻次恢復到3月1次。

1）5月份未采取強化殺菌措施，保安過濾器壓差達到80kPa左右時即更換濾芯，約7 d更換一次。非氧化性殺菌劑A未能有效控制濾芯污堵；2）6月份采取投加氧化性殺菌劑，提高原水余氯的措施后，情況有所改善，約14 d更換一次濾芯；3）6月29日更換濾芯后，采取兩種非氧化性殺菌劑交替投加的方案，濾芯污堵得到較好的控制，尤其是7月11日投加非氧化性殺菌劑TS-828R后。濾芯壽命能延長至28 d以上，大大減少了濾芯更換頻次。

3 結論

華南地區以雨水、地表水等作為原水的反滲透系統，水質狀況較差，極易出現微生物污堵，影響正常生產。采取原水氧化性殺菌劑殺菌，增加非氧化性殺菌劑種類，兩種非氧化性殺菌劑交投投加等強化措施，往往能取得良好微生物控制效果。