雙膜法水處理系統(tǒng)微生物污堵控制研究

方亞剛，林 慶，侯新華，姜寶安，劉家節(jié)

（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(zé)任公司，天津 300300；3.中海油天津化工研究設(shè)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(yōu)點，廣泛應(yīng)用于工業(yè)純水生產(chǎn)。但如水質(zhì)、運行條件不好，容易產(chǎn)生膜元件的污堵現(xiàn)象，影響正常生產(chǎn)［1］。

2019年5月份華南某煉油廠雙膜水處理系統(tǒng)出現(xiàn)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(chǎn)受到了嚴重影響。在實驗分析的基礎(chǔ)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(xiàn)場工藝流程及存在問題

1.1 現(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(tǒng)正常運行，增加了物料、人力消耗。

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

1.2.1 水質(zhì)情況分析

由于華南地區(qū)2019年4月份后降雨較多，導(dǎo)致系統(tǒng)原水中雨水比例變大，使系統(tǒng)水質(zhì)整體變差，余氯降為0.1mg/L左右。5月份系統(tǒng)COD、細菌數(shù)較高，系統(tǒng)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(zhì)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(zhì)，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(yīng)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(fā)現(xiàn)一段進口端污堵較為明顯，膜殼內(nèi)壁滑膩且有半透明微黃色凝膠狀物質(zhì)，帶有腥臭味。刮下泥樣，烘干、灼燒，帶有明顯蛋白質(zhì)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(yīng)以生物污染為主。其他組分含量相對較少。

水質(zhì)分析及污染物分析結(jié)果表明，雙膜系統(tǒng)污堵主要是由微生物污染造成的，系統(tǒng)整體存在微生物失控的風(fēng)險。

2 采取的措施及實際應(yīng)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(shù)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(shù)量，2019年5月底在原水箱鋪設(shè)一條加藥管線，連續(xù)投加次氯酸鈉，使超濾產(chǎn)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(jīng)一個月的試運行，原水箱細菌數(shù)維持在102個/mL，超濾污堵情況有了較大改善，清洗頻次恢復(fù)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(diào)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(yōu)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(xiàn)場庫存殺菌劑A、穩(wěn)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(fù)配型殺菌劑TS-828R四種進評價。菌種從現(xiàn)場保安過濾器黏泥中提取培養(yǎng)。

2）殺菌評價方法及結(jié)果。殺菌劑A投加質(zhì)量濃度到150 mg/L時，殺菌率僅有99.1%；殺菌劑B投加質(zhì)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(zhì)量濃度在100mg/L時殺菌率已達99.9%，故優(yōu)選TS-828R和TS-839用于現(xiàn)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(chǎn)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(fù)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(jié)論

華南地區(qū)以雨水、地表水等作為原水的反滲透系統(tǒng)，水質(zhì)狀況較差，極易出現(xiàn)微生物污堵，影響正常生產(chǎn)。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。