双膜法水处理系统微生物污堵控制研究

方亚刚，林 庆，侯新华，姜宝安，刘家节

（1.中海油惠州石化有限公司，广东 惠州 516086；2.天津正达科技有限责任公司，天津 300300；3.中海油天津化工研究设计院有限公司，天津 300131）

以超滤、反渗透为代表的双膜脱盐水工艺因具有将诸多优点，广泛应用于工业纯水生产。但如水质、运行条件不好，容易产生膜元件的污堵现象，影响正常生产［1］。

2019年5月份华南某炼油厂双膜水处理系统出现严重微生物污堵，超滤、反渗透频繁清洗、更换保安过滤器滤芯。生产受到了严重影响。在实验分析的基础上，通过改进杀菌措施，减缓了滤芯污堵速度，延长了更换周期，取得了良好效果。

1 现场工艺流程及存在问题

1.1 现场工艺流程及处理方案

华南某炼化厂公用工程脱盐水装置工艺流程见图1。

图1 工艺流程图

1.2 现场问题及分析

2019年5月起，超滤、保安过滤器、反渗透压差出现明显增高趋势。保安过滤器更换周期由原来的1～2个月缩短为7 d左右；超滤由原来的4个月清洗一次；降为1个月清洗一次。反渗透装置从原来的3个月清洗一次将为1个月清洗一次。严重影响了系统正常运行，增加了物料、人力消耗。

出现此问题前后系统工艺操作没有明显变动，所以排除工艺方面原因。故从水质方面进行分析。

1.2.1 水质情况分析

由于华南地区2019年4月份后降雨较多，导致系统原水中雨水比例变大，使系统水质整体变差，余氯降为0.1mg/L左右。5月份系统COD、细菌数较高，系统可能受到了微生物污染。

1.2.2 保安过滤器滤芯污染物分析

失效保安过滤器滤芯通体呈棕黑色，表面附有大量棕黑色粘泥、带有强烈腥臭味。刮下泥样，烘干、灼烧，带有明显蛋白质燃烧臭味。对污染物初步镜检，40倍物镜下观察到类似菌胶团样物质，其间有大量游动细菌。

550℃灼烧失重所占比例最大，为66.9%。污染物应以生物污染为主。其他组分含量相对较少。

1.2.3 反渗透膜组件污染物分析

拆下反渗透膜壳端盖检查，发现一段进口端污堵较为明显，膜壳内壁滑腻且有半透明微黄色凝胶状物质，带有腥臭味。刮下泥样，烘干、灼烧，带有明显蛋白质燃烧臭味。对污染物初步镜检，100倍油镜下观察到大量游动微生物。

550℃灼烧失重所占比例最大，为84.3%。污染物应以生物污染为主。其他组分含量相对较少。

水质分析及污染物分析结果表明，双膜系统污堵主要是由微生物污染造成的，系统整体存在微生物失控的风险。

2 采取的措施及实际应用效果

2.1 增加氧化性杀菌剂投加

2.1.1 氧化性杀菌剂投加方案

2019年4月份后随着雨水量的加大，原水细菌数增高、余氯降低，为了控制微生物繁殖，降低保安过滤器进水微生物数量，2019年5月底在原水箱铺设一条加药管线，连续投加次氯酸钠，使超滤产水箱余氯维持在0.3～0.8 mg/L。

2.1.2 氧化性杀菌剂投加效果

经一个月的试运行，原水箱细菌数维持在102个/mL，超滤污堵情况有了较大改善，清洗频次恢复到4月一次。保安过滤器滤芯更换周期延长到半个月左右，反渗透一段压差增加速度略有下降。

2.2 调整非氧化性杀菌剂投加方案

余氯残留极易损伤反渗透组件，要求在保安过滤器前加还原剂消除余氯，保安过滤器及后级，不宜通过投加氧化性杀菌剂控制微生物，为了进一步提高效果，还需要投加非氧化性杀菌剂。

需优选和改进非氧化性杀菌剂的种类和投加方案。

2.2.1 非氧化性杀菌剂实验室筛选

1）实验试剂。选取现场库存杀菌剂A、稳定型DBNPA杀菌剂TS-839、市售异噻唑啉酮类杀菌剂B、异噻唑啉酮衍生物和增效剂复配型杀菌剂TS-828R四种进评价。菌种从现场保安过滤器黏泥中提取培养。

2）杀菌评价方法及结果。杀菌剂A投加质量浓度到150 mg/L时，杀菌率仅有99.1%；杀菌剂B投加质量浓度到150 mg/L时杀菌率仅有99.7%，效果不佳；TS-828R和TS-839投加质量浓度在100mg/L时杀菌率已达99.9%，故优选TS-828R和TS-839用于现场试验。

2.2.2 非氧化性杀菌剂投加方案

自2019年7月1月起，采用杀菌剂TS-828R与TS-839每月各交替冲击投加2次，每次150mg/kg，投加位置超滤产水箱。以强化杀菌效果。

2.3 氧化性杀菌剂投加效果

采用此方案后，保安过滤器压差增长速度显著降低。滤芯更换周期延长到1个月以上；反渗透一段压差增长速度明显降低，清洗频次恢复到3月1次。

1）5月份未采取强化杀菌措施，保安过滤器压差达到80kPa左右时即更换滤芯，约7 d更换一次。非氧化性杀菌剂A未能有效控制滤芯污堵；2）6月份采取投加氧化性杀菌剂，提高原水余氯的措施后，情况有所改善，约14 d更换一次滤芯；3）6月29日更换滤芯后，采取两种非氧化性杀菌剂交替投加的方案，滤芯污堵得到较好的控制，尤其是7月11日投加非氧化性杀菌剂TS-828R后。滤芯寿命能延长至28 d以上，大大减少了滤芯更换频次。

3 结论

华南地区以雨水、地表水等作为原水的反渗透系统，水质状况较差，极易出现微生物污堵，影响正常生产。采取原水氧化性杀菌剂杀菌，增加非氧化性杀菌剂种类，两种非氧化性杀菌剂交投投加等强化措施，往往能取得良好微生物控制效果。