DOW_RO技术手册2010版(2011-4-2)-3.pdf

第10 部分 应用技术文献 10-1 赢得膜污染挑战的胜利 1. 前 言 以聚酰胺作分离功能层的超薄复合反渗透膜已经迅速地促进了反渗透技术的发展，成为水净化技术中非常经济有效的一 个化工单元操作。结构紧凑的卷式膜元件已经历了革新性的发展，膜元件 （组件）的产水量也得到大幅度地提高。由于反渗 透技术得到广泛接收，拓宽了膜在各种领域的应用，包括在处理富含微生物水源上的应用。许多从事膜微生物表面污染的研 究人员认为：生物膜形成起源于元件膜表面对生物物质的分子吸附，已经证明与下列的关键参数有关 ▬ 原水的水源和细菌的种类 ▬ 预处理方式 ▬ 膜表面 ▬ 各种无机颗粒 ▬ 膜化学 ▬ 操作参数，如进水压力、通量、回收率和温度 ▬ 水中的营养物质 ▬ 其他特殊现场条件 生物污染对反渗透 （元件）的影响如下： ▬ 膜通量降低或损失，导致产水量下降 ▬ 降产水水质降低 ▬ 压差增加引起能耗增加 ▬ 膜元件的使用寿命缩短 ▬ 化学清洗频繁引起操作成本增加 2. 生物膜在超薄反渗透复合膜表面和元件其他部位形成综述 前蒙大拿州立大学教授William G.Characklis 描述过微生物污染是不希望的微生物累积沉淀于膜表面的结果。生物污染膜是 由活的或死的微生物的有机体组成，并且包裹在微生物自身产生的聚合物内，这些有机体为微生物分泌的多糖物质 （多糖的 衍生物）。 原水中的细菌种类 （菌株）和数量 （浓度以 CFU/mL 表示）取决于水源。世界上的反渗透系统通常使用的水源为地表 水、井水、海水、水库水及废水。本文不是罗列或描述各种细菌繁殖而形成生物污染膜的文献，通过研究文献资料可知，细 菌的种类、活细菌和死细菌的含量，营养物质含量和水温等，所有这些因素对生物污染的形成均有重要的影响。研究表明大 多数含多聚糖衍生物的微生物利用碳氢化合物作为其碳源和能源，利用铵盐或氨基酸作为其氮源。根据这一事实，有些膜的 化学组成在适宜的条件下有时会促进 RO 膜表面生物污染膜的形成。分析受微生物污染的RO 膜元件表明：膜表面或进水网格 材料上存在粘泥层，因而在进水网格材料上累积微生物污染的现象，提醒人们提出了几何形状对微生污染物的聚集有重要影 响的假设。 自 1995 年下半年起，进行 RO 膜生产和工艺开发的同时，陶氏公司在聚合物化学、微生物学、分析化学领域的研究专 家，会同 FilmTec 公司膜科学家，形成了膜抗污染发展评估方法，以各自的角度和方法了解生物污染。这些工作和已发表的文 献表明：要开发一种性能优异的、比标准膜使用寿命长的抗污染的膜，必须考虑以下方面： ▬ 如何减少蛋白分泌物质的吸附？ ▬ 如何降低由范德华力和静电吸引力 （即电位）引起的结合能？ ▬ 如何在0.2 微米厚的聚酰胺复合膜分离层上保持聚合物化学均一性？ TM ™陶氏化学公司或其附属公司的商标 陶氏化学公司或其附属公司的商标 - 271 - - 245 - ▬ 如何延缓生物污染膜的形成？ ▬ 如何确定合适的操作规范进行受污染的膜元件的化学清洗？ ▬ 如何最好地发挥采用抗污染膜元件与有效的控制生物滋生手段相结合所产生的协同优势？ 为实现上述目标，美国陶氏化学公司开发了针对FT30 膜化学的专利膜改性方法，增强了膜元件的抗污染能力。 美国橘子县水利局的 Harry F. Ridgway 博士，作为一名开展二次和三次废水净化回用的开拓者，经过多年的努力已经探明 了微生物吸附的复杂机理及其在醋酸纤维与聚酰胺复合反渗透膜上的生物污染。大量的 FILMTEC™平板膜膜片作为他研究许 多特殊微生物菌株在标准聚酰胺膜和抗污染聚酰胺膜上吸附的研究对象。Ridgway 博士广泛的研究工作，发表的许多研究论 文，扫描电子显微镜SEM 和原子力扫描电子显微镜AFM 的照片，让我们懂得了在制造抗污染膜方面什么是必须关注的。 3. 评定产品发展的性能验证 多年的研发工作包括：各种细菌在不同的预处理、环