5　預(yù)防膠體和顆粒污堵
5.1　引言　
　　膠體和顆粒污堵可嚴(yán)重地影響反滲透及納濾元件的性能，如大幅度降低產(chǎn)水量，有時(shí)也會(huì)降低系統(tǒng)脫鹽率，膠體和顆粒污染的初期癥狀是系統(tǒng)壓差的增加。
　　反滲透及納濾進(jìn)水中的淤泥和膠體的來(lái)源有相當(dāng)大的差異，通常包括細(xì)菌、粘土、膠體硅和鐵的腐蝕產(chǎn)物。澄清池或介質(zhì)過濾器所用的預(yù)處理絮凝劑如聚合氯化鋁、三氯化鐵、陽(yáng)離子聚電解質(zhì)，會(huì)與微小的膠體和顆粒結(jié)合，聚集成大尺度絮凝體，以便于被填料介質(zhì)或?yàn)V芯截留住，這類凝絮就使得人們對(duì)介質(zhì)過濾器和濾芯的孔徑要求降低了，仍能發(fā)揮出色的過濾效果。當(dāng)這些絮凝劑投加過量少許時(shí)，過量部分的絮凝劑本身之間會(huì)發(fā)生自凝聚生成大顆粒，可被過濾過程截留住，但應(yīng)特別注意的是，如果超極限投加極有可能在元件內(nèi)因被截留而污染膜表面。此外，帶正電性的聚合物與負(fù)電性的阻垢劑也會(huì)發(fā)生沉淀反應(yīng)而污染膜元件。
　　判斷反滲透和納濾進(jìn)水膠體和顆粒污染程度的最好技術(shù)是測(cè)量進(jìn)水淤積指數(shù)(SDI值)，有時(shí)也稱為污染指數(shù)(FI值)。它是設(shè)計(jì)RO/NF預(yù)處理系統(tǒng)之前應(yīng)該進(jìn)行測(cè)定的重要指標(biāo)，同時(shí)在RO日常操作時(shí)也需定時(shí)地檢測(cè)(地表水一般建議每天三次)。淤積指數(shù)的測(cè)定方法在美國(guó)材料工程協(xié)會(huì)ASTM標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法D 4189-82中已作了規(guī)定。

　　測(cè)量?jī)x器(向膜系統(tǒng)供應(yīng)商購(gòu)買)
　 ☆　 47 mm直徑測(cè)試膜盒
　 ☆　 47 mm測(cè)試用膜片(孔徑0.45mm)
　 ☆　 1～5bar(10～70psi)壓力表
　 ☆　 調(diào)壓針型閥

　　圖1為SDI測(cè)量裝置

測(cè)量步驟
1.　將測(cè)試膜片小心放在測(cè)試膜盒內(nèi)，用少許水潤(rùn)濕膜片，擰緊“O”形密封圈，將膜盒垂直放置，還應(yīng)注意膜片有正反面的區(qū)別
2.　調(diào)節(jié)進(jìn)水壓力至2.1bar(30psi)并立即計(jì)量開始過濾500mL水樣的時(shí)間t₀(通過連續(xù)不斷的調(diào)節(jié)，使進(jìn)水壓力始終保持不變)
3.　在進(jìn)水壓力為2.1bar(30psi)下連續(xù)過濾15分鐘
4.　15分鐘后繼續(xù)記錄過濾同樣500mL所需的時(shí)間t₁₅，保留濾器上的膜片以便作進(jìn)一步的分析
5.計(jì)算
　　 當(dāng)t₁₅是t₀的4倍時(shí)，SDI₁₅值是5。如果水樣完全將膜片堵塞住時(shí)，SDI₁₅值為6.7。
設(shè)計(jì)導(dǎo)則要求保持SDI₁₅小于等于5。實(shí)際證明降低SDI₁₅的一些預(yù)處理技術(shù)包括介質(zhì)過濾器(如石英砂和無(wú)煙煤)，超濾和微濾。過濾器前通常添加聚電介質(zhì)提高脫除SDI₁₅的能力。防止膠體污染的方法綜述如下。

5.2　介質(zhì)過濾
　　介質(zhì)過濾器可以除去顆粒、懸浮物和膠體，這是基于當(dāng)水流流過過濾介質(zhì)的床層時(shí)，顆粒、懸浮物和膠體會(huì)附著在過濾介質(zhì)的表面。過濾出水水質(zhì)取決于雜質(zhì)和過濾介質(zhì)的大小、表面電荷和形狀、原水組成和操作條件等，設(shè)計(jì)和操作合理的話，通常經(jīng)過介質(zhì)過濾器處理就可以達(dá)到SDI₁₅≤5。
　　水處理系統(tǒng)最常用的過濾介質(zhì)是石英砂和無(wú)煙煤，細(xì)砂過濾器石英砂顆粒有效直徑為0.35～0.5mm，無(wú)煙煤過濾器顆粒有效直徑為0.7～0.8mm，當(dāng)采用石英砂上填充無(wú)煙煤的雙介質(zhì)過濾器時(shí)，它允許懸浮物等雜質(zhì)進(jìn)入過濾層內(nèi)部，產(chǎn)生更有效的深層過濾而延長(zhǎng)清洗間隔。過濾介質(zhì)的最小設(shè)計(jì)總床層深度為0.8m，在雙介質(zhì)過濾器中，通常填充0.5m高的石英砂和0.4m高的無(wú)煙煤。
　　有兩種形式的過濾器，重力過濾和壓力過濾。因?yàn)閴毫V器筒體可耐壓，能用較高的過濾床層、較精細(xì)的過濾介質(zhì)粒徑和較高的過濾濾速，設(shè)計(jì)過濾流速通常小于10～20m/h，反洗流速40～50m/h。對(duì)高污染傾向的原水(如地表水、受污染的井水或廢水)，過濾流速必須小于10m/h(一般為5m/h)或采用二級(jí)介質(zhì)過濾器。操作過程中，待過濾的原水進(jìn)入濾器頂部，滲濾透過濾層，進(jìn)入底部的集水系統(tǒng)，當(dāng)壓力式濾器進(jìn)出口間壓差增加0.3～0.6bar，重力式濾器壓差增加1.4mH₂O時(shí)，先反洗和然后正洗濾器以除去沉積物，反洗一般需要10分鐘以上，大直徑的濾器還須設(shè)置輔助氣源擦洗。必須避免頻繁地開機(jī)和停機(jī)，因?yàn)槊看瘟魉俚募眳s變化會(huì)將原先已沉積在介質(zhì)上的物質(zhì)又釋放出來(lái)。介質(zhì)過濾的設(shè)計(jì)和操作運(yùn)行細(xì)節(jié)可以在相關(guān)文獻(xiàn)中獲得。
5.3　氧化－過濾
　　通常含鹽量為苦咸水范圍的某些井水呈還原態(tài)，典型特點(diǎn)是含有二價(jià)的鐵和錳，有時(shí)還會(huì)存在硫化氫和氨。如果對(duì)這類水源進(jìn)行氯化處理，或當(dāng)水中含氧量超過5mg/L時(shí)，F(xiàn)e²⁺將轉(zhuǎn)化成Fe³⁺，形成難溶性的膠體氫氧化物顆粒。鐵和錳的氧化反應(yīng)如下：
　　4Fe(HCO₃) ₂ + O₂ + 2H₂O→　4Fe(OH) ₃ + 8 CO₂
　　4Mn(HCO₃) ₂ + O₂ + 2H₂O　→　4Mn(OH) ₃ + 8 CO₂
　　由于鐵的氧化在很低的pH值時(shí)就會(huì)發(fā)生，因而出現(xiàn)鐵污染的情況要比錳污染的情況更多，即使SDI小于5，RO進(jìn)水的鐵含量低于0.1mg/L，仍會(huì)產(chǎn)生鐵污染問題。堿度低的進(jìn)水鐵離子含量要高，這是因?yàn)镕eCO₃的溶解度會(huì)限制Fe²⁺的濃度。
　　處理這類水源的一種方法是防止其在整個(gè)RO過程中與空氣和任何氧化劑如氯的接觸。低pH值有利于延緩Fe²⁺的氧化，當(dāng)pH<6，氧含量<0.5mg/l時(shí)，最大允許Fe²⁺濃度4mg/L，另一方法是用空氣、Cl₂或KMnO₄氧化鐵和錳，將所形成的氧化物通過介質(zhì)過濾器除去，但需要注意的是，由硫化氫氧化形成的膠體硫可能難以由過濾器除去，在介質(zhì)過濾器內(nèi)添加氧化劑通過電子轉(zhuǎn)移氧化Fe²⁺，即可一步同時(shí)完成氧化和過濾。
　　海綠石就是這樣一種粒狀過濾介質(zhì)，當(dāng)其氧化能力耗盡時(shí)，它可通過KMnO₄的氧化來(lái)再生，再生后必須將殘留的KMnO₄完全沖洗掉，以防止對(duì)膜的氧化破壞。當(dāng)原水中含F(xiàn)e²⁺的量小于2mg/L時(shí)，可以采用這一處理方法，如原水中含更高的Fe²⁺時(shí)，可在過濾器進(jìn)水前連續(xù)投加KMnO₄，但是在這種情況下，必須采取措施例如安裝活性炭濾器以保證沒有高錳酸鉀進(jìn)入膜元件內(nèi)。
　　Birm過濾也可以有效地用于從RO/NF進(jìn)水中去除Fe²⁺，Birm是一種硅酸鋁基體上涂有二氧化錳的過濾介質(zhì)，它對(duì)溶解氧和二價(jià)鐵之間的反應(yīng)起催化作用，使可溶性的二價(jià)鐵和錳形成沉淀，并且通過濾器反洗可將這些沉淀沖出濾器。由于該過程pH將升高，可能會(huì)發(fā)生LSI值的變化，因而要預(yù)防濾器內(nèi)和RO/NF系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)CaCO₃沉淀。
5.4　在線過濾
　　如果過濾前對(duì)原水中的膠體進(jìn)行絮凝或助凝處理，可以大幅度地提高介質(zhì)過濾器降低SDI的效率，在線過濾可以用于SDI略高于5的水源，這種被稱為在線絮凝或在線絮凝－助凝的方法在ASTM D4188標(biāo)準(zhǔn)中有詳細(xì)的表述。 原水中注入絮凝劑時(shí)經(jīng)過有效地混合，與膠體形成的微小絮狀物并能當(dāng)即就被介質(zhì)過濾器的介質(zhì)所截留住。
　　硫酸鐵和三氯化鐵可以用于對(duì)膠體表面的負(fù)電荷進(jìn)行失穩(wěn)處理，它將膠體捕捉到新生態(tài)的氫氧化鐵微小絮狀物上，使用含鋁絮凝劑其原理相似，但因其可能有殘留鋁離子污染問題，并不推薦使用，除非使用高分子聚合鋁。迅速的分散和混合絮凝劑十分重要，建議采用靜態(tài)混合器或?qū)⒆⑷朦c(diǎn)設(shè)在增壓泵的吸入段，通常最佳加藥量為10～30mg/L，但應(yīng)針對(duì)具體的項(xiàng)目確定加藥量。
　　為了提高絮凝劑絮體的強(qiáng)度進(jìn)而改進(jìn)它們的過濾性能，或促進(jìn)膠體顆粒間的架橋，助凝劑與絮凝劑一起或單獨(dú)使用，助凝劑為可溶性的高分子有機(jī)化合物，如線性的聚丙烯酰胺，通過不同的活性功能團(tuán)，它們可能表現(xiàn)為陽(yáng)離子性、陰離子性或中性非離子性。絮凝劑和助凝劑可能直接或間接地干擾RO膜，間接干擾是它們的反應(yīng)產(chǎn)物形成沉淀并覆蓋在膜面上，例如當(dāng)過濾器發(fā)生溝流而使絮凝劑絮體穿過濾器并發(fā)生沉積；當(dāng)使用鐵或鋁絮凝劑，但沒有立即降低pH值時(shí)，在RO階段會(huì)因進(jìn)水濃縮誘發(fā)過飽和現(xiàn)象，就會(huì)出現(xiàn)沉淀。還有在多介質(zhì)濾器后加入化合物也會(huì)產(chǎn)生沉淀反應(yīng)，最常見的是投加阻垢劑，幾乎所有的阻垢劑都是荷負(fù)電的，將會(huì)與水中陽(yáng)離子性的絮凝劑或助凝劑反應(yīng)。一些RO工廠曾被陽(yáng)離子聚電解質(zhì)和阻垢劑的反應(yīng)凝膠層所嚴(yán)重污染。
　　 當(dāng)添加的聚合物本身影響膜導(dǎo)致通量的下降，這屬于直接的干擾，水的離子強(qiáng)度可能對(duì)絮凝劑或助凝劑與膜間的界面有影響，若是如此，苦咸水條件下的結(jié)果會(huì)不同于海水時(shí)的結(jié)果。為了消除RO/NF膜直接和間接的干擾，陰離子和非離子的助凝劑比陽(yáng)離子的助凝劑合適，同時(shí)還須避免過量添加。
5.5　絮凝－助凝　
　　當(dāng)原水所含懸浮物高，SDI很高時(shí)，最好采用傳統(tǒng)的混凝－助凝處理工藝，產(chǎn)生的氫氧化絮體在特別設(shè)計(jì)的反應(yīng)空間內(nèi)長(zhǎng)大沉淀，以淤泥形式排掉，上清液進(jìn)入多介質(zhì)濾器作進(jìn)一步的處理。在混凝－助凝過程中，可采用固體接觸型澄清器或緊湊的混凝－助凝反應(yīng)器，請(qǐng)參閱相關(guān)水處理教科書。
5.6　微濾或超濾　
　　微濾(MF)或超濾(UF)膜能除去所有的懸浮物，根據(jù)有機(jī)物分子量和膜截留分子量的大小，超濾還能除去一些有機(jī)物，如果設(shè)計(jì)和操作管理得當(dāng)，SDI可以小于1，此時(shí)將污染問題從RO/NF膜轉(zhuǎn)移到MF或UF膜上了，并由微濾或超濾系統(tǒng)來(lái)解決，但是采用MF或NF作預(yù)處理之后，只是減輕了污染，RO/NF部分仍須考慮很多因素，例如膜元件選擇、排列和運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，一般要求MF/UF的系統(tǒng)回收率要高，膜通量要高，可采用定期地正向或逆向反洗，實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)。如果微濾和超濾膜材料能耐氯，如聚砜膜或陶瓷膜，還應(yīng)在清洗水中加氯防止生物污染。
5.7　濾芯式過濾　
　　每臺(tái)反滲透和納濾系統(tǒng)應(yīng)配置濾芯式保安過濾器，其孔徑的最低要求為小于10mm，它對(duì)膜和高壓泵起保護(hù)作用，防止可能存在的懸浮顆粒的破壞，通常它是預(yù)處理的最后一道，我們推薦使用孔徑小于等于5mm，預(yù)處理做得越好，RO/NF膜所需的清洗次數(shù)就越少。當(dāng)濃水中的硅濃度超過理論溶解度時(shí)，建議濾芯孔徑選擇1mm，以降低硅與鐵和鋁膠體的相互作用。
　　濾芯式濾器必須按制造商的建議選擇過濾流量，在壓降超過允許極限前及時(shí)更換，但最好不要超過三個(gè)月，由于清洗濾芯的效率較低并存在更高的生物污染的危險(xiǎn)性，不推薦選用可清洗濾芯式濾器。濾芯材料必須是非降解的合成材料，如尼龍或聚丙烯，濾器應(yīng)裝有壓力表指示壓降，以便表示濾芯上截留污染物的數(shù)量。
　　定期檢查用過的濾芯可幫助系統(tǒng)操作者獲得污染危險(xiǎn)警報(bào)和需要清洗的有用信息。如果濾芯式濾器壓差增加過快，表示預(yù)處理過程或水源可能出現(xiàn)問題，在采取對(duì)策之前，濾芯式濾器僅提供某種程度地短暫保護(hù)。如果濾芯每1～3個(gè)月就得更換的話，說(shuō)明預(yù)處理部分存在某些問題，濾芯式過濾器不是用來(lái)過濾大量雜質(zhì)的設(shè)備，不能設(shè)計(jì)選擇不當(dāng)?shù)脑?，不僅會(huì)產(chǎn)生昂貴的更換費(fèi)用，而且還會(huì)因?yàn)槟承┪镔|(zhì)極易穿透濾芯而導(dǎo)致膜系統(tǒng)過早的故障。當(dāng)然也可以考慮在過濾孔徑較小的濾芯式濾器的上游設(shè)置第二個(gè)更大孔徑的濾芯式濾器。
5.8　其它方法
　　除了前面提到的方法之外，還有一些其它方法用來(lái)防止膠體及顆粒污染。
　　【石灰軟化】可用于除硅，在結(jié)垢控制章節(jié)中已作了介紹，它的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是能夠去除鐵和膠體物質(zhì)。
　　【強(qiáng)酸陽(yáng)離子交換樹脂軟化】不僅能脫除硬度，而且能夠降低常會(huì)污染膜的鐵和鋁的濃度，經(jīng)過軟化的水表現(xiàn)出比未軟化的水更低的污染傾向，因?yàn)槟z體通常含負(fù)電荷，這樣多價(jià)陽(yáng)離子能自發(fā)地促進(jìn)膠體的相互粘附。在濾芯式濾器上游或許需要設(shè)置可清洗的精密過濾器以避免發(fā)生這些情況，但不能代替更換型的濾芯濾器。
5.9　設(shè)計(jì)和操作考慮
　　防止膠體和顆粒污染不僅關(guān)系到合適的預(yù)處理技術(shù)，而且也涉及合理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和操作，舉一個(gè)極端的例子，地表水可以采用絮凝－助凝或超濾進(jìn)行預(yù)處理，RO/NF系統(tǒng)可以以很高的通量運(yùn)行，幾乎無(wú)需清洗，但如果是相同水源，僅采用濾芯式過濾，那么，RO/NF系統(tǒng)就會(huì)需要更多的膜面積，而膜本身還會(huì)需要更頻繁的清洗和維護(hù)，一個(gè)不良的預(yù)處理只能依靠使用和更換更多的膜元件、調(diào)整系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)或更頻繁更嚴(yán)厲的清洗來(lái)彌補(bǔ)。但改善前處理可以節(jié)省膜的費(fèi)用及運(yùn)行費(fèi)用。
　　為減低前處理負(fù)擔(dān)、提高進(jìn)水質(zhì)量，應(yīng)盡量使用較好水質(zhì)的水源。地表水和海水處理系統(tǒng)的取水極其重要，原水如果受到廢水排放的污染，那將引起RO/NF工廠嚴(yán)重的操作問題，因?yàn)楝F(xiàn)有的系統(tǒng)不是按照廢水水源設(shè)計(jì)考慮的，最好從靠近海岸和河流的深井取水，如果必須采用表面開放式取水，應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離堤岸并要求取水口低于水面以下幾米。新建井在使用最初幾天會(huì)釋放懸浮物，需注意先進(jìn)行適當(dāng)?shù)厍逑?。氧化鐵的污染也是普遍出現(xiàn)的問題，必須選用非腐蝕的材料制造系統(tǒng)。

6　預(yù)防膜生物污染
6.1　引言
　　所有的原水均含有微生物：即細(xì)菌、藻類、真菌、病毒和其它高等生物。細(xì)菌的一般尺寸為1～3mm，微生物可以看成是膠體物質(zhì)，可以按防止膠體污染一節(jié)討論的預(yù)處理方法進(jìn)行除去，但它與無(wú)生命的顆粒不同之處在于他們有繁殖能力，在適宜的生存條件下形成生物膜。
　　微生物進(jìn)入反滲透系統(tǒng)之后，找到了水中溶解性的有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物，這些有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物伴隨反滲透過程的進(jìn)行而濃縮富集在膜表面上，成為形成生物膜的理想環(huán)境與過程。膜元件的生物污染將嚴(yán)重影響反滲透系統(tǒng)的性能，出現(xiàn)進(jìn)水至濃水間壓差的迅速增加，導(dǎo)致膜元件發(fā)生“望遠(yuǎn)鏡”現(xiàn)象與機(jī)械損壞以及膜產(chǎn)水量的下降，有時(shí)甚至在膜元件的產(chǎn)水側(cè)也會(huì)出現(xiàn)生物污染，導(dǎo)致產(chǎn)品水受污染。
　　一旦出現(xiàn)生物污染并產(chǎn)生生物膜，清洗就非常困難。因?yàn)樯锬つ鼙Ｗo(hù)微生物受水力的剪切力影響和化學(xué)品的消毒作用，此外，沒有被徹底清除掉的生物膜將引起微生物的再次快速的滋生。
　　因此微生物的防治是預(yù)處理過程中最主要的任務(wù)。地表水比井水出現(xiàn)生物污染的機(jī)會(huì)要多得多，這就是為什么地表水、海水、廢水更難處理的主要原因。以下章節(jié)將討論這種污染出現(xiàn)的可能性和針對(duì)生物污染應(yīng)采取的措施。
6.2　生物污染評(píng)估方法
6.2.1　培養(yǎng)法
　　水中細(xì)菌的濃度與該水源生物污染可能性是有直接關(guān)系的，細(xì)菌總數(shù)(TBC)是水樣中已有微生物總數(shù)量的定量表示值，按照ASTM F60規(guī)定的方法，用膜過濾方式過濾一定量的水樣來(lái)確定細(xì)菌總數(shù)。將截留在過濾介質(zhì)表面的 生物組織，置于一定的營(yíng)養(yǎng)物中進(jìn)行培養(yǎng)，形成菌落，通過低倍放大鏡就可以觀察到并對(duì)菌落進(jìn)行計(jì)數(shù)。
　　這一方法的主要優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需昂貴的儀器設(shè)備就可以進(jìn)行，但是測(cè)定結(jié)果要等到7天之后才能得出，被計(jì)數(shù)的菌落也僅為實(shí)際活微生物總量的1～10%左右。然而，培養(yǎng)技術(shù)仍然是表示微生物污染可能性程度和趨勢(shì)的有效方法。它可以用于觀察進(jìn)水、濃水和產(chǎn)水中的情況。如果濃水中總細(xì)菌數(shù)增加，就表明膜元件內(nèi)出現(xiàn)了生物膜污染。
6.2.2　直接細(xì)菌計(jì)數(shù)
　　直接計(jì)數(shù)技術(shù)采取先過濾水樣，然后在顯微鏡下直接對(duì)截留在過濾介質(zhì)上的微生物進(jìn)行計(jì)數(shù)。為了使得微生物能夠觀察到，必須對(duì)微生物用沙黃進(jìn)行著色，然后在透光螢光顯微鏡下進(jìn)行計(jì)數(shù)。
　　這樣總微生物的精確數(shù)量就可以立刻獲得，微生物的類型可以從沉積顆粒上進(jìn)行區(qū)分。但是細(xì)胞組織的死活情況就無(wú)法進(jìn)行區(qū)分。這時(shí)要采用INT技術(shù)，INT出現(xiàn)著色減少的地方就是被活細(xì)胞富集所致，這樣可以使用相差與微分干擾顯微鏡，從死細(xì)胞中區(qū)分出活細(xì)胞來(lái)。因?yàn)樗扰囵B(yǎng)法更快更精確，應(yīng)優(yōu)先選擇直接細(xì)菌計(jì)數(shù)法。
6.2.3　生物膜檢測(cè)
　　未經(jīng)處理的原水、膜裝置進(jìn)水和濃水中的微生物含量是評(píng)估潛在生物污染的重要指標(biāo)。但其它因素如營(yíng)養(yǎng)成份的濃度和種類、操作參數(shù)也決定了生物膜的發(fā)展，某些研究者開展生物膜形成的研究表明，人們還沒有充分認(rèn)識(shí)清楚生物膜，早期確認(rèn)產(chǎn)生生物膜的最好辦法是觀察進(jìn)水中試樣的表面，即所謂“Robbin試樣”，它是將小型試樣置于水樣中的一個(gè)簡(jiǎn)單的裝置，這些安置在表面的試樣可以按一定時(shí)間間隔移走，檢查所附著的細(xì)菌情況。實(shí)際系統(tǒng)操作過程中，定期仔細(xì)地檢查保安濾器濾芯以及進(jìn)水和濃水管內(nèi)表面，也是有效的做法，當(dāng)出現(xiàn)粘泥和異味時(shí)就表明有微生物污染。
6.2.4　其它方法
　　可以用Werner方法估計(jì)某一水源細(xì)菌出現(xiàn)的可能性，它是樣品進(jìn)行移植的方法。水樣經(jīng)過濾并滅菌，然后加入滅菌過的無(wú)機(jī)鹽營(yíng)養(yǎng)液，用滅菌過的過濾器過濾水樣，再?gòu)脑撨^濾介質(zhì)表面沖洗下來(lái)一定體積細(xì)菌懸浮物進(jìn)行移植培養(yǎng)。用光散射的方法，定量地根據(jù)濃度的增加來(lái)確定細(xì)菌的產(chǎn)生速率。別的方法還有測(cè)量可吸收有機(jī)碳或生物可降解有機(jī)碳的含量。
6.3　氯滅菌
　　長(zhǎng)久以來(lái)，氯作為滅菌劑處理市政、工業(yè)給水和廢水，這是因?yàn)樗苁乖S多致病微生物快速失活。氯的效率取決于氯的濃度，接觸時(shí)間和水的pH值。它常用在對(duì)飲用水進(jìn)行滅菌消毒上，一般余氯濃度為0.5ppm，在工業(yè)水處理流程中，通過維持水中余氯濃度0.5～1.0ppm以上就可預(yù)防熱交換器和砂濾器上的微生物污染，氯加藥量取決于進(jìn)水中有機(jī)物的含量，因?yàn)橛袡C(jī)物會(huì)耗氯。
　　針對(duì)地表水，通常需要在反滲透預(yù)處理部分采用氯消毒以防止微生物的污染，方法是在取水口加氯，并維持20～30分鐘的反應(yīng)時(shí)間，讓整個(gè)預(yù)處理管線內(nèi)保持0.5～1.0ppm余氯濃度。但在進(jìn)入膜元件之前必須經(jīng)過徹底地脫氯處理，防止膜受到氯的氧化破壞。
6.3.1　氯化反應(yīng)
　　常用的含氯消毒劑為氯氣、次氯酸鈉或次氯酸鈣。在水中，它們迅速水解成次氯酸。
　　Cl₂ + H₂O → HOCl + HCl　　　　　　　　(1)
　　NaOCl + H₂O → HOCl + NaOH　　　　　　(2)
　　Ca(OCl) ₂ + 2H₂O → 2HOCl + Ca(OH) ₂　(3)
　　次氯酸在水中會(huì)分解氫離子和次氯酸根離子：
　　HOCl → H ⁺ + OCl ^-　　　　　　　　　　(4)
　　Cl₂、NaOCl、Ca(OCl)₂、HOCl和OCl^–的總和稱為自由氯(FAC)或殘留余氯(FRC)，并以mg/L Cl₂計(jì)，正如以下將討論的那樣，氯與水中氨類物質(zhì)反應(yīng)將形成氯胺，這類氯胺化合物被稱為結(jié)合氯(CAC)或結(jié)合余氯(CRC)，余氯和結(jié)合氯的總和稱為總殘留氯(TRC)。
　　TRC = FAC+CAC = FRC+CRC　　　　　　　　(5)
　　余氯的殺菌效率與未分解的HOCl的濃度成正比，次氯酸比次氯酸根的殺菌效力要高100倍，未解離次氯酸的比例隨pH值的降低而增加。
　　在pH=7.5(25°C，TDS=40mg/L)時(shí)，僅有50%的余氯以HOCl存在，但在pH=6.5時(shí)，90%為HOCl，HOCl的比例也隨溫度的降低而增加，在5°C時(shí)，HOCl的分子分?jǐn)?shù)是62%(pH=7.5，TDS=40mg/L)，在高含鹽量的水中，HOCl的比例很少(當(dāng)pH=7.5，25°C，40,000mg/L TDS時(shí)，比例為30 %左右)。
6.3.2　氯的投加量
　　加入的一部分氯與水中氨氮發(fā)生反應(yīng)，按下列反應(yīng)步驟形成結(jié)合氯：
　　HOCl + NH₃ ßàNH₂Cl(一氯胺) + H₂O　　　(6)
　　HOCl + NH₂Cl ßà NHCl₂(二氯胺) + H₂O　(7)
　　HOCl + NHCl₂ ßà NCl₃(三氯胺) + H₂O　　(8)
　　上述反應(yīng)主要取決于pH和氯/氮的質(zhì)量比，氯胺也有殺菌作用，但是要低于氯的效果。另一部分的氯氣轉(zhuǎn)變成非活性氯，這部分的需氯量取決于還原劑如亞硝酸鹽、氯化物、硫化物、二價(jià)鐵和錳等，水中有機(jī)物的氧化反應(yīng)也要耗氯。
　　為了確定最佳的加氯量、最佳的加藥點(diǎn)、pH值和接觸時(shí)間，可以采納ASTM D1291“確定水中所需氯的標(biāo)準(zhǔn)方 法”，為了獲得更多的資訊，請(qǐng)參閱氯化手冊(cè)(Handbook of Chlorination)。
6.3.3　海水加氯處理
　　與苦咸水中的情況不同，通常海水中含有65mg/L左右的溴，當(dāng)海水進(jìn)行氯的化學(xué)處理時(shí)，溴會(huì)與次氯酸快速反應(yīng)生產(chǎn)次溴酸
　　Br^－ + HOCl → HOBr + Cl^－　(9)
　　這樣對(duì)海水進(jìn)行氯的處理時(shí)，起殺菌作用的主要是HOBr而不是HOCl，次溴酸會(huì)分解成次溴酸根離子。
　　HOBr → OBr^－ + H^＋　　(10)
　　HOBr的分解程度比HOCl的分解程度低，在pH8時(shí)，僅有28%的HOCl不會(huì)分解，但卻有83%的HOBr是不會(huì)分解的。換句話說(shuō)，針對(duì)海水在高pH條件下，仍比在苦咸水時(shí)的殺菌效果好，次溴酸和次溴酸根離子會(huì)干擾余氯的側(cè)定，包含在余氯測(cè)量值內(nèi)。
　　HOBr與其它化合物的反應(yīng)與HOCl的反應(yīng)情況相類似，溴胺和含溴化合物為其反應(yīng)產(chǎn)物。
6.4　　脫氯　
　　當(dāng)采用FT30膜元件時(shí)，為了防止膜被氧化，RO的進(jìn)水應(yīng)進(jìn)行脫氯處理。在出現(xiàn)明顯的脫鹽下降之前，F(xiàn)T30膜具有一種程度的抗氯性，大約為與1ppm余氯接觸200～1,000小時(shí)后，可能會(huì)出現(xiàn)膜的降解(簡(jiǎn)稱200~1,000ppm hr的抗氯能力)。氯對(duì)膜的攻擊速率取決于進(jìn)水特征，在堿性條件下，氯的攻擊速度比在中性或酸性條件下快。不管怎樣，采用氯化滅菌工藝的話，酸性pH條件更為適宜，當(dāng)重金屬含量高（如鐵）、高水溫條件，氯的攻擊也會(huì)加快，它們催化了膜的降解反應(yīng)。
　　有經(jīng)驗(yàn)的工程公司和用戶了解到，其它生產(chǎn)商銷售的聚酸胺反滲透和納濾膜元件本質(zhì)上完全不能耐氯，F(xiàn)T30優(yōu)異的耐氯性能要?dú)w功于其更厚的脫鹽層(大約0.2mm)和FT30聚酰胺脫鹽層的全芳香高交聯(lián)度的顯著特點(diǎn)，假如使用FT30反滲透膜系統(tǒng)流程中的脫氯部分出現(xiàn)故障，但又能及時(shí)地、在膜性能出現(xiàn)下降之前排除脫氯設(shè)備故障，膜被完全破壞的情況不會(huì)發(fā)生。
　　FT30對(duì)氯胺的承受能力是300,000ppm.hr，這就意味著脫除氯胺是沒有必要的，但是因?yàn)槁劝肥怯捎趯奔尤胨信c氯反應(yīng)形成的，反應(yīng)結(jié)束后仍有可能存在余氯，所以仍應(yīng)該采取脫氯措施。
　　余氯可以通過活性炭或化學(xué)還原劑將其還原成無(wú)害的氯離子，由下述反應(yīng)可知，活性炭柱是非常有效的對(duì)RO進(jìn)水脫氯：
　　 C+2Cl₂ + 2H₂O → 4HCl + CO₂　　(11)
　　焦亞硫酸鈉(SMBS)是最常用的去除余氯以及抑制微生物活性的化學(xué)品，其它的還原劑如二氧化硫并未被證明比SMBS更有成本的優(yōu)勢(shì)：
　　當(dāng)它溶于水中時(shí)，SMBS形成亞硫酸氫鈉(SBS)
　　Na₂S₂O₅ + H₂O → 2NaHSO₃　(12)
　　SBS然后還原次氯酸：
　　NaHSO₃ + HOCl → HCl + NaHSO₄　(13)
　　根據(jù)理論計(jì)算1.34mg的SMBS可以脫除1.0mg的余氯，但是在工程實(shí)踐中，每脫除1.0mg的余氯需要加入3.0mg的SMBS。
　　在干燥陰冷的貯存條件下，固體SMBS的有效期為4～6個(gè)月，但在水溶液中，亞硫酸氯鈉(SBS)會(huì)隨時(shí)與空氣中的氧發(fā)生氧化還原反應(yīng)，根據(jù)所配制的溶液濃度的不同，溶液的有效期為：

溶液濃度( wt % )

2

10

20

30

最長(zhǎng)有效期

3 天

1 周

1 個(gè)月

6 個(gè)月

　　SMBS必須是食品級(jí)，不含雜質(zhì)，還需是未經(jīng)過鈷活化過的產(chǎn)品，雖然脫氯本身速度很快，但仍應(yīng)與待處理的水有完全的混合，建議的加藥點(diǎn)設(shè)置靜態(tài)混合器。為了保證保安濾器濾芯仍處在余氯的滅菌保護(hù)之下時(shí)，注入點(diǎn)可以設(shè)置在保護(hù)安濾器的出口處。此時(shí)，要求加入的SMBS溶液要經(jīng)過過濾。不能讓經(jīng)過脫氯的水在水箱內(nèi)貯存時(shí)間太長(zhǎng)。
　　在混合點(diǎn)的下游管線上，可以安裝氧化－還原電極，監(jiān)測(cè)氯是否被脫除掉，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有余氯時(shí)，檢測(cè)電極應(yīng)能發(fā)出信號(hào)停掉高壓泵。
6.5　沖擊式殺菌處理
　　沖擊處理方式是在有限的時(shí)間段內(nèi)以及水處理系統(tǒng)正常操作期間，向反滲透或納濾的進(jìn)水中加入殺菌劑，亞硫酸氫鈉常常被用于這種處理目的，有一般情況下，500～1,000ppm的NaHSO₃加入30分鐘左右即可。
　　沖擊處理可以按固定的時(shí)間間隔周期性地進(jìn)行，例如每隔24小時(shí)一次，或懷疑出現(xiàn)生物滋生時(shí)處理一次。但是這種處理方法的有效性有待印證。在這種沖擊處理期間所產(chǎn)的產(chǎn)水會(huì)含有所加入的亞硫酸氫鈉濃度的1～4%。根據(jù)產(chǎn)水的用途，可以決定是否應(yīng)將沖擊殺菌期間的產(chǎn)水回收還是排放掉，亞硫酸氫鈉對(duì)需氧的細(xì)菌比對(duì)需氧的微生物更有效。因此，采用沖擊殺菌處理應(yīng)事先經(jīng)過仔細(xì)評(píng)估。
6.6　周期性消毒　
　　除了連續(xù)地向原水加入殺菌劑外，也可以定期對(duì)系統(tǒng)消毒以控制生物污染。這種處理方法用于存在中等生物污染危害的系統(tǒng)上，但在有高度生物污染危害的系統(tǒng)，消毒僅是進(jìn)行連續(xù)殺菌劑處理的輔助方法。
　　進(jìn)行預(yù)防性的消毒比進(jìn)行糾正性殺菌更為有效，因?yàn)楣铝⒏街募?xì)菌比厚實(shí)、老化的生物膜要容易被殺死和清除掉。
　　一般的消毒間隔是每月一次，但有嚴(yán)格衛(wèi)生要求的系統(tǒng)(如制藥工藝用水)和高污染原水(例如廢水)也許會(huì)每天一次，當(dāng)然膜的壽命受到所用化學(xué)品種類、濃度的影響，經(jīng)過強(qiáng)烈的消毒，可能會(huì)縮短膜壽命。
6.7　其它方法
6.7.1　微濾或超濾
　　它們具有除去微生物，特別是藻類的優(yōu)勢(shì)，藻類有時(shí)是難以由標(biāo)準(zhǔn)介質(zhì)過濾工藝過程除去的，MF/UF必須采用耐氯的材質(zhì)制成，經(jīng)受得起定期的消毒。
6.7.2　硫酸銅
　　能夠用于控制生物生長(zhǎng)，一般情況下，連續(xù)加入CuSO₄的濃度為0.1～0.5mg/L，但不推薦廣泛地使用CuSO₄，原因如下：
　 ☆　 商品CuSO₄可能含有雜質(zhì)，它對(duì)RO膜有損壞可能
　 ☆　 CuSO₄和Cu(OH)₂在一定的pH范圍之外會(huì)產(chǎn)生沉淀，導(dǎo)致RO的污染，使得CuSO₄效果不佳。
　 ☆　 Cu²⁺離了對(duì)環(huán)境有害
　 ☆　 CuSO₄僅對(duì)有限的微生物有效(如藻類)，但對(duì)大多類細(xì)菌效果甚微
　 ☆　 某些國(guó)家的環(huán)保法規(guī)限制對(duì)銅鹽的排放總量，如果某一特定反滲透水廠需用它控制生物時(shí)，就難以更換成其它的化學(xué)品。
6.7.3　臭氧
　　比氯的氧化性更強(qiáng)，但它能快速分解，因此，需要維持一定量的水平才能殺滅微生物，同時(shí)還要考慮所用設(shè)備的耐臭氧能力，通常應(yīng)選用不銹鋼。為了保護(hù)膜元件，必須仔細(xì)認(rèn)真地脫除臭氧。紫外照射可以成功地達(dá)到這一目標(biāo)。
6.7.4　紫外照射
　　254納米的紫外光被證明有殺菌作用，它已經(jīng)在小型水廠得到應(yīng)用，它不需要向水中加入化學(xué)品，設(shè)備維護(hù)要求低，僅需定期的清洗或更換水銀蒸汽燈管。但紫外照射處理的適用情況非常有限，僅適用于較干凈的水源，因?yàn)槟z體和有機(jī)物會(huì)影響光輻射的穿透。
6.7.5　亞硫酸氫鈉
　　 當(dāng)其濃度在海水淡化系統(tǒng)的進(jìn)水中達(dá)到50mg/L時(shí)，控制生物污染就有效果。通過這種方法，還可以減少膠體污染。由于亞硫酸的酸性反應(yīng)生成氫離子，因而無(wú)需加酸控制碳酸鈣，這是亞硫酸的一個(gè)額外優(yōu)點(diǎn)。
　　HSO₃^- → H⁺ + SO₄^2-　　(14)
6.7.6　粒狀活性炭(GAC)
　　人們發(fā)現(xiàn)當(dāng)活性炭過濾作為預(yù)處理時(shí)有細(xì)菌再脫落的危險(xiǎn)，導(dǎo)致膜的生物污染，活性炭?jī)?nèi)孔表面積大，會(huì)吸附有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物，使得活性炭過濾器將促進(jìn)生物滋生，僅當(dāng)這類過濾器運(yùn)行的流速足夠低(2～10m/hr)并有足夠高的床層高度(2～3m)時(shí)，所有的生物活動(dòng)才會(huì)僅僅發(fā)生在濾層的上部區(qū)域，這樣過濾后的產(chǎn)水就幾乎不含細(xì)菌和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)了，這一設(shè)計(jì)技巧被廣泛地用于公共水務(wù)工程的設(shè)計(jì)中。另一個(gè)值得注意的現(xiàn)象是如果進(jìn)水經(jīng)過臭氧處理后再進(jìn)入活性炭過濾器的話，則會(huì)促進(jìn)活性炭過濾器上的微生物活動(dòng)。
　　在限定的區(qū)域采用促進(jìn)微生物生長(zhǎng)的策略，而不是企圖殺滅它們，或許是一種控制膜生物污染的有效途徑之一，但到目前為止，積累的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)仍很少。
6.8　預(yù)處理的設(shè)計(jì)和操作
　　為了防止膜受生物的污染，從取水到膜裝置本體的整個(gè)系統(tǒng)，必須保持干凈而衛(wèi)生的狀態(tài)。
6.9　選用抗污染膜元件
　　FILMTEC FR(抗污染)膜元件能顯著地減少或延緩生物污染的發(fā)生，請(qǐng)參閱相關(guān)章節(jié)或與陶氏液體分離部代表 聯(lián)絡(luò)，以獲得更多FILMTEC FR膜元件及其應(yīng)用資訊。

7　預(yù)防有機(jī)物污染
　　有機(jī)物在膜表面上的吸附會(huì)引起膜通量的損失，特別嚴(yán)重的情況下會(huì)出現(xiàn)不可逆的通量損失。當(dāng)高分子量的有機(jī)物是憎水性的或帶正電荷時(shí)，這種吸附過程更易進(jìn)行；當(dāng)pH>9時(shí)，膜表面及有機(jī)物均呈負(fù)電荷，因而，高pH值將有利于防止有機(jī)物污染。但以乳化態(tài)出現(xiàn)的有機(jī)物會(huì)在膜表面形成有機(jī)污染薄層，引發(fā)嚴(yán)重的膜性能衰減，必須在預(yù)處理部分除去。
　　在天然水體中存在的有機(jī)物主要為腐植酸類物質(zhì)，其以TOC含量計(jì)通常在0.5至20mg/L，當(dāng)TOC超過3mg/L時(shí)，預(yù)處理部分應(yīng)作專門的脫除有機(jī)物的考慮，腐植酸物質(zhì)可以采用含氫氧根類絮凝劑的絮凝過程、超濾或活性炭吸附等方法除去，請(qǐng)參閱關(guān)于預(yù)防膠體和顆粒類污堵方面的信息。
　　當(dāng)進(jìn)入RO/NF的進(jìn)水中油(碳?xì)浠衔锘蚬杌?和油脂含量超過0.1mg/L時(shí)，必須采用絮凝或活性炭過濾。這些有機(jī)物質(zhì)會(huì)隨時(shí)吸附到膜表面上，然而，如果由此引起的通量值下降不超過15%時(shí)，它們能被堿性的清洗劑清洗掉。
　　在廢水處理應(yīng)用中，脫除和濃縮有機(jī)物是主要目標(biāo)，有機(jī)物含量即使在百分?jǐn)?shù)范圍內(nèi)仍可以進(jìn)行處理，這要取決于有機(jī)物的種類，而且需要針對(duì)每一個(gè)具體的對(duì)象進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。請(qǐng)參閱估計(jì)有機(jī)物和其它化合物脫除特性的單獨(dú)資訊。

8　預(yù)防膜本身的降解
　　除了RO/NF進(jìn)水中某些物質(zhì)對(duì)膜有污染外，還需要考慮膜材料本身對(duì)這些物質(zhì)的化學(xué)穩(wěn)定性。一般情況下，所有的氧化劑對(duì)聚酰胺類復(fù)合膜均有損害作用，必須采用“預(yù)防膜生物污染”一節(jié)中所介紹的脫氯方法將它們脫除掉，其它化學(xué)品只要呈溶解狀態(tài)，不會(huì)聚集成有機(jī)相，在pH2～11范圍內(nèi)，與其接觸，膜元件對(duì)大多數(shù)化學(xué)品是穩(wěn)定的。

9　預(yù)防鐵和錳的污堵
　　一般地，含鹽量為苦咸水范圍的某些井水水源是呈還原態(tài)的，這類水源的典型特點(diǎn)是含有二價(jià)鐵離子和錳離子，此時(shí)膜發(fā)生污堵的主要原因之一就是鐵、鋁和淤泥(硅酸鐵或硅酸鋁)，如果對(duì)這類水源進(jìn)行加氯處理，然后進(jìn)行脫氯處理或水中含氧量達(dá)到5ppm以上，二價(jià)鐵就會(huì)轉(zhuǎn)化成三價(jià)鐵，并形成難溶性的膠體氫氧化物顆粒，下面為亞鐵和錳的氧化反應(yīng)：
　　4Fe(HCO₃)₂ + O₂ + 2H₂O → 4Fe(OH)₃ + 8CO₂
　　4Mn(HCO₃)₂ + O₂ + 2H₂O → 4Mn(OH)₃ + 8CO₂
　　因?yàn)殍F氧化發(fā)生的pH值更低，使得鐵污堵出現(xiàn)的頻度比錳污堵要高得多。即使SDI₁₅小于5，反滲透和納濾進(jìn)水中的亞鐵含量低于0.1mg/L，仍然會(huì)出現(xiàn)污堵問題。由于FeCO₃的溶度積低，而Fe²⁺的濃度則受到FeCO₃溶解度的制約，通常堿度低的水源含鐵的濃度比堿度高的水源要高。
　　引起膜面上沉積可溶性的二價(jià)鐵和相關(guān)三價(jià)鐵的污染物的可能情況為：
　 ☆　 氧氣進(jìn)入到含二價(jià)鐵的進(jìn)水中；
　 ☆　 高堿度水源形成FeCO₃；
　 ☆　 鐵與硅反應(yīng)形成難溶性的硅酸鐵；
　 ☆　 受鐵還原細(xì)菌氧化作用影響，將會(huì)加劇生物膜的滋生和鐵垢的沉積；
　 ☆　 由含鐵絮凝劑轉(zhuǎn)變引起的膠體狀鐵；
　 ☆　 來(lái)自鋼管或其它部件腐蝕產(chǎn)物的沉淀；
　 ☆　 含二價(jià)鐵的水源與含H₂S的水源混合，形成黑色難溶硫化鐵FeS。
　　處理這類水源的一種方法是防止整個(gè)系統(tǒng)與空氣或任何氧化劑(如氯)的接觸，低pH值有利于抑制Fe²⁺的氧化，當(dāng)pH<6，氧<0.5mg/L時(shí)，最大允許Fe²⁺濃度為4mg/L，下表羅列了幾種除去亞鐵或鐵離子以及防止鐵的污堵的方法。

方式

說(shuō)明

離子交換軟化

采用陽(yáng)樹指軟化可以從水中除去溶解狀鐵，脫除效率取決于鐵的種類，F(xiàn)e²⁺和Fe³⁺可以十分有效的被強(qiáng)酸陽(yáng)樹脂所吸附，但當(dāng)進(jìn)水中其含量超過0.05ppm時(shí)，會(huì)污染離子交換樹脂并對(duì)樹脂有催化降解作用。膠體或有機(jī)物－鐵復(fù)合物通常完全不能被離子交換所吸附，仍殘留在離子交換出水中，其顆粒的大小、離子交換運(yùn)行流速和離子交換床層深度則決定了它們能否被樹脂本身所過濾掉。

當(dāng)處理亞鐵含量高的水源時(shí)，人們必須特別關(guān)注鐵污堵，有報(bào)道稱，添加焦亞硫酸鈉可以防止樹脂受鐵的污染。

絮凝

在線絮凝可以脫除亞鐵

阻垢劑

一些阻垢劑對(duì)防止Fe污染有效，最大允許Fe含量因阻垢劑品牌的不同而不同。

【充氣】
【加氯處理】
【臭氧處理】

經(jīng)過氧化反應(yīng)和緊接的過濾可以除去鐵和錳。但即使在較高的pH值條件下，希望通過加氣能有效脫除二價(jià)錳的氧化反應(yīng)太慢。為了提高脫除效率，常常采用高錳酸鉀或ClO₂氧化二價(jià)錳。
【充氣】利用空氣可以將溶解態(tài)鐵轉(zhuǎn)化成難溶性鐵，但當(dāng)水中含有高濃度的二氧化碳時(shí)，會(huì)形成非常微小的膠體狀鐵沉淀，過濾脫除十分困難。
【加氯處理】次氯酸鈉或漂白粉投加到進(jìn)水中用于將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，經(jīng)氧化的進(jìn)水再通過多介質(zhì)過濾器將Fe³⁺過濾掉。

同步氧化過濾

◇　錳砂
◇　軟錳礦MnO2
◇　專門產(chǎn)品(Birm等)

通過電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)，采用能氧化Fe²⁺的過濾介質(zhì)，可以使氧化和過濾同時(shí)完成，錳砂就是這類粒狀介質(zhì)，干燥狀態(tài)時(shí)，錳砂為海綠礦石，當(dāng)其失去氧化能力時(shí)，可以用KMnO₄進(jìn)行再生。再生后再次投入運(yùn)行時(shí)，必須充分地沖洗掉KMnO₄，以防止其對(duì)膜的氧化損傷，當(dāng)水中Fe²⁺的含量小于2mg/L時(shí)，可以采用這一工藝過程；但當(dāng)水源Fe²⁺含量高時(shí)，KMnO₄應(yīng)連續(xù)不斷地加入到錳砂過濾器的進(jìn)水中，但應(yīng)千萬(wàn)注意，必須采取有效防范措施，確保高錳酸不會(huì)接觸到膜面上，例如可在錳砂濾器之后按裝活性炭過濾器。
Birm過濾可從RO進(jìn)水中高效地脫除Fe²⁺，當(dāng)采用Birm過程時(shí)，pH值會(huì)增加，結(jié)果LSI值會(huì)隨之發(fā)生變化，此時(shí)應(yīng)采取措施防止CaCO₃在過濾器和RO系統(tǒng)中發(fā)生沉淀。

氧化—MF/UF過濾

這是相當(dāng)新的處理技術(shù)，經(jīng)過氧化形成的鐵和錳顆粒可以經(jīng)過MF/UF除去。

　　在反滲透或納濾系統(tǒng)的第一段和最后一段常常發(fā)生硅酸鋁的污堵，低濃度的鋁(例如50ppb)就會(huì)引起系統(tǒng)性能的下降，原因如下：
1)　鋁會(huì)與硅反應(yīng)，即使硅濃度較低(10ppm)同樣會(huì)導(dǎo)致硅酸鋁污堵，因此在預(yù)處理部分使用含鋁的化合物將顯著地增加鋁污堵的風(fēng)險(xiǎn)，此時(shí)，建議不要使用含鋁的產(chǎn)品，而是使用含鐵的產(chǎn)品。
2)　低pH(<7)將影響鋁的溶解度，根據(jù)原水組成，只要不會(huì)形成碳酸垢污染，建議系統(tǒng)運(yùn)行pH在7～9之間。
3)　聚合物類阻垢劑(如丙烯酸類)對(duì)鐵和錳等重金屬更為敏感，因此選擇適宜的阻垢劑十分重要，否則，阻垢劑就會(huì)失去作用(即阻垢劑本身中毒)，從而出現(xiàn)膜的結(jié)垢現(xiàn)象或出現(xiàn)阻垢劑本身的污堵。阻垢劑本身的污堵產(chǎn)物將會(huì)成為微生物的養(yǎng)份，進(jìn)而發(fā)生生物污染。
4)　微細(xì)淤泥/砂粒，處理部分應(yīng)當(dāng)設(shè)置多介質(zhì)過濾器、超濾或微濾以除去淤泥/砂粒，有時(shí)還需要使用絮凝劑讓它們變大以提高多介質(zhì)濾器或微濾/超濾的脫除效率。
　　當(dāng)不在原水中投加絮凝劑和阻垢劑時(shí)，一般允許進(jìn)水中鐵、錳和鋁的指標(biāo)如下：

成份

最大含量(ppm)

條件

亞鐵

4

pH<6，氧<0.5ppm

鐵和錳

0.05

鋁

0.05

注：由于絮凝劑和材料腐蝕也會(huì)引起鐵和鋁的污堵，必須在保安濾器進(jìn)水或出水中分析這些離子的含量。

10　含H₂S水源的處理
　　一般地，含鹽量為苦咸水范圍的某些井水水源是呈還原態(tài)的，有時(shí)這類水源含有硫化氫，當(dāng)不存在氧時(shí)，硫化氫表現(xiàn)為溶解性氣體。由硫化氫引發(fā)的膠體硫極難清洗，受污染的元件性能下降嚴(yán)重，例如產(chǎn)水量和脫鹽率降低。膠體硫污染的早期信號(hào)常常是系統(tǒng)壓差增加，當(dāng)有二價(jià)鐵存在時(shí)，還會(huì)與硫化氫反應(yīng)生成硫化鐵污染污染，只要按照FilmTec清洗導(dǎo)則選用磷酸清洗就可達(dá)到有效地清洗。
　　避免膠體硫或硫化物污堵的建議如下：
1)　通過添加亞硫酸氫鈉等還原劑維持系統(tǒng)的絕氧狀態(tài)；
2)　對(duì)進(jìn)水脫氣以除去H₂S，既可以設(shè)置在膜系統(tǒng)的上游，也可以設(shè)置在下游，如果RO/NF系統(tǒng)不能保證H₂S呈溶解氣體狀態(tài)，則建議將脫氣設(shè)置在膜系統(tǒng)上游（進(jìn)水側(cè)），如果產(chǎn)水輸送系統(tǒng)中不能保證H₂S呈溶解氣體狀態(tài)，則建議將脫氣設(shè)置在下游(產(chǎn)水側(cè))；
3)　將H₂S氧化成難溶硫，此時(shí)可以使用空氣、氯或高錳酸鉀，難溶硫可以通過多介質(zhì)濾器或絮凝和UF/MF組合處理工藝：
2H₂S + O₂→2H₂O + 2S â

11　預(yù)處理方法匯總

Table　3. 膜系統(tǒng)結(jié)垢和污堵預(yù)防措施一覽表

預(yù)處理

CaCO₃

CaSO₄

BaSO₄

SrSO₄

CaF₂

SiO₂

SDI

Fe

Al

細(xì)菌

氧化劑

有機(jī)物

加酸

l

m

投加阻垢劑

m

l

l

l

l

m

離子樹脂軟化

l

l

l

l

l

離子交換脫堿

m

m

m

m

m

石灰軟化

m

m

m

m

m

m

m

m

m

預(yù)防性清洗

m

m

m

m

m

m

m

調(diào)節(jié)操作參數(shù)

m

m

m

m

l

多介質(zhì)過濾

m

m

m

m

氧化－過濾

m

l

在線凝絮

m

m

m

m

絮凝－助凝

m

l

m

m

l

微濾 / 超濾

l

l

m

m

m

l

濾芯式過濾

m

m

m

m

m

氯化氧化

l

脫氯

l

沖擊處理

m

預(yù)防性殺菌

m

粒狀活性炭過濾

m

l

l

　 m 可能有效　　　l 非常有效

水化學(xué)及處理[1]