膜分離裝置的生物粘泥抑制劑和抑制方法【
技術領域：
】[0001]本發明涉及一種在膜分離裝置，例如在反滲透或納濾膜分離裝置中抑制生物粘泥生長和去除生物粘泥的方法，以及用于抑制膜分離裝置中生物粘泥生長或去除膜分離裝置中生物粘泥的組合。【
背景技術：
】[0002]由在膜分離裝置表面生長的微生物形成的生物粘泥，特別是水處理反滲透或納濾膜分離裝置表面的生物粘泥，對于以反滲透膜（R0膜）為例的膜分離裝置的滲透壓有顯著的負面影響。生物粘泥還會降低膜分離裝置的產水流量和質量，增加系統操作壓力和壓降，嚴重影響膜分離裝置的運行。在膜分離裝置的運行過程中，經常需要使用化學物質來清洗膜分離裝置，而這樣的操作會縮短膜的使用壽命。[0003]生物粘泥是由微生物及其產生的粘液，與其他有機和無機物雜混在一起，粘著在物體表面的粘滯性物質。由于膜分離裝置通常用于處理水，而水體系中存在有機和無機的雜質和微生物，因此通常容易在膜分離裝置上形成生物粘泥。為了防止生物粘泥對于膜分離裝置的影響，需要使用殺生物劑來抑制微生物的生長從而防止生物粘泥的產生。[0004]目前已經嘗試使用了一些非氧化性殺生物劑，例如DBNPA和異噻唑啉酮來抑制RO膜裝置中的生物粘泥。這些非氧化性殺生物劑可以在一定程度上控制生物粘泥的生長同時不會破壞膜分離裝置中的膜材料本身。但是這些非氧化性殺生物劑的價格非常昂貴并且通常以間歇投加的形式使用，有時無法確保充分的殺菌效果。[0005]由于形成的生物粘泥或生物膜的結構是非常致密的，通常是細菌和細胞外基質的復合物，因此生物粘泥對于其中存在的生物可以提供一定的保護。通常用于殺死生物粘泥中的微生物的殺生物劑的濃度是殺死普通培養的同樣微生物的殺生物劑濃度的10~1000倍。另外，如果不能徹底地抑制生物膜的生長或去除已生長的生物粘泥，而是僅在一定程度上殺滅微生物的生物粘泥，這樣反而會為微生物進一步生長提供養分，相反促進微生物的生長。因此使用上述非氧化性殺生物劑成本高、殺滅效果不充分，難以保證對生物粘泥的有效控制。因此需要開發出更為有效且成本低廉的殺生物劑來控制膜分離裝置中的生物粘泥。[0006]氯是一種非常便宜的殺菌劑，并且是被通常使用的一種殺菌劑，尤其是對于水處理系統。但是由于在水中氯可能會以大量自由氯的形式存在，這些自由氯會氧化膜的表面、降低膜的分離性能，例如破壞RO膜的聚酰胺的酰胺鍵。因此在通常由RO膜構成的水處理裝置中，氯只能用于預處理，并且在進行RO膜過濾之前，需要使用還原劑如亞硫酸氫鈉來對水環境進行脫氯處理，無法直接將有效的氯類物質殺菌劑用于膜分離裝置。[0007]近年來，研究人員嘗試使用不同的改進方法來控制反滲透或納濾膜分離裝置中的生物粘泥。例如Louie等人提出的膜表面改性技術（J.S.Louie，I.Pinnau，I.CiobanujK.P.IshidajA.NgjΜ.ReinhardjEffectsofpolyether-polyamideblockcopolymercoatingonperformanceandfoulingofreverseosmosismembranes,J.Membr.Sci.280(2006)762-770);Richards等人使用酶進行處理的方法（M.Richards,T.E.Cloete,Nanoenzymesforbiofilmremoval,In:in:T.E.Cloete,M.Dekwaadsteniet,M.Botes,J.M.Lopez-Romero(Eds.),NanotechnologyinWaterTreatmentApplications,CaisterAcademicpress,Norfolk,UK,2010,pp.89-102)等人通過過濾方法來降低微生物的濃度（N.Hilal,H.Al-Zoubi,N.A.Darwish,A.W.Mohamma,M.AbuArabi,Acomprehensivereviewofnanofiltrationmembranes:treatment,pretreatment,modeling,andatomicforcemicroscopy,Desalinationl70(2004)281-308.);Wolf等人提出的通過過濾方法除去在RO系統中進料物流中的養分（P.H.Wolf,S.Siverns,S.Monti,UFmembranesforROdesalinationpretreatment,Desalinationl82(2005)293-300.)。此外還有利用UV|(T.Harif，H.Elifantz，E.Margalit，M.Herzberg，T.Lichi,D.Minz,TheeffectofUVpre-treatmentonbiofoulingofBffROmembranes:afieldstudy,Desalin.WaterTreat.31(2011)151-163.)>i(M.I.Kerwick，S.M.Reddy,A.H.L.Chamberlain,D.M.Holt,Electrochemicaldisinfection,anenvironmentallyacceptablemethodofdrinkingwaterdisinfectionElectrochim.Acta50(2005)5270-5277.)和超聲波的技術（R.A.Al-Juboori,T.Yusaf，V.Aravinthan,Investigatingtheefficiencyofthermosonicationforcontrollingbiofoulinginbatchmembranesystems,Desalination286(2012)349-357·)。但是這些技術仍然具有缺點，例如成本較高、抑制生物粘泥的活性不充分、穩定性低、以及適用性較差等等。因此，仍然需要開發有效地控制生物粘泥的生物抑制劑和方法。[0008]利用化學物質來控制生物粘泥的方法仍然是目前最受關注的研究方向。使用氯胺作為殺生物劑的研究曾經備受矚目。但是當存在過渡金屬離子如鐵時，氯胺仍然會破壞RO膜。而且氯胺在實際操作時受pH的影響非常顯著，當pH降低到〈6時則有可能會產生氯氣，存在安全隱患。[0009]氨基磺酸是一種常用的清洗劑并且被認為是一種環境友好的殺生物劑。氨基磺酸和氨基磺酸鹽可以用來穩定鹵素并且形成氨基磺酸鹵素產品，該產品可以起到防止細菌在金屬或塑料表面粘附的作用（US6380182B1(2002)，ThomasE.McNeeI，MariIynS.Whittemore,StephenD.Bryant,GracielaH.Vunk,MethodsandCompositionsControllingBiofoulingUsingSulfamicAcids.)〇[0010]用氨基磺酸穩定后的氯，可以有效地降低環境中存在的自由氯，并且不會犧牲總的有效氯，因此可以將自由氯對于膜的損害的風險盡量降低，使得用較為便宜的氯來作為殺生物劑處理膜分離裝置成為可能。此外，氨基磺酸類物質本身的價格也較為便宜，適合大量使用。Kurita公司已經使用氨基當前第1頁1 2