1.4 污水中微生物引起的膜污染的预处理工艺选择

　　微生物污染是指微生物在膜水界面上积累、凝结形成一层生物膜，影响膜系统性能的现象。细菌的大小一般为1~3 μm.微生物可以看成是胶体物质，可以按照胶体污染的预处理方法或在超滤膜系统得到去除。然而，微生物的繁殖能力很强，在适宜的生存条件下会迅速生长。

　　膜元件容易受到微生物污染的原因有3种：一是膜系统具有较大的膜表面积，增加了黏附细菌的可能性；二是膜的过滤会将细菌迁移至膜表面；三是预处理也是生物污染源，预处理投加的絮凝剂、杀菌剂或阻垢剂过量，会成为微生物的营养源，并且膜组件内部的潮湿阴暗为微生物生长提供了理想环境。若在污水进入膜系统前不对微生物加以杀灭，这些微生物将以膜为载体借助浓水段的营养盐而繁殖生长，严重威胁膜系统的长期稳定运行。因此，污水在进入膜系统前必须进行合理的杀菌处理，有效的除菌手段是保证膜系统稳定运行的关键因素。

　　杀菌按性质可分为化学杀菌和物理杀菌。化学杀菌主要采用杀菌剂，杀菌剂的作用方式可分为杀菌作用和抑菌作用。污水处理中常用的杀菌剂可分为无机杀菌剂和有机杀菌剂，也可按化学性质分为氧化性杀菌剂和非氧化性杀菌剂。无机杀菌剂以氧化型为主，如二氧化氯、液氯、臭氧等，有机杀菌剂主要是阳离子的季铵盐类物质。

　　氧化性杀菌剂是强氧化剂，能够氧化微生物体内起新陈代谢作用的酶而杀灭微生物。氧化性杀菌剂的特点是杀菌速度快、成本较低，但药剂使用过程存在一定的安全隐患；非氧化性杀菌剂是以致毒剂作用使微生物的酶系统失去活性，破坏细胞的新陈代谢，破坏细胞壁、细胞膜或其他特殊部位，它的作用不受水中还原性物质的影响，对pH变化不敏感。非氧化性杀菌剂可以弥补氧化性杀菌剂的不足。

　　物理杀菌方式主要有超声波与磁场组合杀菌、变频电脉冲杀菌和紫外线杀菌等。超声波与磁场组合杀菌能够自动周期性地、有规律地产生各种频率的强大直流脉冲电磁波，直接击穿细菌的细胞壁而导致细菌死亡，同时污水在这种直流脉冲电场作用下，迅速发生微弱的氧化还原反应，在阳极区附近产生一定量的氧化性物质与细菌作用，破坏了细菌正常的生理功能，使细胞膜过氧化而死亡，从而达到杀菌目的。紫外线杀菌是通过紫外线照射来达到杀菌目的，紫外线对微生物的核酸可以产生光化学危害，紫外光被微生物的核酸吸收，一方面可使核酸突变，阻碍其复制、转录，封锁蛋白质的合成；另一方面产生自由基，可引起光电离，从而导致细胞死亡，达到杀菌目的。紫外线杀菌的优点是不需要向水中投加化学品，设备维护要求低，仅需定期清洗或更换水银蒸汽灯管；缺点是该法仅适用于较干净水源。变频电脉冲杀菌是让细菌触电，外加交变电场会形成跨膜电位而穿透细胞膜，导致微生物死亡。

　　化学杀菌剂的杀菌率大小依次主要受杀菌剂种类、杀菌剂浓度、杀菌剂作用时间的影响。聚酰胺反渗透膜表面通常显负电性，为了保持膜通量和脱盐率，尽量选择和膜表面荷电性相同的杀菌剂。

　　2 膜材料及膜孔径的选择

　　2.1 膜材料的选择

　　膜材料是膜技术的核心。污染物在膜上的吸附是由于膜、溶剂、污染物之间相互作用的结果，当然还与膜表面性质和膜孔径等因素有关。针对污染物的性质，选择合适的耐污染膜材料，可以有效地减少膜对污染物的吸附。