反渗透系统锰污染的生成原因及处置方法

锰污染的表观现象及危害性

近年在处理故障过程中，遇到过再生水厂反渗透膜系统出现严重锰污染，并造成反渗透系统性能下降的情况。主要表现为脱盐率下降，产水量降低。

通过现场调查，锰污染主要外观及性能表征如下：

1.在保安过滤器有大量黑色物质存在，在膜元件端面也有不同程度的存在（见图1）；

2.黑色物质往往与大量褐色粘稠物质同时存在；

3.黑色物质主要存在于膜组的一段前端，而褐色物质从前到后都存在。经污染物分析：黑色污染物主要为锰化合物，部分***成分；褐色物质主要为***成分（应为细菌类物质）；

4.锰污染存在的反渗透系统，往往伴生大量细菌滋生，严重污堵膜元件，造成系统压差升高较快，产水能力大幅降低，化学清洗后产水量仅能部分恢复，同时系统脱盐率大幅度降低。

锰污染项目现场调查概要

通过对比几起锰污染现象，发现以下特点（见下表）：

通过对比可知：

1.部分原水取样分析发现进水中锰铁含量（0.1~0.4ppm）均超过反渗透进水要求（不大于0.1ppm，建议不高于0.05ppm）。

2.车间内流程均较短，流程均为：UF+RO，且超滤前没有除铁锰过滤器或多介质过滤器等预处理工艺。

3.水源均为污水（水源为常规污水厂生化出水），且流程中均选择在超滤连续加氯。

锰污染生成原因分析 

通过对现场的勘察以及对原水分析，判断为原水中锰（二价）超出反渗透系统进水的***要求（0.1ppm，建议不高于0.05ppm），由于反渗透前端超滤工艺有连续投加次氯酸钠，可导致低价锰离子氧化为高价锰（如四价）形成不溶物析出，但这无法解释为何锰污染物出现的时候往往会存在大量粘性物质（细菌类）。通过查阅相关资料我们发现：存在于生化过程中的某种细菌（铁细菌）可能是导致锰污染与微生物污染同时发生的元凶（见图2），铁细菌中的某些种类（如具鞘铁细菌）可在pH为中性的条件下使管道表面的Mn2+氧化成不可溶的Mn4+从而从水溶液中大量析出，这也可能***是我们发现的反渗透进水端大量黑色物质的来源，同时细菌在氧化过程中也会滋生。

我们对锰污染的形成原因做了一个推测，即：原水中的低价锰离子在氧化剂和细菌的共同作用下被氧化成高价锰（四价显黑色）析出，析出的锰被铁细菌吸附形成锰和细菌的混合形态，并由于细菌的生长繁殖粘附于管道、过滤器及反渗透膜元件上，反渗透系统进水中混合形态的细菌与锰对反渗透系统保安过滤器造成污堵，由于污堵加剧或保安过滤器存在泄漏，进而污染反渗透系统一段进水端。

预防及处理方案 

目前发生严重锰污染的反渗透系统在化学清洗前后脱盐率大幅降低，这是由于锰的催化氧化作用对膜元件造成氧化（尤其在水中氯离子高或pH较低的情况下），同时化学清洗过程中析出的二氧化锰颗粒可能对膜表面造成颗粒划伤。综合以上两点易对反渗透系统造成不可逆的脱盐率大幅度下降。

为防止反渗透系统发生锰污染，可考虑以下方法：

1.在超滤前增设除铁锰过滤器或其它类型过滤器，降低反渗透进水的锰含量达到进水要求；

2.在进反渗透保安过滤器前的各工艺段及水箱投加杀菌剂，***铁细菌滋生，使之不能氧化铁锰类的低价离子；

3.定期检查反渗透前保安过滤器压差及截留物质情况，及时更换滤芯；

4.发现出现大量含锰固体物质析出在反渗透膜上时，尽量考虑物理去除，如必须采用化学清洗，请尽量不要使用盐酸（目前经过一些项目的清洗看，盐酸清洗可造成反渗透系统脱盐率快速降低，建议考虑采用柠檬酸配合其它药剂，也可以咨询有经验的药剂厂家。）