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【行业资讯】循环冷却水系统微生物的控制方法

【行业资讯】循环冷却水系统微生物的控制方法

发布日期:2020-06-27 浏览次数:1717

一、循环冷却水中微生物的来源

循环冷却水中的微生物来自两个方面:一是冷却塔在水的蒸发过程中需要引入大量的空气,微生物也随空气带入冷却水中;二是冷却水系统的补充水或多或少都会有微生物,这些微生物也随补充水进入冷却水系统中。

二、为什么循环水的微生物危害比直流水严重的多?

循环水的温度、pH和营养成分都是有利于微生物的繁殖,冷却塔上充足日光照射更是藻类生长的理想地方。而直流水系统没有空气冷却的蒸发过程,只有随水流带入的微生物,而且直流水系统所提供的微生物繁殖的条件不如循环水(适宜的水温、pH和营养成分)。最关键的是,循环水排出的污水又返回系统循环,造成恶性循环,而在直流水中繁殖起来的微生物立即被排走了。故循环水的微生物危害比直流水严重得多,而且浓缩倍数越高越严重。如有些循环水系统,补充水中的细菌总数只有100~1000,但循环水中的细菌总数可高达10万以上,这就造成了系统中微生物的危害。

三、目前国内常用微生物的处理手段

1.加强原水前处理,改善补充水水质

原水中的悬浮粒子、色度物质和其他有机物含有微生物需要的营养,尤其是用地表水作补充水时,污染物质含量更多,需要进行前处理去除。常用混凝和过滤方法作为前处理工艺。

2.投加杀生剂

投加杀生剂是目前循环水微生物控制较为成熟、有效的方法之一。杀生剂又称杀菌灭藻剂、抑制菌剂或杀菌剂等。分为氧化性和非氧化性杀菌剂两大类。

(1)常用氧化性杀生剂。

①氯和次氯酸盐。氯是最常用的杀菌剂,具有高效、快速、广谱、经济、使用方便等特点,对动物性浮游生物和细菌类特别有效,一般只要有 0.5~1 mg/L 余氯维持就可以抑制冷却水中大部分微生物。

②二氧化氯(ClO2)。用二氧化氯作杀菌剂具有剂量小、作用快、效果好的优点。它是一种强氧化剂,其氧化杀生能力是氯的 25~26 倍。

③氯化异氰尿酸。通常使用的是二氯化异氰尿酸钠(DCCNa,商品名为优氯净)、二氯化异氰尿酸钾(DCCK)及三氯化异氰尿酸(TCCA,商品名为强氯精)。浓度在 30~40 mg/L杀生效果较好。

④溴及溴化物。溴为棕红色发烟液体,其性质与氯相似,溶于水后反应生成次溴酸,起氧化杀生作用。次溴酸也可电离,电离后生成 HOBr 和 OBr-,而在高 pH 值的条件下,溴的杀生能力是强于氯的。⑤臭氧。杀生速度较氯快300~600 倍,杀生后分解为氧,对环境无任何污染。

(2)常用非氧化性杀生剂。

①氯酚类。氯酚类化合物是一类应用较早的杀生剂,主要有一氯酚、双氯酚、三氯酚及其钠盐等。

②季铵盐。季铵盐是一种阳离子表面活性剂,广泛应用于冷却水中微生物的控制。它具有较强的杀菌作用,杀灭大多数微生物,具有良好的渗透性和分散性,与大多数水质稳定剂和处理剂相溶,可在较宽的 pH 值范围内使用,对鱼类等毒性小,易于降解,污染小。

③二硫氰酸甲酯。二硫氰酸甲酯又称二硫氰基甲烷,是一种使用广泛的有机硫杀生剂,其形态为黄色或近于无色的针状结晶。二硫氰酸甲酯是一种广谱杀菌剂,对细菌、真菌、藻类和原生动物有很好的杀灭作用,尤其对硫酸盐还原菌有较好的杀灭作用。

④异噻唑啉酮。异噻唑啉酮是一类较新的广谱杀生剂。异噻唑啉酮衍生物纯品的制备和分离工艺比较复杂。用于水处理杀生剂不需分离纯品,只需一步合成这两个异噻唑啉酮衍生物的混合物即可。

⑤戊二醛。戊二醛是一种高效、快速、广谱的杀菌剂,具有水溶性,可与水以任何比例溶解,加水无色、无臭、无腐蚀,适用pH值范围广,能耐高温,是硫酸盐还原菌的专用药剂,本身可以被生物降解。戊二醛的杀生作用主要是对微生物细胞中蛋白质的交联作用。

⑥酰胺类。某些酰胺类化合物对微生物具有很强的杀灭能力。是一种高效广谱的杀生剂,其特点是容易水解,高 pH 值,加热,紫外照射均可加速降解。容易被还原剂脱溴变为无毒的氰乙酸铵而失去杀生活性。在碱性条件下不稳定,一般限用于pH 值< 7.5 或 8.0 的系统。

(3)杀生剂使用注意事项。

①杀生剂应与分散剂联合使用。使用分散剂的目的在于分散剂可以把杀死的微生物尸体分散在循环水系统中,可以把污泥从金属表面剥离下来,露出下面没有杀死的微生物,有利于杀生剂的药性会发。杀生剂和分散剂联合使用可明显提高杀生剂使用效果,药性得以充分挥发。

②杀生剂要交替使用避免微生物产生抗药性。由于微生物的抗药性特别强,长期单一的投加杀菌剂会是微生物产生抗药性,因此氧化性杀菌灭藻剂和非氧化性杀菌灭藻剂要交替投加使用。

③温度和 pH 值对杀生剂使用效果的影响。循环水系统温度升高,杀生剂的效果变差,如季铵盐等,温度升高,季铵盐杀生效果变差。pH 对杀生剂的效果有很大影响,所以循环水系统 pH值要保持在稳定状态。

④投加方式。一般考虑冲击式投加药剂,一次性投加大剂量的杀生剂可以让微生物的数量急剧降低,使微生物不易恢复到原来的状态。

⑤浓缩倍数对杀生剂投加量的影响。浓缩倍数低,药剂在循环水系统中停留时间短,杀生剂的效果得不到更好的挥发,既浪费药剂,又浪费水资源。一般循环水系统浓缩倍数控制在 3~5 即可。

3.冷却塔的防护

对冷却塔进行防护,改变微生物的生长条件也能够抑制微生物的生长繁殖。

(1)防止阳光照射。

藻类生长繁殖需要阳光,在没有阳光的条件下,一般不能生存。只要在冷却塔适当部位遮荫,避免阳光直射,藻类繁殖就会减慢甚至停止。一般来说,覆盖冷却塔水域和水池区域以防止阳光照射;冷却塔的进风口加装百叶窗,效果均非常明显。

(2)采用杀生涂料。

为了防止藻类在混凝土冷却塔中传播,可以在涂层中添加杀菌涂层 ( 抗藻涂层 ) 或杀菌剂进行保护。涂层由改性硅酸钠、氧化亚铜、氧化锌等原料组成。

(3)木结构的防护。

木结构冷却塔的构件必须作防真菌腐蚀处理,也可以在年度停车大检修时,对木结构进行补充性防腐处理。

4.定期改变水温、流速和含盐量

如上所述,微生物对温度有不同的适应性,嗜冷微生物最适宜生长温度在 10 ℃左右,中湿微生物最适宜生长温度在 20~35 ℃,嗜热微生物最适宜生长温度在45 ℃左右。所以,定期地提高水温是一种无试剂杀生的好办法。此方法是适当减少通过换热器的循环水,但工艺侧的热量产品流量不变,以便提高循环水温度。当循环水温度足够高且超过了某种微生物的致死温度时,就会导致其死亡。有时用高温水或蒸汽吹洗系统,对控制微生物生长是有效的。

5.系统设计、运行措施

(1)设计考虑。

正确的设计好系统是第一步。为防止产生微生物黏泥和腐蚀,系统设计和安装时应避免滞水区和低流速。因此,应仔细考虑管路路径和阀门位置的选择。

(2)运行维护。

正确的维护运行系统以及定期进行清洗。

(3)选用耐腐蚀材料。

耐蚀材料最好用于易发生微生物腐蚀的地方。金属材料的耐微生物腐蚀性能一般为钛 > 不锈钢 > 黄铜 > 纯铜 > 硬铝 > 碳钢。

(4)阴极保护。

该方法与一般阴极保护类同,即在被保护的金属上连接一块更易氧化的金属作阳极,使被保护金属成为阴极,构成一个原电池或者外加一定电流的电源进行电解。

四、微生物控制技术

实验研究和理论分析表明,微生物控制是循环水系统水质控制方案的首要任务。

在微生物快速繁殖的情况下,必须采取有效的方法尽快控制微生物繁殖,如使用氯、过氧化物和其他氧化性杀菌剂、灭藻剂和无氧季铵盐。当夏季环境温度较高时,通过提高杀菌剂和除藻剂的浓度来恢复对微生物的控制,并通过增加污水排放量来降低系统中的污染物含量、悬浮物和可溶性总固体。

加强杀菌灭藻剂力度,尽可能减少循环水中微生物的总量,选择合适的药剂,对于已形成大量微生物黏泥的系统,仅靠单纯的杀菌灭藻剂难以取得很好的处理效果。应对系统进行杀菌、清洗、剥离处理,利用杀生剂、分散剂、清洗剂的协同效应高剂量处理,可以取得满意的效果。

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