工业循环冷却水中微生物的危害及控制

工业循环冷却水中微生物的危害及控制

作者：杨海江

来源：《中国科技博览》2013年第24期

摘要：在工业循环冷却水系统中微生物大量繁殖造成极大危害，为了保证工业循环冷却水安全运行，必须对其进行严格控制。本文介绍了微生物的危害及其几种控制方法，相比较利用二氧化氯控制微生物是简单、安全、经济、有效的方法。

关键词：工业循环冷却水、微生物、氯消毒机理、二氧化氯

中图分类号：TQ085

在循环冷却水系统中，因其水温和pH均适宜多数微生物的生长，微生物的浓度和它们生长所需要的营养源均因循环水浓缩而不断增加。加上冷却塔集水盘（或冷却水池）常年露置室外，日照充足，更有利于微生物的繁殖生长。在工业循环冷却水系统中微生物大量繁殖造成极大危害，为了保证工业循环冷却水安全运行，必须对其进行严格控制。

1 微生物的危害

工业冷却水中的微生物品种繁多，大致可分为三大类，即细菌、真菌、藻类。微生物在工业循环冷却水系统中的危害，主要有两个方面：一是微生物粘泥危害；二是微生物的腐蚀危害。

1.1 粘泥危害

微生物在冷却水系统中大量繁殖时，会使水质变臭、变黑；大量生物粘泥粘在冷却设备上，造成传热效率下降，输水管道中阻力增加，能耗增加。

在工业冷却水系统中，细菌形成粘泥菌团（Zoogloea）和球衣菌（Sphaerotilus）、铁细菌等。其中以球衣菌为主的粘泥较硬实，在金属表面附着力很强，还能抵抗一般杀生剂的作用。铁细菌大量繁殖时，产生大量棕色粘泥及Fe（OH）3的沉积，堵塞冷却设备及输水管道。据报道，日本某钢厂1.27cm的输水管道粘泥造成管道堵塞达80%以上，7.62cm的输水管的输水能力下降了70%，30.48cm的输水管输水能力下降了20%。

对于藻类形成的粘泥，除了堵塞管道，降低热交换设备的传热性能外，由于藻类不断繁殖及死亡，又为工业冷却水中的其他细菌提供了生长的养料，使循环水水质更加恶化。由于微生物粘泥的危害，使冷却水系统的污泥热阻很快上升，正常运行受到威胁。

1.2腐蚀危害

微生物的腐蚀主要是由于微生物生长，导致在冷却设备管壁上，造成差异充气电池的腐蚀。例如铁细菌的滋生，把可溶性Fe2+氧化成Fe（OH）3，使铁受到腐蚀。粘泥底部的缺氧区也易受到铁细菌的腐蚀。铁细菌引起的腐蚀大多为点蚀或结节状腐蚀。这种腐蚀有较大的穿透速度，造成冷却设备破坏，甚至系统的停产。以硫酸盐还原菌为例，它常生活在缺氧的粘泥、锈蚀物及垢下，体内有过氧化氢酶，其生命活动过程中的极化作用，加速了金属的腐蚀，对工业冷却设备造成严重威胁。硫酸盐还原菌大量繁殖，会造成冷却设备及输水管道产生严重腐蚀，腐蚀率可达到1.25～5mm/a。在60～90天内就能把换热设备腐蚀穿孔，造成系统不能正常运行。

2 控制微生物的方法

在火电、石化及冶金工业中，工业循环冷却水系统均很复杂，冷却水量大。为了系统安全有效地运行，必须对工业冷却水中微生物严格控制，按规范把污垢热阻值及腐蚀率控制在规定的范围之内。对于微生物的控制，主要从以下几个方面综合进行：改善补充水的水质，减少补充水中微生物的含量；在循环冷却水系统中增加旁通过滤，将微生物及其粘泥从过滤器中过滤出循环冷却水；用杀生剂对微生物进行杀生处理。本文重点讨论利用杀生剂对微生物的杀生处理。

杀生剂对微生物的杀毒和抑制作用主要是：摧毁和破坏微生物细胞结构；干扰细胞物质的生物合成；干扰微生物能量新陈代谢。

2.1 氯及其化合物杀生剂

根据《工业循环冷却水处理设计规范》（GB50050-95）第3.5.2条规定：“敞开式循环冷却水的菌藻处理宜采用加氯为主，并辅助投加非氧化性杀菌灭藻剂”。氯的杀生机理是氯加到水中，产生次氯酸：H2O+Cl2→HClO+H++Cl-，次氯酸在水中部分离解：HclO→H++ClO-。氯的消毒主要是HClO的作用，ClO-，Cl-也具有杀菌作用，但效果较差。因此氯加入水中后，产生的HClO越多，杀生效果越好。氯的消毒效果好坏受pH影响很大，当水的pH为5.5时，HClO占氯的98%以上，这时杀菌效果最好；pH上升到7时，HClO占80%左右，杀菌效果良好；pH上升到8时，HClO占20%；pH上升到8.5之后，HClO就所剩无几了，这时杀菌效果也就欠佳。而工业冷却水在循环运行中，pH大部分在8～9，因此杀菌剂采用加氯为主是不适宜的。在许多生产实践中，也证明了这个理论的正确性。

2.2 二氧化氯杀生剂

二氧化氯是一种广谱性杀生剂，它渗入细菌细胞内，将RNA或DNA（核酸）氧化，从而阻止细胞的合成代谢，并使菌类死亡；二氧化氯对苯环具有一定的亲和性，能使苯环发生变化，灭杀藻类；二氧化氯还具有较强的氧化还原性能，它对水中残存的有机物进行氧化，切断了各类菌藻所需的养料，减缓菌藻的繁殖；二氧化氯具有无味、无毒、无腐蚀性。因此在工业循环冷却水中应用比液氯更安全有效。同时，二氧化氯的氧化性是液氯的2.5倍，杀生效果明

显高于液氯，在工业冷却水中，一般投加量为2～5mg/L，具体投加量应视水质而定。二氧化氯还具有独特的性能，它可在pH为3～9的广泛范围内有效地杀菌。由于这个特点，更适宜于高pH的工业循环冷却水中作为杀生剂的应用。

2.3 非氧化性杀生剂

任何一种杀生剂，只要长期应用后，微生物对这类杀生剂会有抗药作用。因此，为了提高杀生效果，应辅助投加非氧化性杀生剂。非氧化性杀生剂的种类也很多，常用的有季胺盐、烯醛、重金属盐及二硫氰基甲烷（MT）类等。国内还有利用各类杀生剂及活性酶之间的协同作用复配而成非氧化性杀生剂，如有机硫类化合物活性酶与季铵盐等复配，用于工业循环冷却水的杀菌灭藻，粘泥剥离等均有显著的效果，是新一代的非氧化性的杀生剂。

3 投加方式、投加量

3.1氧化性杀生剂

1）投加方式

氧化性杀生剂一般采用定期冲击投加。

液氯可用加氯机投加到冷却水池（或冷却水箱）的分布管中，不允许采用液氯钢瓶与水体直接相连投加的方法，并应将液氯钢瓶与加氯机分开设置。氯气管通常采用紫铜管，加氯管可采用橡胶管或塑料管。

二氧化氯可用计量泵将杀菌剂和活化剂按1：1的比例通过紫铜管或塑料管混合（时间1～2min）后投加到冷却水池（或冷却水箱）的分布管中。液体活性溴与10%次氯酸钠溶液按1：4的比例混合后通过紫铜管或塑料管直接投加到冷却水池（或冷却塔集水盘）中。固体活性溴可直接投加到冷却水池（或冷却塔集水盘）中；也可配制成溶液通过紫铜管或塑料管投加到冷却水泵吸水管段。

2）投加量

4 结语

（1）在工业循环冷却水中，为了保证系统安全、有效地运行，必须对水中的微生物进行严格地控制，消除微生物的危害。

（2）二氧化氯是一种广谱性杀生剂，使用安全可靠，杀生效果优于氯，并且不受水中pH 的限制，可作为工业循环冷却水中首选的杀生剂。

参考文献：