循環(huán)水系統微生物產(chǎn)生原因及殺菌方案

清洗世界第24卷第8期他山之石Cleaning World2008年8月文章編號:1671 - 8909(2008)08 -0034 -06循環(huán)水系統微生物產(chǎn)生原因及殺菌方案鄭衛東'馮梅堂'田利2(1.華能楊柳青發(fā)電廠(chǎng),天津300380; 2. 西安熱工研究院有限公司,陜西西安710032)商要:對楊柳青電廠(chǎng)循環(huán)水系統微生物堵塞物進(jìn)行了菌種分析,并對微生物堵塞物形成的原因進(jìn)行了探討,針對分析出的菌種(主要為異養菌)進(jìn)行殺菌試驗，并提出了系統運行殺菌處理方案。關(guān)鍵詞:微生物;菌種分析;殺菌試驗中圖分類(lèi)號:TQ 085*.4文獻標識碼:B楊柳青電廠(chǎng)地處天津市近郊,有2臺300 MW發(fā)電機組。該廠(chǎng)循環(huán)冷卻水系統補充水取自子牙1微生物種類(lèi)的確定河，水質(zhì)全年變化較大,且逐年惡化。為節約用水、，管道微生物污堵情況示于圖1。堵物外觀(guān)呈黑降低水耗,循環(huán)水系統處理采用加酸.加水質(zhì)穩定劑褐色絲 帶狀物集合生長(cháng)體,經(jīng)水浸泡后,絲狀物變?yōu)樘幚?并采用1.5%的異噻唑啉酮進(jìn)行殺菌處理,循中空的桿狀物,見(jiàn)圖2。用手輕捻泡開(kāi)的桿狀物，立環(huán)冷卻水的排污水通過(guò)反滲透處理后回用,循環(huán)水即松散為油泥狀,未感覺(jué)有植物纖維,鏡檢(400倍)水質(zhì)有一定改善。全廠(chǎng)輔機設備用水均采用循環(huán)清楚地看到鐵細菌、寄生蟲(chóng)卵和少量植物細胞。水,2006年5號機組小修設備解體后發(fā)現,汽機側冷經(jīng)過(guò)顯微鏡鏡檢和細菌種類(lèi)分析,堵塞物中含卻器回水部分管道(尤其是水平管道和管道的轉彎有大量的異養菌、硫酸鹽還原菌和鐵細菌,生物體為處)有微生物及黏泥堵塞現象。冷卻塔的分水槽內也發(fā)現此類(lèi)微生物。如果這一問(wèn)題不解決,長(cháng)期發(fā)展下去,微生物黏泥附著(zhù)在管道中,會(huì )降低熱交換能力:同時(shí),黏泥若不及時(shí)去除,日積月累會(huì )造成管道的堵塞及造成垢下微生物腐蝕等。西安熱工研究院有限公司和楊柳青電廠(chǎng)合作,對循環(huán)水系統微生物堵寨物進(jìn)行了細菌種類(lèi)鑒別試驗殺菌劑篩選及動(dòng)態(tài)試驗,并提出了循環(huán)水殺菌滅圍1管道中微生物污 堵情況藻的處理方案。中國煤化工JYHCNMHG作者簡(jiǎn)介:鄭衛東( 1962 - )男,高工,現主要從事電廠(chǎng)技術(shù)管理工作。第24卷鄭衛東等.循環(huán)水系統微生物產(chǎn)生原因及殺菌方案●35.黏泥、細菌(包括異養菌硫酸鹽還原菌和鐵細菌)和2.3 流速的影響少量植物細胞的混合生長(cháng)體,由于它們的好氧特性，水中微生物附著(zhù)在某個(gè)固體表面上對利用營(yíng)養使其自發(fā)形成中空的構型,以便能最大限度地接觸成分較有利,所以水中微生物有附著(zhù)在固體表面生養分。長(cháng)的傾向。生物黏泥附著(zhù)過(guò)程分為附著(zhù)初期、對數附著(zhù)期和穩定附著(zhù)期。穩定附著(zhù)期是指黏泥附著(zhù)速度與水流引起的黏泥剝離速度處于平衡狀態(tài)。因此,水的流速對污垢黏泥的沉積有重要作用。在流動(dòng)體系中,如由高流速突變?yōu)榈土魉俚耐蛔儏^域,由于剪切力的突然消失,在此區域污垢黏泥最易沉積。楊柳青電廠(chǎng)現場(chǎng)微生物堵塞物多出現在冷卻器回水圖2浸泡后所取微 生物的性狀管道流速偏低的地方或管道彎頭處也證明了這一一點(diǎn)。在GB- -50050<工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設計規范》2微生物產(chǎn)生原因分析中,對管道中冷卻水流速有明確規定:“管程循環(huán)冷卻水流速不宜小于0.9 m/s,殼程循環(huán)冷卻水流速不2.1子牙河水的嚴重污染楊柳青電廠(chǎng)循環(huán)冷卻水系統補充水取自子牙宜小于0.3 m/s,當受條件限制不能滿(mǎn)足上述要求河,水質(zhì)全年變化較大,且水質(zhì)逐年惡化(所取水樣時(shí),應采取防腐涂層、反向沖洗等措施"。較混濁) ,導致原水中細菌含量較高。進(jìn)入循環(huán)水火力發(fā)電廠(chǎng)換熱器的形式- -般只有管程一種,系統后,由于循環(huán)冷卻水系統的水溫常年在25 ~故按規范要求,管道中水流速應大于0.9 m/s,根據45C ,加人的水質(zhì)穩定劑又為膦系藥劑,極利于微生熱工手冊汽機篇第八章第三節的推薦,冷卻水流速物生長(cháng)繁殖,微生物在此環(huán)境中會(huì )迅速滋生。若使一般為1.7~2.0 m/s, 而實(shí)際測得冷油器回水管流用殺菌劑不得當,細菌的數量往往呈現劇烈增長(cháng)的速偏低。4月份測得楊柳青電廠(chǎng)5號機組管道各處趨勢,導致設備壁上產(chǎn)生生物黏泥,黏泥不僅會(huì )使換流速數據見(jiàn)表1。表15 號機組各冷卻器冷卻水流速m/s熱器的效率下降,還會(huì )使設備堵塞,甚至產(chǎn)生點(diǎn)蝕。2.2微生物對殺菌劑產(chǎn)生抗藥性項目流速楊柳青電廠(chǎng)目前使用的殺菌劑為異噻唑啉酮，電泵空冷器0.81(1.5%)。自投產(chǎn)以來(lái)就使用該藥劑,且2005年以電泵潤滑油冷油器1.54前從未發(fā)現此種微生物的生長(cháng),2004年設備中發(fā)現氣泵小機冷油器1.77的均是黃色黏泥狀物質(zhì)。異噻唑啉酮是-種非氧化主機冷油器1.58型殺菌滅藻劑,它具有高效、廣譜、低毒、適用pH范真空泵0.98圍廣等特點(diǎn),是一種較為理想的水處理劑。但常年氫氣冷卻器0.84勵磁機冷卻器0.33使用該種藥劑,細菌會(huì )對其產(chǎn)生抗藥性，使殺菌滅藻密封冷油器空側2.89效果不理想;且生物黏泥- -旦形成后,異噻唑啉酮對中國煤化工3. 10已形成的生物黏泥的剝離效果較差。經(jīng)長(cháng)期積累，YHCNMHG0.27細菌、黏泥藻類(lèi)等會(huì )混合生長(cháng)，導致形成復雜的混發(fā)電機水冷器合生長(cháng)體。磨煤機潤滑油冷油器1.82●36.清洗世界第8期2.4膦系阻垢緩蝕劑的加入強烈氧化性,通過(guò)與細菌體內代謝酶發(fā)生氧化作用楊柳青電廠(chǎng)冷卻水系統為敞開(kāi)式。由于敞開(kāi)式而達到殺菌目的，如鹵素中的氯、溴以及溴.氯的化冷卻水系統中有充足的溶解氧、足夠的有機物和無(wú)合物(次氯酸鈉、二氧化氯氯化異氰尿酸、鹵化海因機物,水溫通常又在25 ~40C ,故為微生物的生長(cháng)繁等)、臭氧、過(guò)氧化氫過(guò)氧乙酸。本次試驗選用的活殖提供了適宜的條件;由于水的循環(huán),使出水又返回性溴類(lèi)殺菌劑和次氯酸鈉均屬于氧化性殺菌劑;非系統,微生物難以排出,隨著(zhù)濃縮倍率升高，微生物氧化性殺茵劑是以致毒劑的方式作用于微生物的特的數量成倍增加,故其冷卻水系統微生物的危害比殊部位,從而破壞微生物的細胞或者生命部位而達直流冷卻水系統嚴重得多。到殺菌效果。目前我國應用于水處理系統中的非氧楊柳青電廠(chǎng)循環(huán)水處理采用加酸、加水質(zhì)穩定化性殺菌劑主要有氯酚類(lèi)、醛類(lèi)、季銨鹽類(lèi).季磷鹽劑處理,所使用水質(zhì)穩定劑為膦系水質(zhì)穩定劑,水質(zhì)類(lèi)異噻唑啉酮類(lèi)等。本次試驗選用的非氧化性殺穩定劑的加入使水體中磷含量較高(正磷質(zhì)量分數菌劑有季銨鹽類(lèi)(1227)、異噻唑啉酮。由于細菌易高達6.5 mg/L) ,磷是菌藻繁殖的重要營(yíng)養物,故可產(chǎn)生抗藥性,故理想的加藥方式是氧化性殺菌劑與能造成水棲菌藻的大量滋生。非氧化性殺菌劑交替使用。本次試驗選用5種殺菌2.5冷油器漏油藥劑進(jìn)行殺菌試驗,其外觀(guān)性能的比較見(jiàn)表2?，F場(chǎng)微生物堵塞物主要生長(cháng)在冷油器回水管道表2試驗選用5種殺菌劑的主要特性中,冷油器近期有漏油現象,微生物堵塞物用水浸泡活性物質(zhì)量后,用手捻碎,明顯感覺(jué)是油泥狀,因此推測微生物殺菌劑名稱(chēng)類(lèi)型外觀(guān)及特性分數/%堵塞物的形成也可能與冷油器漏油有關(guān)系。在次氯酸鈉氧化型無(wú)色,有刺激1GB- -50050<工業(yè)循環(huán)冷 卻水處理設計規范》中規定氣味液體循環(huán)冷卻水中油含量應小于5 mg/L,因此建議檢查異噻唑啉酮(H)非氧化型 淡綠色液體2. 25漏油點(diǎn),并采取相應措施。括性溴殺菌劑(氧氧化型黃色,有刺激2.6 pH 的影響化型)一般說(shuō)來(lái),細菌宜在中性或堿性環(huán)境中繁殖,多有機溴類(lèi)殺菌劑氧化型黃色液體數細菌的最佳繁殖pH在6~9之間，楊柳青電廠(chǎng)循環(huán)水pH就在此范圍內。故必須采用高效殺菌劑對十二烷基二甲基非氧化型 無(wú)色粘稠狀16其進(jìn)行抑制，若采用殺菌劑無(wú)法抑制細菌的生長(cháng)繁芐基氯化銨液體殖，細菌在適宜的pH范圍內,其繁殖速度將成倍增4各種藥劑滅藻試驗的研究加。循環(huán)水中鈣、鎂垢和鐵的氧化物在pH大于8時(shí)幾乎完全不溶解,有機膠體在堿性溶液中更易混凝取一定量楊柳青電廠(chǎng)循環(huán)水樣(加藥前)至- -系析出,它們會(huì )與細菌結合形成混合生長(cháng)體粘附在換列試管中,分別向其中加人所選用的不同種類(lèi)、不同熱器表面,影響換熱器的換熱效率。劑量的殺菌劑,隨后加入藻類(lèi)培養基。同時(shí)進(jìn)行不加殺t 中國煤化士管放置于熒光燈下3單體殺菌劑的選擇(每HCNMHC),一個(gè)月后觀(guān)察目前循環(huán)水處理中常用的殺菌劑有氧化性殺菌每個(gè)試管中藻類(lèi)生長(cháng)情況,比較不同殺菌劑的滅藻、劑和非氧化性殺菌劑兩大類(lèi)型。氧化性殺菌劑具有抑藻效果。試驗結果見(jiàn)表3。第24卷鄭衛東等.循環(huán)水系統微生物產(chǎn)生原因及殺菌方案.37.表3幾種殺菌劑對藻類(lèi)的殺滅效果菌,從而計算出不同藥劑在不同時(shí)間內對異養菌的選用藥劑殺菌劑質(zhì)量依度(mg .心')殺滅率。定期測定鐵細菌與硫酸鹽還原菌,判斷藥10203040506070809010劑對鐵細菌及硫酸鹽還原菌的殺滅效果?；钚凿?++ +++ +++ +++ +++ +++++++++ +++(5)每次測定用水為1 mL,測定完必須向100有機溴mL循環(huán)水樣中補加1 mL無(wú)菌水,使其體積始終保1227持在100 mL,這從一定程度上模擬了現場(chǎng)的排污與異鏖唑啉補水。酮( I)5.3試驗結果注: +++表示藻類(lèi)生長(cháng)很?chē)乐? ++ 表示藻類(lèi)生長(cháng)較嚴經(jīng)254h動(dòng)態(tài)試驗,測得各種殺菌劑對異養菌、重; +表示有藻類(lèi)生長(cháng); -表示無(wú)藻類(lèi)生長(cháng)。硫酸鹽還原菌和鐵細菌的殺滅效果,試驗結果見(jiàn)表4從表3數據可看出,針對楊柳青電廠(chǎng)循環(huán)水水~9和圖3~6。質(zhì),滅藻、抑藻效果最顯著(zhù)的是1227,質(zhì)量濃度為表4活性溴殺菌 試驗數據20 mg/L就可抑制藻類(lèi)生長(cháng)?；钚凿遒|(zhì)量濃度水樣中剩余異養菌數/( x 10'CFU●mL ')/(mg.L") 3h8h12h 24h 72 h5殺菌劑殺菌性能比較試驗16. 721.85.1試驗原理4011.1≥10 14.9 .選用能有效抑制水體中細菌生長(cháng)的殺菌方案，501.9 .≥10 4.6殺菌藥劑以及加藥量和加藥間隔的確定需通過(guò)殺菌300.46≥10 5.67試驗來(lái)確定。在冷卻水中,異養菌的生長(cháng)繁殖最快,1000.265 i11.6 ≥10 ≥10 1.06.數量也最多,異養菌數基本代表了水中產(chǎn)生黏泥細表5有機渙殺 菌試驗數據菌的總數,以藥劑對異養菌的殺菌效果來(lái)比較各種有機溴質(zhì)量濃水樣中剩氽異養菌數/( x10'CFU●mL-")藥劑的殺菌效率及殺菌周期,選出最適合楊柳青電度/(mg.L")3h24 h72 h168 h廠(chǎng)使用的殺菌劑。16.717.45.2試驗步驟0.168.67.88xxx(1)試驗用水樣為楊柳青電廠(chǎng)未加殺菌劑前的0.0110.248.0298.9循環(huán)水水樣。0.00380.2655.697.80.000 70.0685.08 .≥10(2)取100 mL循環(huán)水樣,向水樣中分別加人所選用的5種殺菌劑(見(jiàn)表2),使殺菌劑質(zhì)量濃度分注:x x x表示失去殺菌效率。別為40 ~ 100 mg/L。表61227 殺菌試驗數據(3)將加藥后的所有水樣放人生化搖床中,為模1227質(zhì)水樣中剩余異養菌數/( x 10'CFU●mL~I)擬循環(huán)水現場(chǎng)運行條件,搖床溫度設置為40 ,轉速量濃度/設置為100 ~ 120 r/min。同時(shí)在搖床中放置2個(gè)未(x.L中國煤化工8h 216h 264h加藥的空白水樣做同期比較。TYHCN MH G7.4(4)分別在加藥后3 h、8 h、24 h、72 h、168 h、4(0.0148.211.5 xxx xxx xxx192h、264h進(jìn)行平皿計數,測定水樣中剩余異養0.001 79.913.9 44.8 xxx xxx●38●清洗世界第8期縷表1227質(zhì)水樣中剩余異養菌數/( x 10'CFU●mL-')35廠(chǎng)量濃度/30有機溴殺菌劑24h 72h 168h 216h 264h25t異噻唑嘍酬(mg.L)30|5+ |活性溴殺菌劑800.0012 0. 043 0.896 1.28 xxx xxx100 0.00008 0.0016 0.096 0.93 0.95 15.61200.00004 0.0003 0.001 6.50 100150 200250 300試驗時(shí)間h140 0.00005 0.0003 0.006圖3100 mg/L的4種藥劑殺菌效果注:x x x表示失去殺菌效率。表7異噻唑啉酮殺 菌試驗數據目35活性溴殺菌劑次氧酸鈉異噻咄啉酮質(zhì)斌水樣中剩余異養菌數/( xI'CFU . mL~')濃度(mg.L")3h24 h72 h168 hx 30016.721. 84(0.18.44.≥10600.010.158.08≥1015 2025 30加藥時(shí)間h8C0.012 862.8困4100 mg/的時(shí)2種氧化性藥劑殺菌效果1000.0068.9≥10 .1200.004 89.60.003 20.89表8次氯酸鈉殺菌試驗數據30%40 mg/L次氯酸鈉質(zhì)量水樣中剩余異養菌數/( xI0'CFU . mL"I)60 mg/L ./womn//100 mg/L濃度/(mg.L")2h6h24.621.00 50100 150 200加藥時(shí)間/5(0.0480.0110.025 xxx0.006 70.0090. 023xxx圖5不 同濃度1227 的殺菌效果0.002 80.003●80 mg/L25+50 mg/L表9加藥72 h后幾種殺菌劑對其它細菌的殺滅效果30f100 mg/L藥劑種類(lèi)藥劑濃度/鍘得細菌量/(個(gè) . mL-')15f(mg.L")鐵細菌 硫酸鹽還原菌有機溴5中國煤化工12272YHCNMHG2025明異噻唑啉酮.20圖6不同濃度次氯酸鈉的殺 菌效果第24卷鄭衛東等.循環(huán)水系統微生物產(chǎn)生原因及殺菌方案●39.5.4 試驗結果的分析討論(3)具體加藥方式為:加人1227(劑量(1)加人殺菌劑雖可有效控制住細菌的生長(cháng),但100 mg/L,可維持10天的滅菌效果);10天后開(kāi)殺菌劑一旦失效,水體中細菌生長(cháng)將更快。始加次氯酸鈉,連續加藥10天;停止加次氯酸(2)殺菌劑的選取。從圖3可看出,當加藥量都鈉,換加1227(劑量100 mg/L,可維持10天的滅為100mg/L時(shí),活性溴24h內就已失去其殺菌能菌效果)。力,有機溴與異噻唑啉酮也先后在5天左右失去殺(4)由于藥劑活性含量會(huì )直接影響藥效,在藥劑菌能力。綜合比較,4種殺菌劑中只有1227(46% )人廠(chǎng)前應先進(jìn)行相應的人廠(chǎng)檢驗,保證使用藥劑殺菌效果最好、藥效維持時(shí)間較長(cháng),在加藥11天后1227活性質(zhì)量分數大于46% ,次氯酸鈉活性質(zhì)量分才緩慢失去藥效,故應考慮使用1227抑制循環(huán)水中數不小于10%。細菌。GB 50050中規定循環(huán)水中異養菌數應小于5(5)由于楊柳青電廠(chǎng)循環(huán)水部分通過(guò)反滲透裝x 10'CFU/mL,故可選擇在10天左右加藥1次。置,藥劑的加入是否會(huì )對反滲透膜造成污染以及藥(3)1227加藥量的確定。從圖5可看出,隨加劑經(jīng)過(guò)反滲透裝置后是否會(huì )有損失并未進(jìn)行過(guò)試藥量的增加,1227殺菌效果增強、藥效維持時(shí)間變驗,為保護反滲透膜并改善藥劑效果,加藥期間48 h長(cháng),從經(jīng)濟因素與加藥效果綜合考慮,應選取加藥量?jì)汝P(guān)閉反滲透處理系統。約100 mg/L。(6)改善設備運行狀況。提高冷油器回水管中(4)氧化性殺菌劑的選取及加藥量的確定。氧循環(huán)水流速;改善冷油器漏油狀況,防止由此引起的化性殺菌劑- - 般均易揮發(fā),藥效較短，故對2種氧化其他問(wèn)題。.性殺菌劑在24h內的殺菌特性詳細進(jìn)行了研究。(7)定期進(jìn)行微生物的監測。要有效控制微生從圖4可看出,次氯酸鈉的殺菌效果遠優(yōu)于活性溴,物應以預防為主,每月對循環(huán)水中微生物特別是異且價(jià)格比活性溴低許多,故若使用氧化性殺菌劑應養菌數進(jìn)行監測,保證其小于5 x 10'CFU/mL。優(yōu)先考慮次氯酸鈉。從圖6可看出,50 mg/L.80mg/L,100 mg/L次氯酸鈉殺菌效果與趨勢基本相參考文獻同,50 mg/L已完全可保證循環(huán)水體中細菌12 h的殺菌效果,藥劑量更大只可能造成浪費和其他負面[1] CB50050.工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設計規范[S].影響,故可選擇50 mg/ L的藥劑量。[2] CB/T 14643. 1-1993.工業(yè)循環(huán)冷卻水中粘液形成菌的測定一平 皿計數法[S].6循環(huán)水系統殺菌處理方案.[3]CB.T14643.6--1993.工業(yè)循環(huán)冷卻水中鐵細菌的測定一-M PN法[S].根據試驗結果，楊柳青電廠(chǎng)調整循環(huán)水殺菌滅[4] GB/T 14643. 5- -19939. 工業(yè)循環(huán)冷卻水中硫酸鹽還原茵藻的處理方案如下。的測定一- -M PN法[S].(1)停止使用殺菌劑異噻唑啉酮,改用高效殺菌[5] CB/T 15981- -1995. 消毒與滅菌效果的評價(jià)方法與標準又經(jīng)濟合理的1227殺菌劑。[S].(2)為防止細菌抗藥性的產(chǎn)生,輔助使用氧化性[6]中石化試驗方法207顯養細茵的測定[M].的殺菌劑,從藥劑成本和藥效綜合考慮,每天沖擊式[7]S中國煤化工法[s].加人次氯酸鈉溶液,劑量為50 mg/L。YH. CN M H Gy1<華北電力技術(shù))]