循环水系统微生物产生原因及杀菌方案

清洗世界第24卷第8期他山之石Cleaning World2008年8月文章编号:1671 - 8909(2008)08 -0034 -06循环水系统微生物产生原因及杀菌方案郑卫东'冯梅堂'田利2(1.华能杨柳青发电厂,天津300380; 2. 西安热工研究院有限公司,陕西西安710032)商要:对杨柳青电厂循环水系统微生物堵塞物进行了菌种分析,并对微生物堵塞物形成的原因进行了探讨,针对分析出的菌种(主要为异养菌)进行杀菌试验，并提出了系统运行杀菌处理方案。关键词:微生物;菌种分析;杀菌试验中图分类号:TQ 085*.4文献标识码:B杨柳青电厂地处天津市近郊,有2台300 MW发电机组。该厂循环冷却水系统补充水取自子牙1微生物种类的确定河，水质全年变化较大,且逐年恶化。为节约用水、，管道微生物污堵情况示于图1。堵物外观呈黑降低水耗,循环水系统处理采用加酸.加水质稳定剂褐色丝 带状物集合生长体,经水浸泡后,丝状物变为处理,并采用1.5%的异噻唑啉酮进行杀菌处理,循中空的杆状物,见图2。用手轻捻泡开的杆状物，立环冷却水的排污水通过反滲透处理后回用,循环水即松散为油泥状,未感觉有植物纤维,镜检(400倍)水质有一定改善。全厂辅机设备用水均采用循环清楚地看到铁细菌、寄生虫卵和少量植物细胞。水,2006年5号机组小修设备解体后发现,汽机侧冷经过显微镜镜检和细菌种类分析,堵塞物中含却器回水部分管道(尤其是水平管道和管道的转弯有大量的异养菌、硫酸盐还原菌和铁细菌,生物体为处)有微生物及黏泥堵塞现象。冷却塔的分水槽内也发现此类微生物。如果这一问题不解决,长期发展下去,微生物黏泥附着在管道中,会降低热交换能力:同时,黏泥若不及时去除,日积月累会造成管道的堵塞及造成垢下微生物腐蚀等。西安热工研究院有限公司和杨柳青电厂合作,对循环水系统微生物堵寨物进行了细菌种类鉴别试验杀菌剂筛选及动态试验,并提出了循环水杀菌灭围1管道中微生物污 堵情况藻的处理方案。中国煤化工JYHCNMHG作者简介:郑卫东( 1962 - )男,高工,现主要从事电厂技术管理工作。第24卷郑卫东等.循环水系统微生物产生原因及杀菌方案●35.黏泥、细菌(包括异养菌硫酸盐还原菌和铁细菌)和2.3 流速的影响少量植物细胞的混合生长体,由于它们的好氧特性，水中微生物附着在某个固体表面上对利用营养使其自发形成中空的构型,以便能最大限度地接触成分较有利,所以水中微生物有附着在固体表面生养分。长的倾向。生物黏泥附着过程分为附着初期、对数附着期和稳定附着期。稳定附着期是指黏泥附着速度与水流引起的黏泥剥离速度处于平衡状态。因此,水的流速对污垢黏泥的沉积有重要作用。在流动体系中,如由高流速突变为低流速的突变区域,由于剪切力的突然消失,在此区域污垢黏泥最易沉积。杨柳青电厂现场微生物堵塞物多出现在冷却器回水图2浸泡后所取微 生物的性状管道流速偏低的地方或管道弯头处也证明了这一一点。在GB- -50050<工业循环冷却水处理设计规范》2微生物产生原因分析中,对管道中冷却水流速有明确规定:“管程循环冷却水流速不宜小于0.9 m/s,壳程循环冷却水流速不2.1子牙河水的严重污染杨柳青电厂循环冷却水系统补充水取自子牙宜小于0.3 m/s,当受条件限制不能满足上述要求河,水质全年变化较大,且水质逐年恶化(所取水样时,应采取防腐涂层、反向冲洗等措施"。较混浊) ,导致原水中细菌含量较高。进入循环水火力发电厂换热器的形式- -般只有管程一种,系统后,由于循环冷却水系统的水温常年在25 ~故按规范要求,管道中水流速应大于0.9 m/s,根据45C ,加人的水质稳定剂又为膦系药剂,极利于微生热工手册汽机篇第八章第三节的推荐,冷却水流速物生长繁殖,微生物在此环境中会迅速滋生。若使一般为1.7~2.0 m/s, 而实际测得冷油器回水管流用杀菌剂不得当,细菌的数量往往呈现剧烈增长的速偏低。4月份测得杨柳青电厂5号机组管道各处趋势,导致设备壁上产生生物黏泥,黏泥不仅会使换流速数据见表1。表15 号机组各冷却器冷却水流速m/s热器的效率下降,还会使设备堵塞,甚至产生点蚀。2.2微生物对杀菌剂产生抗药性项目流速杨柳青电厂目前使用的杀菌剂为异噻唑啉酮，电泵空冷器0.81(1.5%)。自投产以来就使用该药剂,且2005年以电泵润滑油冷油器1.54前从未发现此种微生物的生长,2004年设备中发现气泵小机冷油器1.77的均是黄色黏泥状物质。异噻唑啉酮是-种非氧化主机冷油器1.58型杀菌灭藻剂,它具有高效、广谱、低毒、适用pH范真空泵0.98围广等特点,是一种较为理想的水处理剂。但常年氢气冷却器0.84励磁机冷却器0.33使用该种药剂,细菌会对其产生抗药性，使杀菌灭藻密封冷油器空侧2.89效果不理想;且生物黏泥- -旦形成后,异噻唑啉酮对中国煤化工3. 10已形成的生物黏泥的剥离效果较差。经长期积累，YHCNMHG0.27细菌、黏泥藻类等会混合生长，导致形成复杂的混发电机水冷器合生长体。磨煤机润滑油冷油器1.82●36.清洗世界第8期2.4膦系阻垢缓蚀剂的加入强烈氧化性,通过与细菌体内代谢酶发生氧化作用杨柳青电厂冷却水系统为敞开式。由于敞开式而达到杀菌目的，如卤素中的氯、溴以及溴.氯的化冷却水系统中有充足的溶解氧、足够的有机物和无合物(次氯酸钠、二氧化氯氯化异氰尿酸、卤化海因机物,水温通常又在25 ~40C ,故为微生物的生长繁等)、臭氧、过氧化氢过氧乙酸。本次试验选用的活殖提供了适宜的条件;由于水的循环,使出水又返回性溴类杀菌剂和次氯酸钠均属于氧化性杀菌剂;非系统,微生物难以排出,随着浓缩倍率升高，微生物氧化性杀茵剂是以致毒剂的方式作用于微生物的特的数量成倍增加,故其冷却水系统微生物的危害比殊部位,从而破坏微生物的细胞或者生命部位而达直流冷却水系统严重得多。到杀菌效果。目前我国应用于水处理系统中的非氧杨柳青电厂循环水处理采用加酸、加水质稳定化性杀菌剂主要有氯酚类、醛类、季铵盐类.季磷盐剂处理,所使用水质稳定剂为膦系水质稳定剂,水质类异噻唑啉酮类等。本次试验选用的非氧化性杀稳定剂的加入使水体中磷含量较高(正磷质量分数菌剂有季铵盐类(1227)、异噻唑啉酮。由于细菌易高达6.5 mg/L) ,磷是菌藻繁殖的重要营养物,故可产生抗药性,故理想的加药方式是氧化性杀菌剂与能造成水栖菌藻的大量滋生。非氧化性杀菌剂交替使用。本次试验选用5种杀菌2.5冷油器漏油药剂进行杀菌试验,其外观性能的比较见表2。现场微生物堵塞物主要生长在冷油器回水管道表2试验选用5种杀菌剂的主要特性中,冷油器近期有漏油现象,微生物堵塞物用水浸泡活性物质量后,用手捻碎,明显感觉是油泥状,因此推测微生物杀菌剂名称类型外观及特性分数/%堵塞物的形成也可能与冷油器漏油有关系。在次氯酸钠氧化型无色,有刺激1GB- -50050<工业循环冷 却水处理设计规范》中规定气味液体循环冷却水中油含量应小于5 mg/L,因此建议检查异噻唑啉酮(H)非氧化型 淡绿色液体2. 25漏油点,并采取相应措施。括性溴杀菌剂(氧氧化型黄色,有刺激2.6 pH 的影响化型)一般说来,细菌宜在中性或碱性环境中繁殖,多有机溴类杀菌剂氧化型黄色液体数细菌的最佳繁殖pH在6~9之间，杨柳青电厂循环水pH就在此范围内。故必须采用高效杀菌剂对十二烷基二甲基非氧化型 无色粘稠状16其进行抑制，若采用杀菌剂无法抑制细菌的生长繁苄基氯化铵液体殖，细菌在适宜的pH范围内,其繁殖速度将成倍增4各种药剂灭藻试验的研究加。循环水中钙、镁垢和铁的氧化物在pH大于8时几乎完全不溶解,有机胶体在碱性溶液中更易混凝取一定量杨柳青电厂循环水样(加药前)至- -系析出,它们会与细菌结合形成混合生长体粘附在换列试管中,分别向其中加人所选用的不同种类、不同热器表面,影响换热器的换热效率。剂量的杀菌剂,随后加入藻类培养基。同时进行不加杀t 中国煤化士管放置于荧光灯下3单体杀菌剂的选择(每HCNMHC),一个月后观察目前循环水处理中常用的杀菌剂有氧化性杀菌每个试管中藻类生长情况,比较不同杀菌剂的灭藻、剂和非氧化性杀菌剂两大类型。氧化性杀菌剂具有抑藻效果。试验结果见表3。第24卷郑卫东等.循环水系统微生物产生原因及杀菌方案.37.表3几种杀菌剂对藻类的杀灭效果菌,从而计算出不同药剂在不同时间内对异养菌的选用药剂杀菌剂质量依度(mg .心')杀灭率。定期测定铁细菌与硫酸盐还原菌,判断药10203040506070809010剂对铁细菌及硫酸盐还原菌的杀灭效果。活性溴+++ +++ +++ +++ +++ +++++++++ +++(5)每次测定用水为1 mL,测定完必须向100有机溴mL循环水样中补加1 mL无菌水,使其体积始终保1227持在100 mL,这从一定程度上模拟了现场的排污与异鏖唑啉补水。酮( I)5.3试验结果注: +++表示藻类生长很严重; ++ 表示藻类生长较严经254h动态试验,测得各种杀菌剂对异养菌、重; +表示有藻类生长; -表示无藻类生长。硫酸盐还原菌和铁细菌的杀灭效果,试验结果见表4从表3数据可看出,针对杨柳青电厂循环水水~9和图3~6。质,灭藻、抑藻效果最显著的是1227,质量浓度为表4活性溴杀菌 试验数据20 mg/L就可抑制藻类生长。活性溴质量浓度水样中剩余异养菌数/( x 10'CFU●mL ')/(mg.L") 3h8h12h 24h 72 h5杀菌剂杀菌性能比较试验16. 721.85.1试验原理4011.1≥10 14.9 .选用能有效抑制水体中细菌生长的杀菌方案，501.9 .≥10 4.6杀菌药剂以及加药量和加药间隔的确定需通过杀菌300.46≥10 5.67试验来确定。在冷却水中,异养菌的生长繁殖最快,1000.265 i11.6 ≥10 ≥10 1.06.数量也最多,异养菌数基本代表了水中产生黏泥细表5有机涣杀 菌试验数据菌的总数,以药剂对异养菌的杀菌效果来比较各种有机溴质量浓水样中剩氽异养菌数/( x10'CFU●mL-")药剂的杀菌效率及杀菌周期,选出最适合杨柳青电度/(mg.L")3h24 h72 h168 h厂使用的杀菌剂。16.717.45.2试验步骤0.168.67.88xxx(1)试验用水样为杨柳青电厂未加杀菌剂前的0.0110.248.0298.9循环水水样。0.00380.2655.697.80.000 70.0685.08 .≥10(2)取100 mL循环水样,向水样中分别加人所选用的5种杀菌剂(见表2),使杀菌剂质量浓度分注:x x x表示失去杀菌效率。别为40 ~ 100 mg/L。表61227 杀菌试验数据(3)将加药后的所有水样放人生化摇床中,为模1227质水样中剩余异养菌数/( x 10'CFU●mL~I)拟循环水现场运行条件,摇床温度设置为40 ,转速量浓度/设置为100 ~ 120 r/min。同时在摇床中放置2个未(x.L中国煤化工8h 216h 264h加药的空白水样做同期比较。TYHCN MH G7.4(4)分别在加药后3 h、8 h、24 h、72 h、168 h、4(0.0148.211.5 xxx xxx xxx192h、264h进行平皿计数,测定水样中剩余异养0.001 79.913.9 44.8 xxx xxx●38●清洗世界第8期缕表1227质水样中剩余异养菌数/( x 10'CFU●mL-')35厂量浓度/30有机溴杀菌剂24h 72h 168h 216h 264h25t异噻唑喽酬(mg.L)30|5+ |活性溴杀菌剂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试验时间h140 0.00005 0.0003 0.006图3100 mg/L的4种药剂杀菌效果注:x x x表示失去杀菌效率。表7异噻唑啉酮杀 菌试验数据目35活性溴杀菌剂次氧酸钠异噻咄啉酮质斌水样中剩余异养菌数/( xI'CFU . mL~')浓度(mg.L")3h24 h72 h168 hx 30016.721. 84(0.18.44.≥10600.010.158.08≥1015 2025 30加药时间h8C0.012 862.8困4100 mg/的时2种氧化性药剂杀菌效果1000.0068.9≥10 .1200.004 89.60.003 20.89表8次氯酸钠杀菌试验数据30%40 mg/L次氯酸钠质量水样中剩余异养菌数/( xI0'CFU . mL"I)60 mg/L ./womn//100 mg/L浓度/(mg.L")2h6h24.621.00 50100 150 200加药时间/5(0.0480.0110.025 xxx0.006 70.0090. 023xxx图5不 同浓度1227 的杀菌效果0.002 80.003●80 mg/L25+50 mg/L表9加药72 h后几种杀菌剂对其它细菌的杀灭效果30f100 mg/L药剂种类药剂浓度/铡得细菌量/(个 . mL-')15f(mg.L")铁细菌 硫酸盐还原菌有机溴5中国煤化工12272YHCNMHG2025明异噻唑啉酮.20图6不同浓度次氯酸钠的杀 菌效果第24卷郑卫东等.循环水系统微生物产生原因及杀菌方案●39.5.4 试验结果的分析讨论(3)具体加药方式为:加人1227(剂量(1)加人杀菌剂虽可有效控制住细菌的生长,但100 mg/L,可维持10天的灭菌效果);10天后开杀菌剂一旦失效,水体中细菌生长将更快。始加次氯酸钠,连续加药10天;停止加次氯酸(2)杀菌剂的选取。从图3可看出,当加药量都钠,换加1227(剂量100 mg/L,可维持10天的灭为100mg/L时,活性溴24h内就已失去其杀菌能菌效果)。力,有机溴与异噻唑啉酮也先后在5天左右失去杀(4)由于药剂活性含量会直接影响药效,在药剂菌能力。综合比较,4种杀菌剂中只有1227(46% )人厂前应先进行相应的人厂检验,保证使用药剂杀菌效果最好、药效维持时间较长,在加药11天后1227活性质量分数大于46% ,次氯酸钠活性质量分才缓慢失去药效,故应考虑使用1227抑制循环水中数不小于10%。细菌。GB 50050中规定循环水中异养菌数应小于5(5)由于杨柳青电厂循环水部分通过反渗透装x 10'CFU/mL,故可选择在10天左右加药1次。置,药剂的加入是否会对反渗透膜造成污染以及药(3)1227加药量的确定。从图5可看出,随加剂经过反渗透装置后是否会有损失并未进行过试药量的增加,1227杀菌效果增强、药效维持时间变验,为保护反渗透膜并改善药剂效果,加药期间48 h长,从经济因素与加药效果综合考虑,应选取加药量内关闭反渗透处理系统。约100 mg/L。(6)改善设备运行状况。提高冷油器回水管中(4)氧化性杀菌剂的选取及加药量的确定。氧循环水流速;改善冷油器漏油状况,防止由此引起的化性杀菌剂- - 般均易挥发,药效较短，故对2种氧化其他问题。.性杀菌剂在24h内的杀菌特性详细进行了研究。(7)定期进行微生物的监测。要有效控制微生从图4可看出,次氯酸钠的杀菌效果远优于活性溴,物应以预防为主,每月对循环水中微生物特别是异且价格比活性溴低许多,故若使用氧化性杀菌剂应养菌数进行监测,保证其小于5 x 10'CFU/mL。优先考虑次氯酸钠。从图6可看出,50 mg/L.80mg/L,100 mg/L次氯酸钠杀菌效果与趋势基本相参考文献同,50 mg/L已完全可保证循环水体中细菌12 h的杀菌效果,药剂量更大只可能造成浪费和其他负面[1] CB50050.工业循环冷却水处理设计规范[S].影响,故可选择50 mg/ L的药剂量。[2] CB/T 14643. 1-1993.工业循环冷却水中粘液形成菌的测定一平 皿计数法[S].6循环水系统杀菌处理方案.[3]CB.T14643.6--1993.工业循环冷却水中铁细菌的测定一-M PN法[S].根据试验结果，杨柳青电厂调整循环水杀菌灭[4] GB/T 14643. 5- -19939. 工业循环冷却水中硫酸盐还原茵藻的处理方案如下。的测定一- -M PN法[S].(1)停止使用杀菌剂异噻唑啉酮,改用高效杀菌[5] CB/T 15981- -1995. 消毒与灭菌效果的评价方法与标准又经济合理的1227杀菌剂。[S].(2)为防止细菌抗药性的产生,辅助使用氧化性[6]中石化试验方法207显养细茵的测定[M].的杀菌剂,从药剂成本和药效综合考虑,每天冲击式[7]S中国煤化工法[s].加人次氯酸钠溶液,剂量为50 mg/L。YH. CN M H Gy1<华北电力技术)]