冷卻水系統(tǒng)中微生物的控制

一、循環(huán)冷卻水中微生物的來源

循環(huán)冷卻水中的微生物來自兩個方面：一是冷卻塔在水的蒸發(fā)過程中需要引入大量的空氣，微生物也隨空氣帶入冷卻水中；二是冷卻水系統(tǒng)的補充水或多或少都會有微生物，這些微生物也隨補充水進入冷卻水系統(tǒng)中。

二、為什么循環(huán)水的微生物危害比直流水嚴重的多？

循環(huán)水的溫度、pH和營養(yǎng)成分都是有利于微生物的繁殖，冷卻塔上充足日光照射更是藻類生長的理想地方。而直流水系統(tǒng)沒有空氣冷卻的蒸發(fā)過程，只有隨水流帶入的微生物，而且直流水系統(tǒng)所提供的微生物繁殖的條件不如循環(huán)水（適宜的水溫、pH和營養(yǎng)成分）。最關鍵的是，循環(huán)水排出的污水又返回系統(tǒng)循環(huán)，造成惡性循環(huán)，而在直流水中繁殖起來的微生物立即被排走了。故循環(huán)水的微生物危害比直流水嚴重得多，而且濃縮倍數(shù)越高越嚴重。如有些循環(huán)水系統(tǒng)，補充水中的細菌總數(shù)只有100~1000，但循環(huán)水中的細菌總數(shù)可高達10萬以上，這就造成了系統(tǒng)中微生物的危害。

1.加強原水前處理，改善補充水水質

原水中的懸浮粒子、色度物質和其他有機物含有微生物需要的營養(yǎng)，尤其是用地表水作補充水時，污染物質含量更多，需要進行前處理去除。常用混凝和過濾方法作為前處理工藝。

2.投加殺生劑

投加殺生劑是目前循環(huán)水微生物控制較為成熟、有效的方法之一。殺生劑又稱殺菌滅藻劑、抑制菌劑或殺菌劑等。分為氧化性和非氧化性殺菌劑兩大類。

（1）常用氧化性殺生劑。

①氯和次氯酸鹽。氯是最常用的殺菌劑，具有高效、快速、廣譜、經(jīng)濟、使用方便等特點，對動物性浮游生物和細菌類特別有效，一般只要有 0.5~1 mg/L 余氯維持就可以抑制冷卻水中大部分微生物。

②二氧化氯（ClO2）。用二氧化氯作殺菌劑具有劑量小、作用快、效果好的優(yōu)點。它是一種強氧化劑，其氧化殺生能力是氯的 25~26 倍。

③氯化異氰尿酸。通常使用的是二氯化異氰尿酸鈉（DCCNa，商品名為優(yōu)氯凈）、二氯化異氰尿酸鉀（DCCK）及三氯化異氰尿酸（TCCA，商品名為強氯精）。濃度在 30~40 mg/L殺生效果較好。

④溴及溴化物。溴為棕紅色發(fā)煙液體，其性質與氯相似，溶于水后反應生成次溴酸，起氧化殺生作用。次溴酸也可電離，電離后生成 HOBr 和 OBr-，而在高 pH 值的條件下，溴的殺生能力是強于氯的。⑤臭氧。殺生速度較氯快300~600 倍，殺生后分解為氧，對環(huán)境無任何污染。

（2）常用非氧化性殺生劑。

①氯酚類。氯酚類化合物是一類應用較早的殺生劑，主要有一氯酚、雙氯酚、三氯酚及其鈉鹽等。

②季銨鹽。季銨鹽是一種陽離子表面活性劑，廣泛應用于冷卻水中微生物的控制。它具有較強的殺菌作用，殺滅大多數(shù)微生物，具有良好的滲透性和分散性，與大多數(shù)水質穩(wěn)定劑和處理劑相溶，可在較寬的 pH 值范圍內使用，對魚類等毒性小，易于降解，污染小。

③二硫氰酸甲酯。二硫氰酸甲酯又稱二硫氰基甲烷，是一種使用廣泛的有機硫殺生劑，其形態(tài)為黃色或近于無色的針狀結晶。二硫氰酸甲酯是一種廣譜殺菌劑，對細菌、真菌、藻類和原生動物有很好的殺滅作用，尤其對硫酸鹽還原菌有較好的殺滅作用。

④異噻唑啉酮。異噻唑啉酮是一類較新的廣譜殺生劑。異噻唑啉酮衍生物純品的制備和分離工藝比較復雜。用于水處理殺生劑不需分離純品，只需一步合成這兩個異噻唑啉酮衍生物的混合物即可。

⑤戊二醛。戊二醛是一種高效、快速、廣譜的殺菌劑，具有水溶性，可與水以任何比例溶解，加水無色、無臭、無腐蝕，適用pH值范圍廣，能耐高溫，是硫酸鹽還原菌的專用藥劑，本身可以被生物降解。戊二醛的殺生作用主要是對微生物細胞中蛋白質的交聯(lián)作用。

⑥酰胺類。某些酰胺類化合物對微生物具有很強的殺滅能力。是一種高效廣譜的殺生劑，其特點是容易水解，高 pH 值，加熱，紫外照射均可加速降解。容易被還原劑脫溴變?yōu)闊o毒的氰乙酸銨而失去殺生活性。在堿性條件下不穩(wěn)定，一般限用于pH 值＜ 7.5 或 8.0 的系統(tǒng)。

（3）殺生劑使用注意事項。

①殺生劑應與分散劑聯(lián)合使用。使用分散劑的目的在于分散劑可以把殺死的微生物尸體分散在循環(huán)水系統(tǒng)中，可以把污泥從金屬表面剝離下來，露出下面沒有殺死的微生物，有利于殺生劑的藥性會發(fā)。殺生劑和分散劑聯(lián)合使用可明顯提高殺生劑使用效果，藥性得以充分揮發(fā)。

②殺生劑要交替使用避免微生物產(chǎn)生抗藥性。由于微生物的抗藥性特別強，長期單一的投加殺菌劑會是微生物產(chǎn)生抗藥性，因此氧化性殺菌滅藻劑和非氧化性殺菌滅藻劑要交替投加使用。

③溫度和 pH 值對殺生劑使用效果的影響。循環(huán)水系統(tǒng)溫度升高，殺生劑的效果變差，如季銨鹽等，溫度升高，季銨鹽殺生效果變差。pH 對殺生劑的效果有很大影響，所以循環(huán)水系統(tǒng) pH值要保持在穩(wěn)定狀態(tài)。

④投加方式。一般考慮沖擊式投加藥劑，一次性投加大劑量的殺生劑可以讓微生物的數(shù)量急劇降低，使微生物不易恢復到原來的狀態(tài)。

⑤濃縮倍數(shù)對殺生劑投加量的影響。濃縮倍數(shù)低，藥劑在循環(huán)水系統(tǒng)中停留時間短，殺生劑的效果得不到更好的揮發(fā)，既浪費藥劑，又浪費水資源。一般循環(huán)水系統(tǒng)濃縮倍數(shù)控制在 3~5 即可。

3.冷卻塔的防護

（1）防止陽光照射。

藻類生長繁殖需要陽光，在沒有陽光的條件下，一般不能生存。只要在冷卻塔適當部位遮蔭，避免陽光直射，藻類繁殖就會減慢甚至停止。一般來說，覆蓋冷卻塔水域和水池區(qū)域以防止陽光照射；冷卻塔的進風口加裝百葉窗，效果均非常明顯。

（2）采用殺生涂料。

為了防止藻類在混凝土冷卻塔中傳播，可以在涂層中添加殺菌涂層 ( 抗藻涂層 ) 或殺菌劑進行保護。涂層由改性硅酸鈉、氧化亞銅、氧化鋅等原料組成。

（3）木結構的防護。

木結構冷卻塔的構件必須作防真菌腐蝕處理，也可以在年度停車大檢修時，對木結構進行補充性防腐處理。

4.定期改變水溫、流速和含鹽量

如上所述，微生物對溫度有不同的適應性，嗜冷微生物最適宜生長溫度在 10 ℃左右，中濕微生物最適宜生長溫度在 20~35 ℃，嗜熱微生物最適宜生長溫度在45 ℃左右。所以，定期地提高水溫是一種無試劑殺生的好辦法。此方法是適當減少通過換熱器的循環(huán)水，但工藝側的熱量產(chǎn)品流量不變，以便提高循環(huán)水溫度。當循環(huán)水溫度足夠高且超過了某種微生物的致死溫度時，就會導致其死亡。有時用高溫水或蒸汽吹洗系統(tǒng)，對控制微生物生長是有效的。

5.系統(tǒng)設計、運行措施

（1）設計考慮。

正確的設計好系統(tǒng)是第一步。為防止產(chǎn)生微生物黏泥和腐蝕，系統(tǒng)設計和安裝時應避免滯水區(qū)和低流速。因此，應仔細考慮管路路徑和閥門位置的選擇。

（2）運行維護。

正確的維護運行系統(tǒng)以及定期進行清洗。

（3）選用耐腐蝕材料。

耐蝕材料最好用于易發(fā)生微生物腐蝕的地方。金屬材料的耐微生物腐蝕性能一般為鈦 > 不銹鋼 > 黃銅 > 純銅 > 硬鋁 > 碳鋼。

（4）陰極保護。

該方法與一般陰極保護類同，即在被保護的金屬上連接一塊更易氧化的金屬作陽極，使被保護金屬成為陰極，構成一個原電池或者外加一定電流的電源進行電解。

四、微生物控制技術

實驗研究和理論分析表明，微生物控制是循環(huán)水系統(tǒng)水質控制方案的首要任務。

在微生物快速繁殖的情況下，必須采取有效的方法盡快控制微生物繁殖，如使用氯、過氧化物和其他氧化性殺菌劑、滅藻劑和無氧季銨鹽。當夏季環(huán)境溫度較高時，通過提高殺菌劑和除藻劑的濃度來恢復對微生物的控制，并通過增加污水排放量來降低系統(tǒng)中的污染物含量、懸浮物和可溶性總固體。

加強殺菌滅藻劑力度，盡可能減少循環(huán)水中微生物的總量，選擇合適的藥劑，對于已形成大量微生物黏泥的系統(tǒng)，僅靠單純的殺菌滅藻劑難以取得很好的處理效果。應對系統(tǒng)進行殺菌、清洗、剝離處理，利用殺生劑、分散劑、清洗劑的協(xié)同效應高劑量處理，可以取得滿意的效果。