循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的微生物及其控制

循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的微生物及其控制冷卻水中的微生物微生物活動引起的問題微生物控制方法的選擇四冷卻水殺生劑一、冷卻水中的微生物空氣攜帶的灰塵等雜物工業(yè)污染和泄漏補充水帶入1微生物的來源2微生物的種類藻類主要有藍藻、綠藻和硅藻生長在有陽光照射的地方，如冷卻塔塔壁、集水池邊沿等。危害：a.死亡的藻類成為懸浮物和沉積物

b.為細菌和霉菌提供食物

c.導(dǎo)致差異充氣電池型的腐蝕

d.引起垢下腐蝕控制：a.阻止陽光進入冷卻水系統(tǒng)

b.添加氯及非氧化性殺生劑（季銨鹽）真菌一切植物界非光合作用的有機物的總稱。缺少葉綠素，不能進行光合作用，通常以其它有機物提供的代謝物為為食。冷卻水系統(tǒng)中主要為霉菌和酵母約10%的真菌以木頭作為有機營養(yǎng)物來源，會導(dǎo)致木質(zhì)構(gòu)件朽蝕。真菌大量繁殖會發(fā)生粘泥危害控制：添加殺真菌的藥劑，如五氯酚或三丁基錫。氯不是很有效。細菌1.產(chǎn)粘泥細菌冷卻水系統(tǒng)中數(shù)量最多的一類有害菌。產(chǎn)生膠體狀黏性的沉積物從而導(dǎo)致垢下腐蝕2.鐵細菌好氧菌，常見的有：嘉氏鐵細菌、球衣細菌、鞘鐵細菌、泉發(fā)菌等在含鐵的水中生長（含鐵高于0.2～0.3ppm的水中即可發(fā)現(xiàn)）生成體積很大的紅棕色黏性沉積物

Fe＋1.5O2＋xH2OFe2O3·xH2O鐵細菌大量繁殖會出現(xiàn)紅水，pH和色度增加，還伴有惡臭?？刂疲杭勇然蚍茄趸詺⑸鷦?.硫酸鹽還原菌厭氣性細菌生長條件：25~30℃，pH為7.2，故主要腐蝕輸水管和低溫換熱器能把水溶性的硫酸鹽還原為硫化氫，對金屬具有腐蝕性產(chǎn)生的硫化氫和鉻酸鹽和鋅鹽反應(yīng)，使其緩蝕作用失效有去極化作用，加速金屬腐蝕

4Fe＋H2SO42H2O＋3Fe(OH)2＋FeS控制：長鏈的脂肪酸銨鹽或其他的非氧化性殺生劑。（氯的效果不好）4.產(chǎn)酸細菌硝化細菌能把水中的氨轉(zhuǎn)化為硝酸控制：氯及某些非氧化性殺生劑2）硫桿菌可使可溶性的硫化物轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩岫?/p>

微生物活動引起的問題

微生物繁殖的主要形式是粘泥（微生物及其分泌物聚成的塊）和夾雜的無機和有機雜質(zhì)。在工藝設(shè)備上沉積的粘泥能明顯地減少傳熱量，降低換熱效率，金屬表面的生物污垢能造成氧濃差腐蝕。1．腐蝕問題微生物在代謝過程中都要利用氫，使腐蝕反應(yīng)的陰極去極化。藻類代謝作用放出的氧氣也會使金屬陽極上的腐蝕反應(yīng)去極化。對腐蝕的主要影響是垢下腐蝕。

特殊的腐蝕：

產(chǎn)酸細菌2．沉積物的問題

產(chǎn)生生物粘泥（附著型生物粘泥、沉積型生物粘泥、懸浮型生物粘泥）降低換熱效率，引起垢下腐蝕。3．木材腐爛生物侵蝕：真菌化學(xué)侵蝕：強氧化劑如臭氧、溴、氯，在與木材接觸時會去除木材中的木質(zhì)素，使纖維素很容易被水沖掉。當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)部堿度增加時，化學(xué)侵蝕會更加嚴重。物理侵蝕：含鹽水三、

生物控制方法的選擇1、選用耐蝕材料在換熱器等關(guān)鍵部位或因工藝要求金屬器壁較薄的地方，可選用耐微生物腐蝕的金屬。幾種常用金屬耐微生物腐蝕的性能排列如下：鈦＞不銹鋼＞黃銅＞純銅＞硬鋁＞碳鋼這是在一般情況下的大致排列，在一些特殊環(huán)境中則應(yīng)具體分析，選用材料。例如在合成氨廠，大氣中氨含量較高，則銅的腐蝕速度很快。2、控制水質(zhì)控制冷卻水中的氧含量、pH、懸浮物和微生物的養(yǎng)料（油類、氨等）對于在含塵量較大的環(huán)境中的冷卻水系統(tǒng)，最好加裝旁濾設(shè)備。3、采用殺生涂料用添加有能抑制微生物生長的殺生劑（如偏硼酸鋇、氧化亞銅、氧化鋅、三丁基氧化錫等）的特種涂料涂刷換熱器的冷卻水一側(cè)，既能保護金屬不受腐蝕，又能防止微生物粘泥的沉積，并且對水垢的沉積也有一定的預(yù)防作用。這種涂料的熱阻較小，對換熱效果影響不大。用由酸性水玻璃、氧化亞銅、氧化鋅和填料等組成的無機防藻涂料涂刷在冷卻塔和水池內(nèi)壁上，可有效地控制藻類的生長。4、陰極保護采用外加電流保護法或犧牲陽極保護法，可控制陰極金屬上硫酸鹽還原菌的繁殖。5、清洗用物理或化學(xué)清洗的方法去除微生物粘泥，可去除大部分的微生物，并破壞了微生物賴以生存的環(huán)境，微生物繁殖的速度受挫。清洗后剩下來的微生物暴露在外，更易于被殺生劑殺死。對于一個已經(jīng)被微生物嚴重污染的冷卻水系統(tǒng)來說，清洗是一個十分有效的措施。6、防止陽光照射采用各種方式防止或減少陽光直接照射冷卻水，可大幅減小藻類繁殖的速度。7、添加殺生劑往冷卻水系統(tǒng)中添加殺生劑（也稱殺菌滅藻劑）是控制微生物繁殖的最有效、最常用的方法之一。只要選藥得當(dāng)，方法合適，添加殺生劑能有效控制微生物的繁殖。

8、噬菌體法噬菌體法也叫細菌病毒，是一種能吃掉細菌的微生物，是一種生物殺菌方法。噬菌體靠寄生在叫做“宿主”的細菌里繁殖，繁殖的結(jié)果是將“宿主”吃掉，這種過程叫溶菌作用。噬菌體繁殖的后代又寄生到其它的細菌里，其數(shù)量成百上千地增長，因此用噬菌體法殺菌只須加少量噬菌體即可，靠它的自我繁殖可達到殺菌的目的，因此費用較低。據(jù)報道，噬菌體法殺菌對控制濱?；鹆Πl(fā)電站冷卻水系統(tǒng)及造紙廠冷卻水系統(tǒng)微生物繁殖十分有效。但在其它系統(tǒng)中應(yīng)用效果未見類似的報告。通常情況下，幾種方法聯(lián)合使用效果較好，費用較低。最常用的控制微生物繁殖的藥品是殺生劑和生物抑制劑。殺生劑的作用是殺死生物體，而生物抑制劑的作用是抑制生物的生長和繁殖。為了發(fā)揮生物抑制劑的作用，水中必須保持藥品剩余濃度。藥品濃度越高，所需時間越短。間歇處理或沖擊處理的原則是允許微生物繁殖一定的時間，然后進行沖擊處理。微生物生長和清除的周期隨不同的系統(tǒng)而改變，甚至采用同一水源的各個系統(tǒng)也不盡相同。

四、冷卻水殺生劑（一）優(yōu)良冷卻水殺生劑應(yīng)具備的條件廣譜性易分解或生物降解具有抗氧化作用具有相容性在冷卻水系統(tǒng)運行的pH范圍內(nèi)有效而不分解具有穿透和剝離粘泥的能力（二）冷卻水殺生劑選擇的依據(jù)能抑制冷卻水中幾乎所有能引起故障的微生物的活動經(jīng)濟實用冷卻水系統(tǒng)中有木質(zhì)構(gòu)件則建議使用非氧化性殺生劑排放是否為環(huán)境所允許是否適用于該冷卻水系統(tǒng)的pH值、溫度及材質(zhì)（三）常用的冷卻水殺生劑

氧化性殺生劑是具有強烈氧化性的殺生藥劑，通常是一種強氧化劑，對水中的微生物的殺生作用強烈。氧化型殺生劑對水中其它還原物質(zhì)能起氧化作用，故當(dāng)水中存在有機物、硫化氫及亞鐵離子時，會消耗一部分殺生劑，降低他們的殺生效果。循環(huán)冷卻水常用的氧化性殺生劑有：含氯化合物、過氧化合物、含溴化合物等。他們普遍具有殺菌滅藻速度快、殺生效果的光譜性、處理費用較低、對環(huán)境污染相對影響較小、微生物不易產(chǎn)生抗藥性等優(yōu)點。不足之處在于受水中的有機物和還原性物質(zhì)影響較大、藥效時間短、受水中pH值影響較大、分散滲透、剝離效果差。氧化型1.氯系列氯系列殺生劑主要有氯氣、次氯酸鈉、漂白粉、漂粉精、二氧化氯、二氯異腈尿酸、三氯異腈尿酸。氯系列殺生劑是一種強氧化性殺生劑，它們在水中能水解生成次氯酸，次氯酸容易通過擴散作用進入微生物的細胞內(nèi)，與原生質(zhì)反應(yīng)，與細胞的蛋白質(zhì)生成穩(wěn)定的氮－氯鍵。同時次氯酸能氧化某些輔酶巰基上的活性部位，而這些輔酶巰基是合成微生物呼吸所必須的三磷酸腺甙的中間體。（1）氯氣是最常用的一種殺生劑，殺菌能力強，價格低廉，來源廣泛，可和多種水處理劑一起使用而互不干擾或干擾很少，對環(huán)境污染小。機理：

Cl2+H2O→HOCl+HClHOCl→H++OCl-

起主要作用的是HOCl

。

pH值對次氯酸的電離有直接影響。pH控制在6.5-7.5較佳。注意：氯是強氧化劑，能氧化某些水處理劑能和NH3、H2S、SO2反應(yīng)，使其用量增加水中游離活性氯的含量控制在0.5-1.0mg/L。（2）次氯酸鹽次氯酸鈣：有效氯為28～35％，不宜用于硬度高的水中次氯酸鈉：有效氯約10％。高濃度時可作為粘泥剝離劑。（3）二氯異腈尿酸、三氯異腈尿酸能逐漸釋放出次氯酸或氯的有機氯化合物，殺菌持續(xù)時間較長。穩(wěn)定性好，減少在紫外線光化反應(yīng)引起的損失。費用太高，僅適合于水量小的冷卻水系統(tǒng)。（4）二氧化氯在水中不生成次氯酸，僅以溶解的二氧化氯存在。不與冷卻水中的氨、有機胺反應(yīng)而被消耗，其它氯系殺生劑無此性能。殺生性能好，而且還能分解菌體殘骸，殺死芽孢和孢子，控制粘泥生長。適用pＨ范圍較廣（pＨ6～10）。缺點是很不穩(wěn)定，成本高。制備：Cl2+2NaClO2→2NaCl+2ClO2↑

HCl+HOCl+2NaClO2→2NaCl+2ClO2↑+2H2O2.臭氧氧化性強且不穩(wěn)定。殺生機理：臭氧與微生物的蛋白質(zhì)結(jié)合，破壞細胞呼吸所不可缺少的還原酶的活性。同大部分氯系殺生劑（二氧化氯除外）不同的是，臭氧不帶電荷，因此與微生物之間無靜電相斥力，較易接近微生物，殺生效率高。

O3→O2+(O)同氯系殺生劑一樣，臭氧的殺生效果與冷卻水的pH、溫度、有機物含量等因素有關(guān)。有一定的緩蝕阻垢作用。其阻垢機理至今尚不清楚。一般保持0.5ppm的殘余臭氧。過量會因脫除木質(zhì)素而破壞冷卻塔的木質(zhì)構(gòu)件。臭氧處理的費用較高。3.溴及溴化物溴系殺生劑主要有鹵化海因、活性溴化物和氯化溴。溴系殺生劑的殺生速度比氯快，特別是在堿性條件下，溴的殺生效果有著氯無法比擬的優(yōu)越性。溴對金屬的腐蝕速度要遠遠低于氯，并且溴的衰減較快，對環(huán)境的影響較小。（1）活性溴液體活性溴化物為無色或淡黃色透明液體，一般為溴化鈉、表面活性劑中加入一些助劑復(fù)合而成。投加量一般為10-15mg/L，余溴為0.3-1.0mg/L。更適用于pH值高和含氨氰化物的系統(tǒng)中。（2）2,2-二溴氰乙烯胺DBNPAC3H2Br2N2O

廣譜高效殺菌劑，它的分子能迅速穿透微生物的細胞膜，并作用于一定的蛋白基團，使細胞正常的氧化-還原終止，從而引起細胞死亡。與氧化型殺菌劑同時使用，有協(xié)同增效作用。在堿性水質(zhì)中分解速度較快，完成殺菌作用后能迅速降解為無毒物質(zhì)，對環(huán)保有利，但藥效持續(xù)時間相對較短。具有一定的粘泥剝離作用。(3)鹵化海因

1-溴-3-氯-5,5-二甲基海因3-溴-1-氯-5,5-二甲基海因1,3-二溴-5,5-二甲基海因其殺生作用是通過水解反應(yīng)生成次氯酸和次溴酸來完成，屬于一種氧化型殺菌劑。具有用量低、適用pH范圍寬、對金屬設(shè)備腐蝕小、刺激性小、穩(wěn)定性好等優(yōu)點非氧化性殺生劑不是以氧化作用殺死微生物，而是以致毒作用于微生物的特殊部位，因而非氧化型殺生劑不受水中還原物質(zhì)的影響。非氧化性殺生劑通常是季銨鹽類、氯酚類的非氧化性化合物。它們的殺生作用有一定的持久性，對沉積物貨粘泥有滲透、剝離作用，受硫化氫、氨等還原物質(zhì)的影響較小，受水中pH值影響較小等優(yōu)點。但處理費用相對氧化性殺生劑較高，容易引起環(huán)境污染，微生物易產(chǎn)生抗藥性。非氧化型4.氯酚類主要有雙氯酚、三氯酚和五氯酚。氯酚類殺生劑的殺生作用是由于它們能吸附在細胞壁上，然后擴散到細胞結(jié)構(gòu)中，在細胞質(zhì)內(nèi)生成一種膠態(tài)溶液，并使蛋白質(zhì)沉淀。氯酚類殺生劑很難被生物降解或光解，對環(huán)境的危害較大，因此被逐步淘汰。5.有機錫化合物常用的是氯化三丁基錫、氫氧化三丁基錫、氧化雙三丁基錫。在水中很難電離，因此它們表面不帶電荷，與微生物之間不存在靜電斥力，容易穿透微生物的細胞壁并侵入細胞質(zhì)，與蛋白質(zhì)中的氨基和羧基形成復(fù)雜的化合物，從而使蛋白質(zhì)失效。有機錫化合物在堿性條件下效果最好。與季銨鹽類、有機胺類殺生劑共同使用具有協(xié)同作用。6.季銨鹽長碳鏈的季銨鹽是陽離子型表面活性劑和殺生劑。最常用的是潔爾滅（十二烷基二甲基卞基氯化銨）和新潔爾滅（十二烷基二甲基卞基溴化銨）帶正電荷，能與微生物細胞壁上帶負電荷的基團生成電價鍵。電價鍵在細胞壁上產(chǎn)生應(yīng)力，導(dǎo)致溶菌作用