陆善忠窦从容
(上海市冶金设计研究院，上海200070)
摘要为了保证工业循环冷却水安全、有效地运行，必须消除微生物的危害，应对循环冷却水中微生物进行严格控制。水中加氯控制微生物是一个有效的方法。但由于工业循环冷却水的pH大都在8~9，因此不宜用氯杀菌灭藻。当前，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
1工业循环冷却水概况
根据/全国节约用水办公室0的调查，我国的工业用水效率较低。1999年每万元工业增加值取水量约330m3，是日本的18倍，美国的22倍。1999年的全国工业用水的循环率只有53%，而美国2000年为94%，相差41%。
按我国5工业节水/十五0规划6要求，到2005年，万元工业增加值取水量下降到230m3，国家重点工业企业全部达到节水型企业标准。对高用水行业均有明确的节水目标。到2005年，火电行业取水量控制在58
0亿m3内，年均下降313%，工业用水循环率达到96%；钢铁行业取水量控制在2312亿m3以内，年均下降515%，工业用水循环率达到91%以上；石化行业取水量控制在2916亿m3，年均下降111%，工业用水循环率平均达到95%。
各行各业要达到/十五0规划目标，任重而道远。提高工业冷却水的循环利用率，是提高工业节水的一个重要举措。要保证工业循环冷却水安全、有效运行，对循环冷却水中污垢、腐蚀及微生物的危害均应得到有效控制。本文重点讨论工业循环冷却水中微生物的危害及控制。 2微生物对工业循环冷却水危害
由于循环冷却水温度适宜，又有微生物生长的营养物质，微生物经细胞分裂，在短时间内能大量增殖(10~30min为一代)。在工业循环冷却水系统中大量微生物造成极大危害，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。
211微生物的种类
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。 21111细菌
工业冷却水中生长的细菌极其庞大和繁杂，约60%~70%的细菌属于假单孢菌属和气杆菌属。常见的细菌为铁细菌和硫酸盐还原菌。
此外，工业冷却水处理中加入的含磷水质稳定剂，冷却塔带入的灰尘中含有少量蛋白质和碳水化合物，细菌利用这些养料进行大量繁殖，形成粘附力很强的粘泥，对循环冷却水系统造成危害。
冷却系统中的冷却设备、输水管道基本上为钢材，因此在循环冷却水中易滋长铁细菌。水中含铁量在012~013mg/L时，就能发现铁细菌的存在[1]。铁细菌属自养菌，它能把循环冷却水中可溶性的Fe2+氧化为Fe3+，并以Fe(OH)3的形式沉淀下来。铁细菌生长温度为5~45e，最佳生长温度约为23~30e。除了适宜的温度外，冷却水中还含有CO2及O2，使铁细菌在工业冷却水中得到大量繁殖，对工业循环冷却水系统造成很大危害。
另一类细菌硫酸盐还原菌，对工业冷却水系统也具有较大的危害。这类细菌是厌氧菌，其体内有过氧化氢酶，可将水中硫酸盐、亚硫酸盐、硫代硫酸盐还原为硫化氢，加速了金属的腐蚀。硫酸盐还原菌适宜生长温度25~30e,pH约为712。水温高出40~45e,pH低于5或高于815，就停止繁殖。因此，主要是侵蚀输水管道和低温换热设备。21112真菌
客流统计系统方案
在工业冷却水中真菌的种类也很多,
真菌在冷46给水排水Vol130No162004
却水中大量繁殖，对冷却水系统产生粘泥和导致差异充气电池型的腐蚀。冷却水中最常见的真菌有半知菌类和担子菌类。
真菌的生长温度为0~40e，最适宜的温度为25~30e,pH生长范围为2~8。一般工业冷却水中均具有真菌生长的良好条件。
21113藻类
工业循环冷却水系统中常见的藻类有蓝藻、绿藻、硅藻3种。这些藻类具有叶绿素，生长最适宜温度在30~35e,pH生长范围很宽。它们从工业冷却水中和空气中得到CO2，磷酸盐和其它少量矿物质，在光照条件下，以细胞分裂或产生孢子的方式进行繁殖。阳光、空气、水是藻类生长的三要素，所以藻类主要生长在冷却塔的布水器、水池壁、沉淀池水面。在武钢1700工程中，曾在沉淀池中发现大量藻类，对工业循环冷却水系统安全运行造成极大危害。212微生物的危害
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。
21211粘泥危害
小型变速箱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(Sp haerotilus)、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1/2(1=2154cm)的输水管道粘泥造成管道堵塞达80%以上,3的输水管的输水能力下降了70%,12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。
真菌的大量繁殖也会造成严重粘泥危害，如地霉及水霉型菌落，极易挂在粗糙的表面，粘聚由冷却塔带入的泥沙，影响管道输水能力，降低冷却设备传能效率。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。
视频会商21212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。
硫酸盐还原菌在金属腐蚀时阳极反应式为:
Fe2++2OH-y Fe(OH)2|(1)
2H++2e-y H2{(2)
在阴极反应式为:
H++e-y H(3)
8H+SO2-4y S2-+4H2O(4)
包括阴阳两极反应的腐蚀电池反应式为:
4Fe+H2SO4+2H2O y3Fe(OH)2+FeS(5)
从上述反应中看出，硫酸盐还原菌大量繁殖，造成冷却设备及输水管道产生严重腐蚀，腐蚀率可达到1125~5mm/a。在60~90d内就能把换热设备腐蚀穿孔，造成系统不能正常运行。
3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:¹改善补充水的水质，减少补充水中微生物的含量;º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。
人体束缚杀生剂对微生物的杀毒和抑制作用主要是:¹摧毁和破坏微生物细胞结构;º干扰细胞物质的生物合成;»干扰微生物能量新陈代谢。
311
氯及其化合物杀生剂
给水排水Vol130No16200447
根据5工业循环冷却水处理设计规范6(GB50050-95)第31512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0。氯的杀生机理是氯加到水中，产生次氯酸:H 2O +Cl 2[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，从图1可以清楚地看到pH 对水中氯存在的影响。当水的pH 为515时,H ClO 占氯的98%以上，这时杀菌效果最好;pH 上升到7时,H ClO 占80%左右，杀菌效果良好;pH 上升到8时,H ClO 占20%;pH 上升到815之后,H ClO 就所剩无几了，这时杀菌效果也就欠佳[1]。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,
烯合金
也证明了这个理论的正确性。
图1 pH 对水中氯存在的影响
312 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更安全有效。同时，二氧化氯的氧化性是的215倍，杀生效果明
显高于，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[2]。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。
313 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(M T)类等。
季胺盐是阳离子型化合物，可以吸附在细菌上，与细胞壁上负电荷形成静电键，在细胞壁上产生压力，引起细胞的溶解和死亡；季胺盐还能破坏细胞的半渗透膜组织及细胞内化游物质荷酶，使蛋白质变质，达到杀菌目的[1]
机器人电主轴。
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。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)氯是一种价格低廉，使用方便，杀菌效果良好的杀生剂。而工业循环冷却水运行pH 大都在8~9，因此氯作为工业循环冷却水的杀生剂不适宜。(3)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
1 李仲先.循环冷却水的水质稳定与处理.北京：冶金工业出版社,1987
2 张宏伟，等.用于饮用水消毒的ClO 2产生原理及设备研究.给水排水,1999,25(7):59~61 x 通讯处：上海市大统路988号
电话:(021)56551070 E -mail:dcr784@sina 收稿日期:2003-11-
18
48
给水排水 Vol 130 No 16 2004
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议