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循環水系統微生物產生原因及殺菌方案

時間:2013-11-11 09:20來源:水處理劑網 作者:admin 點擊:
微生物的確定對循環水的殺菌滅藻方案的確定具有重要意義
楊柳青電廠地處天津市近郊,有2 臺300 MW發電機組。該廠循環冷卻水系統補充水取自子牙河,水質全年變化較大,且逐年惡化。為節約用水、降低水耗,循環水系統處理采用加酸、加水質穩定劑處理,并采用1. 5%的異噻唑啉酮進行殺菌處理,循環冷卻水的排污水通過反滲透處理后回用,循環水水質有一定改善。全廠輔機設備用水均采用循環水, 2006年5號機組小修設備解體后發現,汽機側冷卻器回水部分管道(尤其是水平管道和管道的轉彎處)有微生物及黏泥堵塞現象。冷卻塔的分水槽內也發現此類微生物。如果這一問題不解決,長期發展下去,微生物黏泥附著在管道中,會降低熱交換能力:同時,黏泥若不及時去除,日積月累會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合作,對循環水系統微生物堵塞物進行了細菌種類鑒別試驗殺菌劑篩選及動態試驗,并提出了循環水殺菌滅藻的處理方案。
1 微生物種類的確定
管道微生物污堵情況。堵物外觀呈黑褐色絲帶狀物集合生長體,經水浸泡后,絲狀物變為中空的桿狀物。用手輕捻泡開的桿狀物,立即松散為油泥狀,未感覺有植物纖維,鏡檢(400倍)清楚地看到鐵細菌、寄生蟲卵和少量植物細胞。
經過顯微鏡鏡檢和細菌種類分析,堵塞物中含有大量的異養菌、硫酸鹽還原菌和鐵細菌,生物體為黏泥、細菌(包括異養菌、硫酸鹽還原菌和鐵細菌)和少量植物細胞的混合生長體,由于它們的好氧特性,使其自發形成中空的構型,以便能最大限度地接觸養分。
2 微生物產生原因分析
2. 1 子牙河水的嚴重污染
楊柳青電廠循環冷卻水系統補充水取自子牙河,水質全年變化較大,且水質逐年惡化(所取水樣較混濁) ,導致原水中細菌含量較高。進入循環水系統后,由于循環冷卻水系統的水溫常年在25 ~45℃,加入的水質穩定劑又為膦系藥劑,極利于微生物生長繁殖,微生物在此環境中會迅速滋生。若使用殺菌劑不得當,細菌的數量往往呈現劇烈增長的趨勢,導致設備壁上產生生物黏泥,黏泥不僅會使換熱器的效率下降,還會使設備堵塞,甚至產生點蝕。
2. 2 微生物對殺菌劑產生抗藥性
楊柳青電廠目前使用的殺菌劑為異噻唑啉酮(1. 5%) 。自投產以來就使用該藥劑,且2005 年以前從未發現此種微生物的生長, 2004 年設備中發現的均是黃色黏泥狀物質。異噻唑啉酮是一種非氧化型殺菌滅藻劑,它具有高效、廣譜、低毒、適用pH范圍廣等特點,是一種較為理想的水處理劑。但常年使用該種藥劑,細菌會對其產生抗藥性,使殺菌滅藻效果不理想;且生物黏泥一旦形成后,異噻唑啉酮對已形成的生物黏泥的剝離效果較差。經長期積累,細菌、黏泥、藻類等會混合生長,導致形成復雜的混合生長體。
2. 3 流速的影響
水中微生物附著在某個固體表面上對利用營養成分較有利,所以水中微生物有附著在固體表面生長的傾向。生物黏泥附著過程分為附著初期、對數附著期和穩定附著期。穩定附著期是指黏泥附著速度與水流引起的黏泥剝離速度處于平衡狀態。因此,水的流速對污垢黏泥的沉積有重要作用。在流動體系中,如由高流速突變為低流速的突變區域,由于剪切力的突然消失,在此區域污垢黏泥最易沉積。楊柳青電廠現場微生物堵塞物多出現在冷卻器回水管道流速偏低的地方或管道彎頭處也證明了這一點。
在GB—50050《工業循環冷卻水處理設計規范》中,對管道中冷卻水流速有明確規定:“管程循環冷卻水流速不宜小于0. 9 m / s,殼程循環冷卻水流速不宜小于0. 3 m / s,當受條件限制不能滿足上述要求時,應采取防腐涂層、反向沖洗等措施”。
火力發電廠換熱器的形式一般只有管程一種,故按規范要求,管道中水流速應大于0. 9 m / s,根據熱工手冊汽機篇第八章第三節的推薦,冷卻水流速一般為1. 7~2. 0 m / s,而實際測得冷油器回水管流速偏低。
2. 4 膦系阻垢緩蝕劑的加入
楊柳青電廠冷卻水系統為敞開式。由于敞開式冷卻水系統中有充足的溶解氧、足夠的有機物和無機物,水溫通常又在25~40℃,故為微生物的生長繁殖提供了適宜的條件;由于水的循環,使出水又返回系統,微生物難以排出,隨著濃縮倍率升高,微生物的數量成倍增加,故其冷卻水系統微生物的危害比直流冷卻水系統嚴重得多。
楊柳青電廠循環水處理采用加酸、加水質穩定劑處理,所使用水質穩定劑為膦系水質穩定劑,水質穩定劑的加入使水體中磷含量較高(正磷質量分數高達6. 5 mg/L) ,磷是菌藻繁殖的重要營養物,故可能造成水棲菌藻的大量滋生。
2. 5 冷油器漏油
現場微生物堵塞物主要生長在冷油器回水管道中,冷油器近期有漏油現象,微生物堵塞物用水浸泡后,用手捻碎,明顯感覺是油泥狀,因此推測微生物堵塞物的形成也可能與冷油器漏油有關系。在GB—50050《工業循環冷卻水處理設計規范》中規定循環冷卻水中油含量應小于5 mg/L,因此建議檢查漏油點,并采取相應措施。
2. 6 pH的影響
一般說來,細菌宜在中性或堿性環境中繁殖,多數細菌的最佳繁殖pH在6~9之間,楊柳青電廠循環水pH就在此范圍內。故必須采用高效殺菌劑對其進行抑制,若采用殺菌劑無法抑制細菌的生長繁殖,細菌在適宜的pH范圍內,其繁殖速度將成倍增加。循環水中鈣、鎂垢和鐵的氧化物在pH大于8時幾乎完全不溶解,有機膠體在堿性溶液中更易混凝析出,它們會與細菌結合形成混合生長體粘附在換熱器表面,影響換熱器的換熱效率。
3 單體殺菌劑的選擇
目前循環水處理中常用的殺菌劑有氧化性殺菌劑和非氧化性殺菌劑兩大類型。氧化性殺菌劑具有強烈氧化性,通過與細菌體內代謝酶發生氧化作用而達到殺菌目的,如鹵素中的氯、溴以及溴、氯的化合物(次氯酸鈉、二氧化氯、氯化異氰尿酸、鹵化海因等) 、臭氧、過氧化氫、過氧乙酸。本次試驗選用的活性溴類殺菌劑和次氯酸鈉均屬于氧化性殺菌劑;非氧化性殺菌劑是以致毒劑的方式作用于微生物的特殊部位,從而破壞微生物的細胞或者生命部位而達到殺菌效果。目前我國應用于水處理系統中的非氧化性殺菌劑主要有氯酚類、醛類、季銨鹽類、季磷鹽類、異噻唑啉酮類等。本次試驗選用的非氧化性殺菌劑有季銨鹽類(1227) 、異噻唑啉酮。由于細菌易產生抗藥性,故理想的加藥方式是氧化性殺菌劑與非氧化性殺菌劑交替使用。本次試驗選用5種殺菌藥劑進行殺菌試驗。
4 各種藥劑滅藻試驗的研究
取一定量楊柳青電廠循環水樣(加藥前)至一系列試管中,分別向其中加入所選用的不同種類、不同劑量的殺菌劑,隨后加入藻類培養基。同時進行不加殺菌劑的空白試驗。將所有試管放置于熒光燈下(每天18 h熒光照射, 6 h避光放置) ,一個月后觀察每個試管中藻類生長情況,比較不同殺菌劑的滅藻、抑藻效果。
5 殺菌劑殺菌性能比較試驗
5. 1 試驗原理
選用能有效抑制水體中細菌生長的殺菌方案,殺菌藥劑以及加藥量和加藥間隔的確定需通過殺菌試驗來確定。在冷卻水中,異養菌的生長繁殖最快,數量也最多,異養菌數基本代表了水中產生黏泥細菌的總數,以藥劑對異養菌的殺菌效果來比較各種藥劑的殺菌效率及殺菌周期,選出最適合楊柳青電廠使用的殺菌劑。
5. 2 試驗步驟
(1)試驗用水樣為楊柳青電廠未加殺菌劑前的循環水水樣。
(2)取100 mL循環水樣,向水樣中分別加入所選用的5種殺菌劑 ,使殺菌劑質量濃度分
別為40~100 mg/L。
(3)將加藥后的所有水樣放入生化搖床中,為模擬循環水現場運行條件,搖床溫度設置為40℃,轉速設置為100~120 r/min。同時在搖床中放置2個未加藥的空白水樣做同期比較。
(4)分別在加藥后3 h、8 h、24 h、72 h、168 h、192 h、264 h進行平皿計數,測定水樣中剩余異養菌,從而計算出不同藥劑在不同時間內對異養菌的殺滅率。定期測定鐵細菌與硫酸鹽還原菌,判斷藥劑對鐵細菌及硫酸鹽還原菌的殺滅效果。
(5)每次測定用水為1 mL,測定完必須向100mL循環水樣中補加1 mL無菌水,使其體積始終保持在100 mL,這從一定程度上模擬了現場的排污與補水。
5. 3 試驗結果
經254 h動態試驗,測得各種殺菌劑對異養菌、硫酸鹽還原菌和鐵細菌的殺滅效果.
5. 4 試驗結果的分析討論
(1)加入殺菌劑雖可有效控制住細菌的生長,但殺菌劑一旦失效,水體中細菌生長將更快。
(2)殺菌劑的選取。當加藥量都為100 m g/L 時,活性溴24 h內就已失去其殺菌能力,有機溴與異噻唑啉酮也先后在5天左右失去殺菌能力。綜合比較, 4種殺菌劑中只有1227 ( 46% )殺菌效果最好、藥效維持時間較長,在加藥11天后才緩慢失去藥效,故應考慮使用1227抑制循環水中細菌。GB 50050 中規定循環水中異養菌數應小于5×105 CFU /mL,故可選擇在10天左右加藥1 次。
(3) 1227加藥量的確定。從圖5可看出,隨加藥量的增加, 1227 殺菌效果增強、藥效維持時間變長,從經濟因素與加藥效果綜合考慮,應選取加藥量約100 mg/L。
(4)氧化性殺菌劑的選取及加藥量的確定。氧化性殺菌劑一般均易揮發,藥效較短,故對2種氧化性殺菌劑在24 h內的殺菌特性詳細進行了研究。
次氯酸鈉的殺菌效果遠優于活性溴,且價格比活性溴低許多,故若使用氧化性殺菌劑應優先考慮次氯酸鈉。 50 mg/L、80mg/L、100 mg/L 次氯酸鈉殺菌效果與趨勢基本相同, 50 mg/L已完全可保證循環水體中細菌12 h的殺菌效果,藥劑量更大只可能造成浪費和其他負面影響,故可選擇50 mg/L的藥劑量。
6 循環水系統殺菌處理方案
根據試驗結果,楊柳青電廠調整循環水殺菌滅藻的處理方案如下。
(1)停止使用殺菌劑異噻唑啉酮,改用高效殺菌又經濟合理的1227殺菌劑。
(2)為防止細菌抗藥性的產生,輔助使用氧化性的殺菌劑,從藥劑成本和藥效綜合考慮,每天沖擊式加入次氯酸鈉溶液,劑量為50 mg/L。
(3 ) 具體加藥方式為: 加入1227 (劑量100 mg /L,可維持10天的滅菌效果) ; 10 天后開始加次氯酸鈉, 連續加藥10 天; 停止加次氯酸鈉,換加1227 (劑量100 mg /L,可維持10 天的滅菌效果) 。
(4)由于藥劑活性含量會直接影響藥效,在藥劑入廠前應先進行相應的入廠檢驗, 保證使用藥劑1227活性質量分數大于46%,次氯酸鈉活性質量分數不小于10%。
(5)由于楊柳青電廠循環水部分通過反滲透裝置,藥劑的加入是否會對反滲透膜造成污染以及藥劑經過反滲透裝置后是否會有損失并未進行過試驗,為保護反滲透膜并改善藥劑效果,加藥期間48 h內關閉反滲透處理系統。
(6)改善設備運行狀況。提高冷油器回水管中循環水流速;改善冷油器漏油狀況,防止由此引起的其他問題。
(7)定期進行微生物的監測。要有效控制微生物應以預防為主,每月對循環水中微生物特別是異養菌數進行監測,保證其小于5 ×105 CFU /mL。
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