東道爾水處理:循環冷卻水系統微生物的控制方法

循環冷卻水中微生物的來源

循環冷卻水中的微生物來自兩個方面：一是冷卻塔在水的蒸發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中。

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為什麼循環水的微生物危害比直流水嚴重的多？

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

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目前國內常用微生物的處理手段

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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，尤其是用地表水作補充水時，汙染物質含量更多，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。

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投加殺生劑

投加殺生劑是目前循環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。

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

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

氯化異氰尿酸。通常使用的是二氯化異氰尿酸鈉（DCCNa，商品名為優氯淨）、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。

溴及溴化物。溴為棕紅色發煙液體，其性質與氯相似，溶於水後反應生成次溴酸，起氧化殺生作用。次溴酸也可電離，電離後生成 HOBr 和 OBr-，而在高 pH 值的條件下，溴的殺生能力是強於氯的。臭氧。殺生速度較氯快300~600 倍，殺生後分解為氧，對環境無任何汙染。

（2）常用非氧化性殺生劑。

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。

季銨鹽。季銨鹽是一種陽離子表面活性劑，廣泛應用於冷卻水中微生物的控制。它具有較強的殺菌作用，殺滅大多數微生物，具有良好的滲透性和分散性，與大多數水質穩定劑和處理劑相溶，可在較寬的 pH 值範圍內使用，對魚類等毒性小，易於降解，汙染小。

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，其形態為黃色或近於無色的針狀結晶。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。

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製備和分離工藝比較複雜。用於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。

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值範圍廣，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作用。

醯胺類。某些醯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為無毒的氰乙酸銨而失去殺生活性。在鹼性條件下不穩定，一般限用於pH 值＜ 7.5 或 8.0 的系統。

（3）殺生劑使用注意事項。

殺生劑應與分散劑聯合使用。使用分散劑的目的在於分散劑可以把殺死的微生物屍體分散在循環水系統中，可以把汙泥從金屬表面剝離下來，露出下面沒有殺死的微生物，有利於殺生劑的藥性會發。殺生劑和分散劑聯合使用可明顯提高殺生劑使用效果，藥性得以充分揮發。

殺生劑要交替使用避免微生物產生抗藥性。由於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。

溫度和 pH 值對殺生劑使用效果的影響。循環水系統溫度升高，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，所以循環水系統 pH值要保持在穩定狀態。

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

濃縮倍數對殺生劑投加量的影響。濃縮倍數低，藥劑在循環水系統中停留時間短，殺生劑的效果得不到更好的揮發，既浪費藥劑，又浪費水資源。一般循環水系統濃縮倍數控制在 3~5 即可。

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冷卻塔的防護

對冷卻塔進行防護，改變微生物的生長條件也能夠抑制微生物的生長繁殖。

（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）採用殺生塗料。

為了防止藻類在混凝土冷卻塔中傳播，可以在塗層中添加殺菌塗層 ( 抗藻塗層 ) 或殺菌劑進行保護。塗層由改性矽酸鈉、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。

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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，中溼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水，但工藝側的熱量產品流量不變，以便提高循環水溫度。當循環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，對控制微生物生長是有效的。

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系統設計、運行措施

（1）設計考慮。

正確的設計好系統是第一步。為防止產生微生物黏泥和腐蝕，系統設計和安裝時應避免滯水區和低流速。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以及定期進行清洗。

（3）選用耐腐蝕材料。

耐蝕材料最好用於易發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 > 不鏽鋼 > 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。

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微生物控制技術

實驗研究和理論分析表明，微生物控制是循環水系統水質控制方案的首要任務。

在微生物快速繁殖的情況下，必須採取有效的方法儘快控制微生物繁殖，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，並通過增加汙水排放量來降低系統中的汙染物含量、懸浮物和可溶性總固體。

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