循环冷却水营养体系对生物粘泥生长特性影响的研究_图文

1、摘要降低石化企业生产用水和新鲜水消耗的关键在于减少循环冷却水系统新鲜水补充量。将达标排放的炼油废水经深度处理后回用于循环冷却水系统，对节约新鲜水，缓解水资源缺乏和水环境污染的现状具有重要意义。本文针对循环冷却水补充水的水质特点，采用定时排水浓缩法，快速模拟培养生物粘泥。通过测定生物粘泥生长曲线，初步探讨了生物粘泥的形成机理。设计了循环冷却水静态模拟正交实验、生理生化实验、聚合酶链式反应实验，考察了营养物质（、）、颗粒物因素对生物粘泥性能及成分的影响。同时本文通过动态模拟实验考察了操作条件（流速、温度）对设备的腐蚀、结垢、生物粘泥性能及成分的影响。（）当循环水中营养物质的比例构成发生变化时，生物

2、粘泥中胞外聚合物浓度及比例构成也发生变化。生物粘泥的表观颜色有差别，主要的微生物种类也发生变化。（）碳源是影响胞外聚合物浓度的最主要因素。【、时胞外聚合物浓度及生物粘泥的湿重都最小，源、源、源营养物质在此浓度配比下，最不利于生物粘泥的生长。（）循环水中颗粒物（）的浓度对生物粘泥的生长有促进作用，颗粒物的浓度为时，生物粘泥胞外聚合物浓度以及粘泥湿重、剥落率都最大。控制循环水中颗粒物的浓度在时较适宜。（）操作条件（流速、温度）对设备的腐蚀、结垢、生物粘泥性能及成分都有影响，流速为、温度为（时胞外聚合物浓度高，机械强度强，但生物粘泥含量最低，此时的瞬时污垢热阻值、沉积率、垢层厚度达到最低值，最不利于

3、系统结垢。因此，循环水的流速宜选择在。循环水温度适宜选择在。（）生物粘泥会加重金属的腐蚀。不锈钢材质最不利于微生物生长，其次是碳钢材质，塑料材质挂片最利于微生物生长。关键词：循环冷却水，生物粘泥，营养成分，颗粒物，操作条件，聚合酶链式反应（），（，），（），（），），（），（，），。，：，关于学位论文的独创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在指导教师指导下独立进行研究工作所取得的成果，论文中有关资料和数据是实事求是的。尽我所知，除文中已经加以标注和致谢外，本论文不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含本人或他人为获得中国石油大学（华东）或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。与

4、我一同工作的同志对研究所做的任何贡献均已在论文中作出了明确的说明。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文作者签名：丞盎茎羔日期：加，年莎月学位论文使用授权书本人完全同意中国石油大学（华东）有权使用本学位论文（包括但不限于其印刷版和电子版），使用方式包括但不限于：保留学位论文，按规定向国家有关部（机构）送交学位论文，以学术交流为目的赠送和交换学位论文，允许学位论文被查阅、借阅和复印，将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，采用影印、缩印或其他复制手段保存学位论文。保密学位论文在解密后的使用授权同上。学位论文作者指导教师签名日期：加年日期：二年月月日日中国石油大学（华东）硕士学

5、位论文课题来源及背景第一章绪论弟一早珀匕本课题来源于国家自然科学基金青年基金资助项目（）和污染控制与资源化研究国家重点实验室开放课题（砌）。水是生命的源泉，工业的命脉。随着世界水资源的渐趋贫乏和工业用水量的增大，为了节约有限的淡水资源，世乔各国都在积极探寻水的再生利用。据报道：我国的污水总量年为亿吨，其中生活污水占，工业废水占，约为亿吨。全国约有的工业废水和的生活污水未经处理就直接排入江、河、湖、海，使水资源遭到严重的污染【】。据环保部门监测，全国城镇每天至少有亿吨污水未经处理就直接排入水体。目前我国城市水污染尚未得到有效的控制，水环境污染日益恶化，可用的水资源日趋短缺，已危及大部分城市生产与

6、生活。加速城市污水及工业废水处理，尽可能地废水回用，为城市开辟新的水资源，已到了十分紧迫的时候。水资源短缺问题正成为人们关注的重要课题，解决的办法一是节流，二是开源。节约用水引起了普遍的重视，石油、化工、天然气等用水大户均采用配套的水处理技术以减少排污，节约新鲜水的用量。污水处理后回用是解决水资源短缺的有效途径，近年来已受到缺水国家和地区的重视，根据水质的不同，回用于不同场合。近期污水回用、工业废水回用等相关项目的研究在我国也如雨后春笋，渐成气候。废水深度处理和回用，一方面可以降低污染物的排放总量，减少对环境的危害；另一方面可以提高水资源的重复利用率、节约大量的新鲜水、降低生产成本，缓解地区缺

7、水危机。研究目的及意义将达标排放的炼油废水经深度处理后回用于循环冷却水系统是节水、减污的一个行之有效的办法。但在循环冷却水系统中面临三大主要问题：沉积物附着、金属腐蚀和微生物孳生。腐蚀、结垢的危害容易引起人们的注意，而微生物的危害则比较隐蔽。循环冷却水系统中由于具有微生物生长所需的阳光、水分、空气、无机盐、温度等条件，易造成菌藻繁殖，并形成生物粘泥。一旦有水冷器泄漏，工艺物料漏入循环水中，工艺物料大部分为无机、有机及油类物质，为循环水中异养菌的繁殖提供了充足的营养。第一章绪论异养菌是一类混合菌群，在营养类型方面靠有机物营养作为合成自身菌体的碳源，靠有机物氧化产生化学能进行代谢。这类细菌通常能产

8、生致密的粘液【，继而产生大量的生物粘泥，造成水中粘泥量大大超过指标。生物粘泥是循环冷却水中生物性的悬浮物，常呈絮状，它由茵胶团、藻类及粘附的泥沙等其他物质混合而成，有时也会在设备表面附着或在低流速区沉积【。由微生物大量繁殖而引起的生物粘泥大量生长会给循环冷却水系统带来诸多危害。微生物迅速增值会使水质恶化，如使水变浑发臭，形成粘腻阻碍管道滤池，降低换缓蚀阻垢剂药效能，加快金属腐蚀等】。此外，生物粘泥还含有致病细菌，特别是嗜肺军团杆菌（）可通过冷却塔产生的雾气传播到周围环境中。工业循环冷却水设计规范（）中规定：敞开式循环冷却水系统中宜控制异氧菌×，粘泥量；循环冷却水中的悬浮物（一般换热器

9、）或（板式、翅片管式和螺旋板式换热器），含油量（一般企业）或（炼油企业）。冷却水系统中生物粘泥常规控制方法是投加杀菌剂。杀菌剂是通过直接破坏微生物的生命过程和细胞核物质而杀死菌体，使微生物的生长速度减慢。然而，生物粘泥对于杀菌剂有很强的阻抗性，等就报道生物粘泥中的微生物对杀菌剂的阻抗性是浮游微生物的倍。另外，多数杀菌剂为有毒和难生物降解物质，若排入到环境中会引起二次污染。因此，寻找更行之有效的方法，控制循环冷却水系统微生物和生物粘泥产生的危害已成为目前石化企业较为关注的焦点之一。其首要目的就是要控制生物粘泥的形成，这就需要对影响生物粘泥形成的因素进行研究，以便从源头着手控制生物粘泥赖以生存的环

10、境。本课题的研究思路就是从源头控制出发，以炼油废水经深度处理后的出水作为循环冷却水系统的补充水，研究系统内循环水水质与生物粘泥形成规律之间的相关关系，通过破坏微生物赖以生存所需要的营养体系平衡，从而达到控制和降低微生物生长和生物粘泥形成所造成危害的目的，并为后续研制开发“绿色、环境可接受的生物粘泥控制技术提供理论依据和技术保障。石油工业生产的发展耗用了大量的水资源，而在石油化工行业用水量最大的是循环冷却水。从我国石化行业用水分布状况看，循环冷却用水约占生产用水的，循环冷却水系统的补充水占企业新鲜水用量的。由此可见，降低石化企业生产用水和新鲜水消耗的关键在于减少循环冷却水系统新鲜水补充量。将达标

11、排放的炼油废水经深度处理后回用于循环冷却水系统，对节约新鲜水，缓解水资源缺乏和水环境中国石油大学（华东）硕士学位论文污染的现状具有重要意义。国内外研究现状污水回用于工业系统状况工业废水回用于循环冷却水技术就是把二级处理过的工业废水回用于循环冷却水，该项技术在国外鲜有报道，但是回收城市污水处理后回用于工业系统，西方国家早在世纪年代就有实践了。国外污水回用于工业系统状况美国是世界上最早开展污水回用的国家之一。年美国最早实现污水回用，到年美国已有个城市实现了污水回收再利用，再生回用点个，回用总量。其中，用于灌溉的达，占总回用量的；回用于工业的达，占总回用量的，其他方面的回用水量不足。年美国工业循环水

12、和城市废水平均再利用率已达，例如美国马里兰州巴尔的摩市伯利恒钢铁厂自年开始回用水作为工业冷却水及部分工艺用水，水量最高达，美国亚利桑那州帕洛弗迪核电站污水回用作冷却水，水量为。日本于年代开始污水回用技术的开发和应用，当时东京都江东地区污水回用于工业水的用量为万立方米天，年代已初见规模。其中交通运输、设备制造业、钢铁工业、石油煤炭制品工业、化学工业等回收率高达。随着回用技术的不断发展，再生水成本不断下降、水质不断提高，污水回用技术已逐渐成为日本缓解水资源短缺的主要手段。年日本已建成座“中水”工程，东京江东区污水回用量为，城北区为，他们中的回用于工业用水；赖沪内海地区污水回用量已达该地区淡水总用量

13、的，新鲜水用量仅为淡水总用量的，大大缓解了该地区水资源短缺的矛盾。年日本石油、煤炭工业污水回用率已达【】。近年来日本环保部门对城市污水二级处理厂提出了脱氮除磷的要求，以改善二级出水水质。前苏联、美国、德国等工业发达国家也把防止水体的富营养化和提高废水回用能力做为工业废水处理的重要课题，这对保护水源和提高工业废水回用率具有一定的现实意义。为此年月德国政府颁布了污水处理厂必须具有脱氮除磷功能的规定。南非约翰内斯堡所在的瓦尔河三角洲有的污水得到了回用，其中用于工业冷却水。对于城市污水回用于循环冷却水，目前国外一般采用加强旁滤、加强微生物控制、第一章绪论筛选适用于该类水质的缓蚀阻垢剂等措施，将系统控制

14、在一定浓缩倍数下运行。国内污水回用于工业系统状况（）国内污水回用的发展历程及方式污水回用是缓解水资源危机、保护水环境的关键途径之一。我国早在世纪年代就开始采用污水灌溉农田，年代开始将污水深度处理后回用于生活和工业。年代末，我国大部分城市水危机的频繁出现促进了污水回用技术的研究和开发。目前，污水回用主要有两种方式：一是“中水回用，二是集中处理后回用。办公楼、宾馆、饭店和生活小区等较为集中的污水就地纯化后得到“中水”，回用于冲厕、洗车、消防、绿地等杂用水。集中处理后回用是将二级处理出水经深度处理后供给工业生产和城市生活低质用水。（）国内污水回用于循环冷却水的局限性工业废水深度处理及资源化利用工作随

15、着近年来水污染问题日益严重，水资源短缺日益突出的情况引起广泛的重视，部分企业在保证达标排水的前提下开始探索进行废水深度处理及其回用工作，但目前大部分回用工作多集中于冲厕、绿化、冲车、打扫卫生等对水质要求不高的低标准用水方面。部分开展的废水深度处理应用于循环冷却水工作，也只是处于小比例或特定水质的试验性工程，对于具有代表性地成功开展大规模处理后工业废水应用于循环冷却水还鲜有报道。有关资料介绍的污水回用于工业用水的示例如下：北京华能热电厂用高碑店污水厂二级出水作水源，经加速澄清、加氯接触，变空隙滤池加氯消毒、过滤后入循环系统作冷却水补水，按电厂一额定度电负荷计算，每月平均节约自来水，每年节约自来水

16、，节水率为；或在相同用水量情况下，增加发电能力倍以上。大连春柳河污水处理厂二级出水经脉冲澄清、双滤料滤池、消毒后回用于红星化工厂工艺用水×。天津石化总厂供排水厂二级出水经微絮凝纤维滤池过滤、消毒后供工业冷却及居民小区冲厕，用水量×。山东淄博市污水处理厂二级出水经絮凝气浮、纤维滤池过滤、消毒，出水计划用于电厂冷却，用水量舯。炼油废水回用于循环冷却水系统状况炼油废水水质特点炼油废水主要为石油炼制过程中产生的生产污水和部分生活污水。原油中含有质量中国石油大学（华东）硕士学位论文分数的水。水中溶解有、等无机盐类，其浓度不低于海水，因此原油中一般含有约盐，有的甚至更高。经过二级污水处

17、理后的达标排放污水与新鲜水的水质见表】。表达标排放污水与新鲜水水质由表一可见，石化污水的水质具有悬浮物含量高、耗氧量大、氨氮含量高、含盐量大和含有多种有毒有害物质等特征。腐蚀性、结垢性和生物粘泥较新鲜水严重。因此炼油废水回用技术的关键是解决、悬浮物含量超标、腐蚀性、结垢性、生物粘泥加重等问题。炼油废水回用于循环冷却水系统的影响因素处理后的炼油废水里面含有一定量的悬浮物、硫化物、石油类、氨、微生物等，这些物质的存在对循环冷却系统有很大的影响，现分别叙述如下。（）悬浮物污水中的悬浮物主要由泥沙、尘土、腐殖质、纤维素以及菌、藻等微生物组成，这些杂质部分与水形成胶状态的胶体溶液，通常不能利用重力沉降的

18、方法去除。悬浮物含量高，回用于循环水系统后会在设备表面产生粘泥、污垢，促使发生局部腐蚀。当浊度时悬浮颗粒会吸附绝大部分药剂，使缓蚀剂几乎失去了缓蚀作用，腐蚀速率急剧增大。（）硫化物含硫污水是石化污水的一个特点。原油中含有不同浓度的硫化物，高硫原油中硫质量分数。原油中的硫以活性的、硫醇和单质硫以及非活性的噻吩、硫醚、多硫第一章绪论化合物及砜、亚砜等形式存在。这些硫化物经过常减压、催化裂化、延迟焦化、减粘等生产装置的高温氧化，以及加氢裂化、加氢精制等装置的硫反应，在渣油、蜡油、重油、汽柴油、煤油和干气等产品中都含有硫化物，这些装置排放的污水中均含有高浓度的硫化物，尤其是炼制高硫原油系统。污水中的硫

19、化物经过污水汽提后质量浓度，再经生化处理后出水的硫化物可控制在。正常运行时，硫化物的质量浓度一般。污水中的硫化物对循环水水质会产生如下影响：强烈促进碳钢的腐蚀，尤其是加快初始腐蚀速度，即使循环水中的硫化物控制在，也会影响缓蚀剂的成膜质量，在不预膜的碳钢表面上会生成条状的腐蚀，形成黑色腐蚀产物，增加循环水的腐蚀速度；影响氧化性杀菌剂的杀菌作用；与锌等二价金属离子发生沉淀。根据实际经验，在应用磷锌系沉积膜型水稳配方时，循环水中的硫化物宜控制在运行。（）石油类石油类是石化污水中最主要的污染物，它是一种组成、极性、相态都非常复杂的烷烃、环烷烃、脂肪烃的有机混合体。按污水中油珠粒径大小及稳定性，通常把油

20、分为浮油、分散油、乳化油、溶解油类。通过色质联机剖析，石化污水中的极性化合物主要是的脂肪酸、环烷酸、苯羧酸，还有酚、酮、醇、酯类化合物及微量的含氮、氧、硫、氯等杂原子的化合物。根据污水中油分的性质，少量的石油类对循环水的影响，一是为微生物提供了丰富的营养物，使微生物的控制难度加大；二是降低水的表面张力，在水面上产生少量的白色泡沫，具有一定的分散作用，减轻了水质的结垢倾向。（）氨氮污水中氨氮含量远远大于新鲜水，国家一级排放标准中氨氮为，。回用的污水中氨氮应，氨对循环水处理的影响主要有三个方面【】。促进微生物的繁殖在循环水中有充足的碳源、磷源、氧气、适宜的温度，非常适用于细菌、藻类等微生物生长，若

21、加上氮源就会极大的促进微生物的繁殖。同时氨的存在会使硝化菌群大量繁殖，硝化菌群对水质最大的危害是使氨氧化成为亚硝酸根、硝酸根，从而影响氯的杀菌能力，并产生酸性环境。当水达到一定浓度时，微生物就会失控，造成水质恶化。一般认为水中含氨为时，若不加强杀菌处理就足以引起水质恶化。中国石油大学（华东）硕士学位论文氨对系统管材及凝汽器铜管的腐蚀、氨对循环冷却水系统的微生物繁殖的促进作用使系统中微生物的量大幅增加，微生物产生的粘泥和腐蚀产物覆盖在换热器的表面会降低冷却水的冷却效果，堵塞换热器中冷却水的通道，阻止缓蚀剂和阻垢剂到达金属表面发挥其缓蚀和阻垢作用，形成浓差腐蚀电池而引起金属设备的腐蚀【。、氨氮在循

22、环冷却水系统发生硝化反应产生的大量酸造成系统下降。对系统管材，主要是铜管和碳钢管造成酸性腐蚀，另外也会造成冷却塔水泥构筑物酸性腐蚀，使其产生砂化现象】。、对凝汽器铜管的腐蚀。凝汽器材质为铜，而循环冷却水中含有较高含量的氨时会发生氨的电化学腐蚀。当水中的氨质量浓度较小（以下）时氨与铜生成铜氨络离子的倾向较小，因而不会产生氨腐蚀。但当氨质量浓度大于时铜管会有明显的腐蚀】。而城市污水中的氨离子含量普遍较高，二级处理出水的标准要求氨氮，因此污水回用后对凝汽器铜管会产生氨腐蚀。少量的氨在含氧水中会引起铜和铜合金的应力腐蚀开裂等现象。开裂的原因是由于氨能和铜表面保护膜中的铜离子和亚铜离子形成稳定的络合物，

23、络合离子的稳定性和良好溶解性能使表面膜破坏，从而产生应力腐蚀或点蚀等问题。有关文献【】表明，在纯水中氨对黄铜和纯铜的腐蚀界限为，一般在循环水中的质量浓度时，不致引起铜管的氨腐蚀，但在污垢或滞留区局部区域会产生盐类浓缩，仍有可能产生氨腐蚀。因此保持设备表面清洁，防止结垢，是防止循环水中氨腐蚀的最有效的措施。氨对水中的影响污水中带入的氨会在冷却塔中脱逸而出，尤其在循环水的碱性处理方案中更容易脱除，从而使循环水的下降，循环水的耗碱量增加。由于氨氮含量增加，在温度适宜、氧气充足、营养丰富的曝气塔中，参与硝化的菌群量大大增加，促使氨氮大量硝化。通过硝化过程，氨氮可降低约，但这个过程要消耗大量碱度，每氧化

24、氨氮需要消耗碱度（以计）【】。因此，循环水的值不会增加反而会下降。值下降得越厉害说明循环水的硝化作用越剧烈。循环水下降造成铁、铜等金属材料的腐蚀速度加快。（）微生物第一章绪论污水中的微生物含量高且不稳定，对循环水的杀菌处理影响较大。污水来源的变化及其生化处理系统的运行工况的变动均有可能造成活性污泥的膨胀、流失，使出水中微生物及其菌胶团含量增加，尤其在夏季，循环水中细菌的变化较大。（）含盐量污水中比相应新鲜水增加约倍，其中钠离子增加约倍，钙离子增倍，镁离子增加倍，氯离子增加倍，硫酸根离子增加倍，碱度略有下降。氯离子、硫酸根离子等腐蚀性离子的大幅度增加使水的腐蚀性增强。（）污水的变化幅度大对水质的

25、腐蚀性及对循环水的控制将会带来较大的影响。研究表明【】：值对硝化反应速度影响很大，在中性或微碱性条件下（）硝化过程迅速，当值小于时硝化速度减慢，值小于时显著减慢，值小于时硝化速度接近零。炼油废水回用的适度处理工艺国外的一些炼油企业吨油耗水量和产生的废水量均很少，为达到严格的排放标准，废水一般采用三级处理，虽流程较长但外排水的污染物浓度低，基本上可以直接回用】。年代以后，我国的缺水矛盾突出，节水和废水回用成为人们的共识，废水回用的研究和应用日益广泛。我国炼油厂废水回用的探索早在世纪年代就开始】，如长岭炼油厂、红星化工厂等将外排水回用于循环冷却水系统，但后来由于水质等原因先后停止了回用。近年来为节

26、约水资源实现污水回用，必须采用有效的方法进一步降低外排水的、浊度、油、色度、金属离子等，将其去除。目前废水深度处理的常用方法有物理、化学和生物深度处理等。当前，膜分离、氧化技术和生物深度处理是炼油废水回用研究的热点。，等人【利用一种新的超滤膜材料过滤炼油厂的外排水，油和分别为几和，处理后小于和，完全可以回用。近年来，氧化技术在炼油废水回用中的应用日益广泛；电化学技术、光化学技术用于废水深度处理的研究增多；电解氧化、电解絮凝和电催化氧化用于除和金属离子等效果显著；紫外光氧化、光催化氧化、射线辐照法用于水中大分子物质的去除有良好的作用。需要指出的是，电化学和光化学法由于能耗和处理费用较高尚处于试验

27、阶段。生物深度处理具有去除污染中国石油大学（华东）硕士学位论文物的种类多、效率高、抗冲击能力强且运行费用低等优点，再经过絮凝、过滤等后处理，能够获得良好的回用水，这是、油、等浓度较高的外排水深度处理优先考虑的技术。有研究者采用悬浮载体生物接触氧化、微絮凝过滤和臭氧生物活性炭技术中试深度处理炼油厂外排水，外排水的可从降低到，从降，于，出水的油低于，浊度低于，色度、等也有良好的去除效果。有研究者【】采用生物处理和过滤结合的人工土层快速渗滤工艺深度处理石化废水，小试表明、和油的去除率分别达到，和，出水能作为循环冷却水的补水。此外，有研究者。】对达标外排水进行简单处理后回用于循环水系统，利用药剂达到缓

28、蚀、阻垢、杀生的目的。这种方法的基建费用相对较低，但对药剂的依赖性大，而且长期使用后微生物的耐药性增强，结垢和粘泥的问题仍将十分突出。我国炼油废水回用处理的现状达标外排的炼油废水还有少量、大分子有机物等，其浓度根据各厂的运行状况而变化。回用的领域有循环冷却水系统、生产、生活的杂用或用于绿化、景观等。绿化对回用水的水质要求较低，很多炼油厂已经应用，但回用于生产过程的水质要求较高。国内某些炼油厂的废水生化处理采用了、或工艺，具有除磷脱氮的功能，、去除较彻底，在二沉池后设石英砂或活性炭过滤，出水为，和油含量很低，进一步杀灭细菌后就可以补充到循环冷却水系统或生产过程中去。如济南炼油厂和湛江炼油厂已开始

29、将废水回用。但大多数炼油厂的废水仍采用“老三套”处理技术，虽外排水的主要指标能达到排放标准，但离回用的水质要求差距较大，只在进行深度处理后才能回用。炼油废水进入生产性回用的实例很少。韩春来等人】开发了一种以膜分离为主的外排水深度处理工艺，哈尔滨炼油厂采用该技术深度处理外排水，规模为。抚顺炼油一厂的废水在“老三套”处理基础上设置了氧化沟，深度处理后的很低，仅和油浓度偏高。工业试验装置处理水量为，采用“气浮一三级纤维束过滤的流程除浊度、和油等，出水直接回用到循环水系统。天津石化公司将炼油废水和其它化工废水深度处理（一、二期的处理规模共为）后回用到基建、冲厕、绿化、洗车以及空分厂的循环冷却水，经过年

30、的实践，赵秀云等人认为回用废水的最好控制在以，而且回用水应有效杀灭细第一章绪论菌和藻类。朱炜等人采用（生物曝气池）过滤处理炼油污水，在进水指标符合污水综合排放标准一级标准，处理后出水指标可以达到牛，丰，达到中石化循环水补充水标准。刘冲】提出一个经济合理的炼油污水回用处理工艺“浮选一生物过滤一臭氧催化氧化一高效过滤”。对某炼油厂污水处理场出水进行了中试处理试验，中试试验结果表明，污水场外排废水经该装置处理后，主要污染物得到大幅度的降低，的去除率达到、油含量的去除率达到、氨氮的去除率近，浊度的去除率达到，各项指标完全满足循环水厂补充水的水质要求，且该处理工艺具有很好的经济和社会效益。何群彪，刘坤等

31、人剐通过大量的试验数据，对常规深度处理工艺与悬浮填料生物接触氧化工艺的处理效果进行比较，找出一种适合于石化公司炼油污水回用的深度处理工艺。经生物接触氧化试验系统深度处理后，出水般在以下，处理出水完全达到工业循环冷却水、动力供水、办公、生活杂用水等对指标的要求，出水一般保持在下，平均为，出水的油浓度平均为，可以满足不同的回用水要求，外排水的硫化物、酚和氰化物含量很低，经生物接触氧化深度处理后几乎难以测出，即使污水处理场运行不稳定而使出水的硫化物、酚等浓度升高，工艺系统也能彻底将其去除。冷却水处理技术主要解决冷却水对设备的腐蚀、在传热面上结垢、水中微生物生长和繁殖等问题。循环冷却水系统中微生物的控

32、制微生物的来源微生物是生物中最低等的类群，具有一般生物的共同特点：由细胞组成，进行新陈代谢、生长和繁殖、遗传和变异等。同时它们还有自己的特点：体积小，新陈代谢旺盛，生长和繁殖快，易变异，种类多，数量多、分布广。循环冷却水中的微生物主要来源于以下几个方面】。（）空气及携带的灰尘等杂物冷却水和空气在冷却塔中充分接触，把空气中的尘粒杂物洗涤进了水中。一座较大的空气冷却塔每天进入水中的灰尘可能为几十到上百公斤，在有风和干燥时可能更多。中国石油大学（华东）硕士学位论文灰尘上粘附着大量的微生物及其孢子。普通的土壤可能含有个，肥沃的土壤可能含个以上微生物及其孢子。（）补充水补充水中或多或少地都含有微生物，较

33、清洁的水中细菌总数约为个。这些微生物也随补充水进入冷却水系统中。（）工业污染和泄露工厂的泄露也会使微生物进入冷却水，雨水和其他水进入冷却水也会带进微生物。进入冷却水系统的微生物在适宜的条件下，通过酶的作用，从外界吸取营养物质，使其自身生长，并使细胞分裂或产生孢子而繁殖。影响微生物生长和繁殖主要因素冷却水中丰富的营养物质，适宜的温度、阳光，充足的溶解氧，或粘泥下面贫氧，给微生物生长和繁殖提供了有利的条件。微生物生长和繁殖与环境有密切关系，当环境温度适宜时，生长旺盛，大量繁殖。反之，生长和繁殖受到抑制或不能进行。影响微生物生长和繁殖主要因素有温度、值、氧气、营养物质等吲。温度：微生物生长需要的温度

34、可分为高温（），中温（），低温（）三种类型。在适宜的温度下微生物能迅速生长和繁殖【。在适宜的温度范围内，随温度的升高，微生物生长速度加快。温度升高（，生长速度增加倍【】。氧气：微生物在进行生命活动中，营养物质在酶的作用下进行分解和合成，同时进行能量的释放与吸收。根据对氧的要求不同，可把微生物的呼吸作用分为好氧、厌氧和兼氧性呼吸三类。好氧呼吸作用必须具备有氧分子才能进行，要求有良好的通气条件，厌氧呼吸作用要求在无氧状态下进行，需要无氧环境。营养物质：微生物为了维持生命活动，必须从周围环境中吸取营养物质。吸取的营养物质提供新陈代谢所必须的能量，提供合成有机体的原料，调节细胞的新陈代谢微生物的主要营

35、养物质有碳、氮、矿物质等几类。其中碳是构成微生物细菌的主要元素，氮是构成微生物细菌的基本物质，矿物质是微生物生命中不可缺少的物质。危害循环冷却水系统中的主要微生物及其控制微生物是一个庞大的家族，循环冷却水中最常见并能造成危害的微生物，大致有三类，即细菌、真菌和藻类。对冷却水系统有较大的负面影响的常见微生物有异养菌、真第一章绪论菌、硫酸盐还原菌和铁细菌【。表所列为冷却水系统中常见的一些有危害的细菌，以及适宜它们生长的条件。表系统中常见的细菌及生长条件一冷却水中生长的细菌主要是假单胞杆菌科、肠杆菌科、硫细菌科和芽孢杆菌科等四科。按其对冷却水系统产生的危害分为以下几类。（）产粘泥细菌产粘泥细菌使冷却

36、水系统中数量最多的一类有害细菌，包括假单胞杆菌属，气单胞菌属、微球菌属、芽孢杆菌属、不动杆菌葡萄球菌、产碱杆菌属、棒状杆菌属、肠杆菌属、黄杆菌属、布鲁氏菌属。在冷却水中，它们产生一种胶状的或粘泥状的、附着力很强的沉积物。这些沉积物覆盖在金属表面，其中夹杂着死亡细菌的残骸、沙石及金属的腐蚀的产物，易造成堵塞，阻止药剂到达金属表面，并使金属发生沉积物下腐蚀。产粘泥菌多是异养菌，他们从水中的醇、糖、酸等有机源中获取能量，从碳氢化物中摄取养中国石油大学（华东）硕士学位论文分，完成新陈代谢过程，并产生多糖物质。（）铁沉积细菌铁沉积细菌常称铁细菌，有多种，包括嘉氏杆铁茵、球衣细菌、鞘铁细菌、泉发菌等。铁细

37、菌在含铁的水中生长，一般来说，铁细菌对铁浓度的要求并不高也不苛刻，在含铁量高于的水中，定能发现铁细菌。当水中总铁为时，铁细菌生长最旺盛，它通常被包裹在铁的化合物中，生成体积很大的红棕色的黏性沉积物。铁细菌是好氧菌，但也可以在氧含量小于的水中生长【羽】。它能把转化为不溶于水的的水合物，从而使金属腐蚀速度加剧。铁细菌的锈瘤遮盖了金属表面，使缓蚀剂难于与金属表面作用生成保护膜，并在锈瘤下形成浓差电池，引发腐蚀。铁细菌以有机物为营养源，其生长需要有机物，偏爱铁与锰的有机化合物。这类有机物被利用后，铁和锰被作为废物排出，附着于细菌的丝状体上。如果有机物浓度与铁的浓度比例适当，且有机物浓度较高时，铁细菌发

38、生率就较高。铁细菌喜欢生活在含氧量少，并含有的弱酸性的水中，其适宜的值为，在碱性条件下铁细菌不易生长。不同菌属的铁细菌对水温的要求不一样，如纤毛铁细菌属的最佳繁殖温度为，最低达，最高为。铁细菌的危害：铁细菌是在与水接触的菌种中最常见的一种菌【删。它的存在会导致严重的设备腐蚀。这是由于一方面因为它其中许多菌具有附着在金属表面的能力，另外它具有氧化水中亚铁成为氢氧化高铁的能力，使高铁化合物在铁细菌胶质鞘中沉积下来。这样形成了包含菌体和氢氧化高铁等组成的结瘤，使水流中溶解氧很难扩散到底部金属表面【。另外菌呼吸也消耗了氧，而这个区域为贫氧区，结瘤周围的氧浓度相对较高，形成了氧浓差电池。瘤下部缺氧区为腐

39、蚀电池的阳极区，瘤周围为阴极区，设备管壁溶解出的亚铁离子向外扩散，未能到表面的成为氢氧化亚铁，这样结瘤扩大，阳极区腐蚀随之加深。铁细菌引起的腐蚀特征为出水浊度、色度升高，伴有红褐色沉淀物，还可能由于硫酸盐还原菌的影响伴有臭味，可能引起管道的堵塞及管壁的腐蚀。从大多数的配水系统水质恶化表面现象来看，铁细菌引起的腐蚀是相当严重的。（）产硫化物细菌产硫化物细菌又称为硫酸盐还原菌。硫酸盐还原菌是弧状的厌氧细菌，能把水溶性的硫酸盐还原为硫化氢，所以被称为硫酸盐还原菌。它广泛存在于湖泊、沼泽、下水等有机物聚集的厌氧环境中。硫酸盐还原菌体内有一种过氧化氢酶，能将硫酸盐还原成硫】第一章绪论化氢，从中获得生存的

40、能量。由于过氧化氢酶需在还原状态下才能存活，因此氧会使它致死。这样，硫酸盐还原菌在有氧的情况下是不会繁殖的，所以它常生存在好氧性细菌的沉积物下面。硫酸盐还原菌最适宜生长的温度是，而且在高达的温度下也能存活，生存的值范围。硫酸盐还原菌的危害：硫酸盐还原菌在冷却水系统中繁殖生长的潜在危险是很大的。一旦其他细菌形成的污泥较多，或水的浊度很高，产生较多沉积物时，就给硫酸盐还原菌提供了良好的生长环境。如果冷却水系统中有大量硫酸盐还原菌繁殖生长时，会使系统发生较严重的腐蚀。因为这种菌还原生成的硫化氢会腐蚀钢铁，形成有臭味的黑色硫化亚铁的沉积物，这些沉积物又会进一步引起垢下氧的浓差电池腐蚀，还会形成电偶腐蚀

41、。大量的研究发现在微生物腐蚀中硫化物起了关键性的作用【。硫酸盐还原菌引起的腐蚀一般有以下特征：腐蚀坑即点蚀区充满黑色腐蚀产物，用盐酸处理释放硫化氢；腐蚀产物下面的金属表面往往是发亮的；点蚀区表面为许多同心圆所构成，其横断面呈锥形。其产物硫化氢对金属腐蚀严重，生成物堵塞管道。（）细菌的联合作用从腐蚀机理的角度看，金属表面存在着电化学腐蚀，管壁生物膜上的各种微生物、细菌附着在管壁上，从水中吸取营养，不断地生长繁殖。许多微生物的新陈代谢产物对水中的悬浮物能起粘合作用而形成粘泥，而微生物的死亡脱落更促使粘泥的生成，造成水质恶化，严重时可引起管道堵塞，这些微生物对金属表面因成分不纯而形成的微电池，起着阴

42、、阳极的以细菌的生命活动引起或促进材料（金属）的腐蚀破坏称为细菌腐蚀。引起钢铁细菌腐蚀（即生物腐蚀）的主要微生物类群包括硫酸盐还原菌、铁细菌、能产生粘液的腐生菌及其它菌群，如硫细菌、酵母菌、霉菌等。其中关系比较密切且常常伴生在一起的是铁细菌和硫酸盐还原菌两种。般由铁细菌引起的腐蚀为均匀腐蚀，在均匀腐蚀下形成厌氧环境，硫酸盐还原菌腐蚀金属，腐蚀产物堆积，体积不断增大，在金属表面形成锈瘤，而在腐蚀产物的内部，由于厌氧菌的继续作用，使腐蚀进一步加重，在金属表面表现为一个一个的坑穴，这样的腐蚀可以称为坑穴腐蚀。冷却水系统中控制微生物的技术主要是设计考虑、控制水质、混凝沉淀、旁流过滤、清洗、使用杀生涂料

43、、防止阳光照射、选用耐蚀材料、定期提高水温、定期改变水的含盐量、噬菌体法、静电水处理法、磁化处理法、臭氧处理法、投加杀生剂，这些方法可以单独采用，也可以多种方法一起采用删。中国石油大学（华东）硕士学位论文控制冷却水系统微生物生长和繁殖最常用的方法是投加杀生剂。杀生剂的主要作用机理有抑制细胞壁的合成、改变细胞膜的性质、破坏呼吸作用、破坏合成代谢、与细胞组成物质发生作用和破坏酶系统等【。杀生剂是杀菌剂、杀藻剂和粘泥剥离剂这三种药剂的总称。杀生剂的种类很多，按照杀生剂的化学性质可分为氧化型杀菌剂，如最常用的氯气、次氯酸盐、三氯异晴尿酸等；非氧化型杀菌剂，如常用的季胺盐、氯酚类、异唾哇琳酮、二溴氰乙酞

44、胺、二硫氰基甲烷等【矧。循环冷却系统中生物粘泥的生长及其控制（）生物粘泥的成因循环冷却水系统由于具有细菌生长所需的阳光、水分、空气、无机盐、温度等条件，易造成菌藻繁殖，并形成生物粘泥。一旦有水冷器泄漏，工艺物料漏入循环水中，工艺物料大部分为无机、有机及油类物质，为循环水中异养菌的繁殖提供了充足的营养。异养菌是一类混合菌群，在营养类型方面靠有机物营养作为合成自身菌体的碳源，靠有机物氧化产生化学能进行代谢。这类细菌通常能产生致密的粘液，继而产生大量的生物粘泥，造成水中粘泥量大大超过指标。造成循环水中生物粘泥大量超标的主要原因有以下几点。在生物表面膜的形成过程中，最初可能是由机械原因引起的，物理表面

45、的凹凸不平，为微生物的“抛锚提供条件。循环水系统已运行多年后，水质腐蚀倾向较大，水冷管壁凹坑、锈瘤较多，生物粘泥容易着床吸附【。由于杀菌剂杀菌效果不能保证，使得细菌未得到很好的控制。非氧化性杀菌剂的长期使用造成细菌的抗药性增大，杀菌效果下降，使得特殊菌种的繁殖没有得到有效的控制。由于冷换设备泄漏造成循环水中有机物料增加，为微生物的生长繁殖提供了营养源。且有机物料在水中能吸附悬浮物质和细菌繁殖产生的粘泥，形成一种物料性粘泥和细菌性粘泥的混合物。春夏季节，天气转暖，阳光充足，水温上升，细菌繁殖速度加剧，是微生物活动加剧的先决条件。死水区的形成。由于气候的变化，冷却塔有时有至台停用，备用冷却塔底部集水池中的水不循环流动，形成死水区，为微生物的繁殖提供了有利的场所。第一章绪论补充水的浊度控制不好，造成泥沙等悬浮物带入循环水中。（）生物粘泥的化学组成和特征微生物分泌的粘性物质主要是糖蛋白、多糖、蛋白质、纤维素和等高分子物质，其相对分子质量大多在以上。不同种类的微生物