循环冷却水系统中的微生物及其控制

循环冷却水系统中的微生物及其控制冷却水中的微生物微生物活动引起的问题微生物控制方法的选择四冷却水杀生剂一、冷却水中的微生物空气携带的灰尘等杂物工业污染和泄漏补充水带入1微生物的来源2微生物的种类藻类主要有蓝藻、绿藻和硅藻生长在有阳光照射的地方，如冷却塔塔壁、集水池边沿等。危害：a.死亡的藻类成为悬浮物和沉积物

b.为细菌和霉菌提供食物

c.导致差异充气电池型的腐蚀

d.引起垢下腐蚀控制：a.阻止阳光进入冷却水系统

b.添加氯及非氧化性杀生剂（季铵盐）真菌一切植物界非光合作用的有机物的总称。缺少叶绿素，不能进行光合作用，通常以其它有机物提供的代谢物为为食。冷却水系统中主要为霉菌和酵母约10%的真菌以木头作为有机营养物来源，会导致木质构件朽蚀。真菌大量繁殖会发生粘泥危害控制：添加杀真菌的药剂，如五氯酚或三丁基锡。氯不是很有效。细菌1.产粘泥细菌冷却水系统中数量最多的一类有害菌。产生胶体状黏性的沉积物从而导致垢下腐蚀2.铁细菌好氧菌，常见的有：嘉氏铁细菌、球衣细菌、鞘铁细菌、泉发菌等在含铁的水中生长（含铁高于0.2～0.3ppm的水中即可发现）生成体积很大的红棕色黏性沉积物

Fe＋1.5O2＋xH2OFe2O3·xH2O铁细菌大量繁殖会出现红水，pH和色度增加，还伴有恶臭。控制：加氯或非氧化性杀生剂3.硫酸盐还原菌厌气性细菌生长条件：25~30℃，pH为7.2，故主要腐蚀输水管和低温换热器能把水溶性的硫酸盐还原为硫化氢，对金属具有腐蚀性产生的硫化氢和铬酸盐和锌盐反应，使其缓蚀作用失效有去极化作用，加速金属腐蚀

4Fe＋H2SO42H2O＋3Fe(OH)2＋FeS控制：长链的脂肪酸铵盐或其他的非氧化性杀生剂。（氯的效果不好）4.产酸细菌硝化细菌能把水中的氨转化为硝酸控制：氯及某些非氧化性杀生剂2）硫杆菌可使可溶性的硫化物转变为硫酸二、

微生物活动引起的问题

微生物繁殖的主要形式是粘泥（微生物及其分泌物聚成的块）和夹杂的无机和有机杂质。在工艺设备上沉积的粘泥能明显地减少传热量，降低换热效率，金属表面的生物污垢能造成氧浓差腐蚀。1．腐蚀问题微生物在代谢过程中都要利用氢，使腐蚀反应的阴极去极化。藻类代谢作用放出的氧气也会使金属阳极上的腐蚀反应去极化。对腐蚀的主要影响是垢下腐蚀。

特殊的腐蚀：

产酸细菌2．沉积物的问题

产生生物粘泥（附着型生物粘泥、沉积型生物粘泥、悬浮型生物粘泥）降低换热效率，引起垢下腐蚀。3．木材腐烂生物侵蚀：真菌化学侵蚀：强氧化剂如臭氧、溴、氯，在与木材接触时会去除木材中的木质素，使纤维素很容易被水冲掉。当系统内部碱度增加时，化学侵蚀会更加严重。物理侵蚀：含盐水三、

生物控制方法的选择1、选用耐蚀材料在换热器等关键部位或因工艺要求金属器壁较薄的地方，可选用耐微生物腐蚀的金属。几种常用金属耐微生物腐蚀的性能排列如下：钛＞不锈钢＞黄铜＞纯铜＞硬铝＞碳钢这是在一般情况下的大致排列，在一些特殊环境中则应具体分析，选用材料。例如在合成氨厂，大气中氨含量较高，则铜的腐蚀速度很快。2、控制水质控制冷却水中的氧含量、pH、悬浮物和微生物的养料（油类、氨等）对于在含尘量较大的环境中的冷却水系统，最好加装旁滤设备。3、采用杀生涂料用添加有能抑制微生物生长的杀生剂（如偏硼酸钡、氧化亚铜、氧化锌、三丁基氧化锡等）的特种涂料涂刷换热器的冷却水一侧，既能保护金属不受腐蚀，又能防止微生物粘泥的沉积，并且对水垢的沉积也有一定的预防作用。这种涂料的热阻较小，对换热效果影响不大。用由酸性水玻璃、氧化亚铜、氧化锌和填料等组成的无机防藻涂料涂刷在冷却塔和水池内壁上，可有效地控制藻类的生长。4、阴极保护采用外加电流保护法或牺牲阳极保护法，可控制阴极金属上硫酸盐还原菌的繁殖。5、清洗用物理或化学清洗的方法去除微生物粘泥，可去除大部分的微生物，并破坏了微生物赖以生存的环境，微生物繁殖的速度受挫。清洗后剩下来的微生物暴露在外，更易于被杀生剂杀死。对于一个已经被微生物严重污染的冷却水系统来说，清洗是一个十分有效的措施。6、防止阳光照射采用各种方式防止或减少阳光直接照射冷却水，可大幅减小藻类繁殖的速度。7、添加杀生剂往冷却水系统中添加杀生剂（也称杀菌灭藻剂）是控制微生物繁殖的最有效、最常用的方法之一。只要选药得当，方法合适，添加杀生剂能有效控制微生物的繁殖。

8、噬菌体法噬菌体法也叫细菌病毒，是一种能吃掉细菌的微生物，是一种生物杀菌方法。噬菌体靠寄生在叫做“宿主”的细菌里繁殖，繁殖的结果是将“宿主”吃掉，这种过程叫溶菌作用。噬菌体繁殖的后代又寄生到其它的细菌里，其数量成百上千地增长，因此用噬菌体法杀菌只须加少量噬菌体即可，靠它的自我繁殖可达到杀菌的目的，因此费用较低。据报道，噬菌体法杀菌对控制滨海火力发电站冷却水系统及造纸厂冷却水系统微生物繁殖十分有效。但在其它系统中应用效果未见类似的报告。通常情况下，几种方法联合使用效果较好，费用较低。最常用的控制微生物繁殖的药品是杀生剂和生物抑制剂。杀生剂的作用是杀死生物体，而生物抑制剂的作用是抑制生物的生长和繁殖。为了发挥生物抑制剂的作用，水中必须保持药品剩余浓度。药品浓度越高，所需时间越短。间歇处理或冲击处理的原则是允许微生物繁殖一定的时间，然后进行冲击处理。微生物生长和清除的周期随不同的系统而改变，甚至采用同一水源的各个系统也不尽相同。

四、冷却水杀生剂（一）优良冷却水杀生剂应具备的条件广谱性易分解或生物降解具有抗氧化作用具有相容性在冷却水系统运行的pH范围内有效而不分解具有穿透和剥离粘泥的能力（二）冷却水杀生剂选择的依据能抑制冷却水中几乎所有能引起故障的微生物的活动经济实用冷却水系统中有木质构件则建议使用非氧化性杀生剂排放是否为环境所允许是否适用于该冷却水系统的pH值、温度及材质（三）常用的冷却水杀生剂

氧化性杀生剂是具有强烈氧化性的杀生药剂，通常是一种强氧化剂，对水中的微生物的杀生作用强烈。氧化型杀生剂对水中其它还原物质能起氧化作用，故当水中存在有机物、硫化氢及亚铁离子时，会消耗一部分杀生剂，降低他们的杀生效果。循环冷却水常用的氧化性杀生剂有：含氯化合物、过氧化合物、含溴化合物等。他们普遍具有杀菌灭藻速度快、杀生效果的光谱性、处理费用较低、对环境污染相对影响较小、微生物不易产生抗药性等优点。不足之处在于受水中的有机物和还原性物质影响较大、药效时间短、受水中pH值影响较大、分散渗透、剥离效果差。氧化型1.氯系列氯系列杀生剂主要有氯气、次氯酸钠、漂白粉、漂粉精、二氧化氯、二氯异腈尿酸、三氯异腈尿酸。氯系列杀生剂是一种强氧化性杀生剂，它们在水中能水解生成次氯酸，次氯酸容易通过扩散作用进入微生物的细胞内，与原生质反应，与细胞的蛋白质生成稳定的氮－氯键。同时次氯酸能氧化某些辅酶巯基上的活性部位，而这些辅酶巯基是合成微生物呼吸所必须的三磷酸腺甙的中间体。（1）氯气是最常用的一种杀生剂，杀菌能力强，价格低廉，来源广泛，可和多种水处理剂一起使用而互不干扰或干扰很少，对环境污染小。机理：

Cl2+H2O→HOCl+HClHOCl→H++OCl-

起主要作用的是HOCl

。

pH值对次氯酸的电离有直接影响。pH控制在6.5-7.5较佳。注意：氯是强氧化剂，能氧化某些水处理剂能和NH3、H2S、SO2反应，使其用量增加水中游离活性氯的含量控制在0.5-1.0mg/L。（2）次氯酸盐次氯酸钙：有效氯为28～35％，不宜用于硬度高的水中次氯酸钠：有效氯约10％。高浓度时可作为粘泥剥离剂。（3）二氯异腈尿酸、三氯异腈尿酸能逐渐释放出次氯酸或氯的有机氯化合物，杀菌持续时间较长。稳定性好，减少在紫外线光化反应引起的损失。费用太高，仅适合于水量小的冷却水系统。（4）二氧化氯在水中不生成次氯酸，仅以溶解的二氧化氯存在。不与冷却水中的氨、有机胺反应而被消耗，其它氯系杀生剂无此性能。杀生性能好，而且还能分解菌体残骸，杀死芽孢和孢子，控制粘泥生长。适用pＨ范围较广（pＨ6～10）。缺点是很不稳定，成本高。制备：Cl2+2NaClO2→2NaCl+2ClO2↑

HCl+HOCl+2NaClO2→2NaCl+2ClO2↑+2H2O2.臭氧氧化性强且不稳定。杀生机理：臭氧与微生物的蛋白质结合，破坏细胞呼吸所不可缺少的还原酶的活性。同大部分氯系杀生剂（二氧化氯除外）不同的是，臭氧不带电荷，因此与微生物之间无静电相斥力，较易接近微生物，杀生效率高。

O3→O2+(O)同氯系杀生剂一样，臭氧的杀生效果与冷却水的pH、温度、有机物含量等因素有关。有一定的缓蚀阻垢作用。其阻垢机理至今尚不清楚。一般保持0.5ppm的残余臭氧。过量会因脱除木质素而破坏冷却塔的木质构件。臭氧处理的费用较高。3.溴及溴化物溴系杀生剂主要有卤化海因、活性溴化物和氯化溴。溴系杀生剂的杀生速度比氯快，特别是在碱性条件下，溴的杀生效果有着氯无法比拟的优越性。溴对金属的腐蚀速度要远远低于氯，并且溴的衰减较快，对环境的影响较小。（1）活性溴液体活性溴化物为无色或淡黄色透明液体，一般为溴化钠、表面活性剂中加入一些助剂复合而成。投加量一般为10-15mg/L，余溴为0.3-1.0mg/L。更适用于pH值高和含氨氰化物的系统中。（2）2,2-二溴氰乙烯胺DBNPAC3H2Br2N2O

广谱高效杀菌剂，它的分子能迅速穿透微生物的细胞膜，并作用于一定的蛋白基团，使细胞正常的氧化-还原终止，从而引起细胞死亡。与氧化型杀菌剂同时使用，有协同增效作用。在碱性水质中分解速度较快，完成杀菌作用后能迅速降解为无毒物质，对环保有利，但药效持续时间相对较短。具有一定的粘泥剥离作用。(3)卤化海因

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-5,5-二甲基海因其杀生作用是通过水解反应生成次氯酸和次溴酸来完成，属于一种氧化型杀菌剂。具有用量低、适用pH范围宽、对金属设备腐蚀小、刺激性小、稳定性好等优点非氧化性杀生剂不是以氧化作用杀死微生物，而是以致毒作用于微生物的特殊部位，因而非氧化型杀生剂不受水中还原物质的影响。非氧化性杀生剂通常是季铵盐类、氯酚类的非氧化性化合物。它们的杀生作用有一定的持久性，对沉积物货粘泥有渗透、剥离作用，受硫化氢、氨等还原物质的影响较小，受水中pH值影响较小等优点。但处理费用相对氧化性杀生剂较高，容易引起环境污染，微生物易产生抗药性。非氧化型4.氯酚类主要有双氯酚、三氯酚和五氯酚。氯酚类杀生剂的杀生作用是由于它们能吸附在细胞壁上，然后扩散到细胞结构中，在细胞质内生成一种胶态溶液，并使蛋白质沉淀。氯酚类杀生剂很难被生物降解或光解，对环境的危害较大，因此被逐步淘汰。5.有机锡化合物常用的是氯化三丁基锡、氢氧化三丁基锡、氧化双三丁基锡。在水中很难电离，因此它们表面不带电荷，与微生物之间不存在静电斥力，容易穿透微生物的细胞壁并侵入细胞质，与蛋白质中的氨基和羧基形成复杂的化合物，从而使蛋白质失效。有机锡化合物在碱性条件下效果最好。与季铵盐类、有机胺类杀生剂共同使用具有协同作用。6.季铵盐长碳链的季铵盐是阳离子型表面活性剂和杀生剂。最常用的是洁尔灭（十二烷基二甲基卞基氯化铵）和新洁尔灭（十二烷基二甲基卞基溴化铵）带正电荷，能与微生物细胞壁上带负电荷的基团生成电价键。电价键在细胞壁上产生应力，导致溶菌作用