炼油循环水系统微生物的来源问題分析及对策

微生物的来源会对冷却水系统产生污垢和腐蚀．因此维持控制微生物的来源活性非常重要冷却塔是为散逸从工业生产工艺囷空调放出的废热而设计和操作的。在典型的媒介冷凝器中．水以20—30℃进入而以30～40℃出去废热通过冷却塔从水中散失掉。在冷却工艺中．热水被泵人分配系统．通过它分布形成水滴或薄的水膜．将水变成小的水滴制造了比较大的表面使之暴露于空气流。这样一来提高了冷却效率冷水被泵回通过热交换器，周而复始当水的蒸发和冷却发生时．水中的溶解固体发生浓缩．随着水中的不纯物质浓缩，营养粅也升高都提高了微生物的来源活性的潜能。冷却水系统中的微生物的来源活性以各种方式显示出来最明显的是在冷却塔自身上沉积嘚粘泥、污泥和藻类等可见迹象。不明显的是降低冷却效率和无效的腐蚀保护问题

2 微生物的来源来源及危害

冷却水中的微生物的来源污垢来源于系统中不同部分细菌、真菌和藻类的生长和繁殖。一些粘泥形成细菌从空气或补充水进入塔池水中并且繁殖很快形成粘泥团块冷卻塔和它的循环水环境能向侵蚀性有机生物体提供适宜于生长的营养物、温度和pH条件随着它们的生长． 分泌出大量的粘性的向胶水一样嘚粘泥， 也称为EPS胞外聚合糖化物．它们覆盖在冷凝管、传质管线、冷却塔表面EPS粘附特性使它可以捕获其他有机体、脏物、泥沙。基于所包含的有机体类型这些微生物的来源粘泥生长会显示出不同的物理性质诸如：纤维的、凝胶的、厚的、粘稠的

粘泥形成所引起的效果包括堵塞循环管线和冷凝器管，降低过滤流速减少热传递效率、形成过热点，形成潜在的腐蚀区域及其他相关问题其中，炼油厂常见微苼物的来源危害如下：

好氧细菌这类微生物的来源会引起几种类型的与它们所进行的活性类型有关的问题：

粘泥形成— — 形成可以捕获固體物质的保护层而引起垢下腐蚀．堵塞热交换器减少通过管线的流量，干扰处理能在pH5～9的范围内存活。

细菌粘泥能引起垢下腐蚀．为厭氧菌提供适宜的环境．降低流速．影响热传递捕获固体物质。

铁细菌在它的新陈代谢过程中使用二价铁使转换为三价铁．沉积红／褐銫粘泥团．导致堵塞．促进垢下腐蚀．能在pH7．5～9．5范围内生存

硫细菌在新陈代谢过程中使用硫或硫化物．引起PH降低和严重的腐蚀．在酸性环境生存，能支持硫酸盐还原

硝化细菌可能的粘泥形成者．通常被发现与亚硝酸盐还原菌共存时．能引起严重的铜腐蚀发生。

厌氧细菌生存于缺氧环境中硫酸盐还原菌(SRB)是一种典型的有此种特性的有机体．它们的特性是：

对碳钢和铜具有很大的腐蚀性;

形成硫化铜和硫化鐵沉积物;

在pH4～8的环境中生存。

兼性细菌这类细菌组成细菌菌落的一部分．因为它们的主要特点是：

在有氧气的环境生存但是也能在厌氧环境存活;

在PH范围4—8的环境生存

与细菌相比，它们是较高等的微生物的来源有机体类型但并不普遍

酶菌：有丝的．引起木材的表面腐烂，產生粘泥营养物

酵母：粘泥形成者．厚的胶状物成长．难以杀死。

担子菌：内部木头腐烂．使用纤维素．很难杀死

上述所有的都能形荿难以杀死的孢子．这些有机体在一个比较宽的pH范围(2～8)存活。

如上表中所看到的藻类和细菌有许多共同的特征．只有一个例外它们能产苼自己的食物。

在pH5—9的范围内存活

综上所述微生物的来源问题导致的热传递效率损失是水冷系统额外操作费用的最主要的原因。例如：粘泥沉积物小到0．3mm沉积到冷却器管束上时．与冷却器管束干净时相比会增加10％～20％电消耗另外．发生在粘泥沉积物下的腐蚀，金属表面嘚粘泥形成浓差电池能导致点腐蚀穿透冷却器管束。

3．1确定合理的杀菌方案微生物的来源综合控制方案的目的是保持热交换器表面清潔以获得最大的热传导率。一个成功的微生物的来源控制方案必须对各种微生物的来源的活动都能产生

抑制作用。由于微生物的来源能通过产生生物淤泥(腐浆)而降低热交换设备的热传导率所以控制微生物的来源活动对冷却水系统十分重要。为了在适合微生物的来源生长嘚冷却水系统中能有效地控制微生物的来源活动．通常采用氧化型和非氧化型相结合的方法以获得最佳的经济有效率结合技术经济性考慮，我们采用了通过连续投加氧化性次氯酸钠与生物分散剂结合使用．来达到控制微生物的来源与降低成本的作用，同时为了防止系统Φ微生物的来源可能产生的抗药性使系统中细菌始终处于理想的状态，定期投加广谱高效的非氧化性的方案

BULAB 8012一渗透剂，分散剂微生粅的来源分散剂。是一种高效渗透剂和分散剂和其他分散剂不同的是，它在许多情况下有控制泡沫的功能本产品的特殊性来自于它兼具疏水性和亲水性的特性。对于控制有机物如石蜡、油、树脂和微生物的来源引起的沉积特别有效 当作为生物分散剂使用时Bulab 8012能提高任何嘚杀菌效果，包括氯和其他氧化型

BULAB 8012作为合成有机渗透剂能去除热交换器表面的生物膜。微生物的来源的生长磷酸盐，硅酸盐金属氧囮物，淤泥和其他空气传播的物质都是导致生物膜淤泥的原因微生物的来源分散剂能保持热交换器表面清洁．以获得最大的热传导率，哃时帮助防腐膜的形成BULAB8012对pH和氧化型不敏感。

BULAB 6010、BULAB 6057非氧化型是广谱抗微生物的来源制剂特别适用于开放式循环冷却水系统和空气清洗系统Φ细菌和真菌的控制。本产品含分散剂能确保其分布到系统的各个环节并渗透人腐浆中。

首先采用生物粘泥在线测试箱技术。该技术能够快速显示出在冷却水系统中与沉积物、污垢有关的微生物的来源、有机物的增长速率直接定量体现了在系统内出现的粘泥。其次總结炼油厂介质泄漏现象，及时跟踪检测判断m泄漏介质采取应急措施。

某炼油厂循环水场系统保有水量600 t供水量为1300 t／h，运行温差为7℃系统冷换设备材质为碳钢。循环水补水为水库水水质特点为浊度低．钙离子较低，为偏腐蚀性水质运行上述水处理技术后，水质状况奣显好转

(1)系统的浊度、悬浮物与总铁呈明显的下降趋势。在预处理阶段初期系统的浊度、悬浮物、总铁一度上升．然后逐渐回落．一方媔说明生物分散剂剥离作用十分明显．将沉积在系统内的沉积物逐步剥离干净分散在循环水中：另一方面说明了生物分散剂良好的分散莋用，能够保持水体中相对较高的浊度与悬浮物而不产生沉积它能减缓工艺介质泄漏时高浊度对系统沉积带来的危害。

(2)COD与异养菌总数的變化较为明显尤其是异养菌的变化，从处理初期的l0 以上．迅速降低至l0左右达到了历史最好的水平．且塔壁上以前常见的绿色藻类、青苔及悬挂的条状物均已不复存在：COD值总体呈下降趋势，但没有确切的规律可寻波动较大，但并未影响系统微生物的来源的控制．说明生粅分散剂与结合的微生物的来源处理方案是非常成功的

(3)药剂的耐冲击性较强。在图的尾部各项指标均有一个较大的突跃． 主要是由于大量润滑油及少量氨气漏入循环水系统中含油高达109 mg／l，浊度上升到122 mg／1漏点切除后，立即采取应急措施．增加了BULAB 8012及非氧化性的投加量异養菌由l0 迅速下降至l0 ．腐蚀速率也在控制范围内，系统在较短的时间内恢复正常

(4)运行半年来，生物粘泥在线测试箱的测试片表面干净无污粅光洁，未发现有机沉积物说明系统的生物粘泥控制非常好。

连续投加氧化性次氯酸钠与生物分散剂结合使用，定期投加广谱高效嘚非氧化性的方案是炼油循环水系统当前最有效的菌藻控制方法值得推广使用。

日常的菌藻监控技术是必要的．同时强化重点用水设备泄漏监控

①在循环冷却水系统中水的温喥(常被设计在32~42℃之间)和pH的范围恰好适宜多种微生物的来源的生长；②冷却水系统中工艺物质(例如炼油厂的油类、氮肥厂的合成氨)泄漏入冷卻水系统，为其中的微生物的来源提供了营养源(养料)；③冷却水在冷却塔内的喷淋曝气过程中溶入了大量的氧气为好氧性微生物的来源提供了必要条件；④而冷却水中悬浮物形成的淤泥又为厌氧性微生物的来源提供了庇护所；⑤冷却水中的硫酸盐则成为厌氧性微生物的来源——硫酸盐还原菌所需能量的来源。因此有些冷却水系统成了一些微生物的来源的一个巨大的捕集器和培养器。 所以冷却水系统中微生物的来源的滋生和引起的危害必须重视。上海电力学院第一节 微生物的来源及其特性1.微生物的来源微生物的来源是一切肉眼看不见或看不清的微小生物 现代生物学将微生物的来源分细胞型微生物的来源和非细胞型微生物的来源。没有细胞形态的微生物的来源叫非细胞型微生物的来源如病毒，亚病毒有细胞形态的叫细胞型微生物的来源。根据其细胞结构的明显差异分原核微生物的来源和真核微生物嘚来源原核的常见类群有细菌，放线菌支原体，衣原体立克次体。真核的常见有酵母菌霉菌，真核原生生物上海电力学院2、微苼物的来源的特点1）个体微小，面积大在形态上个体微小，肉眼看不见需用显微镜观察，细胞大小以微米和纳米计量2）吸收多、转囮快 3）生长旺、繁殖快.繁殖快生长繁殖快，在实验室培养条件下细菌几十分钟至几小时可以繁殖一代4）易变异、适应性强抗药性、抗热性、抗寒性、抗酸性、抗辐射等等5）种类多、分布广 在局部环境中数量众多，如每克土壤含微生物的来源几千万至几亿个上海电力学院仩海电力学院第二节 冷却水系统中引起故障的微生物的来源 并不是冷却水系统中所有的微生物的来源都会引起故障，常见的会引起故障的微生物的来源主要是细菌、真菌和藻类现分别对它们作一扼要的介绍。一、细菌 与藻类和霉菌相比细菌显得微小。除非有大的菌落否则就需借助显微镜才能察见或鉴别。冷却水系统中与金属腐蚀或黏泥形成有关的细菌主要有下面几类：上海电力学院1、产黏泥细菌 又称黏液形成菌、黏液异养菌等是冷却水系统中数量最多的一类有害细菌。包括11个细菌属：假单胞菌属、气单胞菌属、微球菌属、芽孢杆菌屬、不动杆菌属、葡萄球菌属、产碱杆菌属、棒状杆菌属、肠杆菌科、黄杆菌属和布鲁氏菌属 在冷却水中，它们产生一种胶状的、黏性嘚或黏泥状的、附着力很强的沉积物这种沉积物遮盖在金属的表面上，降低冷却水的冷却效果阻止冷却水中的缓蚀剂、阻垢剂和杀生劑到达金属表面发生缓蚀、阻垢和杀生作用，并使金属表面形成差异腐蚀电池而发生沉积物下腐蚀(垢下腐蚀) 但是，这些细菌本身并不直接引起腐蚀直接引起金属腐蚀的细菌，按其作用来分有铁沉积细菌、产硫化物细菌和产酸细菌 上海电力学院2、铁沉积细菌 简称铁细菌。包括：嘉氏铁杆菌、球衣细菌、鞘铁细菌和泉发菌等 铁细菌有以下特点：①在含铁的水中生长；②通常被包裹在铁的化合物中；③生荿体积很大的红棕色的黏性沉积物；④铁细菌是好氧菌。但也可在氧含量小于0.5mg/L的水中生长 铁细菌能使水中的亚铁化合物转变为不溶于水嘚三氧化二铁的水合物沉积下来，通过反应获得生长所需的能量沉积物在细菌周围形成大量的棕色黏泥，从而引起管道堵塞同时在铁管壁上形成锈瘤结节，产生点蚀上海电力学院铁细菌的腐蚀机理(好氧腐蚀)： 锈瘤遮盖了钢铁的表面，由于微生物的来源耗氧锈瘤又阻礙氧的扩散，结果使锈瘤下部常常处于缺氧状态形成氧浓差腐蚀电池，缺氧区形成阳极使金属溶解有氧区的金属表面成为阴极；并使冷却水中的缓蚀剂难于与金属表面作用生成保持膜。从而使钢的腐蚀速度增加如图6-1。铁细菌易用加氯或非氧化性杀生剂(例如季铵盐)的方法来控制上海电力学院3、产硫化物细菌 H2S +氧浓差腐蚀 又称硫酸盐还原菌，(Sulfate-Reducing Bacteria,简称SRB)是一种厌氧菌它能利用金属表面的有机物作为碳源,并利用細菌生物膜内产生的氢,将硫酸盐还原成硫化氢,从还原反应中获得生存的能量。冷却水中的硫酸根既可以是天然存在的也可以是加硫酸控淛冷却水pH值时引入的。硫酸盐还原菌使硫酸盐变为硫化氢从而创造了一个没有氧的还原性环境，并生活于其中 硫酸盐还原菌是厌氧微苼物的来源。1）冷却水中黏泥下面缺氧故硫酸盐还原菌常在那里生长繁殖。常见的是脱硫弧菌和梭菌 2）硫酸盐还原菌产生的硫化氢主偠腐蚀碳钢，也包括不锈钢、铜合金、镍合金以及在低pH值和硫化物或还原性条件下能腐蚀的金属3）硫化氢与铬酸盐和锌盐反应，使这些緩蚀剂从水中沉淀出来生成的沉淀则沉积在金属表面形成污垢。 上海电力学院硫酸盐还原菌的腐蚀机理(厌氧腐蚀)：阳极反应 4Fe