工业循环冷却水系统藻类的滋生与控制

[摘 要]夏季的敞开式循环冷却水系统为藻类的滋生繁殖提供了良好的条件。藻类的大量滋生与繁殖若不能很好的控制，必将对系统运行造成极大的危害。故夏季做好应对藻类滋生的预防工作及滋生后的杀灭控制工作极其重要。采用活力溴连续投加、次氯酸钠间歇投加、三氯异氰尿酸冲击性投加的方式是控制藻类滋生繁殖的有效措施。

[关键词]循环冷却水系统 活力溴 绿藻 杀菌剂 三氯异氰尿酸

中图分类号：TH03 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）19-0016-03

包头煤化工有限责任公司位于包头市九原工业园区内。公司设置有三个循环水场，均采用敞开式循环冷却水工艺。其中第三循环水场主要为MTO装置、烯烃分离装置、PP/PE装置、C4装置提供循环冷却水；系统设有8间冷却水塔、8台风机；系统的设计循环水量为43000m3/h、保有水量为13000 m3；采用正磷酸盐水稳药剂配方，控制系统的腐蚀、结构及微生物，主要工艺控制指标见表一：

2014年6月下旬，第三循环水冷却塔的配水系统、塔内壁、填料及支撑构件上出现了藻类滋生的现象，藻类的大量繁殖，不仅能使换热器有机物结构，而且能导致无机物结垢[1]，水场工艺管理人员安排采用连续投加活力溴、间歇投加次氯酸钠的方式（方案一）进行控制，效果甚微。至8月初，藻类在冷却塔内壁大量滋生，为及时更好控制藻类的进一步繁殖，防止发生生物黏泥沉积，工艺人员在原有控制方案的基础上安排冲击性投加三氯异氰尿酸（方案二），效果甚佳，藻类不但被杀灭而且被剥离，系统恢复正常。

现就上述控制调整过程进行论述，从而更好的指导日常的工作。

1、杀菌剂介绍

1.1 活力溴SW1102

活力溴SW1102是最新一代溴类液体氧化型杀菌剂。同其它常用的氧化型杀菌剂或非氧化杀菌剂比较，活力溴能较好的控制生物膜的形成。 由于活力溴在具备氧化杀菌剂的作用同时，可降低氯离子的产生，更好的稳定水质指标参数[2]。其杀菌灭藻的作用机理：

Br2+H2OHBrO+HBr

HBrOH++BrO-

1.2 次氯酸钠

次氯酸钠是一种强氧化剂，外观为淡黄色的透明液体，有类似于氯气的刺激性气味，具有理想的杀菌效果和漂白、除臭功能，第三循环水系统使用的次氯酸钠的有效氯的浓度为10%。它在水中生成次氯酸根离子，再通过水解反应生成次氯酸，具有杀菌作用。其作用机理：含氯消毒剂在水中形成的次氯酸，作用于菌体蛋白质。次氯酸不仅可与细胞壁发生作用，且因分子小，不带电荷，故侵入细胞内与蛋白质发生氧化作用或破坏其磷酸脱氢酶，使糖代谢失调而致细胞死亡。

另外，当用较高浓度的次氯酸钠时，对循环水系统有良好的黏泥剥离作用，可以用来处理系统中沉积的黏泥。

1.3 三氯异氰尿酸

三氯异氰尿酸英文缩写TCCA？，白色片状，是一种高效有机氯消毒剂，有效氯含量高达90%以上，具有速效、缓释作用的特点，与其他氧化性杀菌剂相比，其性能稳定，储存和使用安全方便，而且不含Ca2+，不会增加水的硬度，三氯异氰尿酸对不锈钢几乎无腐蚀作用，但对黄铜的腐蚀比较严重[3]，作为新型高效的消毒、漂白剂，应用范围很广，且对人体无不良影响。其作用机理：三氯异氰尿酸在水中水解次氯酸和异氰尿酸，由于异氰尿酸的存在，使次氯酸在水中的状态更加稳定，对比其他氯类杀菌剂效果更强。

2、藻类滋生原因分析

2.1 气温：包头地区2014年6月-8月白天最高气温35℃，最低气温24℃。

2.2 光照：光照的时间和强度为一年中最强。

2.3 供回水温度：第三循环水系统在夏季风机全部运行的情况下，供回水温度均接近指标上限（供水温度≤30℃，回水温度≤41℃）。

2.4 pH值：第三循环水系统常年将pH值控制在工艺指标7.9-8.6之间。

2.5 营养源：第三循环水系统采用正磷酸盐的水质稳定剂配方，而磷酸盐是藻类

很好的营养盐。

2.6 二氧化碳：对于敞开式的循环冷却水系统其中溶解大量的二氧化碳。

综上所述：夏季的第三循环水场采用敞开式循环冷却工艺，水温在25-30℃，pH在7.9-8.6，日照充足，水中溶解氧达到饱和，营养源充足，这些都为藻类的滋生提供了良好的环境、能源及营养条件。因此，由补充水与空气带进系统的藻类会很快繁殖起来。

3、系统正常运行时的相关指标（6月1日-6月20日）

系统正常时通过连续投加活力溴，间歇式投加次氯酸钠的方式进行菌藻的控制。其中活力溴日平均投加量439kg，次氯酸钠日平均投加300kg。相关水质指标如下：

3.1 系统余氯

由图1可知：系统余氯平均值为0.14mg/L，接近控制指标下限。同时有5日余氯控制在0.10mg/L以下。

3.2 系统氯离子含量

由图2可知：系统氯离子含量平均值为693.8mg/L，已超中心级控制指标，接近工艺控制指标上限。其中6月15日的氯离子更是超过750mg/L。

经过上述图表及分析可知：

系统正常时余氯值控制偏低，藻类虽未出现滋生繁殖现象，但是只要条件具备，随时都可发生；

可同时由于投加次氯酸钠导致系统中氯离子含量偏高，这样一方面给系统带来腐蚀风险，另一方面又加大了系统的排污置换量（每日平均置换量1820m3）。

4、方案一：投加效果分析（6月21日-8月10日）

方案一：活力溴+次氯酸钠；活力溴采用连续投加，次氯酸钠间歇式投加。其中活力溴日平均投加425kg，次氯酸钠日平均投加658kg，相关水质指标如下：

4.1 系统余氯

由图3可知：系统余氯平均值为0.12mg/L，低于控制指标下限。同时有22天的余氯低于0.10mg/L。

4.2 系统氯离子

由图4可知：系统氯离子含量平均值为686.0mg/L。已超中心级控制指标，接近工艺控制指标上限，且出现3次超标现象。

4.3 系统浊度

由图5可知：系统浊度平均值为5.82NTU。

经过上述图表及分析可知：

系统出现藻类滋生现象后，活力溴的投加和系统正常时的投加量基本持平，次氯酸钠的投加量较系统正常时的投加增加了119%；

系统余氯值控制偏低，藻类出现滋生繁殖，且未能很好控制；

同时由于大量投加次氯酸钠，致使系统中氯离子含量偏高，一方面给系统带来腐蚀风险，另一方面加大了排污置换量（每日平均置换量1663m3）。

5、方案二：投加效果分析（8月11日-8月31日）

方案二：活力溴+次氯酸钠+三氯异氰尿酸；活力溴连续投加，次氯酸钠间歇式投加，三氯异氰尿酸冲击性投加。其中活力溴日平均投加量512kg，次氯酸钠日平均投加量557kg ，三氯异氰尿酸日平均投加量90kg，相关水质指标如下：

5.1 系统余氯

由图6可知：系统余氯平均值为0.155mg/L，在正常工艺控制指标范围内，且系统余氯控制较平稳。

5.2 系统氯离子

由图7可知：系统的氯离子平均值：652.9 mg/L，在正常工艺指标控制范围内，且低于中心控制指标。

5.3 浊度

由图8可知：系统浊度的平均值：9.28NTU。

经过上述图表及分析可知：

方案二较方案一活力溴的投加量增加了20%，次氯酸钠的投加量减少了15%，同时投加了三氯异氰尿酸；

采用方案二后系统的余氯、氯离子控制较好，且系统的浊度出现了三次大的波动，这三次波动和系统余氯的波动情况吻合，说明藻类的滋生繁殖得到了很好的控制，藻类被杀灭剥离，进入系统中致使系统的浊度增加；

系统中氯离子降低，一方面系统腐蚀风险降低，另一方面降低了排污置换量（每日平均置换量1439m3）。

6、结论

通过上述分析可得出以下结论：

夏季的循环水系统如若控制不当，必然出现藻类的滋生与繁殖。为此，必须提前进行预防控制，及时查看相关水质参数，加强现场管控。保证系统余氯在正常指标范围内，且不出现大的波动。如此不仅降低了藻类滋生繁殖产生生物黏泥对系统的危害，而且减少药剂损耗。

次氯酸钠的大量投加，增加了系统氯离子腐蚀的风险，为降低氯离子的危害，需进行大量的的排污置换，致使次氯酸钠在系统中的停留时间太短，药剂未发挥作用，即排出系统，从而导致系统余氯偏低，余氯偏低需再次投加次氯酸钠进行控制。如此恶性循环，即不能保证系统余氯，又造成药剂及水量的损耗。而三氯异氰尿酸在控制藻类滋生繁殖方面具有很好的效果，因其加入系统后有一个溶解的过程，在此过程中药剂持续发挥作用，不仅很好的控制稳定了系统的余氯，而且不会造成氯离子的突然升高，同时可及时将藻类从系统剥离，减少了药剂及水量的损耗。

活力溴不仅对系统没有氯离子的贡献，而且在杀菌灭藻方面具有独特的作用；次氯酸钠可短时间内提升系统余氯，但对系统氯离子贡献高；三氯异氰尿酸在稳定系统余氯及氯离子方面效果显著。因此合理投加三种药剂，发挥药剂间的协同作用，使每种药剂的功效最大化，不仅能够降低药剂成本，而且可以很好的控制藻类的滋生与繁殖。

参考文献

[1] 季国义.藻类在电厂循环冷却水中的危害[J].水处理技术，1987，（04）： 255.

[2] 石晓宇.溴类杀菌剂在煤化工循环冷却水系统中的应用[J].2014，（03）： 56-58.

[3] 王洪英，魏新，郦生，王岽.三氯异氰尿酸应用特性的研究[J].石油化工腐蚀与防护， 2012，（03）：5-7.

作者简介：季磊（1984-），男，内蒙古呼伦贝尔市人，助理工程师，本科，研究方向为工业水处理.