淺析煉廠循環(huán)水系統(tǒng)微生物的控制

石平利，叢玉清，彭少輝，徐學明，郭偉偉，陳 強

(1.中原油田石油化工總廠，河南濮陽 457165;2.中原石油勘探局工程建設總公司，河南濮陽 457001)

煉油循環(huán)冷卻水系統(tǒng)是一個特殊的生態(tài)環(huán)境，要確保循環(huán)冷卻水系統(tǒng)運行良好，其最關鍵是對微生物的控制。而循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的管道、熱交換器、冷卻塔填料及配水管道所提供的大量表面積，往往成為微生物的棲息地，進而快速繁殖和生長。在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中形成的生物黏泥，也會對循環(huán)水系統(tǒng)管道設備產(chǎn)生腐蝕，影響冷卻塔的效率，降低熱交換設備的熱傳導率，堵塞換熱器管束，并對水處理藥劑產(chǎn)生影響。因此，微生物的滋長給循環(huán)水系統(tǒng)帶來了極大的危害，而對微生物活動的有效控制對循環(huán)水冷卻系統(tǒng)尤其重要。

1 微生物的來源

中原煉廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)是敞開式循環(huán)系統(tǒng)，微生物主要通過補充水、雨水、周圍空氣、生產(chǎn)過程中泄漏的物料攜帶進入系統(tǒng)。日常運行過程中，由于循環(huán)水不斷地蒸發(fā)、排污和飛濺損失，系統(tǒng)中必須連續(xù)不斷地加入補充水，從而將生長在自然水體中的很多微生物帶入系統(tǒng);循環(huán)水在涼水塔中靠大氣對流對循環(huán)水進行冷卻，會將大氣中夾帶的泥砂、灰塵、絨毛及昆蟲等雜物及其上附著的大量微生物帶入系統(tǒng);陰雨天時，敞開式?jīng)鏊惨自斐捎晁當y帶大氣中漂浮的微生物進入系統(tǒng);同樣，泄漏的物料也是大量微生物進入系統(tǒng)的有利載體。

2 微生物的危害

循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中微生物黏泥引起的危害如下:①黏泥附著在換熱冷卻部位的金屬表面上降低冷卻水的冷卻效果;②大量的黏泥將堵塞換熱器、水冷器中冷卻水的通道，從而使冷卻水無法工作，少量的黏泥則減少冷卻水通道的截面積從而降低冷卻水的流量和冷卻效果，增加泵壓;③黏泥集積在冷卻塔填料的表面或填料間，影響冷卻水的分布，降低冷卻塔的冷卻效果;④黏泥覆蓋在換熱器內(nèi)的金屬表面，阻止緩蝕劑與阻垢劑到達金屬表面發(fā)揮其緩蝕與阻垢作用，阻止殺生劑殺滅黏泥下的微生物，降低藥劑的功效;⑤黏泥覆蓋在金屬表面形成差異腐蝕電池，引起設備管道的腐蝕，大量的黏泥，尤其是藻類存在于冷卻水系統(tǒng)中的設備管道上，導致設備管道腐蝕穿孔，影響了冷卻水系統(tǒng)的長周期運轉(zhuǎn)。

3 影響微生物的生長條件和環(huán)境因素

如果沒有適宜的生活條件，進入循環(huán)水系統(tǒng)中的微生物是不可能迅速生長繁殖的，而煉油循環(huán)水系統(tǒng)特殊的生態(tài)環(huán)境恰恰滿足了微生物生長繁殖需要的各種條件。

3.1 微生物的營養(yǎng)源

微生物依其種類的不同攝取能源和營養(yǎng)源的方法也不同，而C、N、P、S是維持微生物生長繁殖的各種營養(yǎng)源最重要的元素，由于運行過程中的蒸發(fā)濃縮、泄漏，補充水中的各種有機物，大氣中的NH3、H2S、NO2等也會進入系統(tǒng)，循環(huán)冷卻水中營養(yǎng)物質(zhì)隨之增加，特別是系統(tǒng)工藝泄漏的C、N類物質(zhì)為微生物的滋生提供了豐富的養(yǎng)料。循環(huán)冷卻水在冷卻水塔內(nèi)噴淋曝氣過程中溶入的大量氧氣，為好氧性微生物提供了必要條件。而冷卻水中懸浮物形成的淤泥又為厭氧性微生物提供了庇護場所，如冷卻水中的硫酸鹽是厭氧性微生物硫酸鹽還原菌所需能量的來源，而目前我廠循環(huán)水系統(tǒng)采用加濃硫酸的方法處理，為硫酸鹽還原菌提供了足夠的能量。以上這些營養(yǎng)源在冷卻水中加速了菌藻、生物黏泥的增加，判定營養(yǎng)源滲入的程度是以化學耗氧量(COD)為指標的。循環(huán)水中的COD值一般在10 mg/L以上就容易發(fā)生黏泥引起的故障。

3.2 適宜的溫度和pH值

微生物繁殖的最佳溫度一般在30～40℃、pH值在6.0～9.0，而循環(huán)水溫度一般在30～42℃、pH值在7.0～9.0之間，這些條件正好為循環(huán)水系統(tǒng)中微生物的繁殖提供了幫助。

3.3 溶解氧

循環(huán)冷卻水中生長的大多數(shù)細菌都為好氧菌，好氧性細菌和絲狀菌利用溶解氧氧化分解有機物，吸收細菌繁殖所需的能量。在敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，水在冷卻塔里的噴淋、曝氣過程為微生物的生長提供了充分的溶解氧，具備了微生物繁殖的最佳條件。

3.4 細菌數(shù)

當循環(huán)冷卻水中細菌數(shù)在105個/mL以下時，水質(zhì)故障發(fā)生率較低，細菌數(shù)在105個/mL以上時水質(zhì)中黏泥故障容易發(fā)生。

3.5 懸浮物

黏泥的形成與冷卻水中的懸浮物密切相關，煉油循環(huán)水系統(tǒng)要求懸浮物濃度不大于20 mg/L，超過20 mg/L時，易沉降形成黏泥，不利于緩蝕阻垢劑在管道及設備表面形成保護膜。

3.6 黏泥量

黏泥量是使用1 m3的冷卻水通過生物過濾網(wǎng)所得到的黏泥體積(mL)，當黏泥量在3.0 mL/m3以上時，冷卻水系統(tǒng)黏泥故障發(fā)生率高。

4 微生物控制

我廠循環(huán)水系統(tǒng)在夏季經(jīng)常出現(xiàn)菌類大量繁殖的現(xiàn)象，系統(tǒng)內(nèi)生物黏泥大量滋生，涼水塔壁、填料表面附有綠藻和青苔及其它物質(zhì)混合組成的絮狀、條狀物，同時從監(jiān)測換熱器的掛片上也反映出系統(tǒng)中附著型黏泥大量存在。系統(tǒng)濁度、懸浮物、化學耗氧量、腐蝕速率升高。引發(fā)這些問題的根源在于微生物的大量繁殖。我們針對夏季循環(huán)水系統(tǒng)出現(xiàn)的問題，開展了優(yōu)選殺菌劑和優(yōu)化殺菌方案。

4.1 優(yōu)選殺菌劑

通過學習其他大煉油化工企業(yè)先進的循環(huán)水管理經(jīng)驗，同時與藥劑供應方的技術人員結(jié)合，根據(jù)我廠補充水高含鹽、高含堿的特點，制定了循環(huán)水系統(tǒng)殺菌劑配方。

表1 殺菌劑主劑成分及性能

4.2 優(yōu)化殺菌方案

為了在適合微生物生長的冷卻水系統(tǒng)中能有效地控制微生物活動，通常采用氧化型和非氧化型殺菌劑相結(jié)合的方法。結(jié)合我廠循環(huán)水系統(tǒng)規(guī)模較小的實際情況，并為了防止系統(tǒng)中微生物可能產(chǎn)生的抗藥性，我們采用了間斷性投加氧化性殺菌劑和非氧化性殺菌劑的方法。每季度對循環(huán)水系統(tǒng)進行殺菌剝離沖洗，剝離過程中增開一臺大泵，增大系統(tǒng)的循環(huán)水量及流速，將沉積在管道及設備內(nèi)壁的黏泥剝離，剝離24 h對系統(tǒng)進行快速換水，系統(tǒng)濁度降到最低。

表2 最佳殺菌方案

4.3 控制效果

經(jīng)過一年多的運行，我廠循環(huán)水系統(tǒng)異氧菌總數(shù)、化學耗氧量均能控制在較低的指標，宏觀檢查涼水塔塔壁干凈，沒有藻類生長，黏附速率、生物黏泥和腐蝕速率指標控制合格，收到了較好的效果。具體對比分析數(shù)據(jù)見表3。

表3 方案對比分析數(shù)據(jù)

5 結(jié)論與建議

從表3中各項水質(zhì)分析數(shù)據(jù)可以看出，優(yōu)化方案實施后，循環(huán)水系統(tǒng)各項指標控制較低，系統(tǒng)運行狀態(tài)良好，保證了循環(huán)水系統(tǒng)安全長周期運行。加藥方式采用間斷交替投加非氧化性殺菌劑，連續(xù)投加氧化性殺菌劑。夏季高溫時細菌繁殖快，增加氧化性殺菌劑的投加濃度，并定期投加殺菌剝離劑。關注循環(huán)水系統(tǒng)介質(zhì)泄漏現(xiàn)象，準確判斷泄漏介質(zhì)，及時查漏，采取應急措施。建議采用生物粘泥在線測試技術。該技術能夠快速顯示出在冷卻水系統(tǒng)中與沉積物、污垢有關的微生物、有機物的增長速率，直接定量體現(xiàn)了在系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)的黏泥情況。