乙二醇裝置T-320水系統(tǒng)微生物污染與防治研究

楊海燕,李 新，呂 慧，王 偉，付玉琴

(1.中國石油天然氣股份有限公司獨山子石化分公司研究院，新疆 獨山子 833699；2.中國石油天然氣股份有限公司獨山子石化分公司乙烯廠，新疆 獨山子 833699)

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乙二醇裝置T-320水系統(tǒng)微生物污染與防治研究

楊海燕1,李 新2，呂 慧1，王 偉1，付玉琴1

(1.中國石油天然氣股份有限公司獨山子石化分公司研究院，新疆 獨山子 833699；2.中國石油天然氣股份有限公司獨山子石化分公司乙烯廠，新疆 獨山子 833699)

為解決生物粘泥堵卷填料的問題，對T-320塔釜填料蒸煮前后微生物污染程度進(jìn)行評判，從溫度、水質(zhì)的檢測分析、營養(yǎng)源、消泡劑的性能及使用情況等方面進(jìn)行調(diào)查，對T320水系統(tǒng)微生物生長原因進(jìn)行系統(tǒng)排查。針對現(xiàn)場情況，開展針對性殺菌評價試驗，篩選評價出殺菌劑的種類為1號非氧化性殺菌劑及合適的投加濃度為300 mg/L，殺菌處理時間控制在24～48 h。通過詳盡調(diào)查和試驗研究，為裝置提供了一份技術(shù)解決方案，為解決T-320水系統(tǒng)微生物污染堵塞填料的問題指明了方向，為乙二醇裝置的安穩(wěn)運行提供了技術(shù)支持。

乙二醇裝置 填料 生物粘泥 微生物 水冷換熱器 殺菌劑

1 概 述

2014年12月14日12:00，乙烯廠二聯(lián)合車間乙二醇裝置再吸收塔T320的壓差出現(xiàn)較大波動(正常值約2.0 kPa)，最大時滿量程10 kPa，并在15日開始加劇，間歇出現(xiàn)壓差滿量程現(xiàn)象，雖然采取了一些調(diào)整措施,但再吸收塔的壓差均未明顯下降，判斷塔內(nèi)填料可能再次出現(xiàn)生物粘泥堵塞填料。

2014年12月19日裝置停工處理，對T320三段人孔打開進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)頂部不銹鋼鮑爾環(huán)上有粘泥附著在填料表面，中部和下部聚丙烯鮑爾環(huán)填料潔凈完好，處理期間雖對T320進(jìn)行近20 h蒸汽蒸煮處理，但頂段鮑爾環(huán)填料的中部較臟，蒸汽蒸煮不能解決壓差問題，決定將頂部不銹鋼鮑爾環(huán)填料卸出進(jìn)行水力清洗處理。

根據(jù)現(xiàn)場排查，造成再吸收塔T320壓差高的原因是T320運行期間，塔內(nèi)填料上滋生了粘泥堵塞了上部φ16 mm的鮑爾環(huán)填料流通孔徑，導(dǎo)致氣液相流通面積減少，操作出現(xiàn)異常。

由于此前裝置也發(fā)生過兩次相同粘泥堵塞事件，也采取了塔的長時間蒸汽蒸煮，系統(tǒng)水置換，更換頂部φ16 mm聚丙烯鮑爾環(huán)為不銹鋼鮑爾環(huán)措施，但從現(xiàn)在來看均未徹底解決問題。為查清填料堵塞的原因，從多方面進(jìn)行了調(diào)查和試驗研究，對癥下藥，找到解決問題的辦法。

2 T-320塔釜填料蒸煮前后微生物檢測

2.1 試驗方案

將T-320塔釜蒸煮前后的兩種填料在磨口玻璃瓶中進(jìn)行常溫密閉培養(yǎng)和敞口培養(yǎng)72 h，分別對浸泡過填料的水樣進(jìn)行菌落總數(shù)的檢測，在扣除空白的前提下(即純凈水和自來水)，對微生物污染程度進(jìn)行評判。

2.2 T-320填料蒸煮前后微生物檢測結(jié)果

試驗結(jié)果見表1，從表1結(jié)果看出：

(1)在密閉隔絕空氣的條件下和敞口與空氣接觸的條件下，填料中均有較多量的微生物存在，初步判斷填料中的微生物不止只有厭氧菌存在，還存在別的菌種。

(2)蒸煮后填料的微生物數(shù)量并沒有減少，說明蒸煮處理后并沒有達(dá)到去除微生物的目的。

3 物料微生物來源的排查

3.1 排查情況匯總

對涉及T-320水系統(tǒng)的總進(jìn)口和總出口水樣以及進(jìn)入T320各分支水的水樣進(jìn)行微生物的檢測和生物鏡檢，對引起T320再吸收水系統(tǒng)微生物來源進(jìn)行排查。排查情況見表2。

表1 T-320填料蒸煮前后微生物檢測結(jié)果匯總

表2 菌落數(shù)及生物鏡檢結(jié)果匯總表

注：生物鏡檢結(jié)果和菌落檢測結(jié)果相對應(yīng),各水樣外觀清澈。

3.2 結(jié)果分析

從表2結(jié)果看出：

(1)T-320總進(jìn)口水樣和總出口水樣中有微生物存在，且總進(jìn)口水樣的菌落數(shù)(最大2.1×103個/mL)要大于總出口水樣的菌落數(shù)(<10個/mL)，總出口水樣的微生物含量很小。

(2)從微生物的檢測結(jié)果初步判定，引起T320微生物污染的來源主要為界區(qū)脫鹽水，G-537水體，次生來源為S-528水體、S-550水體，S317水體微生物含量很小。

4 水質(zhì)情況調(diào)查

對所取水樣進(jìn)行水質(zhì)分析，結(jié)果見表3和表4，各水樣外觀清澈。

表3 水質(zhì)分析結(jié)果匯總(2015-01-21)

表4 水質(zhì)分析結(jié)果匯總(2015-02-03)

從表3和表4水質(zhì)情況調(diào)查結(jié)果看出：

(1)細(xì)菌適合的pH值范圍：最低pH值為3.0～5.0；最適pH值為6.5～7.5；最高pH值為8.0～10.0。五種水體中的pH值最低為5.50，最高為8.99，pH值條件適合微生物生長。

(2)5種水體的電導(dǎo)率最大為518 μS/cm(G-537水樣)，最小為1.66 μS/cm，說明水體中含有無機(jī)鹽類，可為微生物生長提供一定的營養(yǎng)源。且G-537水樣的電導(dǎo)率波動很大，水質(zhì)不穩(wěn)定。

(3)從表4的檢測結(jié)果看，生化需氧量(BOD)很大，G-537水體的BOD值最大，為511 mg/L，S-550水體的BOD值最小，也達(dá)到了322 mg/L，T-320總進(jìn)口水體、S-528水體、界區(qū)脫鹽水水體的BOD值在470～480 mg/L之間，說明這5種水體中有機(jī)物含量較高，且水體中都存在需氧微生物，且微生物的數(shù)量較大。

5 模擬比對實驗

5.1 模擬試驗方案

(1)無氧條件下的模擬試驗：取T-320總進(jìn)口水樣及進(jìn)入T320各分支水樣，將各水樣和無菌的填料按水樣400 mL，填料6個和30%的葡萄糖溶液混合1 mL(模擬試驗填料分兩組情況進(jìn)行，一組是只有不銹鋼填料6個，一組是不銹鋼和塑料填料各3個混合進(jìn)行試驗)，放入無菌的磨口玻璃錐形瓶中，蓋緊密封；同時按上述條件做空白試驗，在培養(yǎng)箱中進(jìn)行培養(yǎng)試驗，設(shè)定溫度為30 ℃，為期15 d時間，每隔24 h往各錐形瓶中添加無菌水到原水位，每隔5 d進(jìn)行一次菌落總數(shù)測定及生物鏡檢。

(2)有氧條件下的模擬試驗：試驗步驟同(1)，不同的是：敞口，在生物搖床中進(jìn)行培養(yǎng)試驗，設(shè)定溫度為30 ℃，轉(zhuǎn)速60 r/min，為期15 d時間，每隔5 d進(jìn)行一次菌落總數(shù)測定及生物鏡檢。

5.2 無氧條件試驗結(jié)果

(1)無氧條件試驗結(jié)果匯總見表5至表7，取樣時間為2015年2月3日,視野中可觀察到有微生物活動，活性較高。

表5 無氧模擬試驗第五天微生物檢測結(jié)果匯總

表6 無氧模擬試驗第十天微生物檢測結(jié)果匯總

表7 無氧模擬試驗第十五天微生物檢測結(jié)果匯總

(2)從表5至表7的試驗結(jié)果看出：

① 5種水體的菌落數(shù)隨著培養(yǎng)時間的延長，數(shù)量也在遞增，且裝有兩種混合填料(即不銹鋼和塑料填料按1:1數(shù)量比例混合)的水體菌落數(shù)的增長要比只裝有不銹鋼填料水體的菌落數(shù)增長的要多。

② 相比原水體，界區(qū)脫鹽水的菌落數(shù)增長的更快。

③ 在無氧條件下培養(yǎng)，五種水體的菌落數(shù)都在不斷遞增，說明水體中有厭氧型的菌種存在，且數(shù)量較多。

④ 從培養(yǎng)前后填料外觀看，前后沒有明顯變化。

5.3 有氧條件試驗結(jié)果

(1)有氧條件試驗結(jié)果匯總見表8至表10,取樣時間為2015年2月3日,顯微鏡檢查可觀察到有微生物活動，活性較高。

表8 有氧模擬試驗第五天微生物檢測結(jié)果匯總

表9 有氧模擬試驗第十天微生物檢測結(jié)果匯總

表10 有氧模擬試驗第十五天微生物檢測結(jié)果匯總

(2)從表8至表10的試驗結(jié)果看出：

① 5種水體的菌落數(shù)隨著培養(yǎng)時間的延長，數(shù)量也在遞增，且裝有兩種混合填料(即不銹鋼和塑料填料按1:1數(shù)量比例混合)的水體菌落數(shù)的增長要比只裝有不銹鋼填料水體的菌落數(shù)增長的要多。

② 5種水體培養(yǎng)到第十五天菌落數(shù)量都有增多。

③ 從培養(yǎng)前后填料外觀看，前后沒有明顯變化。

6 填料污泥堵塞原因分析

6.1 溫度情況

調(diào)查結(jié)果表明，進(jìn)入T-320的各分支水經(jīng)水冷換熱器后，水體溫度都可降到28～29 ℃。對許多微生物來說，最適宜的生長溫度在20～30 ℃，經(jīng)調(diào)查進(jìn)入T-320的水體溫度適合微生物生長，為28～29 ℃

6.2 水冷換熱器循環(huán)水的泄漏

T320填料發(fā)生污泥堵塞后，發(fā)現(xiàn)有循環(huán)水泄漏到介質(zhì)中。循環(huán)水中的微生物菌落數(shù)最大時能達(dá)到每毫升上萬個，通常菌落數(shù)在每毫升幾千到幾百個的情況較多。T-320填料的比表面積大，且有很多的空隙，較適于微生物富集、生長、繁殖，產(chǎn)生粘泥，從而堵塞填料。因此水冷換熱器循環(huán)水的泄漏，是微生物的一個主要來源。

6.3 填料所處位置

環(huán)氧乙烷具有廣譜高效的殺菌作用，環(huán)氧乙烷從T320中下部進(jìn)入，初始質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為80%，具有殺菌作用，在T320中經(jīng)過水體溶解稀釋后，質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為8.9%，殺菌作用很微弱，所以上部填料堵塞嚴(yán)重。

7 殺菌劑的篩選評價試驗

7.1 溶液的配制

7.1.1 樣品的富集

采用了微生物含量高、具有代表性的水樣(乙二醇裝置T-320水樣，且經(jīng)過富集培養(yǎng))進(jìn)行了殺菌劑的殺菌效果評價試驗。

7.1.2 殺菌劑的選擇

非氧化型殺菌劑不以氧化作用殺死微生物，而是以致毒劑作用于微生物的特殊部位。因而非氧化型殺菌劑不受水中還原性物質(zhì)的影響，較適用于現(xiàn)場的水體情況，為此選取了兩種非氧化型殺菌劑，分別為1號和2號殺菌劑。

7.1.3 殺菌劑的配制

用消毒過的純凈水將1號、2號殺菌劑配制成殺菌劑質(zhì)量濃度為20 000 mg/L的溶液作為母液，按投加濃度從母液中吸取一定體積加入到水樣中。

7.2 試驗方法

水樣體積都為500 mL，定容到1 L的錐形瓶中；選取1號、2號兩種殺菌劑，且兩種殺菌劑的投加濃度分別為100，200和300 mg/L，投加殺菌劑的樣品放入生物搖床中4 h進(jìn)行充分地混合，從投加殺菌劑的時刻算起，分別對4 ，8 ，12 和24 h殺菌劑的作用時間進(jìn)行微生物群體數(shù)量進(jìn)行檢測，同時做空白試驗進(jìn)行比較。

7.3 殺菌效果評價

殺菌效果評價結(jié)果見表11和表12。

表11 1號殺菌劑殺菌效果評價結(jié)果匯總

表12 2號殺菌劑殺菌效果評價結(jié)果匯總

7.4 結(jié)果討論

(1) 從兩種殺菌劑的殺菌效果看，1號殺菌劑的殺菌效果優(yōu)于2號殺菌劑，1號殺菌劑較適用于現(xiàn)場水體的殺菌處理。

(2) 從表11的1號殺菌劑殺菌效果評價結(jié)果來看，結(jié)合殺菌率和菌落減少數(shù)量的綜合效果來分析，又考慮到現(xiàn)場條件比較苛刻，為了達(dá)到最佳的殺菌效果，1號殺菌劑的現(xiàn)場應(yīng)用的最佳質(zhì)量濃度為300 mg/L。

8 結(jié)論及措施

(1)T-320水體中既有需氧型菌種，也有伏氧型菌種存在，且繁殖力很強(qiáng)。水冷換熱器E536A有循環(huán)水泄漏到T320水系統(tǒng)中，循環(huán)水中的微生物數(shù)量較大，生存能力強(qiáng)，造成T-320水體被微生物污染，且該系統(tǒng)的水在循環(huán)使用過程中，沒有進(jìn)行殺菌處理，微生物沒有受到遏制，繁殖速度快，造成微生物產(chǎn)生的粘泥堵塞填料。

(2)從現(xiàn)場調(diào)查情況、水質(zhì)分析結(jié)果及菌落培養(yǎng)實驗結(jié)果看，T-320再吸收水系統(tǒng)水體的溫度、pH值、營養(yǎng)源等條件都適合微生物的生長。

(3)對涉及T-320水系統(tǒng)的塔體、填料、換熱器、管線等進(jìn)行循環(huán)清洗和殺菌處理，選用1號殺菌劑進(jìn)行現(xiàn)場應(yīng)用，且1號殺菌劑現(xiàn)場應(yīng)用的質(zhì)量濃度建議不小于300 mg/L。為了徹底清除T-320水系統(tǒng)中殘存的微生物，殺菌處理時間控制在24～48 h。

(4)加強(qiáng)T-320水系統(tǒng)的水質(zhì)監(jiān)測，包括pH值、濁度、電導(dǎo)率、鐵離子含量和菌落數(shù)等，以便能及時發(fā)現(xiàn)水冷換熱器是否發(fā)生泄漏，及時采取堵漏措施，防患于未然。

(5)對T-320水系統(tǒng)腐蝕探針運行情況進(jìn)行跟蹤監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)腐蝕情況及時調(diào)整操作，達(dá)到延緩腐蝕的目的。

(編輯 王維宗)

Microbial Contamination of Ethylene Glycol T-320 Water System and Prevention

YangHaiyan1,LiLin2,LvHui1,WangWei1,FuYuqin1

(1.ResearchInstituteofPetroChinaDushanziPetrochemicalCompany,Dushanzi833699，China; 2.EthyleneWorkshopofPetroChinaDushanziPetrochemicalCompany,Dushanzi833699,China)

To solve the problem of microbial sludge plugging, the degree of microbial contamination of T-320 Tower packing before and after steaming is evaluated. The causes of contamination are studied in respect of temperature, testing of water quality, nutrient sources, performance utilization of de-foamer, etc. The causes of microorganism growth in T-320 water system are analyzed. Based upon the results of analysis, bactericiding evaluation test is performed to screen out 1# non-oxidizing bactericide whose appropriate dosage is 300 mg/L and whose sterilization time is controlled within 24 ～ 48 hours. The detailed investigation and study has provided a good technical solution for the unit, a technical solution for the microbial contamination of T-320water system and strong support for the safe and stable operation of the ethylene glycol unit.

ethylene glycol equipment, packing, biological sludge, microorganism, water-cooling heat exchanger, backtericide

2015-10-05；修改稿收到日期：2015-11-06。

楊海燕(1968-)，高級工程師，本科，多年從事防腐及水處理研究工作。E-mail：yjy_yhy@petrochina.com.cn