CN102464377B - 一种适合于循环冷却水生物粘泥控制的方法 - Google Patents
一种适合于循环冷却水生物粘泥控制的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种适合于循环冷却水生物粘泥控制的方法，该方法包括采用紫外线照射循环冷却水，同时或先后加入氧化型杀菌剂、生物分散剂，其中生物分散剂为选自脂肪酸酰胺及烷醇酰胺中的一种非离子表面活性剂。该方法通过采用紫外线控制循环水中微生物数量与使用氧化型杀菌剂维持余氯，同时加入生物分散剂控制水中微生物形成粘泥或菌团的方式相结合，可在提高紫外杀菌效率的同时降低氧化型杀菌剂用量。
Description
技术领域
本发明涉及一种循环冷却水的处理方法，具体地涉及一种适合于循环冷却水生物粘泥控制的方法。
背景技术
由于安全原因，国内大多循环水系统的杀菌剂，主要采用氧化型杀菌剂—强氯精、次氯酸钠、优氯净等及非氧化型杀菌剂两类。为防止出现菌体生物抗药性，以氧化型杀菌剂为主，连续投加，维持余氯0.1-0.9mg/L,辅以非氧化杀菌剂投加，每月1-2次，以提高杀菌剂的效果。目前，多数企业用氧化型杀菌剂强氯精做循环水的杀菌剂，优点是杀菌性能好，但其在水中溶解度低，易使循环水系统加药控制不稳定，另外，强氯精杀菌剂用后，在水中残留的异氰尿酸会导致水中有机物增加，在自然界中较难自我降解，会产生环保问题。非氧化型杀菌剂采用冲击方式投加，易造成循环水系统浊度、总铁高，加药后需要适量排污。
如果紫外杀菌技术能够代替杀菌剂，或使杀菌剂减量，不但可以控制水中微生物和粘泥菌的量，还避免或减少每年向循环水中投加强氯精导致残留异氰尿酸的情况发生，减少环境污染。这也是紫外杀菌的根本优势所在。
紫外杀菌消毒法的优点是杀菌后，无化学残留，上世纪70年代，紫外消毒技术开始逐步应用于污水、工业消毒领域；90年代，由于紫外关键技术的突破，主要是紫外低压高强灯系统，中压灯系统和高压高强灯等的突破，使得原来利用紫外杀菌消毒系统很难达到有效杀菌消毒效果的水体，现在可以高性价比达到杀菌消毒的效果，更因其特有的环保洁净的特性。因而得到广泛的应用。目前，约有25％的工业和污水处理厂采用了紫外消毒技术。在工业上的应用也已经进入逐渐成熟的时期。
中国专利CN101224915A提出了一种养鱼池循环水模块式紫外线杀菌装置，由电控系统、镇流器、支架、灯管、气反冲洗管组成；支架是一个方形框架结构，两端为方形平面板，两面板之间由PVC管构成框架；两端板面上各均布配装设有８排、每排４根灯管和７排、每排４根气反冲洗管；排污管位于支架一端面内，两端设有吸污口和排污口；电控系统位于固定在支架另一端面板外面，经镇流器接向灯管；气反冲洗管路固定在支架另一端面板外面，接向各排气反冲洗管；本发明具有设计结构简单，成本低，杀菌效果高达99％，降低了生产投资，便于生产管理和维护；该装置实用于养鱼池循环水工厂化养殖，可清除养殖循环水中的各种菌类，以保持循环水的水质清洁、使循环水可重复使用。其缺点在于当微生物在循环水中形成粘泥性菌团后，会影响紫外的杀菌效果。
中国专利CN2887846Y公开了一种用于中央空调循环水的紫外消毒装置，它含有一段管道和一个紫外消毒装置，该紫外消毒装置至少包括一个紫外灯管和一个镇流器，其中紫外灯管位于所述管道内。管道一端设置有轴向法兰结构；另一端封闭，但是在紧邻该封闭端的管道壁上设置有径向的法兰结构。在所述管道内部还安装有一个紫外线强度传感器。在所述管道壁上设置有排污孔。采用本实用新型所述的紫外消毒装置，可以有效杀灭细菌和微生物，保持中央空调系统的洁净卫生，并且能实现即时消毒。其缺点在于当微生物在循环水中形成粘泥性菌团后，会影响紫外的杀菌效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适合于循环冷却水生物粘泥控制的方法。
为达到上述目的，本发明提供了一种适合于循环冷却水生物粘泥控制的方法，该方法包括采用紫外线照射循环冷却水，同时或先后加入氧化型杀菌剂、生物分散剂，其中生物分散剂为选自脂肪酸酰胺及烷醇酰胺中的一种非离子表面活性剂。
本发明的方法通过采用紫外线控制循环水中微生物数量与使用氧化型杀菌剂维持余氯，同时加入生物分散剂控制水中微生物形成粘泥或菌团的方式相结合，可在提高紫外杀菌效率的同时降低氧化型杀菌剂用量。
已有技术公开的能产生紫外线的装置均可用于本发明，本发明优选采用紫外装置产生的紫外线照射循环冷却水；所述紫外装置优选为低压高强紫外灯；所述紫外灯的功率优选为100-300W。
本发明优选循环冷却水的总量20体积%-50体积%的水经过紫外杀菌。
本发明所述的氧化型杀菌剂优选为三聚异氰尿酸、氯气、二聚异氰尿酸、次氯酸钠、过氧化氢、过氧乙酸、有机溴类杀菌剂，其中有机溴类杀菌剂优选自2，2-二溴代-3-次氨基丙酰胺和1-溴-3-氯-5，5-二甲基代乙内酰脲。
本发明所述氧化型杀菌剂投加时间优选为每2-4天投加一次。基于循环冷却水的总量，氧化型杀菌剂用量优选为5-20mg/L。
本发明所述的脂肪酸酰胺选自碳原子数为12-24的直链脂肪酸酰胺，所述脂肪酸酰胺更优选为月桂酰胺、十四碳酰胺、十六碳酰胺、硬脂酰胺、二十四碳酰胺；所述烷醇酰胺为脂肪酸与乙醇胺的缩合产物，所述脂肪酸优选为碳原子数为12-24的脂肪酸，所述乙醇胺优选为单乙醇胺或二乙醇胺，所述脂肪酸更优选为月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸。
本发明优选加入氧化型杀菌剂后，将生物分散剂加入循环水系统。基于循环冷却水的总量生物分散剂的用量为2-100mg/L，生物分散剂用量越高，成本越高，从经济角度考虑，优选为5-30mg/L。
用本发明的方法可以对循环冷却水系统的设备和管道进行有效的生物粘泥控制。其优点在于用本发明的的方法可在提高紫外杀菌效率的同时降低氧化型杀菌剂用量，如可减少氧化型杀菌剂药量50-80%,从而减少循环水加入杀菌剂带来的排水环境污染。
具体实施方式
下面的实施例将有助于说明本发明，但不局限其范围。
下面的实施例的水质分析、异养菌测定与动态模拟的循环水系统监测换热器腐蚀、粘附速率、生物粘泥量均按照中国石油化工总公司生产部和发展部编写的《冷却水分析和试验方法》测定(1993年，安庆石油化工总厂信息中心出版)。
下面实施例中，动态模拟的循环水水质控制值为:pH8.0，钙硬度1100mg/L，碱度100mg/L，总铁0.40mg/L，浊度10mg/L。
实施例1
动态模拟循环水系统试验条件：冷却水进口温度为32±1℃；蒸汽温度为99±1℃；系统贮水量为300L；循环水量为1080L·h-1；管内流速为1.0m·s-1；试验管为20＃无缝碳钢管，外表镀铬。从水箱中引出水432L·h-1进入装有紫外灯的旁路中，经紫外杀菌后，再返回水箱中；每3天加入杀菌剂三氯异氰尿酸15mg/L，生物分散剂月桂酰胺5mg/L。
第1套动态模拟循环水系统采用紫外灯功率为100W的低压高强紫外灯。第2套动态模拟循环水系统采用紫外灯功率为150W的低压高强紫外灯。第3套动态模拟循环水系统采用紫外灯功率为260W的低压高强紫外灯。
表1：动态模拟实验的异养菌数（个/mL）的对数值
注：国标GB500050-2007中规定循环水中的异养菌数控制标准为小于1×105个/mL,即对数值小于5.00。
实施例2
动态模拟循环水系统试验条件：冷却水进口温度为32±1℃；蒸汽温度为99±1℃；系统贮水量为300L；循环水量为1080L·h-1；管内流速为1.0m·s-1；试验管为20＃无缝碳钢管，外表镀铬。紫外装置采用灯功率为260W的低压高强紫外灯。向每套动态模拟循环水系统中，每3天加入杀菌剂三氯异氰尿酸15mg/L，生物分散剂1:1型月桂酸二乙醇酰胺5mg/L。
第1套动态模拟循环水系统，采用从水箱中引出水216L·h-1进入装有紫外灯的旁路中，经紫外杀菌后，再返回水箱中；第2套动态模拟循环水系统，采用从水箱中引出378L·h-1水进入装有紫外灯的旁路中，经紫外杀菌后再返回水箱中。第3套动态模拟循环水系统，采用从水箱中引出540L·h-1水进入装有紫外灯的旁路中，经紫外杀菌后再返回水箱中。
表2：动态模拟的异养菌数（个/mL）的对数值
实施例3
动态模拟循环水系统试验条件：冷却水进口温度为32±1℃；蒸汽温度为99±1℃；系统贮水量为300L；循环水量为1080L·h-1；管内流速为1.0m·s-1；试验管为20＃无缝碳钢管，外表镀铬。紫外装置采用灯功率为150W的低压高强紫外灯。从水箱中引出432L·h-1水进入装有紫外灯的旁路中，经紫外杀菌后，再返回水箱中；向每套动态模拟循环水系统中，每3天加入杀菌剂15mg/L，生物分散剂1:1型月桂酸二乙醇酰胺30mg/L。
第1套动态模拟循环水系统，采用杀菌剂2，2-二溴代-3-次氨基丙酰胺；第2套动态模拟循环水系统，采用杀菌剂次氯酸钠。第3套动态模拟循环水系统，采用杀菌剂三氯异氰尿酸。
表3：动态模拟实验的异养菌数（个/mL）的对数值
实施例4
动态模拟循环水系统试验条件：冷却水进口温度为32±1℃；蒸汽温度为99±1℃；系统贮水量为300L；循环水量为1080L·h-1；管内流速为1.0m·s-1；试验管为20＃无缝碳钢管，外表镀铬。紫外装置采用灯功率为260W的低压高强紫外灯。从水箱中引出432L·h-1水进入装有紫外灯的旁路中，经紫外杀菌后，再返回水箱中；向每套动态模拟循环水系统中；每3天加入杀菌剂，生物分散剂1:2型月桂酸二乙醇酰胺10mg/L。
第1套动态模拟循环水系统，采用杀菌剂2，2-二溴代-3-次氨基丙酰胺5mg/L；第2套动态模拟循环水系统，采用杀菌剂2，2-二溴代-3-次氨基丙酰胺10mg/L。；第3套动态模拟循环水系统，采用杀菌剂2，2-二溴代-3-次氨基丙酰胺20mg/L。
表4：动态模拟的异养菌数（个/mL）的对数值
实施例5
动态模拟循环水系统试验条件：冷却水进口温度为32±1℃；蒸汽温度为99±1℃；系统贮水量为300L；循环水量为1080L·h-1；管内流速为1.0m·s-1；试验管为20＃无缝碳钢管，外表镀铬。紫外装置采用灯功率为150W的低压高强紫外灯。从水箱中引出432L·h-1水进入装有紫外灯的旁路中，经紫外杀菌后，再返回水箱中；向每套动态模拟循环水系统中；每3天加入杀菌剂三氯异氰尿酸15mg/L，生物分散剂5mg/L。
第1套动态模拟循环水系统，采用生物分散剂1:1型月桂酸二乙醇胺；第2套动态模拟循环水系统，采用生物分散剂1:1型二十四烷酸二乙醇胺。第3套动态模拟循环水系统，采用生物分散剂1:1型硬脂酸二乙醇胺。
表5：动态模拟实验的异养菌数（个/mL）的对数值
实施例6
动态模拟循环水系统试验条件：冷却水进口温度为32±1℃；蒸汽温度为99±1℃；系统贮水量为300L；循环水量为1080L·h-1；管内流速为1.0m·s-1；试验管为20＃无缝碳钢管，外表镀铬。紫外装置采用灯功率为150W的低压高强紫外灯。从水箱中引出432L·h-1水进入装有紫外灯的旁路中，经紫外杀菌后，再返回水箱中；向每套动态模拟循环水系统中；每3天加入杀菌剂三氯异氰尿酸15mg/L，生物分散剂5mg/L。
第1套动态模拟循环水系统，采用生物分散剂硬脂酰胺；第2套动态模拟循环水系统，采用生物分散剂二十四碳酰胺。第3套动态模拟循环水系统，采用生物分散剂月桂酰胺。
表6：动态模拟实验的异养菌数（个/mL）的对数值
实施例7
动态模拟循环水系统试验条件：冷却水进口温度为32±1℃；蒸汽温度为99±1℃；系统贮水量为300L；循环水量为1080L·h-1；管内流速为1.0m·s-1；试验管为20＃无缝碳钢管，外表镀铬。紫外装置采用灯功率为150W的低压高强紫外灯。从水箱中引出432L·h-1水进入装有紫外灯的旁路中，经紫外杀菌后，再返回水箱中；向每套动态模拟循环水系统中；每3天加入杀菌剂三氯异氰尿酸15mg/L，同时加入生物分散剂。
第1套动态模拟循环水系统，采用生物分散剂1:1型月桂酸二乙醇胺5mg/L；第2套动态模拟循环水系统，采用生物分散剂1:1型月桂酸二乙醇胺15mg/L。第3套动态模拟循环水系统，采用生物分散剂1:1型月桂酸二乙醇胺30mg/L。
表7：动态模拟的异养菌对数（个/mL）的对数值
实施例8
动态模拟循环水系统试验条件：冷却水进口温度为32±1℃；蒸汽温度为99±1℃；系统贮水量为300L；循环水量为1080L·h-1；管内流速为1.0m·s-1；试验管为20＃无缝碳钢管，外表镀铬。紫外装置采用灯功率为150W的低压高强紫外灯。从水箱中引出432L·h-1水进入装有紫外灯的旁路中，经紫外杀菌后，再返回水箱中。
第1套动态模拟循环水系统，采用每2天加入杀菌剂三氯异氰尿酸15mg/L；生物分散剂1:2型月桂酸二乙醇胺5mg/L；第2套动态模拟循环水系统，采用每3天加入杀菌剂三氯异氰尿酸15mg/L，生物分散剂1:2型月桂酸二乙醇胺5mg/L；第3套动态模拟循环水系统，采用每4天加入杀菌剂三氯异氰尿酸15mg/L，采用生物分散剂1:2型月桂酸二乙醇胺15mg/L。
表8：动态模拟的异养菌对数（个/mL）的对数值
实施例9
动态模拟循环水系统试验条件：冷却水进口温度为32±1℃；蒸汽温度为99±1℃；系统贮水量为300L；循环水量为1080L·h-1；管内流速为1.0m·s-1；试验管为20＃无缝碳钢管，外表镀铬。紫外装置采用灯功率为260W的低压高强紫外灯。从水箱中引出432L·h-1水进入装有紫外灯的旁路中，经紫外杀菌后，再返回水箱中。
第1套动态模拟循环水系统，采用每3天加入杀菌剂三氯异氰尿酸20mg/L；生物分散剂1:1型月桂酸二乙醇胺5mg/L；第2套动态模拟循环水系统，采用每3天加入杀菌剂三氯异氰尿酸15mg/L，生物分散剂1:1型月桂酸二乙醇胺35mg/L；第3套动态模拟循环水系统，采用每天加入杀菌剂三氯异氰尿酸5mg/L，采用生物分散剂1:1型月桂酸二乙醇胺15mg/L。
表9：动态模拟的异养菌对数（个/mL）的对数值
实施例10
动态模拟循环水系统试验条件：冷却水进口温度为32±1℃；蒸汽温度为99±1℃；系统贮水量为300L；循环水量为1080L·h-1；管内流速为1.0m·s-1；试验管为20＃无缝碳钢管，外表镀铬。紫外装置采用灯功率为260W的低压高强紫外灯。从水箱中引出432L·h-1水进入装有紫外灯的旁路中，经紫外杀菌后，再返回水箱中。三套动态模拟循环水系统，采用每3天加入杀菌剂三氯异氰尿酸15mg/L。
第1套动态模拟循环水系统，采用每3天加入生物分散剂月桂酸单乙醇胺30mg/L；第2套动态模拟循环水系统，采用每3天加入生物分散剂1:1型月桂酸单乙醇胺55mg/L；第3套动态模拟循环水系统，采用3天加入生物分散剂1:1型月桂酸二乙醇胺85mg/L。
表10：动态模拟的异养菌对数（个/mL）的对数值
对比例1
动态模拟循环水系统试验条件：冷却水进口温度为32±1℃；蒸汽温度为99±1℃；系统贮水量为300L；循环水量为1080L·h-1；管内流速为1.0m·s-1；试验管为20＃无缝碳钢管，外表镀铬。紫外装置采用灯功率为260W的低压高强紫外灯。向每套动态模拟循环水系统中，每3天加入杀菌剂三氯异氰尿酸15mg/L，生物分散剂1:1型月桂酸二乙醇酰胺5mg/L。
第1套动态模拟循环水系统，采用从水箱中引出108L·h-1进水入装有紫外灯的旁路中，经紫外杀菌后，再返回水箱中；第2套动态模拟循环水系统，采用从水箱中引出162L·h-1水进入装有紫外灯的旁路中，经紫外杀菌后再返回水箱中。
表11：动态模拟的异养菌数（个/mL）的对数值
对比例2
动态模拟循环水系统试验条件：冷却水进口温度为32±1℃；蒸汽温度为99±1℃；系统贮水量为300L；循环水量为1080L·h-1；管内流速为1.0m·s-1；试验管为20＃无缝碳钢管，外表镀铬。紫外装置采用灯功率为260W的低压高强紫外灯。从水箱中引出432L·h-1水进入装有紫外灯的旁路中，经紫外杀菌后，再返回水箱中。
第1套动态模拟循环水系统，每3天加入杀菌剂三氯异氰尿酸15mg/L；第2套动态模拟循环水系统，每3天加入杀菌剂次氯酸钠15mg/L。
表12：动态模拟的异养菌数（个/mL）的对数值
对比例3
动态模拟循环水系统试验条件：冷却水进口温度为32±1℃；蒸汽温度为99±1℃；系统贮水量为300L；循环水量为1080L·h-1；管内流速为1.0m·s-1；试验管为20＃无缝碳钢管，外表镀铬。紫外装置采用灯功率为260W的低压高强紫外灯。从水箱中引出540L·h-1水进入装有紫外灯的旁路中，经紫外杀菌后，再返回水箱中。
第1套动态模拟循环水系统，加入生物分散剂月桂酰胺3天一次，每次5mg/L；第2套动态系统，加入生物分散剂1:1型月桂酸二乙醇酰胺3天一次，每次15mg/L。
表13：动态模拟的异养菌数（个/mL）的对数值
对比例4
动态模拟循环水系统试验条件：冷却水进口温度为32±1℃；蒸汽温度为99±1℃；系统贮水量为300L；循环水量为1080L·h-1；管内流速为1.0m·s-1；试验管为20＃无缝碳钢管，外表镀铬。不用紫外装置。
第1套动态模拟循环水系统，每2天加入杀菌剂三氯异氰尿酸15mg/L，生物分散剂月桂酰胺5mg/L；第2套动态模拟循环水系统，每天加入杀菌剂三氯异氰尿酸15mg/L，生物分散剂月桂酰胺5mg/L。
表14：动态模拟的异养菌数（个/mL）的对数值
综上所述，实施例的处理效果如下：
表15：动态模拟实验的异养菌数对数值和生物粘泥量（mL/m3）
国家标准GB50050－2007《工业循环冷却水处理设计规范》3.1.12中规定，敞开式系统的生物粘泥控制水平应小于或等于3mL/m3的标准。
由上述实施例和对比例的数据可以看出：实施例的处理效果可以达到异养菌数量小于1×105个/mL和不高于0.2mL/m3的生物粘泥控制水平，明显优于对比例的效果。
Claims (11)
1.一种适合于循环冷却水生物粘泥控制的方法，该方法包括采用紫外线照射循环冷却水，同时或先后加入氧化型杀菌剂、生物分散剂，其中生物分散剂为选自脂肪酸酰胺及烷醇酰胺中的一种非离子表面活性剂，所述的脂肪酸酰胺选自碳原子数为12-24的直链脂肪酸酰胺；所述烷醇酰胺为脂肪酸与乙醇胺的缩合产物。
2.根据权利要求1所述的适合于循环冷却水生物粘泥控制的方法，其特征在于采用紫外装置产生的紫外线照射循环冷却水；所述紫外装置为低压高强紫外灯；所述紫外灯的功率为100-300W。
3.根据权利要求2所述的适合于循环冷却水生物粘泥控制的方法，其特征在于基于循环冷却水的总量20%-50%体积比的水经过紫外杀菌。
4.根据权利要求3所述的适合于循环冷却水生物粘泥控制的方法，其特征在于氧化型杀菌剂为三氯异氰尿酸、氯气、二氯异氰尿酸、次氯酸钠、有机溴类杀菌剂中的至少一种，其中有机溴类杀菌剂选自2，2-二溴代-3-次氨基丙酰胺和1-溴-3-氯-5，5-二甲基代乙内酰脲。
5.根据权利要求4所述的适合于循环冷却水生物粘泥控制的方法，其特征在于氧化型杀菌剂投加时间为每2-4天投加一次。
6.根据权利要求5所述的适合于循环冷却水生物粘泥控制的方法，其特征在于基于循环冷却水的总量，氧化型杀菌剂用量为5-20mg/L。
7.根据权利要求6所述的适合于循环冷却水生物粘泥控制的方法，其特征在于所述烷醇酰胺为脂肪酸与乙醇胺的缩合产物时，所述脂肪酸为碳原子数为12-24的脂肪酸，所述乙醇胺为单乙醇胺或二乙醇胺。
8.根据权利要求7所述的适合于循环冷却水生物粘泥控制的方法，其特征在于所述脂肪酸酰胺为月桂酰胺、十四碳酰胺、十六碳酰胺、硬脂酰胺、二十碳酰胺、二十二碳酰胺或二十四碳酰胺；所述脂肪酸为月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸、二十烷酸、二十二烷酸或二十四烷酸，所述乙醇胺为单乙醇胺或二乙醇胺。
9.根据权利要求8所述的适合于循环冷却水生物粘泥控制的方法，其特征在于加入氧化型杀菌剂后，将生物分散剂加入循环水系统中。
10.根据权利要求9所述的适合于循环冷却水生物粘泥控制的方法，其特征在于基于循环冷却水的总量，生物分散剂的用量为2-100mg/L。
11.根据权利要求9所述的适合于循环冷却水生物粘泥控制的方法，其特征在于基于循环冷却水的总量，生物分散剂的用量为5-30 mg/L。
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