CN103318979A

CN103318979A - 一种循环冷却水生物粘泥控制剂及其应用方法

Info

Publication number: CN103318979A
Application number: CN2012100764497A
Authority: CN
Inventors: 魏新; 王岽; 郦和生; 王洪英
Original assignee: Sinopec Beijing Research Institute of Chemical Industry; China Petroleum and Chemical Corp
Current assignee: Sinopec Beijing Research Institute of Chemical Industry; China Petroleum and Chemical Corp
Priority date: 2012-03-21
Filing date: 2012-03-21
Publication date: 2013-09-25
Anticipated expiration: 2032-03-21
Also published as: CN103318979B

Abstract

本发明公开了一种循环冷却水生物粘泥控制剂及其应用方法，其中，所述生物粘泥控制剂含有杀菌剂、生物表面活性剂和渗透剂。本发明提供的生物粘泥控制剂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，并可在提高循环冷却水系统粘泥控制效果的同时降低杀菌剂的用量，使用可生物降解、环境友好型的生物表面活性剂替代化学合成表面活性剂进行粘泥剥离，从而减少循环水加入化学合成药剂带来的排水环境污染。

Description

一种循环冷却水生物粘泥控制剂及其应用方法

技术领域

本发明涉及一种生物粘泥控制剂及其应用方法，具体地，涉及一种适合于循环冷却水的可有效控制循环冷却水系统中的粘泥及微生物且环保的生物粘泥控制剂及其在控制循环冷却水的粘泥中的应用方法。

背景技术

在工业冷却水的处理中，经常遇到腐蚀、结垢、粘泥问题。随着水处理技术的提高，大部分冷却水的缓蚀阻垢问题得到了较好的解决，但系统的粘泥和菌藻问题较突出，特别在物料泄漏的情况下，粘泥往往控制不好。微生物粘泥一旦大量形成，不仅会降低换热器和冷却塔的冷却作用、恶化水质，而且还会引起冷却水系统中设备的腐蚀，降低水质稳定剂的缓蚀、阻垢和杀生作用，直接影响并危害生产，带来经济损失。许多工厂冷却水系统中，粘泥已成为主要问题之一。

解决生物粘泥的有效的方法之一是使用粘泥剥离剂。国内循环水用粘泥剥离剂多为阳离子型表面活性剂，使用剥离效果不错，但还存在一些缺陷，包括使用过程中产生大量泡沫并对其它水处理剂产生不良影响，同时，还存在使用成本较高、用量大，且容易对环境造成二次污染等问题。

CN1853473A提出了一种对于微生物粘泥能够进行有效剥离的杀菌灭藻剂，其含有异噻唑啉酮、氯化十二烷基二甲基苄基铵、聚丙烯酸。该杀菌灭藻剂均为化学合成药剂，且一般以较高的剂量使用。

CN101849547A公开了一种高效杀菌剂，是含有异噻唑啉酮、三羟甲基硝基甲烷和二溴乙醇三种主要组分的水剂产品，在低剂量时即具有良好的微生物杀灭和粘泥剥离效果，可在工业循环水和膜清洗两个不同领域应用。其缺点在于三羟甲基硝基甲烷在微碱性溶液中会缓慢分解放出甲醛，使用寿命缩短，所以不太适用于微碱性的循环水中。

现有的粘泥剥离剂为了去除循环冷却水系统中的粘泥及微生物，需要使用大剂量的杀菌剂，而且还对环境造成严重的污染，随着人类环保意识的增强，急切的需要开发出一种可有效控制循环冷却水系统中的粘泥以及微生物且环保型的粘泥控制剂。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的上述问题，提供一种可有效控制循环冷却水系统中的粘泥及微生物，减少杀菌剂用量，可生物降解、环境友好型的生物粘泥控制剂及其应用方法。

为达到上述目的，本发明提供了一种循环冷却水生物粘泥控制剂，其中，所述生物粘泥控制剂含有杀菌剂、生物表面活性剂和渗透剂。

此外，本发明还提供一种利用本发明的循环冷却水生物粘泥控制剂控制循环冷却水系统中粘泥的方法，该方法包括将所述循环冷却水生物粘泥控制剂投入到循环冷却水中。

采用本发明的生物粘泥控制剂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。其优点在于采用本发明的生物粘泥控制剂可在提高循环冷却水系统粘泥控制效果的同时降低杀菌剂的用量，使用可生物降解、环境友好型的生物表面活性剂替代化学合成表面活性剂进行粘泥剥离，从而减少循环水加入化学合成药剂带来的排水环境污染。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

根据本发明的循环冷却水生物粘泥控制剂，其中，所述生物粘泥控制剂含有杀菌剂、生物表面活性剂和渗透剂。

根据本发明的循环冷却水生物粘泥控制剂，所述杀菌剂、生物表面活性剂和渗透剂的用量的可选择范围较宽，优选情况下，以所述生物粘泥控制剂的总重量为基准，所述杀菌剂的含量为30-50重量％；所述生物表面活性剂的含量为30-50重量％；所述渗透剂的含量为10-30重量％。

根据本发明的循环冷却水生物粘泥控制剂，所述生物表面活性剂是指微生物在一定条件下培养时，在其代谢过程中分泌出的具有一定表面活性的代谢产物，其包括许多不同的种类。依据它们的化学组成可分为糖脂、脂肽和脂蛋白、脂肪酸和磷脂、聚合物以及全胞表面脂质等五大类。本发明中的生物表面活性剂主要起剥离、分散生物粘泥的作用，同时还有助溶性，能够使杀菌剂更好地溶解于水中。由于糖脂生物表面活性剂具有良好的渗透性、分散性和抑菌性能，因此，本发明优选使用糖脂生物表面活性剂。所述糖脂生物表面活性剂的具体实例有：鼠李糖脂、海藻糖脂、槐糖脂、甘露糖赤藓糖醇脂、纤维二糖脂，即，可以选自上述生物表面活性剂中的一种或多种。更优选，选自鼠李糖脂、海藻糖脂、槐糖脂和甘露糖赤藓糖醇脂中的一种或多种。需要说明的是，上述生物表面活性剂可以以其纯物质的形式加入，也可以以其水溶液的形式加入，本发明对其使用形式没有特别限定。

根据本发明的循环冷却水生物粘泥控制剂，所述杀菌剂可以为本领域常规使用的各种非氧化型杀菌剂，主要起杀菌作用，有些杀菌剂还有一定的粘泥剥离作用。所述非氧化型杀菌剂的具体实例有：2，2-二溴-3-次氮基丙酰胺(DBNPA)、戊二醛、二硫氰基甲烷、二氯酚、三氯酚、五氯酚钠等，即，可以选自上述非氧化型杀菌剂中的一种或多种。更优选，所述非氧化型杀菌剂选自2，2-二溴-3-次氮基丙酰胺(DBNPA)、戊二醛和二硫氰基甲烷中的一种或多种。需要说明的是，上述杀菌剂可以以其纯物质的形式加入，也可以以其水溶液的形式加入，本发明对其使用形式没有特别限定。

根据本发明的循环冷却水生物粘泥控制剂，考虑到与生物表面活性剂的相互作用以及渗透效果，本发明所述渗透剂优选为不含阳离子的渗透剂。渗透剂能够同时提高药剂的杀菌和粘泥剥离效果，充分发挥药剂间的协同效应。本发明的所述渗透剂的具体实例有：顺丁烯二酸二异辛酯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、水溶性氮酮、硫酸化蓖麻油、烷基硫酸钠、烷基苯磺酸钠、烷基硫酸酯钠等，即，可以选自上述渗透剂中的一种或多种；更优选，所述渗透剂选自顺丁烯二酸二异辛酯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚和水溶性氮酮中的一种或多种，所述脂肪醇聚氧乙烯醚优选为具有通式RO(CH₂CH₂O)_nH的化合物，其中，R为C₈-C₁₀的烷基，n为4-6的整数。需要说明的是，上述渗透剂可以以其纯物质的形式加入，也可以以其水溶液的形式加入，本发明对其使用形式没有特别限定。

本发明还提供了一种利用本发明的循环冷却水生物粘泥控制剂控制循环冷却水系统中粘泥的方法，该方法包括将所述循环冷却水生物粘泥控制剂投入到循环冷却水中。

根据本发明的方法，所述循环冷却水生物粘泥控制剂可以直接投入到循环冷却水中；但是，为了使所述生物粘泥控制剂的分散更均匀(通常商购得到的杀菌剂、生物表面活性剂和渗透剂商品大部分是以各自的水溶液的形式使用的，其在水溶液中的浓度较高)，还可以将所述生物粘泥控制剂与水混合使各个组分混合均匀后再投入到循环冷却水中，这样，能够使所述生物粘泥控制剂迅速均匀地分散到所述循环冷却水中。其中，所述水的用量可以根据实际需要进行调整，并不受特别的限制。此外，本发明对于所述水没有特别的限制，可以是本领域中常用的各种形式的水，例如：自来水、纯净水、蒸馏水、去离子水等等，考虑到希望避免所述水中所含有的离子对所述生物粘泥控制剂中的成分可能产生的影响，本发明中优选使用去离子水。

本发明提供的循环冷却水生物粘泥控制剂可以应用于各种循环水冷却系统中，优选情况下，本发明的生物粘泥控制剂特别适用于对pH值为7-9；优选为pH值为7.5-8.5的弱碱性循环冷却水系统中，用于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。优选情况下，所述生物粘泥控制剂的用量使得，以每升的循环冷却水为基准，所述生物粘泥控制剂的含量为10-20mg。

下面将通过具体实施例对本发明进行进一步的详细说明。

本发明实施例中所使用的各种试剂如下表1所示：

表1

实施例1-10以及对比例1-5

在常温(25℃)下按下表2的配方的混合比例取各个组分，搅拌混合均匀，即成。

表2

上述表1中商购的杀菌剂、表面活性剂和渗透剂大部分是以其水溶液的形式使用。本领域技术人员通过计算可以得知商购的以水溶液形式使用的杀菌剂、表面活性剂和渗透剂的量各自为多少时能够满足上述表2中生物粘泥控制剂中各组分的含量要求。

应用例1实验室试验

本应用例用于说明实施例1-10的生物粘泥控制剂以及对比例1-5的粘泥剥离剂的粘泥剥离效果。

粘泥剥离性能的实验室评价方法采用胞外多聚物法。胞外多聚物是活性污泥的重要组成部分，其主要有机成分是糖类、核酸和蛋白质。当粘泥控制剂作用于活性污泥后，多糖和核酸等有机成分被分散于水中，根据水中多糖和核酸等有机成分的含量对粘泥控制剂的粘泥剥离效果进行评价。具体操作步骤如下：

(1)将由房山污水处理厂二沉池取来的活性污泥置于离心机上以7000r/min离心5min，弃去上清液，用蒸馏水反复离心清洗3次，得到备用粘泥。

(2)在锥形瓶中加入步骤(1)得到的上述粘泥，并用蒸馏水稀释至10g/L，并分别加入实施例1-10制备得到的粘泥控制剂以及对比例1-5中的粘泥剥离剂，置于摇瓶柜中，在27℃恒温下、以150r/min的转速摇晃24h，得到混合液。

(3)取出上述混合液过滤，测定滤液中多糖和核酸的含量。多糖含量的测定采用蒽酮硫酸法，核酸含量的测定采用定磷法。结果见下表3。

表3

编号	多糖含量/(mg/L)	核酸含量/(mg/L)
			实施例1	21.5	3.96
实施例2	20.3	3.82
			实施例3	20.6	3.88
实施例4	20.5	3.79
			实施例5	19.7	3.66
实施例6	19.8	3.74
			实施例7	20.1	3.85
实施例8	21.4	4.02
			实施例9	19.8	3.93
实施例10	19.9	3.97
			对比例1	6.5	1.05
对比例2	7.4	1.07
			对比例3	6.8	1.02
对比例4	5.3	1.01
			对比例5	11.2	2.47

由表3的结果可以看出，利用实施例1-10的生物粘泥控制剂得到的滤液中的多糖和核酸的含量均高于利用对比例1-5的粘泥剥离剂得到的滤液中的多糖和核酸的含量，说明本发明的生物粘泥控制剂(实施例1-10)与现有技术的粘泥剥离剂(对比例1-5)相比，能够有效打散菌胶团，并使菌胶团中的多糖和核酸成分游离出来，因此具有更优异的粘泥剥离效果。

应用例2实验室试验

本应用例用于说明实施例1-10的生物粘泥控制剂以及对比例1-5的粘泥剥离剂的杀菌效果。

称取从房山污水处理厂二沉池取来的相同质量的活性污泥加入到一系列250mL锥形瓶中，再分别加入实施例1-10的生物粘泥控制剂以及对比例1-5的粘泥剥离剂，置于摇瓶柜中在27℃恒温下、以150r/min的转速摇晃24h，测定水中异养菌数。结果见下表4。

表4

编号	异养菌数/(个/mL)
		实施例1	1.8×10⁴
实施例2	2.6×10⁴
		实施例3	3.1×10⁴
实施例4	7.9×10³
		实施例5	6.3×10⁴
实施例6	5.2×10³
		实施例7	3.7×10⁴
实施例8	1.6×10⁴
		实施例9	5.8×10⁴
实施例10	3.2×10⁴
		对比例1	7.6×10⁷
对比例2	8.2×10⁷
		对比例3	5.9×10⁸
对比例4	7.3×10⁸
		对比例5	3.9×10⁸

由表4的结果可以看出，利用实施例1-10的生物粘泥控制剂对粘泥中异养菌的杀菌效果明显优于利用对比例1-5的粘泥剥离剂的杀菌效果。说明本发明的生物粘泥控制剂能够穿透生物粘泥外表的粘合物到达微生物表面，充分发挥药效，杀灭微生物。

应用例3现场试验

本应用例用于说明本发明的循环冷却水生物粘泥控制剂在应用于循环冷却水系统中的粘泥剥离效果。

分别将实施例1-10的生物粘泥控制剂以及对比例1-5的粘泥剥离剂投放到相同条件的循环冷却水系统中，所述生物粘泥控制剂和粘泥剥离剂的用量分别如表2所示。

现场应用试验条件：循环水系统的循环量为13000m³/h，系统容量为6500m³/h，控制参数如下：

浓缩倍数(说明循环冷却水的含盐量与补充水含盐量的比值)：3.0±0.2；

循环水的系统流速：1.0m/s；

循环水在换热器入口处的温度：32±1℃；

循环水进出口温差：6℃；

试验补水水质主要指标见表5。

表5

循环冷却水中所投加的阻垢缓蚀药剂为常规使用的阻垢缓蚀药剂：羟基乙叉二膦酸(HEDP)+膦基丁烷-1，2，4-三羧酸(PBTCA)+七水合硫酸锌+丙烯酸/2-甲基-2′-丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物(AA/AMPS＝7∶3，30℃时的极限粘数为0.071dl/g)，投加浓度分别为4mg/L、4mg/L、2mg/L、9mg/L。

在上述条件的循环水中分别投加实施例1-10的生物粘泥控制剂以及对比例1-5的粘泥剥离剂，并测定循环水中的生物粘泥量，投药和采样都是在集水池中进行，采用生物过滤网法测定，具体操作方法是在实验条件下，将1m³循环冷却水通过25号浮游生物网，将网上的粘泥洗入量筒，沉降后记录粘泥体积，由此可知循环冷却水中粘泥量。生物粘泥量的测定按照工业循环冷却水水质分析方法国家标准GB/T 14643.1-1993。现场应用试验结果见表6。

表6

由表6的结果可以看出，本发明(实施例1-10)的循环冷却水生物粘泥控制剂在应用于循环冷却系统中时，与现有技术(对比例1-5)的粘泥剥离剂相比，剥离下来的生物粘泥量多，因而具有更显著的粘泥剥离效果。

本发明的生物粘泥控制剂通过渗透剂的强效渗透作用增强生物表面活性剂的粘泥剥离效果，把菌胶团打散，再利用非氧化型杀菌剂对游离的细菌进行杀灭，同时生物表面活性剂也起到一定的抑菌作用。通过三者的联合作用，大大消除了细菌再次形成菌胶团，进而形成粘泥的可能，因而杀菌更彻底，粘泥剥离也更彻底，使通过排污将其排出成为可能，从而减少粘泥在循环冷却水系统的设备和管道内壁上的沉积。本发明的循环冷却水生物粘泥控制剂在较少的药剂使用量下能够达到较好的生物粘泥控制效果，使用可生物降解、环境友好型的生物表面活性剂替代化学合成表面活性剂进行粘泥剥离，从而减少循环水加入化学合成药剂带来的排水环境污染。

Claims

1.一种循环冷却水生物粘泥控制剂，其特征在于，所述生物粘泥控制剂含有杀菌剂、生物表面活性剂和渗透剂。

2.根据权利要求1所述的循环冷却水生物粘泥控制剂，其中，以所述生物粘泥控制剂的总重量为基准，所述杀菌剂的含量为30-50重量％；所述生物表面活性剂的含量为30-50重量％；所述渗透剂的含量为10-30重量％。

3.根据权利要求1所述的循环冷却水生物粘泥控制剂，其中，所述生物表面活性剂为糖脂生物表面活性剂。

4.根据权利要求3所述的循环冷却水生物粘泥控制剂，其中，所述糖脂生物表面活性剂选自鼠李糖脂、海藻糖脂、槐糖脂、甘露糖赤藓糖醇脂和纤维二糖脂中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的循环冷却水生物粘泥控制剂，其中，所述杀菌剂为非氧化型杀菌剂；所述非氧化型杀菌剂选自2，2-二溴-3-次氮基丙酰胺、戊二醛、二硫氰基甲烷、二氯酚、三氯酚和五氯酚钠中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的循环冷却水生物粘泥控制剂，其中，所述渗透剂选自顺丁烯二酸二异辛酯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、水溶性氮酮、硫酸化蓖麻油、烷基硫酸钠、烷基苯磺酸钠和烷基硫酸酯钠中的一种或多种。

7.利用权利要求1-6中的任意一项所述的循环冷却水生物粘泥控制剂控制循环冷却水系统中粘泥的方法，该方法包括将所述循环冷却水生物粘泥控制剂投入到循环冷却水中。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述生物粘泥控制剂的用量使得，以每升的循环冷却水为基准，所述生物粘泥控制剂的含量为10-20mg。

9.根据权利要求7所述的方法，其中，所述循环冷却水的pH值为7-9。