浅析炼厂循环水系统微生物的控制

石平利，丛玉清，彭少辉，徐学明，郭伟伟，陈 强

(1.中原油田石油化工总厂，河南濮阳 457165;2.中原石油勘探局工程建设总公司，河南濮阳 457001)

炼油循环冷却水系统是一个特殊的生态环境，要确保循环冷却水系统运行良好，其最关键是对微生物的控制。而循环冷却水系统中的管道、热交换器、冷却塔填料及配水管道所提供的大量表面积，往往成为微生物的栖息地，进而快速繁殖和生长。在循环冷却水系统中形成的生物黏泥，也会对循环水系统管道设备产生腐蚀，影响冷却塔的效率，降低热交换设备的热传导率，堵塞换热器管束，并对水处理药剂产生影响。因此，微生物的滋长给循环水系统带来了极大的危害，而对微生物活动的有效控制对循环水冷却系统尤其重要。

1 微生物的来源

中原炼厂循环冷却水系统是敞开式循环系统，微生物主要通过补充水、雨水、周围空气、生产过程中泄漏的物料携带进入系统。日常运行过程中，由于循环水不断地蒸发、排污和飞溅损失，系统中必须连续不断地加入补充水，从而将生长在自然水体中的很多微生物带入系统;循环水在凉水塔中靠大气对流对循环水进行冷却，会将大气中夹带的泥砂、灰尘、绒毛及昆虫等杂物及其上附着的大量微生物带入系统;阴雨天时，敞开式凉水塔也易造成雨水携带大气中漂浮的微生物进入系统;同样，泄漏的物料也是大量微生物进入系统的有利载体。

2 微生物的危害

循环冷却水系统中微生物黏泥引起的危害如下:①黏泥附着在换热冷却部位的金属表面上降低冷却水的冷却效果;②大量的黏泥将堵塞换热器、水冷器中冷却水的通道，从而使冷却水无法工作，少量的黏泥则减少冷却水通道的截面积从而降低冷却水的流量和冷却效果，增加泵压;③黏泥集积在冷却塔填料的表面或填料间，影响冷却水的分布，降低冷却塔的冷却效果;④黏泥覆盖在换热器内的金属表面，阻止缓蚀剂与阻垢剂到达金属表面发挥其缓蚀与阻垢作用，阻止杀生剂杀灭黏泥下的微生物，降低药剂的功效;⑤黏泥覆盖在金属表面形成差异腐蚀电池，引起设备管道的腐蚀，大量的黏泥，尤其是藻类存在于冷却水系统中的设备管道上，导致设备管道腐蚀穿孔，影响了冷却水系统的长周期运转。

3 影响微生物的生长条件和环境因素

如果没有适宜的生活条件，进入循环水系统中的微生物是不可能迅速生长繁殖的，而炼油循环水系统特殊的生态环境恰恰满足了微生物生长繁殖需要的各种条件。

3.1 微生物的营养源

微生物依其种类的不同摄取能源和营养源的方法也不同，而C、N、P、S是维持微生物生长繁殖的各种营养源最重要的元素，由于运行过程中的蒸发浓缩、泄漏，补充水中的各种有机物，大气中的NH3、H2S、NO2等也会进入系统，循环冷却水中营养物质随之增加，特别是系统工艺泄漏的C、N类物质为微生物的滋生提供了丰富的养料。循环冷却水在冷却水塔内喷淋曝气过程中溶入的大量氧气，为好氧性微生物提供了必要条件。而冷却水中悬浮物形成的淤泥又为厌氧性微生物提供了庇护场所，如冷却水中的硫酸盐是厌氧性微生物硫酸盐还原菌所需能量的来源，而目前我厂循环水系统采用加浓硫酸的方法处理，为硫酸盐还原菌提供了足够的能量。以上这些营养源在冷却水中加速了菌藻、生物黏泥的增加，判定营养源渗入的程度是以化学耗氧量(COD)为指标的。循环水中的COD值一般在10 mg/L以上就容易发生黏泥引起的故障。

3.2 适宜的温度和pH值

微生物繁殖的最佳温度一般在30～40℃、pH值在6.0～9.0，而循环水温度一般在30～42℃、pH值在7.0～9.0之间，这些条件正好为循环水系统中微生物的繁殖提供了帮助。

3.3 溶解氧

循环冷却水中生长的大多数细菌都为好氧菌，好氧性细菌和丝状菌利用溶解氧氧化分解有机物，吸收细菌繁殖所需的能量。在敞开式循环冷却水系统中，水在冷却塔里的喷淋、曝气过程为微生物的生长提供了充分的溶解氧，具备了微生物繁殖的最佳条件。

3.4 细菌数

当循环冷却水中细菌数在105个/mL以下时，水质故障发生率较低，细菌数在105个/mL以上时水质中黏泥故障容易发生。

3.5 悬浮物

黏泥的形成与冷却水中的悬浮物密切相关，炼油循环水系统要求悬浮物浓度不大于20 mg/L，超过20 mg/L时，易沉降形成黏泥，不利于缓蚀阻垢剂在管道及设备表面形成保护膜。

3.6 黏泥量

黏泥量是使用1 m3的冷却水通过生物过滤网所得到的黏泥体积(mL)，当黏泥量在3.0 mL/m3以上时，冷却水系统黏泥故障发生率高。

4 微生物控制

我厂循环水系统在夏季经常出现菌类大量繁殖的现象，系统内生物黏泥大量滋生，凉水塔壁、填料表面附有绿藻和青苔及其它物质混合组成的絮状、条状物，同时从监测换热器的挂片上也反映出系统中附着型黏泥大量存在。系统浊度、悬浮物、化学耗氧量、腐蚀速率升高。引发这些问题的根源在于微生物的大量繁殖。我们针对夏季循环水系统出现的问题，开展了优选杀菌剂和优化杀菌方案。

4.1 优选杀菌剂

通过学习其他大炼油化工企业先进的循环水管理经验，同时与药剂供应方的技术人员结合，根据我厂补充水高含盐、高含碱的特点，制定了循环水系统杀菌剂配方。

表1 杀菌剂主剂成分及性能

4.2 优化杀菌方案

为了在适合微生物生长的冷却水系统中能有效地控制微生物活动，通常采用氧化型和非氧化型杀菌剂相结合的方法。结合我厂循环水系统规模较小的实际情况，并为了防止系统中微生物可能产生的抗药性，我们采用了间断性投加氧化性杀菌剂和非氧化性杀菌剂的方法。每季度对循环水系统进行杀菌剥离冲洗，剥离过程中增开一台大泵，增大系统的循环水量及流速，将沉积在管道及设备内壁的黏泥剥离，剥离24 h对系统进行快速换水，系统浊度降到最低。

表2 最佳杀菌方案

4.3 控制效果

经过一年多的运行，我厂循环水系统异氧菌总数、化学耗氧量均能控制在较低的指标，宏观检查凉水塔塔壁干净，没有藻类生长，黏附速率、生物黏泥和腐蚀速率指标控制合格，收到了较好的效果。具体对比分析数据见表3。

表3 方案对比分析数据

5 结论与建议

从表3中各项水质分析数据可以看出，优化方案实施后，循环水系统各项指标控制较低，系统运行状态良好，保证了循环水系统安全长周期运行。加药方式采用间断交替投加非氧化性杀菌剂，连续投加氧化性杀菌剂。夏季高温时细菌繁殖快，增加氧化性杀菌剂的投加浓度，并定期投加杀菌剥离剂。关注循环水系统介质泄漏现象，准确判断泄漏介质，及时查漏，采取应急措施。建议采用生物粘泥在线测试技术。该技术能够快速显示出在冷却水系统中与沉积物、污垢有关的微生物、有机物的增长速率，直接定量体现了在系统内出现的黏泥情况。