第六章循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的微生物及其控制

第六章循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的微生物及其控制主要內(nèi)容第一節(jié)微生物及其特性第二節(jié)冷卻水系統(tǒng)中引起故障的微生物第三節(jié)冷卻水系統(tǒng)中金屬的微生物腐蝕第四節(jié)冷卻水系統(tǒng)中的微生物黏泥第五節(jié)冷卻水系統(tǒng)中微生物的控制指標(biāo)第六節(jié)冷卻水系統(tǒng)中微生物的控制方法第七節(jié)冷卻水殺生劑第八節(jié)靜電水處理與電子水處理技術(shù)第九節(jié)冷卻水系統(tǒng)中微生物控制實(shí)例上海電力學(xué)院

①在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，水的溫度(常被設(shè)計(jì)在32~42℃之間)和pH的范圍恰好適宜多種微生物的生長；②冷卻水系統(tǒng)中工藝物質(zhì)(例如煉油廠的油類、氮肥廠的合成氨)泄漏入冷卻水系統(tǒng)，為其中的微生物提供了營養(yǎng)源(養(yǎng)料)；③冷卻水在冷卻塔內(nèi)的噴淋曝氣過程中溶入了大量的氧氣，為好氧性微生物提供了必要條件；④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(hù)所；⑤冷卻水中的硫酸鹽則成為厭氧性微生物——硫酸鹽還原菌所需能量的來源。因此，有些冷卻水系統(tǒng)成了一些微生物的一個(gè)巨大的捕集器和培養(yǎng)器。所以，冷卻水系統(tǒng)中微生物的滋生和引起的危害必須重視。上海電力學(xué)院第一節(jié)微生物及其特性1.微生物微生物是一切肉眼看不見或看不清的微小生物

現(xiàn)代生物學(xué)將微生物分細(xì)胞型微生物，和非細(xì)胞型微生物。

沒有細(xì)胞形態(tài)的微生物叫非細(xì)胞型微生物，如病毒，亞病毒。

有細(xì)胞形態(tài)的叫細(xì)胞型微生物。根據(jù)其細(xì)胞結(jié)構(gòu)的明顯差異分原核微生物和真核微生物。原核的常見類群有細(xì)菌，放線菌，支原體，衣原體，立克次體。

真核的常見有酵母菌，霉菌，真核原生生物。

上海電力學(xué)院2、微生物的特點(diǎn)1）個(gè)體微小，面積大

在形態(tài)上，個(gè)體微小，肉眼看不見，需用顯微鏡觀察，細(xì)胞大小以微米和納米計(jì)量。2）吸收多、轉(zhuǎn)化快

3）生長旺、繁殖快.繁殖快

生長繁殖快，在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)條件下細(xì)菌幾十分鐘至幾小時(shí)可以繁殖一代。4）易變異、適應(yīng)性強(qiáng)抗藥性、抗熱性、抗寒性、抗酸性、抗輻射等等5）種類多、分布廣在局部環(huán)境中數(shù)量眾多，如每克土壤含微生物幾千萬至幾億個(gè)。

上海電力學(xué)院上海電力學(xué)院第二節(jié)冷卻水系統(tǒng)中引起故障的微生物并不是冷卻水系統(tǒng)中所有的微生物都會(huì)引起故障，常見的會(huì)引起故障的微生物主要是細(xì)菌、真菌和藻類?，F(xiàn)分別對(duì)它們作一扼要的介紹。一、細(xì)菌與藻類和霉菌相比，細(xì)菌顯得微小。除非有大的菌落，否則就需借助顯微鏡才能察見或鑒別。冷卻水系統(tǒng)中與金屬腐蝕或黏泥形成有關(guān)的細(xì)菌主要有下面幾類：上海電力學(xué)院1、產(chǎn)黏泥細(xì)菌又稱黏液形成菌、黏液異養(yǎng)菌等，是冷卻水系統(tǒng)中數(shù)量最多的一類有害細(xì)菌。包括11個(gè)細(xì)菌屬：假單胞菌屬、氣單胞菌屬、微球菌屬、芽孢桿菌屬、不動(dòng)桿菌屬、葡萄球菌屬、產(chǎn)堿桿菌屬、棒狀桿菌屬、腸桿菌科、黃桿菌屬和布魯氏菌屬。在冷卻水中，它們產(chǎn)生一種膠狀的、黏性的或黏泥狀的、附著力很強(qiáng)的沉積物，這種沉積物遮蓋在金屬的表面上，降低冷卻水的冷卻效果，阻止冷卻水中的緩蝕劑、阻垢劑和殺生劑到達(dá)金屬表面發(fā)生緩蝕、阻垢和殺生作用，并使金屬表面形成差異腐蝕電池而發(fā)生沉積物下腐蝕(垢下腐蝕)。但是，這些細(xì)菌本身并不直接引起腐蝕。直接引起金屬腐蝕的細(xì)菌，按其作用來分有鐵沉積細(xì)菌、產(chǎn)硫化物細(xì)菌和產(chǎn)酸細(xì)菌。上海電力學(xué)院2、鐵沉積細(xì)菌

簡稱鐵細(xì)菌。包括：嘉氏鐵桿菌、球衣細(xì)菌、鞘鐵細(xì)菌和泉發(fā)菌等。鐵細(xì)菌有以下特點(diǎn)：①在含鐵的水中生長；②通常被包裹在鐵的化合物中；③生成體積很大的紅棕色的黏性沉積物；④鐵細(xì)菌是好氧菌。但也可在氧含量小于0.5mg/L的水中生長。鐵細(xì)菌能使水中的亞鐵化合物轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗苡谒娜趸F的水合物沉積下來，通過反應(yīng)獲得生長所需的能量。沉積物在細(xì)菌周圍形成大量的棕色黏泥，從而引起管道堵塞，同時(shí)在鐵管壁上形成銹瘤結(jié)節(jié)，產(chǎn)生點(diǎn)蝕。上海電力學(xué)院鐵細(xì)菌的腐蝕機(jī)理(好氧腐蝕)：銹瘤遮蓋了鋼鐵的表面，由于微生物耗氧，銹瘤又阻礙氧的擴(kuò)散，結(jié)果使銹瘤下部常常處于缺氧狀態(tài)，形成氧濃差腐蝕電池，缺氧區(qū)形成陽極使金屬溶解，有氧區(qū)的金屬表面成為陰極；并使冷卻水中的緩蝕劑難于與金屬表面作用生成保持膜。從而使鋼的腐蝕速度增加。如圖6-1。鐵細(xì)菌易用加氯或非氧化性殺生劑(例如季銨鹽)的方法來控制。上海電力學(xué)院

3、產(chǎn)硫化物細(xì)菌H2S+氧濃差腐蝕

又稱硫酸鹽還原菌，(Sulfate-ReducingBacteria,簡稱SRB)是一種厭氧菌，它能利用金屬表面的有機(jī)物作為碳源,并利用細(xì)菌生物膜內(nèi)產(chǎn)生的氫,將硫酸鹽還原成硫化氫,從還原反應(yīng)中獲得生存的能量。冷卻水中的硫酸根既可以是天然存在的，也可以是加硫酸控制冷卻水pH值時(shí)引入的。硫酸鹽還原菌使硫酸鹽變?yōu)榱蚧瘹洌瑥亩鴦?chuàng)造了一個(gè)沒有氧的還原性環(huán)境，并生活于其中。硫酸鹽還原菌是厭氧微生物。1）冷卻水中黏泥下面缺氧，故硫酸鹽還原菌常在那里生長繁殖。常見的是脫硫弧菌和梭菌。2）硫酸鹽還原菌產(chǎn)生的硫化氫主要腐蝕碳鋼，也包括不銹鋼、銅合金、鎳合金以及在低pH值和硫化物或還原性條件下能腐蝕的金屬。3）硫化氫與鉻酸鹽和鋅鹽反應(yīng)，使這些緩蝕劑從水中沉淀出來，生成的沉淀則沉積在金屬表面形成污垢。上海電力學(xué)院硫酸鹽還原菌的腐蝕機(jī)理(厭氧腐蝕)：陽極反應(yīng)4Fe4Fe2++8e陰極反應(yīng)8H2O8H++8OH-SO42-+8H++8eS2-+4H2O水中Fe2++S2-FeSFe2++6OH-3Fe(OH)2

在陰極，SRB利用體內(nèi)的氫化酶消耗電子將硫酸鹽還原為硫化氫，在水中生成FeS

、Fe(OH)2促進(jìn)陽極腐蝕。冷卻水中，SRB引起的孔蝕的穿透速度為1.25~5.0mm/a，是相當(dāng)驚人的。0.4mm厚的碳鋼試樣，在60天內(nèi)就腐蝕穿孔。其大小取決于SRB的污染程度和生長速度。即使pH值控制良好和用鉻酸鹽—鋅鹽作復(fù)合緩蝕劑，SRB仍能使金屬迅速穿孔。上海電力學(xué)院

控制硫酸鹽還原菌的生長只用加氯的方案不行。這是因?yàn)椋孩倭蛩猁}還原菌通常為粘泥所覆蓋，水中的活性氯不容易到達(dá)這些微生物生長的深處；②硫酸鹽還原菌周圍硫化氫的還原性環(huán)境使氯還原生成氯化物，從而使氯失去了殺菌的能力。硫酸鹽還原菌中的梭菌不但能產(chǎn)生硫化氫氣體，而且還能產(chǎn)生甲烷，從而為硫酸鹽還原菌周圍的產(chǎn)黏泥細(xì)菌提供營養(yǎng)。產(chǎn)黏泥細(xì)菌很不容易用殺生劑進(jìn)行控制，因?yàn)樗鼈冎車幸粚託怏w保護(hù)著，阻礙了氯的進(jìn)入。

長鏈的脂肪酸胺鹽對(duì)控制硫酸鹽還原菌是很有效的。其他的非氧化性殺生劑，例如有機(jī)硫化合物(二硫氰基甲烷)，對(duì)硫酸鹽還原菌的殺滅也是有效的。上海電力學(xué)院4、產(chǎn)酸細(xì)菌pH受到影響①硝化細(xì)菌為自養(yǎng)型細(xì)菌，當(dāng)冷卻水中有氨或含氮的無機(jī)化合物時(shí)，能將氨氧化為硝酸，產(chǎn)生能量供自身生長繁殖。2NH3+4O22HNO3+2H2O+能量當(dāng)硝化細(xì)菌存在于含有氨的冷卻水中時(shí)，水的pH值將發(fā)生意外的變化。因?yàn)榘北緫?yīng)使水的pH值升高，但硝化細(xì)菌將氨氧化成硝酸，故冷卻水的pH值反而會(huì)下降。將使一些在低pH值條件下易被侵蝕的金屬(主要是碳鋼，還有銅和鋁)遭受腐蝕。氧對(duì)硝化細(xì)菌并沒有不利的影響。這些微生物對(duì)鉻酸鹽或鋅鹽等緩蝕劑也是相容的。在控制硝化細(xì)菌生長上，氯以及某些非氧化性殺生劑非常有效。然而，當(dāng)冷卻水中有較多的氨時(shí)，氯將與氨反應(yīng)而被消耗掉。上海電力學(xué)院上海電力學(xué)院②硫桿菌H2SO4一種好氧型細(xì)菌，能把硫、硫化物或硫代硫酸鹽氧化成硫酸。從而對(duì)鐵管或水泥管產(chǎn)生腐蝕破壞，其產(chǎn)生的黏質(zhì)膜也可能堵塞管道，并使水發(fā)臭。二、真菌冷卻水系統(tǒng)中的真菌包括霉菌和酵母菌兩類。它們往往生長在冷卻塔的木質(zhì)構(gòu)件上、水池壁上和換熱器中。真菌破壞木材中的纖維素，使冷卻塔的本質(zhì)構(gòu)件朽蝕。可用有毒鹽類(例如銅鹽)溶液浸漬木材的方法來防護(hù)。但木材安裝前需要除去多余的銅鹽，否則冷卻水將把銅鹽帶到各處，銅離子被還原為銅，析出在金屬(例如碳鋼或鋁)的表面，引起電偶腐蝕。上海電力學(xué)院真菌生長能產(chǎn)生黏泥而沉積覆蓋在換熱器中換熱管的表面上，降低冷卻水的冷卻作用。一般來講，真菌對(duì)冷卻水系統(tǒng)中的金屬并沒有直接的腐蝕性，但產(chǎn)生的黏狀沉積物會(huì)在金屬表面建立氧濃差腐蝕電池而引起金屬的腐蝕。黏狀沉積物覆蓋在金屬表面，使冷卻水中的緩蝕劑不能到那里去發(fā)揮防護(hù)作用。冷卻水系統(tǒng)中的真菌可以用殺真菌的藥劑，例如五氯酚或三丁基錫的化合物等來控制。氯對(duì)于真菌不是很有效。上海電力學(xué)院三、藻類

冷卻水中的藻類主要有藍(lán)藻、綠藻和硅藻死亡的藻類會(huì)變成冷卻水系統(tǒng)中的懸浮物和沉積物在換熱器中，它們將成為捕集冷卻水中有機(jī)體的過濾器，為細(xì)菌和霉菌提供食物。藻類形成的團(tuán)塊進(jìn)入換熱器中后，會(huì)堵塞換熱器中的管路，降低冷卻水的流量，從而降低其冷卻作用。上海電力學(xué)院總之，循環(huán)冷卻水中的微生物主要引起的危害包括三個(gè)方面：①形成大量黏泥沉積物，降低傳熱效率，降低冷卻水流量，引起垢下腐蝕；②直接加速金屬設(shè)備的腐蝕；③破壞冷卻塔中的木材，微生物分泌消化酶破壞木材中的纖維素，投加的殺生劑也會(huì)破壞木質(zhì)素。上海電力學(xué)院根據(jù)腐蝕的作用機(jī)理，一般可分為物理腐蝕、化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕，而對(duì)于微生物腐蝕來講，它并不是一種單純的腐蝕機(jī)制，主要通過一層微生物薄膜的作用來間接引起腐蝕過程，包括化學(xué)的氧化還原過程、物理擴(kuò)散過程和電化學(xué)腐蝕等的綜合過程。目前認(rèn)為微生物腐蝕材料的原因主要有以下三個(gè)方面：（1）微生物代謝產(chǎn)物對(duì)金屬的腐蝕；（2）形成氧濃差電池產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕；（3）陰極或陰極的去極化作用加速腐蝕。不同的菌群所發(fā)生的具體的腐蝕機(jī)理也不同。上海電力學(xué)院第三節(jié)冷卻水系統(tǒng)中金屬的微生物腐蝕冷卻水系統(tǒng)中金屬微生物腐蝕的形態(tài)可以是均勻腐蝕，也可以是縫隙腐蝕和應(yīng)力腐蝕破裂，但主要是點(diǎn)蝕。一、鐵和低碳鋼

鐵細(xì)菌是好氧菌，可以將二價(jià)鐵氧化為三價(jià)鐵，使之以鞘的形式沉淀下來，同時(shí)還產(chǎn)生大量黏液，構(gòu)成銹瘤。由于它們耗氧，而銹瘤又阻礙氧的擴(kuò)散，銹瘤下面的金屬表面常常處于缺氧狀態(tài)，從而構(gòu)成氧濃差電池，引起鋼的腐蝕穿孔，還會(huì)降低管道中水的流速，從而降低冷卻水的冷卻效果。

SRB能使碳鋼和低合金鋼產(chǎn)生點(diǎn)蝕，生成黑色FeS沉積物。

硫氧化菌能把元素硫或其他還原態(tài)的硫化物氧化為硫酸，使介質(zhì)的pH值降低。其他好氧菌因產(chǎn)生有機(jī)酸，故也具有不同程度的腐蝕作用。上海電力學(xué)院二、不銹鋼不銹鋼的微生物腐蝕是嚴(yán)重的，即使含鉬量達(dá)4.5％的奧氏體不銹鋼也會(huì)發(fā)生微生物腐蝕。其微生物腐蝕特征是點(diǎn)蝕，最常見的是在不銹鋼的焊件上。有時(shí)微生物可使不銹鋼先以晶間腐蝕開始，最終成為氯化物的應(yīng)力腐蝕破裂。蝕孔和裂紋主要發(fā)生在焊縫的熱影響區(qū)和應(yīng)力區(qū)。如SRB曾使904L奧氏體不銹鋼(20％Cr，25％Ni，4.5％Mo，1.5％Cu，0.02％C，其余為Fe)制造的海水換熱器水室的法蘭處發(fā)生縫隙腐蝕和點(diǎn)蝕。蝕孔呈“墨水瓶狀”。又如鐵細(xì)菌曾使井水試壓后未排放干凈的、壁厚為3mm的304L和316L不銹鋼管道在試壓1個(gè)月后發(fā)生點(diǎn)蝕穿孔。此時(shí)，蝕孔上覆蓋有大量的紅棕色沉積物。上海電力學(xué)院三、銅和銅合金因?yàn)殂~離子或銅鹽對(duì)微生物有一定毒性，故主要是一些耐銅離子的細(xì)菌造成腐蝕。例如，氧化硫硫桿菌能在銅離子濃度高達(dá)2％的溶液中生長。假單胞菌可使銅合金在海水中的腐蝕速度增大約20倍。SRB曾使海水管道系統(tǒng)中銅鎳合金的焊接區(qū)和熱影響區(qū)發(fā)生孔蝕和選擇性腐蝕。在核電站的主凝汽器、給水加熱器、各種小型換熱器、泵和閥門中，廣泛使用著各種銅合金。雖然銅對(duì)一般的污垢生物是有毒的，但這些銅合金對(duì)微生物腐蝕仍是敏感的。在核電站的冷卻水等系統(tǒng)中，人們曾遇到一些由于微生物活動(dòng)影響而發(fā)生的銅合金的點(diǎn)蝕、選擇性腐蝕和氨引起的應(yīng)力腐蝕開裂的事例。上海電力學(xué)院四、鎳和鎳合金鎳合金耐微生物腐蝕能力較強(qiáng)，但也能產(chǎn)生嚴(yán)重的點(diǎn)蝕。例如

①嗜熱菌可使Ni201受到嚴(yán)重腐蝕；

②在用河水作直流冷卻水的系統(tǒng)中，用鎳管制作的換熱器曾發(fā)生由硫酸鹽還原菌引起的腐蝕穿孔；

③在含有假單胞菌的冷卻水中，由蒙乃爾合金制造的換熱器曾發(fā)生嚴(yán)重的點(diǎn)蝕，金相檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，蒙乃爾合金管上有明顯的晶間腐蝕，有些部位還發(fā)生選擇性腐蝕，合金中的鎳被優(yōu)選浸出而剩下海綿狀的富銅物質(zhì)。上海電力學(xué)院五、鈦和鈦合金鈦合金是所有常用耐蝕金屬中唯一已知有耐微生物腐蝕能力的合金。在過去的30年中，鈦合金在列管式換熱器、容器、泵、閥門、管道系統(tǒng)以及冷卻水系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，不論是各種天然水，還是海水，或處理過的和未處理過的工藝?yán)鋮s水，都未發(fā)現(xiàn)鈦合金構(gòu)件的事故與微生物腐蝕有關(guān)。把鈦合金試樣放在海洋中進(jìn)行的長達(dá)20年的各種暴露試驗(yàn)表明，它對(duì)海洋中的微生物和大生物都是耐蝕的。而且鈦合金對(duì)控制微生物及其黏泥用的各種殺生劑也是耐蝕的。原因：其表面能生成一層高度穩(wěn)定的、致密的和與基體金屬結(jié)合力很強(qiáng)的保護(hù)性氧化膜。主要成分是金紅石或銳鐵礦結(jié)構(gòu)的二氧化鈦。由于鈦很活潑，和氧有很強(qiáng)的親合力，只要遇到痕量的氧或水分時(shí)，就會(huì)自動(dòng)地和迅速地生成上述保護(hù)性氧化膜。上海電力學(xué)院六、非金屬材料一些專門“食”烴類或有機(jī)涂料的微生物能損壞有機(jī)涂層。例如：假單細(xì)胞菌可以破壞含氧化亞銅和三丁基錫化合物的涂料而使基體金屬腐蝕。由于能產(chǎn)生硫酸，硫氧化菌可以使混凝土迅速破壞。

真菌可將木材的纖維素轉(zhuǎn)化為葡萄糖而損壞冷卻水系統(tǒng)中的木質(zhì)構(gòu)件。一些有代表性的微生物腐蝕事例列于表6-1中。由此可見，在冷卻水系統(tǒng)中的碳鋼、鍍鋅鋼、不銹鋼、銅鎳合金、蒙乃爾合金、鎳銅合金和鎳鉬合金設(shè)備，都可能發(fā)生微生物腐蝕。上海電力學(xué)院上海電力學(xué)院第四節(jié)冷卻水系統(tǒng)的微生物黏泥簡稱黏泥，是指由于水中溶解的營養(yǎng)源而引起細(xì)菌、絲狀菌(霉菌)、藻類等微生物群增殖，并以這些微生物為主體，混有泥砂、無機(jī)物和塵土等，形成附著的或堆積的軟泥性沉積物。不僅會(huì)降低換熱器和冷卻塔的冷卻作用、惡化水質(zhì)，且還會(huì)引起冷卻水系統(tǒng)中設(shè)備的腐蝕和降低水質(zhì)穩(wěn)定劑的緩蝕、阻垢和殺生作用。另外，由于黏泥和淤泥往往同時(shí)存在，故有些部分把兩者放在一起進(jìn)行討論或?qū)Ρ取Ｉ虾ｋ娏W(xué)院一、微生物黏泥的組成微生物黏泥是以微生物菌體及其粘結(jié)在一起的黏性物質(zhì)(多糖類、蛋白質(zhì)等)為主體組成的。見下表。一般，黏泥的灼燒減量超過25％，且含有大量的有機(jī)物(以微生物為主體)；而淤泥的灼燒減量小于25％，且微生物含量也小，但泥砂等無機(jī)物成分多。表6-2換熱器上的黏泥和淤泥化學(xué)分析結(jié)果%上海電力學(xué)院二、黏泥微生物的種類和特點(diǎn)微生物種類特點(diǎn)藻類藍(lán)藻類細(xì)胞內(nèi)含有葉綠素，利用光能，進(jìn)行碳酸同化作用；在冷卻塔、熱水池、冷水池等接觸光的場所最常見。綠藻類硅藻類細(xì)菌類產(chǎn)黏泥細(xì)菌是塊狀瓊脂，細(xì)菌分散于其中；在有機(jī)污染的水系中最常見。球衣細(xì)菌在有機(jī)污染的水系中呈棉絮狀聚集鐵細(xì)菌氧化水中的亞鐵離子，使之成為高鐵化合物沉積在細(xì)胞周圍硫細(xì)菌污水中常見，一般在體內(nèi)含有硫黃顆粒，是水中的硫化物氧化硝化細(xì)菌將氨氧化成亞硝酸和將亞硝酸氧化成硝酸的細(xì)菌，在循環(huán)水系統(tǒng)中有氨的地方繁殖硫酸鹽還原菌是硫酸鹽還原，生成硫化氫的厭氧性細(xì)菌真菌類藻菌類(水霉菌)在菌絲中沒有隔膜，全部菌絲成為一個(gè)細(xì)胞不完全菌類在菌絲中有隔膜表6-3敞開式循環(huán)冷卻水中組成黏泥微生物其中，產(chǎn)黏泥細(xì)菌引起的故障最多，其次是藻類、霉菌(絲狀茵)、球衣細(xì)菌(絲狀細(xì)菌)引起的故障。上海電力學(xué)院三、微生物黏泥引起的故障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中冷卻水的通道，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，降低冷卻水的流量和冷卻效果，增加泵壓；③黏泥聚集在冷卻塔填料的表面或填料間，堵塞冷卻水的通過，降低冷卻塔的冷卻效果；④粘泥覆蓋在換熱器內(nèi)的金屬表面，阻止緩蝕劑與阻垢劑到達(dá)金屬表面發(fā)揮其緩蝕與阻垢作用，阻止殺生劑殺滅黏泥中和黏泥下的微生物，降低這些藥劑的功效；上海電力學(xué)院⑤黏泥覆蓋在金屬表面，形成差異腐蝕電池。引起這些金屬設(shè)備的腐蝕；⑥大量的黏泥，尤其是藻類，存在于冷卻水系統(tǒng)中的設(shè)備上，影響了冷卻水系統(tǒng)的外觀。圖6-2微生物黏泥引起的故障上海電力學(xué)院污垢熱阻（foulingresistance）表示換熱設(shè)備傳熱面上因沉積物而導(dǎo)致傳熱效率下降程度的數(shù)值，即換熱面上沉積物所產(chǎn)生的傳熱阻力，單位為㎡·K/W。污垢熱阻隨黏泥和磷酸鈣附著量的增加而成正比地增加在附著物量相同的情況下，黏泥的污垢熱阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于磷酸鈣的污垢熱阻黏泥中的蛋白質(zhì)含量和灼燒減量愈大，即微生物的含量愈大，則其污垢熱阻也愈大黏泥的污垢熱阻上海電力學(xué)院表6-4黏泥和淤泥故障發(fā)生的部位上海電力學(xué)院四、影響微生物和黏泥的環(huán)境因素1、微生物的營養(yǎng)源其中最重要的元素是碳、氮、磷(見表6-5)。營養(yǎng)源滲入冷卻水系統(tǒng)的途徑主要有三種：補(bǔ)充水、大氣和設(shè)備泄漏。判定營養(yǎng)源滲入程度的一個(gè)指標(biāo)是化學(xué)耗氧量(COD)。一般認(rèn)為，循環(huán)水中的COD>10mg/L就易發(fā)生黏泥引起的故障。表6-5冷卻水中微生物繁殖的能源與營養(yǎng)源上海電力學(xué)院2、水溫影響微生物生長和繁殖的水溫，因微生物的種類而異。在各種各樣的微生物中，都有一個(gè)最佳的增殖溫度。如圖6-3表示冷卻水中微生物增殖速度與水溫的關(guān)系，此時(shí)最佳溫度30~40℃。圖6-3水溫對(duì)細(xì)菌繁殖的影響上海電力學(xué)院3、pH值一般來說，細(xì)菌宜在中性或堿性環(huán)境中繁殖，絲狀菌(霉菌類)宜在酸性環(huán)境中繁殖。圖6-4表示冷卻水中存在細(xì)菌群時(shí)的pH值和增殖速度的關(guān)系。這些細(xì)菌群最佳繁殖的pH值是在6~9之間。通常冷卻水的pH值宜控制在6.5~9.0的范圍，該范圍正處在微生物增殖的最佳pH值范圍。圖6-4pH值對(duì)細(xì)菌增殖的影響上海電力學(xué)院4、溶解氧

好氧性細(xì)菌和絲狀菌(霉菌類)利用溶解氧，氧化分解有機(jī)物，吸收細(xì)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。5、光在冷卻水系統(tǒng)中所生成的微生物中，藻類需要光能，而其他微生物的繁殖則不需光能。6、細(xì)菌數(shù)一般，細(xì)菌數(shù)<103個(gè)/mL時(shí)，故障發(fā)生得少；細(xì)菌數(shù)>104個(gè)/mL時(shí)，粘泥故障容易發(fā)生。見圖6-5。上海電力學(xué)院圖6-5黏泥故障發(fā)生頻率與細(xì)菌數(shù)的關(guān)系上海電力學(xué)院7、懸浮物

黏泥的形成與冷卻水中的懸浮物密切相關(guān)。設(shè)計(jì)規(guī)范要求循環(huán)冷卻水的懸浮物濃度不宜大于20mg/L，當(dāng)換熱器為板式、翅片式或螺旋板式時(shí)，懸浮物的濃度則不宜大于l0mg/L。8、黏泥量是使1m3的冷卻水通過浮游生物網(wǎng)所得到的黏泥體積(mL)。黏泥量在10mL/m3以上的冷卻水系統(tǒng)，黏泥故障發(fā)生率高。9、黏泥附著度是衡量黏泥附著性的指標(biāo)，附著度越高，其危害程度越大。10、流速凡冷卻水流經(jīng)殼程的或立式換熱器都有低流速部位，黏泥或淤泥易在那里堆積。上海電力學(xué)院第五節(jié)冷卻水中微生物的控制指標(biāo)冷卻水中微生物的控制主要是通過控制其中微生物的數(shù)量來實(shí)現(xiàn)，見表6-6。監(jiān)測項(xiàng)目控制指標(biāo)監(jiān)測頻率異養(yǎng)菌真菌硫酸鹽還原菌鐵細(xì)菌黏泥量<5χ105個(gè)/mL(平面計(jì)數(shù)法)<10個(gè)/mL<50個(gè)/mL<100個(gè)/mL<4mL/m3(生物過濾網(wǎng)法)<1mL/m3(碘化鉀法)2~3次/周1次/周1次/月1次/月1次/天1次/天表6-6循環(huán)冷卻水中微生物控制指標(biāo)及監(jiān)測頻率上海電力學(xué)院第六節(jié)冷卻水系統(tǒng)中微生物的控制方法一、選用耐蝕材料金屬材料耐微生物腐蝕的性能大致排列為：鈦>不銹鋼>黃銅>純銅>硬鋁>碳鋼一般來講，硫、磷或硫化物含量低的合金耐硫酸鹽還原菌腐蝕能力較高。二、控制水質(zhì)控制水質(zhì)主要是控制冷卻水中的氧含量、pH值、懸浮物和微生物的養(yǎng)料。

油類是微生物的養(yǎng)料，故應(yīng)盡可能防止它泄漏入冷卻水系統(tǒng)。若漏入冷卻水中的油較多，則應(yīng)及時(shí)清除。氮肥廠中進(jìn)入冷卻水系統(tǒng)的氨能引起硝化細(xì)菌的繁殖和降低氯的殺生能力，應(yīng)加以控制。上海電力學(xué)院三、采用殺生涂料在采用防腐涂料保護(hù)金屬換熱器的冷卻水一側(cè)時(shí)，所用涂料應(yīng)能耐受冷卻水中微生物的破壞。涂料中添加能抑制微生物生長的殺生劑(例如偏硼酸鋇、氧化亞銅、氧化鋅、三丁基氧化錫等)是人們常采用的一些控制微生物生長、破壞涂料和引起腐蝕的有效措施。用由改性水破璃、氧化亞銅、氧化鋅和填料等制成的無機(jī)防藻涂料涂刷在冷卻塔和水池的內(nèi)壁上，則不但可以控制冷卻水系統(tǒng)中冷卻塔、水池內(nèi)壁、抽風(fēng)筒、收水器等處藻類的生長，而且還可以抑制冷卻水中異養(yǎng)菌的生長。

上海電力學(xué)院四、陰極保護(hù)冷卻水中存在硫酸鹽還原菌時(shí)，碳鋼的陰極保護(hù)電位一般應(yīng)為-0.95v。這一電位可使碳鋼在厭氧環(huán)境中處于免蝕狀態(tài)，也就是使碳鋼處于熱力學(xué)的穩(wěn)定狀態(tài)，從而防止碳鋼被腐蝕。采用犧牲陽極保護(hù)時(shí)，則應(yīng)注意生物附著物的影響。例如，鋁合金犧牲陽極表面易長滿海洋生物，能導(dǎo)致犧牲陽極的電阻增高，陽極輸出電流下降，影響陰極保護(hù)的效果。與之相反，鋅犧牲陽極則極少受到生物污染的影響。五、防止陽光照射藻類的生長和繁殖需要陽光，故冷卻水系統(tǒng)應(yīng)避免陽光的直接照射。為此，水池上面應(yīng)加蓋；冷卻塔的進(jìn)風(fēng)口則可加裝百頁窗。上海電力學(xué)院六、清洗進(jìn)行物理清洗或化學(xué)清洗可以把冷卻水中微生物生長所需的養(yǎng)料(如漏入冷卻水中的油類)、微生物生長的基地(如黏泥)和庇護(hù)所(如腐蝕產(chǎn)物和淤泥)以及微生物本身從冷卻水系統(tǒng)中的金屬設(shè)備表面上除去，并從冷卻水系統(tǒng)中排出。清洗對(duì)于一個(gè)被微生物嚴(yán)重污染的冷卻水系統(tǒng)來說，是一種十分有效的措施。清洗還可使清洗后剩下來的微生物直接暴露在外，從而為殺生劑直接達(dá)到微生物表面并殺死它們創(chuàng)造有利的條件。七、旁流過濾在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中設(shè)計(jì)安裝用砂子或無煙煤等為濾料的旁濾池過濾冷卻水是一種控制微生物生長的有效措施。通過旁流過濾，可以在不影響冷卻水系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況下除去水中大部分微生物。上海電力學(xué)院八、混凝沉淀在補(bǔ)充水的前處理或循環(huán)冷卻水的旁流處理中，常用鋁鹽、鐵鹽等混凝劑或高分子絮凝劑。這些藥劑能在絮凝沉淀過程中將水中的微生物隨生成的絮凝體一起沉淀下來，從而把它們除去。此法除去的微生物可占水體中微生物的80％左右。九、噬菌體法噬菌體是一種能夠吃掉細(xì)菌的微生物，稱為細(xì)菌病毒。它與動(dòng)物病毒、植物病毒不同，只對(duì)細(xì)菌的細(xì)胞發(fā)生作用，故是一種很小的但非常有用的病毒。噬菌體靠寄生在“宿主”的細(xì)菌體內(nèi)進(jìn)行繁殖，結(jié)果將宿主吃掉，該過程叫溶菌作用。這是防止和消除冷卻水中生物黏泥的一種有前途的生物方法。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，該法對(duì)防止電站的海水冷卻水系統(tǒng)和造紙廠的工業(yè)水系統(tǒng)中的黏泥非常有效。上海電力學(xué)院噬菌體法的優(yōu)點(diǎn)是：①與加氯相比，噬菌體的溶菌作用不會(huì)影響生態(tài)環(huán)境。②一個(gè)噬菌體溶菌后，能放出數(shù)百個(gè)噬菌體，所以只要加入少量噬菌體，就能獲得非常好的效果。③噬菌體的增殖保存技術(shù)已經(jīng)建立，可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定供給。④經(jīng)濟(jì)上合算。例如，對(duì)一個(gè)濱海火力發(fā)電站冷卻水系統(tǒng)的微生物控制方案，噬菌體法的費(fèi)用僅為加氯法的1/5左右。十、添加殺生劑這是最有效和最常用的方法之一。殺生劑又稱殺菌滅藻劑、殺微生物劑、殺菌劑等。冷卻水系統(tǒng)中使用的殺生劑簡稱冷卻水殺生劑。一般要求能控制冷卻水中微生物的生長，從而控制微生物腐蝕和微生物黏泥，不一定要求能殺滅冷卻水中所有的微生物。上海電力學(xué)院第七節(jié)冷卻水殺生劑一、優(yōu)良的冷卻水殺生劑應(yīng)具備的條件①能有效的控制和殺滅范圍很廣的微生物——細(xì)菌、真菌和藻類，特別是形成黏泥的微生物，即它應(yīng)是一種廣譜的殺生劑；②在不同的冷卻水的條件下，它易于分解或被生物降解，理想的殺生劑應(yīng)該是，一旦在冷卻水系統(tǒng)中完成了殺生任務(wù)并被排放入環(huán)境中后，應(yīng)該能被水解或生化處理而失去毒性。③在游離活性氯存在時(shí)，具有抗氧化性，以保持殺生效率不受損失。④在使用濃度下，與冷卻水中的緩蝕劑和阻垢劑能相容。⑤在冷卻水系統(tǒng)運(yùn)行的pH值范圍內(nèi)有效而不分解。⑥在對(duì)付微生物黏泥時(shí)具有穿透黏泥和分散或剝離黏泥的能力。上海電力學(xué)院人們通常把冷卻水殺生劑分為兩大類：氧化性殺生劑和非氧化性殺生劑。上海電力學(xué)院二、氧化性殺生劑使蛋白質(zhì)變性冷卻水中常用的氧化性殺生劑有：氯、次氯酸鹽、氯化異氰尿酸、二氧化氯、臭氧、溴及溴化物等。1、氯是人們最熟悉和有效的工業(yè)殺生劑。是一種強(qiáng)氧化性殺生劑，用于水處理中殺菌消毒的歷史最為悠久。雖然近年來開發(fā)了許多新型的氧化性和非氧化性殺生劑，但由于氯具有殺菌力強(qiáng)、價(jià)格低廉、來源方便等一系列的優(yōu)點(diǎn)，所以氯至今仍是應(yīng)用最廣泛的一種殺生劑。

氯進(jìn)入冷卻水中，水解生成鹽酸和次氯酸：次氯酸在水中電離，生成H+和OCl-兩種離子：上海電力學(xué)院

氯能氧化某些輔酶巰基(生產(chǎn)三磷酸腺苷的中間體)上的活性部位，而三磷酸腺苷對(duì)于微生物的呼吸至關(guān)重要，從而使微生物無法呼吸而死亡。一般，藻類比細(xì)菌更易被氯殺死。若有大塊藻類存在，則只有藻塊表面的藻類會(huì)被氯殺死，因?yàn)槿芙庠谒械穆容^容易到達(dá)和接觸藻塊的表面。次氯酸是一種極強(qiáng)的氧化劑，殺生效率比次氯酸根離子要高20倍。它容易擴(kuò)散通過微生物的細(xì)胞壁，與原生質(zhì)反應(yīng)，與細(xì)胞的蛋白質(zhì)生成化學(xué)穩(wěn)定的N—Cl鍵。冷卻水的pH值直接控制著次氯酸的電離度。低pH值對(duì)酸式存在形式有利。在pH＝5.0時(shí)，次氯酸的電離度很小，故殺生效果好，在pH＝7.5時(shí)，水中次氯酸的濃度和次氯酸根的濃度幾乎相等。在pH＞9.5時(shí)，次氯酸幾乎全部電離為次氯酸根離子，故殺生效果差(見圖6-6)。上海電力學(xué)院圖6-6pH值對(duì)水中有效游離氯(HClO)的影響一般，以氯為主的微生物控制方案的pH值范圍以6.5~7.5為最佳。pH＜6.5時(shí)，雖能提高氯的殺生效果，但冷卻水系統(tǒng)中金屬的腐蝕速度將增加。上海電力學(xué)院

氯不但殺死水中的微生物，還能氧化(破壞)冷卻水中某些阻垢劑或緩蝕劑，如氨基三亞甲基膦酸和巰基苯并噻唑等。冷卻水中有氨、硫化氫、二氧化硫等物質(zhì)存在時(shí)，會(huì)使氯的消耗量增加。比如氯能與水中的氨反應(yīng)，連續(xù)生成：NH2Cl、NHCl2和NCl3雖亦有殺生作用，但殺生能力遠(yuǎn)不如氯本身。合成氨廠的冷卻水中溶有較多的氨。采用氯作殺生劑時(shí)會(huì)遇到這一問題。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)控制微生物生長時(shí)，水中游離活性氯的濃度一般為0.5~1.0mg/L。這時(shí)絕大多數(shù)微生物的生長將得到控制。當(dāng)與非氧化性殺生劑聯(lián)合使用時(shí)，濃度可是0.2~0.5mg/L。上海電力學(xué)院2、次氯酸鹽冷卻水中常用的有次氯酸鈉、次氯酸鈣和漂白粉，都是氧化性殺生劑。過去，多用于生活飲用水的殺菌消毒，近年來，開始用在循環(huán)冷卻水中，但主要用于處理或剝離設(shè)備或管道中的黏泥。因此，次氯酸鹽也是一種黏泥剝離劑。次氯酸鹽在冷卻水中能生成次氯酸和次氯酸根離子。它們的生成量是冷卻水pH值的函數(shù)。隨著pH值的降低，次氯酸的生成量增加，次氯酸根的生成量則減少；隨著pH值的升高，則相反。由于次氯酸鹽在冷卻水中能生成次氯酸，所以它們的殺生作用與氯極為相似。上海電力學(xué)院3、氯化異氰尿酸又稱氯化三聚異氰酸。對(duì)小量的冷卻水或游泳池水常用能逐漸釋放出次氯酸或氯的有機(jī)氯化合物，如氯化異氰尿酸，以代替液氯或次氯酸鹽。異氰尿酸、氯化異氰尿酸及其鹽類的結(jié)構(gòu)式如下:上海電力學(xué)院特點(diǎn)：1）氯化異氰尿酸的貯存穩(wěn)定性好，使用方便，溶解性好，與附加成分相容，其水解產(chǎn)物異氰尿酸可防止日光（紫外線）對(duì)有效氯的破壞作用2）但其價(jià)格較高，故僅適用于水量小的冷卻水系統(tǒng)3）氯化異氰尿酸可制成片劑或顆粒劑。上海電力學(xué)院4、二氧化氯是一種有效的氧化性殺生劑。其殺生能力比氯強(qiáng)，殺生作用比氯快，且剩余劑量的藥性持續(xù)時(shí)間長。不僅有和氯相似的殺生性能，且還能分解菌體殘骸，殺死芽孢和孢子，控制黏泥生長。

ClO2用量小，用2.0mg/L的ClO2作用30min時(shí)能殺滅幾乎100％的微生物，而剩余的ClO2濃度尚有0.9mg/L。ClO2的適用的pH值范圍廣。在pH=6~10內(nèi)能有效地殺滅絕大多數(shù)微生物。這為循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在堿性條件(pH≥8.0)下運(yùn)行時(shí)選用合適的氧化性殺生劑提供了方便。ClO2不與冷卻水中的氨或大多數(shù)有機(jī)胺起反應(yīng)。ClO2是一種黃綠色到橙色的氣體，有類似于氯的刺激性氣味。不論其液體(沸點(diǎn)11℃)，還是氣體，都很不穩(wěn)定，運(yùn)輸時(shí)易發(fā)生爆炸事故。故ClO2必須在現(xiàn)場制備和使用。ClO2的成本約為氯的5倍。上海電力學(xué)院5、臭氧是一種氧化性很強(qiáng)但又不穩(wěn)定的氣體。

在水溶液中，臭氧保持著很強(qiáng)的氧化性，其作用機(jī)理與其他氧化性殺生劑有許多相同之處。臭氧與蛋白質(zhì)結(jié)合，破壞細(xì)胞呼吸所不可缺少的還原酶的活性。臭氧殺死微生物的機(jī)理與下面的反應(yīng)有關(guān)：O3O2+(O)臭氧化后檢驗(yàn)細(xì)菌的細(xì)胞時(shí)發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞已失去了維持生命的細(xì)胞質(zhì)而被破壞。

和氯相似其殺生效果也與冷卻水的pH值、溫度、有機(jī)物含量等因素有關(guān)。不過臭氧作殺生劑不會(huì)增加水中的氯離子濃度，冷卻水排放時(shí)不會(huì)污染環(huán)境或傷害水生生物。一般情況下，加入臭氧的冷卻水系統(tǒng)中，殘余臭氧的濃度應(yīng)保持在0.5mg/L左右。上海電力學(xué)院臭氧作為冷卻水殺生劑的優(yōu)點(diǎn)有：①無聲放電法制備臭氧時(shí)不會(huì)污染環(huán)境；②臭氧降解后生成氧，不會(huì)增加冷卻水中的含鹽量；③不會(huì)增加冷卻水中的COD；④不需另外再加入分散劑或表面活性劑；⑤不會(huì)像氯那樣在水中生成有機(jī)氯化物；⑥從長遠(yuǎn)看，是一種有希望的氯殺生劑的換代殺生劑；影響臭氧應(yīng)用于大型工業(yè)冷卻水系統(tǒng)的缺點(diǎn)是：①揮發(fā)性強(qiáng)，不易保留在水中；②在pH>7.5和溫度>40℃時(shí)，臭氧迅速分解；③能與許多有機(jī)化合物(如有機(jī)多元膦酸)反應(yīng)而使之失效；④對(duì)銅和銅合金有腐蝕性；⑤臭氧發(fā)生器等配套設(shè)備投資大；上海電力學(xué)院6、溴及溴化物在酸性或低pH值的冷卻水處理中，常用氯作殺生劑。但在堿性或高pH值的冷卻水處理中，因氯與水反應(yīng)生成的次氯酸會(huì)離解成次氯酸根離子，從而使其殺生作用大為減弱，見圖6-7。由圖可見，活性酸的百分?jǐn)?shù)是隨水的pH值升高而降低。在pH＝9.0左右，活性的HOCl的濃度已下降到很低，而HOBr的濃度卻還有35％左右。所以用溴代替氯以適應(yīng)堿性冷卻水處理的需要。圖6-7次溴酸和次氯酸的電離曲線上海電力學(xué)院在堿性冷卻水中，溴和氯殺生能力的對(duì)比結(jié)果見下表。表6-7氯和溴殺生能力的比較在含氨和氮基化合物的冷卻水中，用氯處理時(shí)所生成的一氯胺的殺生能力極差；而用溴處理上述冷卻水時(shí)，在溴化過程中生成的一溴胺和二溴胺均具有很強(qiáng)的殺生活性，并接近游離溴的殺生效果。上海電力學(xué)院

溴的殺生速度比氯快，在相同的條件下，在4分鐘內(nèi)溴可使細(xì)菌的存活率降低到0.0001％，而氯則不能。用氯和溴在pH=8.2的堿性冷卻水中對(duì)金屬進(jìn)行腐蝕試驗(yàn)的結(jié)果表明，在劑量相同的條件下，氯對(duì)金屬的腐蝕速度比溴要高2~4倍。

在對(duì)環(huán)境影響方面，溴胺在1小時(shí)內(nèi)即可衰減到最低值，而氯胺則需數(shù)小時(shí)。正因如此，在各國環(huán)境保護(hù)法規(guī)中，對(duì)排放水中余氯量均有嚴(yán)格的限制，而對(duì)排放水的含溴量則并無此類要求。目前可供冷卻水處理選用的溴化物殺生劑有：鹵化海因(溴氯二甲基海因、二溴二甲基海因、溴氯甲乙基海因等)、活性溴化物和氯化溴(BrCl)三大類上海電力學(xué)院四、非氧化性殺生劑致毒在某些方面，非氧化性殺生劑比氧化性殺生劑更有效或更方便。因此，在許多冷卻水系統(tǒng)中，常常是非氧化性殺生劑與氧化性殺生劑兩者聯(lián)合使用。例如，每天沖擊性加氯1~2次，同時(shí)每周加非氧化性殺生劑一次。1、氯酚類應(yīng)用于循環(huán)冷卻水中的氯酚類殺生劑主要有雙氯酚、三氯酚和五氯酚的化合物。國內(nèi)生產(chǎn)的以雙氯酚為主的復(fù)合殺生劑的主要成分為2,2’—二羥基—5,5’—二氯苯甲烷。其結(jié)構(gòu)式為：上海電力學(xué)院由該雙氯酚等制成的水溶液是一種高效、廣譜的殺生劑。這種殺生劑對(duì)異養(yǎng)菌、鐵細(xì)菌、硫酸鹽還原菌等都有較好的殺生作用。如15mg/L的劑量殺異養(yǎng)茵的效率可達(dá)95%。用于循環(huán)冷卻水中作殺生劑的三氯酚和五氯酚大多以2,4,5—三氯酚和五氯酚的鈉鹽形式使用。五氯酚的使用濃度一般為50mg/L。氯酚類殺生劑的殺生作用是由于它們能吸附在微生物的細(xì)胞壁上，然后擴(kuò)散到細(xì)胞結(jié)構(gòu)中，在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)生成一種膠態(tài)溶液，并使蛋白質(zhì)沉淀，氯酚類殺生劑由于其毒性大，易污染環(huán)境水體，故近年來已經(jīng)“失寵”。上海電力學(xué)院2、有機(jī)錫化合物常用的是氯化三丁基錫[(C4H9)3SnCl]、氫氧化三丁基錫[(C4H9)3SnOH]和氧化雙二丁基錫[(C4H9)Sn]2O。有機(jī)錫化合物對(duì)藻類、霉菌和使木材朽蝕的微生物有毒性。由于在溶液中不電離，它們?nèi)菀状┩肝⑸锏募?xì)胞壁并侵入細(xì)胞質(zhì)，與蛋白質(zhì)中的氨基和羧基形成復(fù)雜化臺(tái)物，從而使蛋白質(zhì)失效。有機(jī)錫化合物在堿性pH值范圍內(nèi)的效果最好。它們常與季銨鹽或有機(jī)胺類復(fù)配成復(fù)合殺生劑以改善其分散劑。實(shí)踐證明，這類復(fù)合殺生劑還有增效作用。上海電力學(xué)院3、季銨鹽

長碳鏈的季銨鹽是一些陽離子型表面活性劑，其結(jié)構(gòu)式可以表示為：其中的R1、R2、R3和R4代表不同的烴基，其中之一必須為長的碳鏈，X-常為鹵素陰離子。季銨鹽殺生劑中最常用的兩種藥劑是潔爾滅(十二烷基二甲基芐基氯化銨)和新潔爾滅。它們的結(jié)構(gòu)式分別為：上海電力學(xué)院

季銨鹽的殺菌作用歸功于其正電荷。這些正電荷與微生物細(xì)胞壁上帶負(fù)電的基團(tuán)生成化學(xué)鍵，并在細(xì)胞壁上產(chǎn)生應(yīng)力，導(dǎo)致溶菌作用和細(xì)胞的死亡，也能使蛋白質(zhì)變性而導(dǎo)致細(xì)胞死亡。它們破壞細(xì)胞壁的可透性，使維持生命的養(yǎng)分?jǐn)z入量降低。潔爾滅和新潔爾滅的陽離子相同，故殺生性能基本相似。兩者都具有殺生力強(qiáng)、使用方便、毒性小和成本低的優(yōu)點(diǎn)。還具有緩蝕作用、剝離粘泥的作用和除去水中臭味的功能。潔爾滅和新潔爾滅對(duì)異養(yǎng)菌的殺生效果好，殺霉菌的性能較差。使用濃度為20~30mg/L時(shí)，就可將SRB殺死。它們的滅藻效果比殺菌效果更好。這兩種藥劑并不是季銨鹽中殺生作用最強(qiáng)的有機(jī)化合物，但由于其毒性小，成本低，且具有殺菌滅藻的性能，故得到較為廣泛的應(yīng)用。使用濃度常為50~100mg/L，適宜的pH值為7~9。上海電力學(xué)院在季銨鹽的使用過程中會(huì)遇到以下一些問題。①在被塵埃、油類和碎屑嚴(yán)重污染的系統(tǒng)中，它們會(huì)失效。這是因?yàn)樗鼈兙哂斜砻婊钚?，此時(shí)，它們使油類乳化而不去與細(xì)胞壁成鍵。這一競爭機(jī)理使它們的殺生效果降低。②季銨鹽一般起泡多，因此常常需要與消泡劑一起使用，很不方便?，F(xiàn)在，國內(nèi)已有工廠能批量生產(chǎn)無泡和低泡的季銨鹽，從而克服了這一缺點(diǎn)。上海電力學(xué)院4、二硫氰酸甲烷是一種使用廣泛的有機(jī)硫殺生劑，作用機(jī)理是阻礙微生物中電子的轉(zhuǎn)移，從而使細(xì)胞死亡。它的結(jié)構(gòu)式為：它對(duì)于抑制藻類、真菌和細(xì)菌，尤其是硫酸鹽還原菌有效。由于價(jià)格低廉，殺生效果好，水解后的化合物毒性很低，沒有排污的困難，因此，常被使用于排放有嚴(yán)格限制約冷卻水系統(tǒng)和那些主要需控制粘泥細(xì)菌的冷卻水系統(tǒng)。用量為l0~100mg/L時(shí)，殺生率為99％(24小時(shí))。一般不宜單獨(dú)使用，都需配入某種分散劑和滲透劑，滲透劑可以促進(jìn)藥劑滲入細(xì)胞內(nèi)和真菌的粘液層內(nèi)。在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，其投加量為10~25mg/L。上海電力學(xué)院二硫氰基甲烷適宜的pH值為6.0~7.0。若pH＞7.5，就會(huì)迅速水解而失效。因此不能用在高堿性的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中。

二甲基二硫代氨基甲酸鈉和1,2亞乙基雙—二硫代氨基甲酸二鈉是一類殺生性能良好的有機(jī)硫化合物，它們的功能很像二硫氰基甲烷。它們易溶于水，在pH>=7.0時(shí)效果最好，因此適宜于在堿性條件下運(yùn)行的冷卻水系統(tǒng)中應(yīng)用。上海電力學(xué)院5、異噻唑啉酮是一類較新的殺生劑，常用異噻唑啉酮的衍生物，例如2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮和5-氯-2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮。它們的結(jié)構(gòu)式分別為：即使在濃度很低(0.5mg/L)時(shí)，異噻唑啉酮仍能有效地抑制冷卻水中各處的細(xì)菌、真菌和藻類的生長，故成本低。異噻唑啉酮是通過斷開細(xì)菌和藻類蛋白質(zhì)的鍵而起殺生作用的。與微生物接觸后，就能迅速地抑制其生長。該抑制過程是不可逆的，從而導(dǎo)致微生物細(xì)胞死亡。細(xì)胞死亡之前，異噻唑啉酮處理過的微生物就不能再合成酶和分泌有粘附性的和生物膜的物質(zhì)。上海電力學(xué)院異噻唑啉酮能控制冷卻水中多種藻類、真菌和細(xì)菌。因此是一類廣譜的殺生劑。還能迅速穿進(jìn)粘附在冷卻水系統(tǒng)中設(shè)備表面上的生物膜，對(duì)生物膜下面的微生物進(jìn)行有效的控制。異噻唑啉酮在較寬的pH值范圍內(nèi)都有優(yōu)良的殺生性能。它們是水溶性的，故能和一些藥劑復(fù)配在一起。在通常的使用濃度下，異噻唑啉酮是低毒性的殺生劑。不過其殺生活性會(huì)被硫化物破壞，所以對(duì)硫酸鹽還原菌無效。上海電力學(xué)院6、溴化丙酰胺開發(fā)較晚，其中的2,2-二溴-3-氮川丙酰胺DBNPA是一種廣譜殺生劑，殺生作用迅速而有效。對(duì)動(dòng)物的毒性屬中等。但：價(jià)格貴；易被還原劑脫溴而變成無毒的氰乙酸胺，所以水中有硫化物存在時(shí)影響其殺生性能；在堿性條件下，極易分解，影響其在堿性冷卻水處理中的廣泛應(yīng)用。上海電力學(xué)院7、戊二醛其殺生作用主要是對(duì)微生物細(xì)胞中蛋白質(zhì)的交聯(lián)作用。醛基與蛋白質(zhì)上的氨基、亞氨基、巰基等活性基團(tuán)發(fā)生加成反應(yīng)，使蛋白質(zhì)受到破壞而殺死微生物。戊二醛能與細(xì)胞壁中的肽聚糖發(fā)生作用，能與細(xì)胞質(zhì)組分及細(xì)胞膜相互作用，還能改變細(xì)胞的滲透性、破壞酶系統(tǒng)、抑制DNA、RNA和蛋白質(zhì)的合成，從而將微生物殺死。作為水處理殺生劑，其優(yōu)點(diǎn)是：①是一種高效、廣譜殺生劑；②對(duì)硫化物不敏感，能有效抑制產(chǎn)硫化氫的腐蝕性細(xì)菌；③不是離子型殺生劑，易與其他水處理劑相容；④對(duì)鹽類和硬度相容；⑤適宜的溫度和pH值范圍廣，在堿性條件下殺菌能力更強(qiáng)；⑥能消除已生成的生物膜，并抑制新生物膜的生成。但：遇到氨、伯胺類、銨鹽和除氧劑時(shí)會(huì)失去活性；濃度高時(shí)易聚合，宜在低溫下保存。上海電力學(xué)院8、季膦鹽是國內(nèi)外新一代的高效廣譜殺生劑，水處理中常用的有四甲基氯化瞵、四羥基烷基硫酸膦、四羥基烷基氯化膦等。其特點(diǎn)有：①是一種對(duì)細(xì)菌、真菌、和藻類都有效的廣譜殺生劑；②化學(xué)性能穩(wěn)定；③低毒；④不會(huì)受硫化物的影響而失效；⑤使用pH值范圍廣(2~12)；⑥產(chǎn)生泡沫少；⑦與一些傳統(tǒng)的非氧化型殺生劑易復(fù)配成有協(xié)同作用的復(fù)合殺生劑；⑧與氯殺生劑相容；⑨殺菌滅藻速度快；⑩清洗有無垢的換熱器時(shí)，清洗能力強(qiáng)，效果好。上海電力學(xué)院一些殺生劑性能的比較殺生劑細(xì)菌真菌藻類特點(diǎn)黏泥形成菌鐵細(xì)菌腐蝕性細(xì)菌形成芽孢的不形成芽孢的氯+++++++O++++氧化性，搬運(yùn)時(shí)有危險(xiǎn)，對(duì)金屬有腐蝕性，能破壞木材的木質(zhì)素，高pH值時(shí)殺生能力降低季銨鹽++++++++++++++有泡沫生成，陽離子型表面活性劑有機(jī)錫化合物-季銨鹽+++++++++++++++++有泡沫生成，陽離子型表面活性劑二硫氰基甲烷++++++++++++pH>7.5時(shí)無效，非離子型異噻唑啉酮+++++++++++++++搬運(yùn)時(shí)有危險(xiǎn)，非離子型銅鹽+++O++++將有銅析出在設(shè)備表面，引起電偶腐蝕溴的有機(jī)化合物+++++++++++O+水