大型循环冷却水电解处理杀菌性能的研究

大型循环冷却水电解处理杀菌性能的研究

赵放

中国石油集团东北炼化工程有限公司吉林设计院吉林吉林132000

摘要：工业循环冷却水处理大多采用化学药剂处理，存在水体污染、成本高、可靠性差等问题。凤台电厂首次采用电解方法处理600MW火力发电机组循环冷却水，通过研究电解处理在大型循环冷却水系统中的杀菌性能，表明电解处理可产生余氯、臭氧、双氧水等氧化性物质。单台机组循环水采用10台600A电解装置处理，可保持循环水系统清洁，无黏泥及藻类滋生，为一种绿色环保、低成本、可靠性高的循环水处理方法。

关键词：电解处理；循环冷却水；杀菌性能

1循环水系统微生物危害及控制

1.1微生物的生长繁殖及危害

水体中的微生物随着原水进入冷却塔系统，同时某些微生物及其孢子附着在灰尘上通过空气带入冷却塔。《循环水冷却用再生水水质标准》（HG/T3923—2007要求再生水的微生物数量级≤104mL-1，然而若循环水不严格杀菌，即使只浓缩2～3倍，数量级也完全可能增长到108mL-1。工业循环冷却水系统给大量微生物的生长提供了良好的栖息地。适宜微生物生长的水温（一般在25～40℃）、适中的pH（一般在6.5～9.0）、饱和的溶解氧以及充足的阳光等为循环冷却水微生物的生长繁殖营造了一个理想的环境。循环冷却水中最常见的有害微生物主要有细菌、真菌、藻类等，微生物的滋生严重危害循环冷却水系统。其中，常见的细菌如异养菌会产生黏泥，硫酸盐还原菌产生硫化氢，铁细菌沉积铁、锰化合物，形成锈瘤及黏泥，微生物大量超标，会造成管道堵塞及腐蚀，给循环水系统的连续、稳定运行造成一系列的负面影响。

1.2循环水中微生物的控制

冷却水系统中控制微生物的方法有很多，添加杀菌剂是控制冷却水系统中微生物生长最常用的方法之一。电解法处理循环水是近年来的一种新兴技术，除有阻垢功能外，还可通过电解单元本身产生的余氯、臭氧、双氧水等多种氧化性物质来杀菌灭藻。

2电解法处理循环水杀菌性能研究

2.1电解法处理循环水基本原理

使用电解法处理循环冷却水，是近年来的一种新兴技术，以其无需加药、设备简单的优点，在世界范围内发展较快，应用广泛。电解法基本工作单元如图1所示，设备构造相当于一个电解池，外接电源为380V交流电转换成的16~20V直流电，转盘中心的轴为阳极，转盘为阴极。在反应室内壁（阴极）附近发生的主要化学反应有（反应式后为对应平衡电极电位）：2H2O+2e-→H2↑+2OH-（0.8277V）

为了防止阴极板结垢导致电解效率下降，反应器的转盘额外设计了缓慢转动的刮刀装置，见图，使阴极板上的垢被及时刮除，沉积到电解池底部，定期排出。

图：电解装置反应器内部结构

2.2水质分析及微生物繁殖状况评价

对于电厂循环水系统来说，微生物由补充水带入循环水系统，由于循环水系统适宜的环境和相对丰富的营养物质使得微生物的生长繁殖一般以远超过循环水浓缩倍率的程度进行。但补充水自身的微生物数量始终是循环水系统微生物生长繁殖的先决条件，故分别选取凤台电厂夏季水源水及澄清池出水进行微生物生长状况评价。异养菌以牛肉膏、蛋白胨为培养基，平板菌落法计数；铁细菌以柠檬酸铁铵为培养基，MPN法计数；硫酸盐还原菌以K2HPO4为培养基，MPN法计数，检测结果见表1。

由表1可以看出：水源水、澄清池出水的微生物均以异养菌为主，水源水中异养菌、铁细菌、硫酸盐还原菌数量均超过1.2中对循环水微生物的控制标准，由于加入了一定量的杀菌剂，澄清池出水中3种细菌数量均小于水源水，但铁细菌、硫酸盐还原菌未达到控制标准。

2.3投加杀菌剂处理循环水杀菌性能评价

机组循环水系统采用石灰处理，同时投加杀菌剂，投加方式采用氧化型与非氧化型杀菌剂交替投加，氧化型杀生剂采用10%次氯酸钠溶液，非氧化型杀菌剂为异噻唑啉酮衍生物（液体，活性物质量分数≥14.0％）。结合药剂成本及运行可靠性考虑，夏季一般每3d投加1次次氯酸钠，每台机组每次投加约1.5t，可使循环水中余氯达到0.2mg/L。每月28日投加1次非氧化性杀菌剂，每台机组每次投加3.5t，相当于投加质量浓度约100mg/L。可以看出：（1）循环水中各种细菌数量随循环水杀菌剂的投加而有规律的增加、减少。（2）循环水中异养菌基本合格，但总体水平较高，除投加非氧化性杀菌剂后（每月28日）较低，其他时间异养菌数量基本在（4~9）×104mL-1范围内。（3）循环水中铁细菌、硫酸盐还原菌数量远低于异养菌数量，但超出1.2控制指标情况较常见。除投加非氧化性杀菌剂后（每月28日）几天较低，其他时间两种细菌数量基本在（0.5~2.0）×102mL-1范围内。

2.4电解法处理循环水杀菌性能评价

1、2号机组循环水系统采用电解法处理，代替传统阻垢剂、杀菌剂处理。每台机组配置10台电解单元，每台电解单元额定电流600A。分别将1号机组循环水电解单元电流设置为100、300、600A，投运全部10台电解电源，电流为100A时，经检测，循环水余氯、臭氧、双氧水质量浓度均约为0.01mg/L左右，电解装置出口余氯、臭氧、双氧水质量浓度均约为0.10mg/L；电流为300A时，上述两组数值分别为0.05mg/L左右和0.40mg/L左右；电流为600A时，上述两组数值分别为0.15mg/L左右和0.90mg/L左右。采用电解处理，循环水中细菌总数相对较稳定，没有投加杀菌剂处理时的周期性波动现象，并且随着电流增加，循环水中异养菌、铁细菌、硫酸盐还原菌从100A时均超过控制指标，到300A时基本达到控制指标（与采用杀菌剂处理相当），再到600A时明显优于控制指标。

3结论

通过600MW火力发电机组7万m3/h循环水系统电解处理试验，并与化学处理方法对比，电解处理较化学处理优势明显，可适用于电厂循环水杀菌、阻垢、防腐处理。

（1）电解处理的方式是“以水治水”，无需投加任何化学药剂，对水体无污染，具有很好的环保效益。

（2）电解处理杀菌效果优于传统的投加化学药剂处理。1台600MW发电机组循环水采用10台600A电解单元处理，产生的余氯、臭氧、双氧水等氧化性物质在循环水中的平衡值均达到0.15mg/L左右，足够杀死循环水中的微生物，避免了细菌对某种化学药剂产生适应性。

（3）电解处理，具有连续性，能使循环水中细菌数量稳定在较低水平，避免了化学处理因冲击性间断投加而导致循环水细菌数量的周期性波动。1台600MW发电机组循环水采用10台600A电解单元处理，循环水中异养菌、铁细菌、硫酸盐还原菌分别稳定在（1.0~1.5）×104、20~40、10~20mL-1范围内，明显优于循环水中细菌总数控制指标，且稳定性好。

（4）电解处理，能使循环水系统保持清洁，有效避免微生物黏泥及藻类的滋生，有利于机组的安全经济运行。

参考文献：

［1］王晨晨，施杰，肖丙雁.电化学循环水水质稳定处理技术的原理及应用［J］.宝钢技术，2012（2）：63-67.