1、循环冷却水系统中微生物和其控制循环冷却水系统中微生物和其控制第一节第一节 冷却水系统中引起故障的微生物冷却水系统中引起故障的微生物 并不是冷却水系统中所有的微生物都会引起故障，常见的并不是冷却水系统中所有的微生物都会引起故障，常见的会引起故障的微生物主要是细菌、真菌和藻类。现分别对它们会引起故障的微生物主要是细菌、真菌和藻类。现分别对它们作一扼要的介绍。作一扼要的介绍。一、细菌一、细菌 与藻类和霉菌相比，细菌显得微小。除非有大的菌落，否与藻类和霉菌相比，细菌显得微小。除非有大的菌落，否则就需借助显微镜才能察见或鉴别。冷却水系统中与金属腐蚀则就需借助显微镜才能察见或鉴别。冷却水系统中与金属腐蚀或
2、黏泥形成有关的细菌主要有下面几类：或黏泥形成有关的细菌主要有下面几类：循环冷却水系统中微生物和其控制1、产黏泥细菌、产黏泥细菌 又称黏液形成菌、黏液异养菌等，是冷却水系统中数量最多的又称黏液形成菌、黏液异养菌等，是冷却水系统中数量最多的一类有害细菌。包括一类有害细菌。包括11个细菌属：假单胞菌属、气单胞菌属、微球个细菌属：假单胞菌属、气单胞菌属、微球菌属、芽孢杆菌属、不动杆菌属、葡萄球菌属、产碱杆菌属、棒状菌属、芽孢杆菌属、不动杆菌属、葡萄球菌属、产碱杆菌属、棒状杆菌属、肠杆菌科、黄杆菌属和布鲁氏菌属。杆菌属、肠杆菌科、黄杆菌属和布鲁氏菌属。在冷却水中，它们产生一种胶状的、黏性的或黏泥状的、附
3、着在冷却水中，它们产生一种胶状的、黏性的或黏泥状的、附着力很强的沉积物，这种沉积物遮盖在金属的表面上，降低冷却水的力很强的沉积物，这种沉积物遮盖在金属的表面上，降低冷却水的冷却效果，阻止冷却水中的缓蚀剂、阻垢剂和杀生剂到达金属表面冷却效果，阻止冷却水中的缓蚀剂、阻垢剂和杀生剂到达金属表面发生缓蚀、阻垢和杀生作用，并使金属表面形成差异腐蚀电池而发发生缓蚀、阻垢和杀生作用，并使金属表面形成差异腐蚀电池而发生沉积物下腐蚀生沉积物下腐蚀(垢下腐蚀垢下腐蚀)。但是，这些细菌本身并不直接引起腐蚀。直接引起金属腐蚀的但是，这些细菌本身并不直接引起腐蚀。直接引起金属腐蚀的细菌，按其作用来分有铁沉积细菌、产硫化
4、物细菌和产酸细菌细菌，按其作用来分有铁沉积细菌、产硫化物细菌和产酸细菌。循环冷却水系统中微生物和其控制2、铁沉积细菌、铁沉积细菌 简称铁细菌。包括：嘉氏铁杆菌、球衣细菌、鞘铁细菌和泉简称铁细菌。包括：嘉氏铁杆菌、球衣细菌、鞘铁细菌和泉发菌等。发菌等。铁细菌有以下特点：铁细菌有以下特点：在含铁的水中生长；在含铁的水中生长；通常被包裹在铁的化合物中；通常被包裹在铁的化合物中；生成体积很大的红棕色的黏性沉积物；生成体积很大的红棕色的黏性沉积物；铁细菌是好氧菌。但也可在氧含量小于的水中生长。铁细菌是好氧菌。但也可在氧含量小于的水中生长。铁细菌能使水中的亚铁化合物转变为不溶于水的三氧化二铁铁细菌能使水中
5、的亚铁化合物转变为不溶于水的三氧化二铁的水合物沉积下来，通过反应获得生长所需的能量。沉积物在细的水合物沉积下来，通过反应获得生长所需的能量。沉积物在细菌周围形成大量的棕色黏泥，从而引起管道堵塞，同时在铁管壁菌周围形成大量的棕色黏泥，从而引起管道堵塞，同时在铁管壁上形成锈瘤结节，产生点蚀。上形成锈瘤结节，产生点蚀。循环冷却水系统中微生物和其控制铁细菌的腐蚀机理铁细菌的腐蚀机理(好氧腐蚀好氧腐蚀)：锈瘤遮盖了钢铁的表面，由于微生物耗氧，锈瘤又阻碍氧的锈瘤遮盖了钢铁的表面，由于微生物耗氧，锈瘤又阻碍氧的扩散，结果使锈瘤下部常常处于缺氧状态，形成氧浓差腐蚀电池，扩散，结果使锈瘤下部常常处于缺氧状态，形
6、成氧浓差腐蚀电池，缺氧区形成阳极使金属溶解，有氧区的金属表面成为阴极；并使缺氧区形成阳极使金属溶解，有氧区的金属表面成为阴极；并使冷却水中的缓蚀剂难于与金属表面作用生成保持膜。从而使钢的冷却水中的缓蚀剂难于与金属表面作用生成保持膜。从而使钢的腐蚀速度增加。如图腐蚀速度增加。如图6-1。铁细菌易用加氯或非氧化性杀生剂铁细菌易用加氯或非氧化性杀生剂(例如季铵盐例如季铵盐)的方法来控制。的方法来控制。循环冷却水系统中微生物和其控制 3、产硫化物细菌、产硫化物细菌 又称硫酸盐还原菌，是在无氧或缺氧状态下用硫酸盐中的氧又称硫酸盐还原菌，是在无氧或缺氧状态下用硫酸盐中的氧进行氧化反应而得到能量的细菌群。能
7、把水溶性的硫酸盐还原为进行氧化反应而得到能量的细菌群。能把水溶性的硫酸盐还原为硫化氢，冷却水中的硫酸根既可以是天然存在的，也可以是加硫硫化氢，冷却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却水酸控制冷却水pH值时引入的。硫酸盐还原菌使硫酸盐变为硫化氢，值时引入的。硫酸盐还原菌使硫酸盐变为硫化氢，从而创造了一个没有氧的还原性环境，并生活于其中。从而创造了一个没有氧的还原性环境，并生活于其中。硫酸盐还原菌是厌氧微生物。冷却水中黏泥下面缺氧，故硫硫酸盐还原菌是厌氧微生物。冷却水中黏泥下面缺氧，故硫酸盐还原菌常在那里生长繁殖。常见的是脱硫弧菌和梭菌。酸盐还原菌常在那里生长繁殖。常见的是脱硫弧
8、菌和梭菌。硫酸盐还原菌产生的硫化氢主要腐蚀碳钢，也包括不锈钢、硫酸盐还原菌产生的硫化氢主要腐蚀碳钢，也包括不锈钢、铜合金、镍合金以及在低铜合金、镍合金以及在低pH值和硫化物或还原性条件下能腐蚀的值和硫化物或还原性条件下能腐蚀的金属。另外硫化氢与铬酸盐和锌盐反应，使这些缓蚀剂从水中沉金属。另外硫化氢与铬酸盐和锌盐反应，使这些缓蚀剂从水中沉淀出来，生成的沉淀则沉积在金属表面形成污垢。淀出来，生成的沉淀则沉积在金属表面形成污垢。循环冷却水系统中微生物和其控制硫酸盐还原菌的腐蚀机理硫酸盐还原菌的腐蚀机理(厌氧腐蚀厌氧腐蚀)：阳极反应阳极反应 4Fe 4Fe2+8e阴极反应阴极反应 8H2O 8H+8O
9、H-SO42-+8H+8e S2-+4H2O水中水中 Fe2+S2-FeS Fe2+6OH-3Fe(OH)2 在阴极，在阴极，SRB利用体内的氢化酶消耗电子将硫酸盐还原为硫利用体内的氢化酶消耗电子将硫酸盐还原为硫化氢，在水中生成化氢，在水中生成FeS、Fe(OH)2促进阳极腐蚀。促进阳极腐蚀。冷却水中，冷却水中，SRB引起的孔蚀的穿透速度为，是相当惊人的。引起的孔蚀的穿透速度为，是相当惊人的。厚的碳钢试样，在厚的碳钢试样，在60天内就腐蚀穿孔。其大小取决于天内就腐蚀穿孔。其大小取决于SRB的污染的污染程度和生长速度。即使程度和生长速度。即使pH值控制良好和用铬酸盐值控制良好和用铬酸盐锌盐作复合
10、缓锌盐作复合缓蚀剂，蚀剂，SRB仍能使金属迅速穿孔。仍能使金属迅速穿孔。循环冷却水系统中微生物和其控制 控制硫酸盐还原菌的生长只用加氯的方案不行。这是因为：控制硫酸盐还原菌的生长只用加氯的方案不行。这是因为：硫酸盐还原菌通常为粘泥所覆盖，水中的活性氯不容易到达这硫酸盐还原菌通常为粘泥所覆盖，水中的活性氯不容易到达这些微生物生长的深处；些微生物生长的深处；硫酸盐还原菌周围硫化氢的还原性环境使氯还原生成氯化物，硫酸盐还原菌周围硫化氢的还原性环境使氯还原生成氯化物，从而使氯失去了杀菌的能力。从而使氯失去了杀菌的能力。硫酸盐还原菌中的梭菌不但能产生硫化氯气体，而且还能产硫酸盐还原菌中的梭菌不但能产生硫
11、化氯气体，而且还能产生甲烷，从而为硫酸盐还原菌周围的产黏泥细菌提供营养。产黏生甲烷，从而为硫酸盐还原菌周围的产黏泥细菌提供营养。产黏泥细菌很不容易用杀生剂进行控制，因为它们周围有一层气体保泥细菌很不容易用杀生剂进行控制，因为它们周围有一层气体保护着，阻碍了氯的进入。护着，阻碍了氯的进入。长链的脂肪酸胺盐对控制硫酸盐还原菌是很有效的。其他的长链的脂肪酸胺盐对控制硫酸盐还原菌是很有效的。其他的非氧化性杀生剂，例如有机硫化合物非氧化性杀生剂，例如有机硫化合物(二硫氰基甲烷二硫氰基甲烷)，对硫酸盐，对硫酸盐还原菌的杀灭也是有效的。还原菌的杀灭也是有效的。循环冷却水系统中微生物和其控制4、产酸细菌、产酸
12、细菌硝化细菌硝化细菌 为自养型细菌，当冷却水中有氨或含氮的无机化合为自养型细菌，当冷却水中有氨或含氮的无机化合物时，能将氨氧化为硝酸，产生能量供自身生长繁殖。物时，能将氨氧化为硝酸，产生能量供自身生长繁殖。2NH3+4O2 2HNO3+2H2O+能量能量 当硝化细菌存在于含有氨的冷却水中时，水的当硝化细菌存在于含有氨的冷却水中时，水的pH值将发生意值将发生意外的变化。因为氨本应使水的外的变化。因为氨本应使水的pH值升高，但硝化细菌将氨氧化成值升高，但硝化细菌将氨氧化成硝酸，故冷却水的硝酸，故冷却水的pH值反而会下降。将使一些在低值反而会下降。将使一些在低pH值条件下易值条件下易被侵蚀的金属被侵
13、蚀的金属(主要是碳钢，还有铜和铝主要是碳钢，还有铜和铝)遭受腐蚀。遭受腐蚀。氧对硝化细菌并没有不利的影响。这些微生物对铬酸盐或锌氧对硝化细菌并没有不利的影响。这些微生物对铬酸盐或锌盐等缓蚀剂也是相容的。在控制硝化细菌生长上，氯以及某些非盐等缓蚀剂也是相容的。在控制硝化细菌生长上，氯以及某些非氧化性杀生剂非常有效。然而，当冷却水中有较多的氨时，氯将氧化性杀生剂非常有效。然而，当冷却水中有较多的氨时，氯将与氨反应而被消耗掉。与氨反应而被消耗掉。循环冷却水系统中微生物和其控制硫杆菌硫杆菌 一种好氧型细菌，能把硫、硫化物或硫代硫酸盐氧化成硫酸。一种好氧型细菌，能把硫、硫化物或硫代硫酸盐氧化成硫酸。从而
14、对铁管或水泥管产生腐蚀破坏，其产生的黏质膜也可能堵从而对铁管或水泥管产生腐蚀破坏，其产生的黏质膜也可能堵塞管道，并使水发臭。塞管道，并使水发臭。二、真菌二、真菌 冷却水系统中的真菌包括霉菌和酵母菌两类。它们往往生冷却水系统中的真菌包括霉菌和酵母菌两类。它们往往生长在冷却塔的木质构件上、水池壁上和换热器中。长在冷却塔的木质构件上、水池壁上和换热器中。真菌破坏木材中的纤维素，使冷却塔的本质构件朽蚀。可真菌破坏木材中的纤维素，使冷却塔的本质构件朽蚀。可用有毒盐类用有毒盐类(例如铜盐例如铜盐)溶液浸渍木材的方法来防护。但木材安溶液浸渍木材的方法来防护。但木材安装前需要除去多余的铜盐，否则冷却水将把铜盐
15、带到各处，铜装前需要除去多余的铜盐，否则冷却水将把铜盐带到各处，铜离子被还原为铜，析出在金属离子被还原为铜，析出在金属(例如碳钢或铝例如碳钢或铝)的表面，引起电的表面，引起电偶腐蚀。偶腐蚀。循环冷却水系统中微生物和其控制 真菌生长能产生黏泥而沉积覆盖在换热器中换热管的表面真菌生长能产生黏泥而沉积覆盖在换热器中换热管的表面上，降低冷却水的冷却作用。上，降低冷却水的冷却作用。一般来讲，真菌对冷却水系统中的金属并没有直接的腐蚀一般来讲，真菌对冷却水系统中的金属并没有直接的腐蚀性，但产生的黏状沉积物会在金属表面建立氧浓差腐蚀电池而性，但产生的黏状沉积物会在金属表面建立氧浓差腐蚀电池而引起金属的腐蚀。黏
16、状沉积物覆盖在金属表面，使冷却水中的引起金属的腐蚀。黏状沉积物覆盖在金属表面，使冷却水中的缓蚀剂不能到那里去发挥防护作用。缓蚀剂不能到那里去发挥防护作用。冷却水系统中的真菌可以用杀真菌的药剂，例如五氯酚或冷却水系统中的真菌可以用杀真菌的药剂，例如五氯酚或三丁基锡的化合物等来控制。氯对于真菌不是很有效。三丁基锡的化合物等来控制。氯对于真菌不是很有效。循环冷却水系统中微生物和其控制三、藻类三、藻类 冷却水中的藻类主要有蓝藻、绿藻和硅藻。其颜色是由于它冷却水中的藻类主要有蓝藻、绿藻和硅藻。其颜色是由于它们体内有进行光合作用的叶绿素和其他色素存在，所以藻类的生们体内有进行光合作用的叶绿素和其他色素存在
17、，所以藻类的生长需要阳光。补充水带入的藻类进入冷却水中后会引起沉积，常长需要阳光。补充水带入的藻类进入冷却水中后会引起沉积，常常停留在阳光和水分充足的地方，例如水泥冷却塔的塔壁、集水常停留在阳光和水分充足的地方，例如水泥冷却塔的塔壁、集水池的边缘以及小氮肥厂喷淋式蛇管换热器的布水器和管壁上。池的边缘以及小氮肥厂喷淋式蛇管换热器的布水器和管壁上。死亡的藻类会变成冷却水中的悬浮物和沉积物。在换热器中，死亡的藻类会变成冷却水中的悬浮物和沉积物。在换热器中，它们将成为捕集冷却水中有机体的过滤器，为细菌和霉菌提供食它们将成为捕集冷却水中有机体的过滤器，为细菌和霉菌提供食物。藻类形成的团块进入换热器中后，
18、会堵塞换热器中的管路，物。藻类形成的团块进入换热器中后，会堵塞换热器中的管路，降低冷却水的流量，从而降低其冷却作用。降低冷却水的流量，从而降低其冷却作用。藻类本身不直接腐蚀，但生成的沉积物覆盖在金属表面形成藻类本身不直接腐蚀，但生成的沉积物覆盖在金属表面形成氧浓差电池而发生沉积物下腐蚀。将冷却塔和水池遮盖，阻止阳氧浓差电池而发生沉积物下腐蚀。将冷却塔和水池遮盖，阻止阳光进入冷却水系统，可控制藻类生长。加氯以及非氧化性杀生剂，光进入冷却水系统，可控制藻类生长。加氯以及非氧化性杀生剂，特别是季铵盐，对控制藻类生长十分有利。特别是季铵盐，对控制藻类生长十分有利。循环冷却水系统中微生物和其控制 总之，
19、循环冷却水中的微生物主要引起的危害包括三个方总之，循环冷却水中的微生物主要引起的危害包括三个方面：面：形成大量黏泥沉积物，降低传热效率，降低冷却水流量，引形成大量黏泥沉积物，降低传热效率，降低冷却水流量，引起垢下腐蚀；起垢下腐蚀；直接加速金属设备的腐蚀；直接加速金属设备的腐蚀；破坏冷却塔中的木材，微生物分泌消化酶破坏木材中的纤维破坏冷却塔中的木材，微生物分泌消化酶破坏木材中的纤维素，投加的杀生剂也会破坏木质素。素，投加的杀生剂也会破坏木质素。循环冷却水系统中微生物和其控制第二节第二节 冷却水系统中金属的微生物腐蚀冷却水系统中金属的微生物腐蚀 冷却水系统中金属微生物腐蚀的形态可以是均匀腐蚀，也可
20、冷却水系统中金属微生物腐蚀的形态可以是均匀腐蚀，也可以是缝隙腐蚀和应力腐蚀破裂，但主要是点蚀。以是缝隙腐蚀和应力腐蚀破裂，但主要是点蚀。一、铁和低碳钢一、铁和低碳钢 铁细菌是好氧菌，可以将二价铁氧化为三价铁，使之以鞘的铁细菌是好氧菌，可以将二价铁氧化为三价铁，使之以鞘的形式沉淀下来，同时还产生大量黏液，构成锈瘤。由于它们耗氧，形式沉淀下来，同时还产生大量黏液，构成锈瘤。由于它们耗氧，而锈瘤又阻碍氧的扩散，锈瘤下面的金属表面常常处于缺氧状态，而锈瘤又阻碍氧的扩散，锈瘤下面的金属表面常常处于缺氧状态，从而构成氧浓差电池，引起钢的腐蚀穿孔，还会降低管道中水的从而构成氧浓差电池，引起钢的腐蚀穿孔，还会
21、降低管道中水的流速，从而降低冷却水的冷却效果。流速，从而降低冷却水的冷却效果。SRB能使碳钢和低合金钢产生点蚀，生成黑色能使碳钢和低合金钢产生点蚀，生成黑色FeS沉积物。沉积物。硫氧化菌能把元素硫或其他还原态的硫化物氧化为硫酸，使硫氧化菌能把元素硫或其他还原态的硫化物氧化为硫酸，使介质的介质的pH值降低。其他好氧菌因产生有机酸，故也具有不同程度值降低。其他好氧菌因产生有机酸，故也具有不同程度的腐蚀作用。的腐蚀作用。循环冷却水系统中微生物和其控制二、不锈钢二、不锈钢 不锈钢的微生物腐蚀是严重的，即使含钼量达的奥氏体不不锈钢的微生物腐蚀是严重的，即使含钼量达的奥氏体不锈钢也会发生微生物腐蚀。锈钢也
22、会发生微生物腐蚀。其微生物腐蚀特征是点蚀，最常见的是在不锈钢的焊件上。其微生物腐蚀特征是点蚀，最常见的是在不锈钢的焊件上。有时微生物可使不锈钢先以晶间腐蚀开始，最终成为氯化物的应有时微生物可使不锈钢先以晶间腐蚀开始，最终成为氯化物的应力腐蚀破裂。蚀孔和裂纹主要发生在焊缝的热影响区和应力区。力腐蚀破裂。蚀孔和裂纹主要发生在焊缝的热影响区和应力区。如如SRB曾使曾使904L奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢(20Cr，25Ni，Mo，Cu，C，其余为，其余为Fe)制造的海水换热器水室的法兰处发生缝制造的海水换热器水室的法兰处发生缝隙腐蚀和点蚀。蚀孔呈隙腐蚀和点蚀。蚀孔呈“墨水瓶状墨水瓶状”。又如铁细菌曾使井
23、水试压后未排放干净的、壁厚为又如铁细菌曾使井水试压后未排放干净的、壁厚为3mm的的304L和和316L不锈钢管道在试压不锈钢管道在试压1个月后发生点蚀穿孔。此时，蚀个月后发生点蚀穿孔。此时，蚀孔上覆盖有大量的红棕色沉积物。孔上覆盖有大量的红棕色沉积物。循环冷却水系统中微生物和其控制三、铜和铜合金三、铜和铜合金 因为铜离子或铜盐对微生物有一定毒性，故主要是一些耐铜因为铜离子或铜盐对微生物有一定毒性，故主要是一些耐铜离子的细菌造成腐蚀。例如，氧化硫硫杆菌能在铜离子浓度高达离子的细菌造成腐蚀。例如，氧化硫硫杆菌能在铜离子浓度高达2的溶液中生长。假单胞菌可使铜合金在海水中的腐蚀速度增的溶液中生长。假单
24、胞菌可使铜合金在海水中的腐蚀速度增大约大约20倍。倍。SRB曾使海水管道系统中铜镍合金的焊接区和热影响曾使海水管道系统中铜镍合金的焊接区和热影响区发生孔蚀和选择性腐蚀。区发生孔蚀和选择性腐蚀。在核电站的主凝汽器、给水加热器、各种小型换热器、泵和在核电站的主凝汽器、给水加热器、各种小型换热器、泵和阀门中，广泛使用着各种铜合金。虽然铜对一般的污垢生物是有阀门中，广泛使用着各种铜合金。虽然铜对一般的污垢生物是有毒的，但这些铜合金对微生物腐蚀仍是敏感的。在核电站的冷却毒的，但这些铜合金对微生物腐蚀仍是敏感的。在核电站的冷却水等系统中，人们曾遇到一些由于微生物活动影响而发生的铜合水等系统中，人们曾遇到一
25、些由于微生物活动影响而发生的铜合金的点蚀、选择性腐蚀和氨引起的应力腐蚀开裂的事例。金的点蚀、选择性腐蚀和氨引起的应力腐蚀开裂的事例。循环冷却水系统中微生物和其控制四、镍和镍合金四、镍和镍合金 镍合金耐微生物腐蚀能力较强，但也能产生严重的点蚀。镍合金耐微生物腐蚀能力较强，但也能产生严重的点蚀。例如例如 嗜热菌可使嗜热菌可使Ni201受到严重腐蚀；受到严重腐蚀；在用河水作直流冷却水的系统中，用镍管制作的换热器在用河水作直流冷却水的系统中，用镍管制作的换热器曾发生由硫酸盐还原菌引起的腐蚀穿孔；曾发生由硫酸盐还原菌引起的腐蚀穿孔；在含有假单胞菌的冷却水中，由蒙乃尔合金制造的换热在含有假单胞菌的冷却水中
26、，由蒙乃尔合金制造的换热器曾发生严重的点蚀，金相检验发现，蒙乃尔合金管上有明显器曾发生严重的点蚀，金相检验发现，蒙乃尔合金管上有明显的晶间腐蚀，有些部位还发生选择性腐蚀，合金中的镍被优选的晶间腐蚀，有些部位还发生选择性腐蚀，合金中的镍被优选浸出而剩下海绵状的富铜物质。浸出而剩下海绵状的富铜物质。循环冷却水系统中微生物和其控制五、钛和钛合金五、钛和钛合金 钛合金是所有常用耐蚀金属中唯一已知有耐微生物腐蚀能力钛合金是所有常用耐蚀金属中唯一已知有耐微生物腐蚀能力的合金。的合金。在过去的在过去的30年中，钛合金在列管式换热器、容器、泵、阀门、年中，钛合金在列管式换热器、容器、泵、阀门、管道系统以及冷却
27、水系统中得到了广泛的应用，不论是各种天然管道系统以及冷却水系统中得到了广泛的应用，不论是各种天然水，还是海水，或处理过的和未处理过的工艺冷却水，都未发现水，还是海水，或处理过的和未处理过的工艺冷却水，都未发现钛合金构件的事故与微生物腐蚀有关。钛合金构件的事故与微生物腐蚀有关。把钛合金试样放在海洋中进行的长达把钛合金试样放在海洋中进行的长达20年的各种暴露试验表年的各种暴露试验表明，它对海洋中的微生物和大生物都是耐蚀的。而且钛合金对控明，它对海洋中的微生物和大生物都是耐蚀的。而且钛合金对控制微生物及其黏泥用的各种杀生剂也是耐蚀的。制微生物及其黏泥用的各种杀生剂也是耐蚀的。原因：其表面能生成一层高
28、度稳定的、致密的和与基体金属原因：其表面能生成一层高度稳定的、致密的和与基体金属结合力很强的保护性氧化膜。主要成分是金红石或锐铁矿结构的结合力很强的保护性氧化膜。主要成分是金红石或锐铁矿结构的二氧化钛。由于钛很活泼，和氧有很强的亲合力，只要遇到痕量二氧化钛。由于钛很活泼，和氧有很强的亲合力，只要遇到痕量的氧或水分时，就会自动地和迅速地生成上述保护性氧化膜。的氧或水分时，就会自动地和迅速地生成上述保护性氧化膜。循环冷却水系统中微生物和其控制六、非金属材料六、非金属材料 一些专门一些专门“食食”烃类或有机涂料的微生物能损坏有机涂层。烃类或有机涂料的微生物能损坏有机涂层。例如：例如：假单细胞菌可以破
29、坏含氧化亚铜和三丁基锡化合物的涂料假单细胞菌可以破坏含氧化亚铜和三丁基锡化合物的涂料而使基体金属腐蚀。而使基体金属腐蚀。由于能产生硫酸，硫氧化菌可以使混凝土迅速破坏。由于能产生硫酸，硫氧化菌可以使混凝土迅速破坏。真菌可将木材的纤维素转化为葡萄糖而损坏冷却水系统中真菌可将木材的纤维素转化为葡萄糖而损坏冷却水系统中的木质构件。的木质构件。一些有代表性的微生物腐蚀事例列于表一些有代表性的微生物腐蚀事例列于表6-1中。由此可见，中。由此可见，在冷却水系统中的碳钢、镀锌钢、不锈钢、铜镍合金、蒙乃尔在冷却水系统中的碳钢、镀锌钢、不锈钢、铜镍合金、蒙乃尔合金、镍铜合金和镍钼合金设备，都可能发生微生物腐蚀。合
30、金、镍铜合金和镍钼合金设备，都可能发生微生物腐蚀。循环冷却水系统中微生物和其控制循环冷却水系统中微生物和其控制第三节第三节 冷却水系统的微生物黏泥冷却水系统的微生物黏泥 简称黏泥，是指由于水中溶解的营养源而引起细菌、丝状简称黏泥，是指由于水中溶解的营养源而引起细菌、丝状菌菌(霉菌霉菌)、藻类等微生物群增殖，并以这些微生物为主体，混有、藻类等微生物群增殖，并以这些微生物为主体，混有泥砂、无机物和尘土等，形成附着的或堆积的软泥性沉积物。泥砂、无机物和尘土等，形成附着的或堆积的软泥性沉积物。不仅会降低换热器和冷却塔的冷却作用、恶化水质，且还不仅会降低换热器和冷却塔的冷却作用、恶化水质，且还会引起冷却
31、水系统中设备的腐蚀和降低水质稳定剂的缓蚀、阻会引起冷却水系统中设备的腐蚀和降低水质稳定剂的缓蚀、阻垢和杀生作用。另外，由于黏泥和淤泥往往同时存在，故有些垢和杀生作用。另外，由于黏泥和淤泥往往同时存在，故有些部分把两者放在一起进行讨论或对比。部分把两者放在一起进行讨论或对比。循环冷却水系统中微生物和其控制一、微生物黏泥的组成一、微生物黏泥的组成 微生物黏泥是以微生物菌体及其粘结在一起的黏性物质微生物黏泥是以微生物菌体及其粘结在一起的黏性物质(多糖多糖类、蛋白质等类、蛋白质等)为主体组成的。见下表。一般，黏泥的灼烧减量超为主体组成的。见下表。一般，黏泥的灼烧减量超过过25，且含有大量的有机物，且含
32、有大量的有机物(以微生物为主体以微生物为主体)；而淤泥的灼烧减；而淤泥的灼烧减量小于量小于25，且微生物含量也小，但泥砂等无机物成分多。，且微生物含量也小，但泥砂等无机物成分多。表表6-2 换热器上的黏泥和淤泥化学分析结果换热器上的黏泥和淤泥化学分析结果%循环冷却水系统中微生物和其控制二、黏泥微生物的种类和特点二、黏泥微生物的种类和特点微生物种类微生物种类特点特点藻藻类类蓝藻类蓝藻类细胞内含有叶绿素，利用光能，进行碳酸同化作用；在冷却塔、细胞内含有叶绿素，利用光能，进行碳酸同化作用；在冷却塔、热水池、冷水池等接触光的场所最常见。热水池、冷水池等接触光的场所最常见。绿藻类绿藻类硅藻类硅藻类细细菌
33、菌类类产黏泥细菌产黏泥细菌是块状琼脂，细菌分散于其中；在有机污染的水系中最常见。是块状琼脂，细菌分散于其中；在有机污染的水系中最常见。球衣细菌球衣细菌在有机污染的水系中呈棉絮状聚集在有机污染的水系中呈棉絮状聚集铁细菌铁细菌氧化水中的亚铁离子，使之成为高铁化合物沉积在细胞周围氧化水中的亚铁离子，使之成为高铁化合物沉积在细胞周围硫细菌硫细菌污水中常见，一般在体内含有硫黄颗粒，是水中的硫化物氧化污水中常见，一般在体内含有硫黄颗粒，是水中的硫化物氧化硝化细菌硝化细菌将氨氧化成亚硝酸和将亚硝酸氧化成硝酸的细菌，在循环水系统将氨氧化成亚硝酸和将亚硝酸氧化成硝酸的细菌，在循环水系统中有氨的地方繁殖中有氨的地
34、方繁殖硫酸盐还原菌硫酸盐还原菌是硫酸盐还原，生成硫化氢的厌氧性细菌是硫酸盐还原，生成硫化氢的厌氧性细菌真菌类真菌类藻菌类藻菌类(水霉菌水霉菌)在菌丝中没有隔膜，全部菌丝成为一个细胞在菌丝中没有隔膜，全部菌丝成为一个细胞不完全菌类不完全菌类在菌丝中有隔膜在菌丝中有隔膜表表6-3 敞开式循环冷却水中组成黏泥微生物敞开式循环冷却水中组成黏泥微生物 其中，产黏泥细菌引起的故障最多，其次是藻类、霉菌其中，产黏泥细菌引起的故障最多，其次是藻类、霉菌(丝丝状茵状茵)、球衣细菌、球衣细菌(丝状细菌丝状细菌)引起的故障。引起的故障。循环冷却水系统中微生物和其控制三、微生物黏泥引起的故障三、微生物黏泥引起的故障黏
35、泥附着在换热黏泥附着在换热(冷却冷却)部位的金属表面上，降低冷却水的冷却部位的金属表面上，降低冷却水的冷却效果；效果；大量的黏泥将堵塞换热器中冷却水的通道，使冷却水无法工作；大量的黏泥将堵塞换热器中冷却水的通道，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，降低冷却水的流量和冷少量的黏泥则减少冷却水通道的截面积，降低冷却水的流量和冷却效果，增加泵压；却效果，增加泵压；黏泥聚集在冷却塔填料的表面或填料间，堵塞冷却水的通过，黏泥聚集在冷却塔填料的表面或填料间，堵塞冷却水的通过，降低冷却塔的冷却效果；降低冷却塔的冷却效果；粘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粘泥覆盖在换热器
36、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中和黏泥下属表面发挥其缓蚀与阻垢作用，阻止杀生剂杀灭黏泥中和黏泥下的微生物，降低这些药剂的功效；的微生物，降低这些药剂的功效；循环冷却水系统中微生物和其控制黏泥覆盖在金属表面，形成差异腐蚀电池。引起这些金属设黏泥覆盖在金属表面，形成差异腐蚀电池。引起这些金属设备的腐蚀；备的腐蚀；大量的黏泥，尤其是藻类，存在于冷却水系统中的设备上，大量的黏泥，尤其是藻类，存在于冷却水系统中的设备上，影响了冷却水系统的外观。影响了冷却水系统的外观。图图6-2 微生物黏泥引起的故障微生物黏泥引起的故障循环冷却水系统中微生物和其控制表
37、表6-4 黏泥和淤泥故障发生的部位黏泥和淤泥故障发生的部位循环冷却水系统中微生物和其控制四、影响微生物和黏泥的环境因素四、影响微生物和黏泥的环境因素1、微生物的营养源、微生物的营养源 其中最重要的元素是碳、氮、磷其中最重要的元素是碳、氮、磷(见表见表6-5)。营养源渗入冷却水。营养源渗入冷却水系统的途径主要有三种：补充水、大气和设备泄漏。系统的途径主要有三种：补充水、大气和设备泄漏。判定营养源渗入程度的一个指标是化学耗氧量判定营养源渗入程度的一个指标是化学耗氧量(COD)。一般。一般认为，循环水中的认为，循环水中的COD10mg/L就易发生黏泥引起的故障。就易发生黏泥引起的故障。表表6-5 冷
38、却水中微生物繁殖的能源与营养源冷却水中微生物繁殖的能源与营养源循环冷却水系统中微生物和其控制2、水温、水温 影响微生物生长和繁殖的水温，因微生物的种类而异。在各影响微生物生长和繁殖的水温，因微生物的种类而异。在各种各样的微生物中，都有一个最佳的增殖温度。如图种各样的微生物中，都有一个最佳的增殖温度。如图6-3表示冷却表示冷却水中微生物增殖速度与水温的关系，此时最佳温度水中微生物增殖速度与水温的关系，此时最佳温度3040。图图6-3 水温对细菌繁殖的影响水温对细菌繁殖的影响循环冷却水系统中微生物和其控制3、pH值值 一般来说，细菌宜在中性或碱性环境中繁殖，丝状菌一般来说，细菌宜在中性或碱性环境中
39、繁殖，丝状菌(霉菌霉菌类类)宜在酸性环境中繁殖。图宜在酸性环境中繁殖。图6-4表示冷却水中存在细菌群时的表示冷却水中存在细菌群时的pH值和增殖速度的关系。这些细菌群最佳繁殖的值和增殖速度的关系。这些细菌群最佳繁殖的pH值是在值是在69之间。通常冷却水的之间。通常冷却水的pH值宜控制在的范围，该范围正处在微生值宜控制在的范围，该范围正处在微生物增殖的最佳物增殖的最佳pH值范围。值范围。图图6-4 pH值对细菌增殖的影响值对细菌增殖的影响循环冷却水系统中微生物和其控制4、溶解氧、溶解氧 好氧性细菌和丝状菌好氧性细菌和丝状菌(霉菌类霉菌类)利用溶解氧，氧化分解有机物，利用溶解氧，氧化分解有机物，吸收
40、细菌繁殖所需的能量。在敞开式循环冷却水系统中，水在冷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。备了微生物繁殖的最佳条件。5、光、光 在冷却水系统中所生成的微生物中，藻类需要光能，而其他在冷却水系统中所生成的微生物中，藻类需要光能，而其他微生物的繁殖则不需光能。微生物的繁殖则不需光能。6、细菌数、细菌数 一般，细菌数一般，细菌数104个个/mL时，粘泥故障容易发生。时，粘泥故障容易发生。见图见图6-5。循环冷却水系统中微生物和其控制图图6-5 黏
41、泥故障发生频率与细菌数的关系黏泥故障发生频率与细菌数的关系循环冷却水系统中微生物和其控制7、悬浮物、悬浮物 黏泥的形成与冷却水中的悬浮物密切相关。设计规范要求循黏泥的形成与冷却水中的悬浮物密切相关。设计规范要求循环冷却水的悬浮物浓度不宜大于环冷却水的悬浮物浓度不宜大于20mg/L，当换热器为板式、翅，当换热器为板式、翅片式或螺旋板式时，悬浮物的浓度则不宜大于片式或螺旋板式时，悬浮物的浓度则不宜大于l0mg/L。8、黏泥量、黏泥量 是使是使1m3的冷却水通过浮游生物网所得到的黏泥体积的冷却水通过浮游生物网所得到的黏泥体积(mL)。黏泥量在黏泥量在10mL/m3以上的冷却水系统，黏泥故障发生率高。
42、以上的冷却水系统，黏泥故障发生率高。9、黏泥附着度、黏泥附着度 是衡量黏泥附着性的指标，附着度越高，其危害程度越大。是衡量黏泥附着性的指标，附着度越高，其危害程度越大。10、流速、流速 凡冷却水流经壳程的或立式换热器都有低流速部位，黏泥或凡冷却水流经壳程的或立式换热器都有低流速部位，黏泥或淤泥易在那里堆积。淤泥易在那里堆积。循环冷却水系统中微生物和其控制第四节第四节 冷却水中微生物的控制指标冷却水中微生物的控制指标 冷却水中微生物的控制主要是通过控制其中微生物的数冷却水中微生物的控制主要是通过控制其中微生物的数量来实现，见表量来实现，见表6-6。监测项目监测项目控制指标控制指标监测频率监测频率
43、异养菌异养菌真菌真菌硫酸盐还原菌硫酸盐还原菌铁细菌铁细菌黏泥量黏泥量5105个个/mL(平面计数法平面计数法)10个个/mL50个个/mL100个个/mL4mL/m3(生物过滤网法生物过滤网法)不锈钢不锈钢黄铜黄铜纯铜纯铜硬铝硬铝碳钢碳钢 一般来讲，硫、磷或硫化物含量低的合金耐硫酸盐还原菌一般来讲，硫、磷或硫化物含量低的合金耐硫酸盐还原菌腐蚀能力较高。腐蚀能力较高。二、控制水质二、控制水质 控制水质主要是控制冷却水中的氧含量、控制水质主要是控制冷却水中的氧含量、pH值、悬浮物值、悬浮物和微生物的养料。和微生物的养料。油类是微生物的养料，故应尽可能防止它泄漏入冷却水系油类是微生物的养料，故应尽可
44、能防止它泄漏入冷却水系统。若漏入冷却水中的油较多，则应及时清除。统。若漏入冷却水中的油较多，则应及时清除。氮肥厂中进氮肥厂中进入冷却水系统的氨能引起硝化细菌的繁殖和降低氯的杀生能力，入冷却水系统的氨能引起硝化细菌的繁殖和降低氯的杀生能力，应加以控制。应加以控制。循环冷却水系统中微生物和其控制三、采用杀生涂料三、采用杀生涂料 在采用防腐涂料保护金属换热器的冷却水一侧时，所用涂料在采用防腐涂料保护金属换热器的冷却水一侧时，所用涂料应能耐受冷却水中微生物的破坏。涂料中添加能抑制微生物生长应能耐受冷却水中微生物的破坏。涂料中添加能抑制微生物生长的杀生剂的杀生剂(例如偏硼酸钡、氧化亚铜、氧化锌、三丁基氧
45、化锡等例如偏硼酸钡、氧化亚铜、氧化锌、三丁基氧化锡等)是人们常采用的一些控制微生物生长、破坏涂料和引起腐蚀的有是人们常采用的一些控制微生物生长、破坏涂料和引起腐蚀的有效措施。效措施。用由改性水破璃、氧化亚铜、氧化锌和填料等制成的无机防用由改性水破璃、氧化亚铜、氧化锌和填料等制成的无机防藻涂料涂刷在冷却塔和水池的内壁上，则不但可以控制冷却水系藻涂料涂刷在冷却塔和水池的内壁上，则不但可以控制冷却水系统中冷却塔、水池内壁、抽风筒、收水器等处藻类的生长，而且统中冷却塔、水池内壁、抽风筒、收水器等处藻类的生长，而且还可以抑制冷却水中异养菌的生长。还可以抑制冷却水中异养菌的生长。循环冷却水系统中微生物和其
46、控制四、阴极保护四、阴极保护 冷却水中存在硫酸盐还原菌时，碳钢的阴极保护电位一般冷却水中存在硫酸盐还原菌时，碳钢的阴极保护电位一般应为。这一电位可使碳钢在厌氧环境中处于免蚀状态，也就是应为。这一电位可使碳钢在厌氧环境中处于免蚀状态，也就是使碳钢处于热力学的稳定状态，从而防止碳钢被腐蚀。使碳钢处于热力学的稳定状态，从而防止碳钢被腐蚀。采用牺牲阳极保护时，则应注意生物附着物的影响。例如，采用牺牲阳极保护时，则应注意生物附着物的影响。例如，铝合金牺牲阳极表面易长满海洋生物，能导致牺牲阳极的电阻铝合金牺牲阳极表面易长满海洋生物，能导致牺牲阳极的电阻增高，阳极输出电流下降，影响阴极保护的效果。与之相反，
47、增高，阳极输出电流下降，影响阴极保护的效果。与之相反，锌牺牲阳极则极少受到生物污染的影响。锌牺牲阳极则极少受到生物污染的影响。五、防止阳光照射五、防止阳光照射 藻类的生长和繁殖需要阳光，故冷却水系统应避免阳光的藻类的生长和繁殖需要阳光，故冷却水系统应避免阳光的直接照射。为此，水池上面应加盖；冷却塔的进风口则可加装直接照射。为此，水池上面应加盖；冷却塔的进风口则可加装百页窗。百页窗。循环冷却水系统中微生物和其控制六、清洗六、清洗 进行物理清洗或化学清洗可以把冷却水中微生物生长所需进行物理清洗或化学清洗可以把冷却水中微生物生长所需的养料的养料(如漏入冷却水中的油类如漏入冷却水中的油类)、微生物生长
48、的基地、微生物生长的基地(如黏泥如黏泥)和和庇护所庇护所(如腐蚀产物和淤泥如腐蚀产物和淤泥)以及微生物本身从冷却水系统中的金以及微生物本身从冷却水系统中的金属设备表面上除去，并从冷却水系统中排出。清洗对于一个被微属设备表面上除去，并从冷却水系统中排出。清洗对于一个被微生物严重污染的冷却水系统来说，是一种十分有效的措施。生物严重污染的冷却水系统来说，是一种十分有效的措施。清洗还可使清洗后剩下来的微生物直接暴露在外，从而为杀清洗还可使清洗后剩下来的微生物直接暴露在外，从而为杀生剂直接达到微生物表面并杀死它们创造有利的条件。生剂直接达到微生物表面并杀死它们创造有利的条件。七、旁流过滤七、旁流过滤 在
49、循环冷却水系统中设计安装用砂子或无烟煤等为滤料的旁在循环冷却水系统中设计安装用砂子或无烟煤等为滤料的旁滤池过滤冷却水是一种控制微生物生长的有效措施。通过旁流过滤池过滤冷却水是一种控制微生物生长的有效措施。通过旁流过滤，可以在不影响冷却水系统正常运行的情况下除去水中大部分滤，可以在不影响冷却水系统正常运行的情况下除去水中大部分微生物。微生物。循环冷却水系统中微生物和其控制八、混凝沉淀八、混凝沉淀 在补充水的前处理或循环冷却水的旁流处理中，常用铝盐、在补充水的前处理或循环冷却水的旁流处理中，常用铝盐、铁盐等混凝剂或高分子絮凝剂。这些药剂能在絮凝沉淀过程中将铁盐等混凝剂或高分子絮凝剂。这些药剂能在絮
50、凝沉淀过程中将水中的微生物随生成的絮凝体一起沉淀下来，从而把它们除去。水中的微生物随生成的絮凝体一起沉淀下来，从而把它们除去。此法除去的微生物可占水体中微生物的此法除去的微生物可占水体中微生物的80左右。左右。九、噬菌体法九、噬菌体法 噬菌体是一种能够吃掉细菌的微生物，称为细菌病毒。它与噬菌体是一种能够吃掉细菌的微生物，称为细菌病毒。它与动物病毒、植物病毒不同，只对细菌的细胞发生作用，故是一种动物病毒、植物病毒不同，只对细菌的细胞发生作用，故是一种很小的但非常有用的病毒。很小的但非常有用的病毒。噬菌体靠寄生在噬菌体靠寄生在“宿主宿主”的细菌体内进行繁殖，结果将宿的细菌体内进行繁殖，结果将宿主吃
