謝巖

摘? ? ? 要：描述了典型化工廠循環(huán)水場(chǎng)通過(guò)對(duì)非氧化殺菌劑按不同投加濃度，進(jìn)行靜態(tài)殺菌試驗(yàn)研究和評(píng)價(jià)，得出循環(huán)水系統(tǒng)中非氧化殺菌劑投加的最佳配方。按此投加配方，投加該非氧化殺菌劑到循環(huán)水系統(tǒng)中，經(jīng)系統(tǒng)實(shí)際小試運(yùn)行驗(yàn)證，達(dá)到防止生物黏泥的形成，具備大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用的條件。

關(guān)? 鍵? 詞：殺菌劑;靜態(tài)殺菌;循環(huán)水;異養(yǎng)菌

中圖分類(lèi)號(hào)：TQ 016? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A? ? ? ?文章編號(hào)： 1671-0460（2019）09-2017-04

Abstract： The static sterilization effect of non-oxidizing fungicide with different dosage in the circulating cooling-water system of a chemical factory was studied and evaluated. The best formula of the non-oxidizing fungicide was determined. After using the non-oxidizing fungicide in the circulating cooling-water system， the formation of biological fouling was effectively controlled， so it can meet large-scale industrial application.

Key words：? Fungicide;Static sterilization;Circulating water;Heterotrophic bacteria

在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，循環(huán)冷卻水主要與工藝機(jī)制換熱，其品質(zhì)的優(yōu)劣直接關(guān)系工藝介質(zhì)指標(biāo)和設(shè)備的使用效率和壽命[1]。大部分循環(huán)冷卻水中由于循環(huán)使用，水中的鹽類(lèi)不斷濃縮，加之在循環(huán)冷卻水在與空氣接觸冷卻的過(guò)程中，外界環(huán)境中的灰塵、絮狀物等物質(zhì)進(jìn)入該系統(tǒng)中，致使系統(tǒng)中的微生物迅速繁殖，嚴(yán)重時(shí)造成換熱設(shè)備產(chǎn)生結(jié)垢、腐蝕，如不加以控制將最終導(dǎo)致?lián)Q熱設(shè)備的效率下降或堵塞。為了控制垢下腐蝕以及微生物給設(shè)備帶來(lái)的惡劣影響，在日常生產(chǎn)中，通過(guò)向循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中加入化學(xué)助劑，進(jìn)行殺菌滅藻處理以達(dá)到減緩腐蝕和形成污垢，進(jìn)而保證系統(tǒng)水質(zhì)的穩(wěn)定，提高換熱設(shè)備的換熱效率，并延長(zhǎng)冷換設(shè)備的使用壽命。

此外，由于化工生產(chǎn)裝置的長(zhǎng)期運(yùn)行，換熱過(guò)程中容易產(chǎn)生泄露，導(dǎo)致水中有機(jī)物質(zhì)增加，為細(xì)菌提供生存條件，循環(huán)水中異養(yǎng)菌會(huì)大量繁殖，數(shù)量多危害最大，異養(yǎng)菌產(chǎn)生大量黏液形成的生物黏泥，容易淤積在換熱設(shè)備的表面降低換熱效率，生物黏泥長(zhǎng)期存在會(huì)對(duì)設(shè)備造成腐蝕，如不重視可導(dǎo)致周轉(zhuǎn)期縮短，甚至意外停工，從而給生產(chǎn)裝置造成損失。另外，異養(yǎng)菌問(wèn)題產(chǎn)生的生物黏泥還可能對(duì)設(shè)備造成堵塞和腐蝕損害[2，3]。為保證生產(chǎn)裝置及循環(huán)水場(chǎng)冷卻水循環(huán)系統(tǒng)長(zhǎng)周期安全穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)循環(huán)水中異養(yǎng)菌的控制顯得尤為重要和關(guān)鍵。

1? 基本背景

1.1? 裝置情況

以我國(guó)北方某化工廠循環(huán)水場(chǎng)為例，該循環(huán)水場(chǎng)的任務(wù)是將全廠各生產(chǎn)裝置的冷卻用水，經(jīng)降溫和其它處理后，再返回各化工生產(chǎn)裝置循環(huán)使用以減少水的消耗量。該循環(huán)水場(chǎng)設(shè)計(jì)能力為20 000 m3/h，正常循環(huán)水量約為17 000 m3/h。正常生產(chǎn)時(shí)，向系統(tǒng)中投加殺菌劑殺菌，根據(jù)水系統(tǒng)內(nèi)微生物情況而定，一般控制異氧菌數(shù)<1×105個(gè)/mL 。

1.2? 殺菌劑基本情況

目前，行業(yè)內(nèi)最常用的化學(xué)殺菌劑分為兩大類(lèi)，即氧化型劑和非氧化型劑。氧化型殺菌劑使用較為廣泛而且價(jià)格低廉。而非氧化型殺菌劑殺菌高效用量低[4-6]。一般來(lái)說(shuō)，化工廠典型的冷水循環(huán)水廠采用氧化型劑和非氧化型劑配合使用，以達(dá)到預(yù)期的控制微生物及殺菌的效果。

1.3? 殺菌原理

該循環(huán)水場(chǎng)使用的非氧化殺菌劑是一種高效、低毒、非氧化性的廣譜殺菌劑，可用于煉油、化工、發(fā)電、冶金等循環(huán)冷卻水中作為殺生劑和黏泥剝離劑。其活性組分為異噻唑啉酮和其衍生物的配比混合物。

在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，異噻唑啉酮與微生物能迅速地發(fā)生不可逆反應(yīng)，因此對(duì)一般化工廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的常見(jiàn)細(xì)菌、真菌和藻類(lèi)等具有很強(qiáng)的抑制和殺滅作用。

因此，該循環(huán)水系統(tǒng)就是利用此類(lèi)非氧化殺菌劑殺菌的特點(diǎn)對(duì)該化工廠的冷卻循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行殺菌的。此外，作為循環(huán)水場(chǎng)常規(guī)的添加劑，該非氧化殺菌劑還具有用量低、能被降解等優(yōu)點(diǎn)。

1.4? ?投加試驗(yàn)

該非氧化殺菌劑投加濃度是視系統(tǒng)的不同而不同，其投加量應(yīng)當(dāng)與保有水量相符，并進(jìn)行沖擊性投加。殺菌劑的加藥點(diǎn)應(yīng)設(shè)在出水渠加藥口， 為了使系統(tǒng)快速與流動(dòng)水混合的地方。

為了更適合該循環(huán)水場(chǎng)投加量，使投加量達(dá)到最佳經(jīng)濟(jì)效益，需要在循環(huán)水水樣中，加入一定量的非氧化殺菌劑，模擬在循環(huán)水場(chǎng)的溫度和作用時(shí)間，對(duì)投加的非氧化殺菌劑進(jìn)行靜態(tài)殺菌試驗(yàn)。以確定適合本單位的投加量，以取得最佳的經(jīng)濟(jì)效益。

2? 靜態(tài)殺菌試驗(yàn)

該非氧化殺菌劑在應(yīng)用到實(shí)際循環(huán)冷卻水系統(tǒng)前，需要對(duì)其殺菌效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。一般來(lái)說(shuō)，殺菌劑投加量（或者濃度），以及作用時(shí)間越長(zhǎng)越好，但出于經(jīng)濟(jì)性考慮，需要通過(guò)靜態(tài)殺菌試驗(yàn)，找出最佳的投加濃度，以便后續(xù)實(shí)際生產(chǎn)需要。

2.1? 主要儀器和設(shè)備

DHD-9082電熱恒溫培養(yǎng)箱、HS-840 潔凈工作臺(tái)、GMSX-280 手提式壓力蒸汽消毒器、電熱干燥箱、刻度吸管 1 mL、刻度吸管2 mL、刻度吸管5 mL、刻度吸管10 mL、 磨口錐形瓶200 mL、磨口錐形瓶500 mL、容量瓶50 mL、 培養(yǎng)皿90 mm、量筒1 000 mL。

2.2? 試劑

蛋白胨（生化試劑）、牛肉膏（生化試劑）、氯化鈉 （GB1266）、瓊脂（生化試劑）、純水、氫氧化鈉（40g/L）、殺菌劑ZN5000、鹽酸溶液（1∶1）。

3? 方法和內(nèi)容

3.1? 方法概述

在含有一定數(shù)量的異養(yǎng)菌試樣中，加入一定量的殺生劑，模擬殺生劑在循環(huán)水場(chǎng)的使用溫度和作用時(shí)間，測(cè)定存活的異養(yǎng)菌數(shù)，計(jì)算殺生劑的殺生率。使用GB47892.2-2010即平板菌落計(jì)數(shù)法對(duì)滅菌情況進(jìn)行異養(yǎng)菌的測(cè)定。

3.2? 試驗(yàn)準(zhǔn)備

3.2.1? 器材準(zhǔn)備

檢驗(yàn)之前，將所用錐形瓶、吸管和培養(yǎng)皿全部使用高壓滅菌鍋和滅菌，在每個(gè)培養(yǎng)皿上標(biāo)明水樣號(hào)碼、稀釋度。每個(gè)稀釋度至少要準(zhǔn)備兩個(gè)重復(fù)的培養(yǎng)皿。

3.2.2? 生理鹽水

將8.5 g氯化鈉溶解在1 L蒸餾水中混勻。分裝在25 mL的試管中，每只加入9 mL氯化鈉溶液，加上棉塞在（121±1）℃蒸壓滅菌15 min。

3.2.3? 瓊脂培養(yǎng)基

滅菌后（121 ℃，15 min），pH控制在7.4到7.6之間。

3.3? 富集水樣

循環(huán)水場(chǎng)異養(yǎng)菌范圍在102～104 個(gè)/mL之間，達(dá)不到試驗(yàn)需要的菌數(shù)，為了進(jìn)行靜態(tài)殺菌劑實(shí)驗(yàn)，需要對(duì)循環(huán)水水樣進(jìn)行富集。

3.3.1? 肉湯培養(yǎng)基

蛋白胨 10.0 g、牛肉膏 3.0 g、氯化鈉5.0 g、蒸餾水 1 000 mL。pH調(diào)節(jié)到7.2～7.4于121 ℃蒸壓滅菌15 min。采集10 mL循環(huán)水水場(chǎng)中的水樣，加入到肉湯培養(yǎng)基中，搖晃均勻后，放置于30 ℃恒溫條件下的，培養(yǎng)24 h。

3.3.2? 培養(yǎng)液

取循環(huán)水水樣10 mL，加入到100 mL肉湯培養(yǎng)基（3.2.1）中，搖晃均勻后，放置于30 ℃恒溫條件下的培養(yǎng)箱。

3.3.3? 富集水樣

將取自循環(huán)水的水樣195 mL加入到500 mL具塞三角燒瓶中，再加入培養(yǎng)液（2.2）5 mL。將水樣徹底攪動(dòng)均勻，方法是上下（或前后）搖動(dòng)20次。注意不要碰到瓶塞

3.3.4? 初始水樣

取富集水樣（3.2.3）200 mL，裝于若干只500 mL三角瓶中，加上棉塞。

3.4? 測(cè)定起始水樣的異養(yǎng)菌數(shù)

3.4.1? 水樣的稀釋和接種：

用1 mL滅菌吸管吸取初始水樣（3.2.4）1 mL注入到9 mL的生理鹽水（3.1.2）中制成1∶10稀釋水樣。另取一支1 mL吸管，吸取1 mL的1∶10濃度的稀釋水樣，加入到9 mL的生理鹽水，然后稀釋制成1∶100濃度的稀釋水樣備用，按上述步驟，作稀釋倍數(shù)遞增操作。

注意：在每次轉(zhuǎn)移不同的稀釋水樣時(shí)，為避免污染試驗(yàn)器皿，造成試驗(yàn)數(shù)據(jù)相互影響誤差太大或錯(cuò)誤，需要另取一支1毫升無(wú)菌吸管進(jìn)行轉(zhuǎn)移操作。

將1∶103、1∶104、1∶105、1∶106的稀釋水樣，轉(zhuǎn)移到4個(gè)備注稀釋倍數(shù)的無(wú)菌培養(yǎng)皿中。接種時(shí)，吸管與培養(yǎng)皿底成45°，吸管不能碰到培養(yǎng)皿，每接種一個(gè)稀釋度更換一只無(wú)菌吸管，每次注入15 mL融化并冷卻到45 ℃的培養(yǎng)基（3.1.3），立刻混勻，帶冷卻凝固后，翻轉(zhuǎn)平皿，放置于29 ℃恒溫條件下的培養(yǎng)箱中，培養(yǎng)72 h。

3.4.2? 計(jì)數(shù)

培養(yǎng)結(jié)束72 h后，采用菌落數(shù)在30～300個(gè)菌落的平皿進(jìn)行計(jì)數(shù)，乘以稀釋倍數(shù)結(jié)果即為起始菌數(shù)。

3.5? 測(cè)定加入殺菌劑后的異養(yǎng)菌數(shù)

3.5.1? 稀釋殺菌劑

分別用無(wú)菌吸管吸取非氧化殺菌劑原液，配置為以下四種濃度100、50、10、2 ppm的樣品以備后續(xù)試驗(yàn)使用。

3.5.2? 水樣的稀釋和接種

加入殺菌劑的水樣：分別取1 mL四種濃度100、50、10、2 ppm的殺菌劑稀釋液（3.1），各加入到4瓶做好濃度標(biāo)記的原始水樣（3.1）中，充分搖勻，蓋上棉塞。置于室溫分別存放2 h和16 h。

存放一段時(shí)間后，分別取加入殺菌劑的水樣1 mL，用1 mL滅菌吸管，加到9 mL的氯化鈉稀釋水（3.1.2）中制成1∶10濃度的稀釋水樣。取一支1 mL滅菌吸管，吸取1 mL的1∶10濃度的稀釋水樣，倒入9 mL的氯化鈉稀釋水制成1∶100濃度的稀釋水樣，按上述步驟進(jìn)行1∶103、1∶104、1∶105、1∶106濃度的樣品配制操作。

將1∶103、1∶104、1∶105、1∶106的稀釋水樣，轉(zhuǎn)移到4個(gè)備注稀釋倍數(shù)的無(wú)菌培養(yǎng)皿中，融化并冷卻到45 ℃的培養(yǎng)基（3.1.3），立刻旋晃混勻，帶冷卻凝固后，翻轉(zhuǎn)平皿置于29 ℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)72 h。依次對(duì)上述四種濃度的樣品，按上述步驟進(jìn)行稀釋和接種操作。

3.5.3 計(jì)數(shù)：

在經(jīng)上述步驟，對(duì)樣品培養(yǎng)結(jié)束72 h后，采用菌落數(shù)在30～300個(gè)菌落的時(shí)候，此時(shí)開(kāi)始進(jìn)行計(jì)數(shù)。以實(shí)際菌落數(shù)乘以稀釋倍數(shù)即為殺菌后的菌數(shù)。

4? 靜態(tài)殺菌試驗(yàn)結(jié)果

通過(guò)上述靜態(tài)實(shí)驗(yàn)后，對(duì)不同濃度的樣品進(jìn)行殺菌效果評(píng)價(jià)，一般以殺菌率來(lái)表示殺菌劑對(duì)循環(huán)水中的殺菌效果。殺菌率表示如下：

殺菌率=（B0-B1）/B0×100%

式中：B0 ：原始菌數(shù)，個(gè)/mL;

B1：加入殺菌后的菌數(shù)，個(gè)/mL。

試驗(yàn)對(duì)非氧化性殺菌劑配制濃度的靜態(tài)殺菌率進(jìn)行測(cè)定，通過(guò)表1和表2的對(duì)比表明，殺生率隨藥劑濃度以及殺菌劑投加后作用時(shí)間的增加而提高。一般來(lái)說(shuō)，藥劑殺菌作用時(shí)間較長(zhǎng)。通過(guò)靜態(tài)評(píng)價(jià)試驗(yàn)，在殺菌劑藥液濃度大于10 ppm時(shí)已經(jīng)有很好的殺菌效果。

5? 應(yīng)用效果及結(jié)論

通過(guò)實(shí)驗(yàn)室對(duì)該非氧化性殺菌劑靜態(tài)殺菌試驗(yàn)，得出了在該化工廠循環(huán)水場(chǎng)循環(huán)水系統(tǒng)最佳的投加配方。按此配方，該化工廠循環(huán)水場(chǎng)進(jìn)行了小規(guī)模試驗(yàn)性投加，并進(jìn)行跟蹤分析，其小試結(jié)果如表3。

將循環(huán)水場(chǎng)使用前后的實(shí)際分析數(shù)據(jù)的對(duì)比，可以得出該非氧化殺菌劑的殺菌效果很顯著，用量較少就可以達(dá)到良好的殺菌效果，有效達(dá)到很好地防止生物黏泥的形成，試驗(yàn)效果良好，具備工業(yè)應(yīng)用條件。

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