作者：刘仁科，李永清 （中安联合煤化有限责任公司，安徽 淮南 232000）

摘要：简要介绍某煤化工企业循环水系统中微生物、藻类的滋生环境，分析了微生物、藻类对循环水系统管道、冷却塔、换热器及水处理 药剂产生的影响。提出通过对杀菌剂进行优选和杀菌方案进行优化，形成一套适合该企业补充水水质特点的微生物、藻类控制方案，确 保全厂生产装置的安全稳定运行。

关键词：煤化工；循环水；生产优化

某大型煤化工企业新建以煤炭为原料，经气化、净 化、合成甲醇后由甲醇催化转化为乙烯、丙烯，再经过聚 合最终成为聚烯烃产品的项目，2019 年投料试车打通 全流程，2020 年转入商业化运营，其中循环水装置为其 配套公用工程装置之一，也是化工企业生产过程中非常 重要的环节，循环水系统的安全稳定运行与否直接影响 到后续工艺生产装置的安全、环保、稳定运行。 该公司循环水共由三个循环水场组成：第一循环水 场主要为 S-MTO、LLDPE、聚丙烯、甲醇合成、硫回收、 压力罐区、酸碱罐区、甲醇罐区及污水处理厂提供循环 冷却水；第二循环水场主要为气化装置、净化装置等提 供循环冷却水；第三循环水场分两个系列，热电循环水 系统为热电装置提供循环冷却水，空分循环水系统为空 分、空压站、冷冻站等提供循环冷却水，工艺流程见图 1、图2、图3。

1 工艺说明 （1）冷却塔单元 来自界区外的温度小于 42℃、压力大于 0.25 MPa 的热水经上塔管线进入冷却塔中。在塔顶，循环热水通 过分配管线和喷嘴分配后进入塔内，然后在塔内被填料 进一步切割分散，并与由安装在塔顶的风机从塔的底部 抽吸进入塔内的冷空气逆流直接接触而进行热交换。 在接触和热交换过程中有一部分热水蒸发进入到空气 中，循环热水由此被冷却至32℃之下。根据温度高低开 停风机，并调节进入冷却塔的水量分配。

（2）加药单元 缓蚀阻垢剂和分散剂由计量泵从药剂罐中抽起，送 入吸水池中，加药量的大小根据自动加药系统控制或分 析报表中的分析药剂浓度来控制，确保药剂控制浓度在 规定范围内。 将非氧化性杀菌剂通过加药泵（水射器）加入吸水池 中，使杀菌剂浓度在循环冷却水中达到100～120 mg/L， 起到杀菌灭藻的作用，达到控制水中细菌总数的目的。 固体氯酸钠经化盐设备配制成水溶液（浓度33%）和 盐酸（浓度31%），在计量调节系统、自控系统的作用下被 定量输送到反应罐内，在一定温度下经过负压曝气反应 生成二氧化氯和氯气的气液混合物，经吸收系统吸收制 成一定浓度的二氧化氯混合消毒液，投加到循环水系 统中。

（3）旁滤单元 为控制循环水的浊度，循环水量的3%～5%的回水被 送至旁滤池。循环水在旁滤池中经过滤料层的过滤，其浊 度降到5 mg/L以下。随着过滤的进行，水通过滤料层的 阻力将逐渐上升，使过滤室的进出口压差逐渐上升，当升 至一定值时，或过滤时间到设定值时，旁滤池将自动进行 再生或反洗操作，对滤层进行清洗，使其阻力降低。

（4）塔下水池、吸水池和循环水泵单元 在每组冷却塔池下，分别设有一根排污管线，用于 塔池排污。在回水总管上安装排污阀，用于正常排污， 以控制循环水的浓缩倍数在4～6倍。为弥补由蒸发和 排污带来的水量损失，设有补充水管线向吸水池补充生 产补充水和回用水，一循补充水 65%为生产补充水， 35%为 RUD2 回用水；二循补充水 50%为生产补充水， 50%为 RUD1回用水；三循环热电补充水全为生产补充 水，空分补充水 55%为生产补充水，45%为 RUD2 回用 水。补水量的大小由液位电动自动调节阀自动控制。

冷却后的循环水进入到塔底的吸水池中，正常情况 下由循环水泵加压至 0.55 MPa（三循热电系列 0.45 MPa）以上，送往界区外的换热装置作冷却工艺介质 使用。 （5）清净水池单元 循环水、排污水、旁滤反洗水排入清净水池，经立式 提升泵后进入清净废水处理系统。 2 微生物、藻类的来源 该公司循环水系统是敞开式，微生物、藻类主要通 过补充水、周围空气、生产过程中物料的泄漏进入循环 水系统。循环水由于不断蒸发、排污和飞溅损失，必须 连续不断地加入补充水，补充水为生产水和回用水，生 产水和回用水水体中的微生物、藻类较多。循环水在凉 水塔靠大气对流冷却，大气中夹带的泥砂和灰尘等杂物 会随气流进入循环水中，大气中的微生物、藻类大部分 附着在这些杂物上而随之进入系统。此外，泄漏的物料 也会把大量的微生物、藻类带入循环水系统中[1] 。 循环水系统通过管道、换热器、冷却塔填料及配水 管道系统所提供的大量表面积，给大量微生物、藻类的 生长提供了良好的栖息地，有效地促进了微生物、藻类 的生长，微生物、藻类会在循环冷却水系统中形成生物 粘泥，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，另 外对水处理药剂也会产生影响。微生物、藻类滋长给循 环水系统带来极大危害，所以控制微生物、藻类对循环 水系统十分重要[2] 。

3 微生物、藻类对循环水系统的危害 （1）降低换热器上循环水的冷却效果。 （2）换热器中循环冷却水的通道被堵塞，循环冷却 水通道的有效面积减少，从而降低冷却效果。 （3）影响循环冷却水在冷却塔填料上的分布，降低 冷却塔的冷却效果。 （4）降低阻垢剂和缓蚀剂的阻垢与缓蚀作用，造成 设备管道的腐蚀，影响系统的长周期稳定运行[3] 。

4 微生物、藻类的生长条件和环境因素 煤化工循环水系统特殊的生态环境恰恰满足了微 生物、藻类生长繁殖需要的各种条件，导致了循环水系 统中的微生物、藻类迅速生长繁殖。

4.1 适宜的温度和pH值 煤化工循环水系统温度大多在 30℃～42℃，pH 值 在 7.0～9.0 之间，为循环水系统中微生物、藻类的繁殖 提供了有利条件。

4.2 溶解氧 煤化工所用循环水系统为敞开式，循环水在冷却塔 里的喷淋与曝气过程为微生物、藻类的生长提供了大量 的溶解氧，为微生物、藻类的繁殖创造了最佳条件。

4.3 细菌数 当循环水中细菌数低于 105 个/mL 时，水中粘泥故 障发生率较低，细菌数大于 105 个/mL时，水中粘泥故障 率大大增加。

4.4 浊度 粘泥的形成与循环冷却水中浊度的高低密切相关， 煤化工循环水系统要求浊度大于25 mg/L，超过25 mg/L 时，很容易形成粘泥，导致缓蚀阻垢剂很难在设备表面 和管道内部形成保护膜。

5 微生物、藻类控制 循环水系统在夏季时常常出现菌类大量繁殖的情 况，滋生大量生物粘泥，凉水塔壁、填料表面均附着有青 苔、绿藻和一系列絮状、条状物。循环水的浊度、化学需氧 量及设备腐蚀速率升高，导致这些问题的根本原因是微生 物、藻类的大量繁殖。目前针对夏季循环水系统出现的问 题，通过对杀菌剂的优选和杀菌方案的优化，对杀菌剂投 加点的改变和增加，对二氧化氯发生器中氯酸钠浓度的改 变，盐酸、氯酸钠药剂配比的优化，增加粘泥量测定设备， 对粘泥量进行测定等技术，最终通过优化改造，形成一套 适合该公司补充水水质特点的微生物、藻类控制方案[4] 。

5.1 优选杀菌剂 通过与提供循环水处理药剂厂家工程师交流，根据 循环水系统补充水的特点，为循环水系统特别制定了几 种杀菌剂配方，见表1。

5.2 优化杀菌方案 为了在适合微生物、藻类生长的循环水系统中能 有效地控制微生物、藻类活动，结合技术经济性考虑 和循环水系统实际的运行情况，为了避免系统中微生 物、藻类可能产生的抗药性，使系统中细菌始终处于 理想状态，我们在原设计氧化性杀菌剂采用二氧化氯 连续投加的基础上，采用冲击性交替投加 SS411ECH 和 SS531ECH 两种非氧化性杀菌剂的方法，同时每季 度投加 SS311ECH 对循环水系统进行杀菌剥离，将沉 积在管道及设备内壁的粘泥进行剥离，剥离 24 h 后， 对 系 统 进 行 快 速 换 水 ，使 循 环 水 系 统 浊 度 降 到 最 低[5] ，见表 2。

5.3 优化杀菌剂投加位置 循环水原加药管线安装在距吸水池边沿 0.5 m 处， 经过摸索探讨，结合GB 50050-2017工业循环冷却水处 理设计规范的规定“氧化型杀生剂宜投加在冷却塔集水 池出口的对面和远端的池壁内并多点布置，药剂宜投加 在冷却塔水池出口或吸水池中，且宜深入正常运行水位 下0.4 m处”，通过改造将药品投加点选择在吸水池接近 格栅处，深入吸水池正常水位下 0.4 m 处，此处水流速 大，能加快药液的扩散，缩短吸水池内药液浓度均衡 时间。 5.4 杀菌剂投加控制改造 循环水加药管线药液在吸水池投加共有2个分支， 每个分支上均无阀门控制，受压力的影响，会导致第一 个药液分支投加点的投加量大，末梢药液投加量少或没 有。为此我们对每根加药管线加装控制调节阀门，以达 到药液投加平衡，且可根据需要在一定范围内任意调 节，以满足不同位置药剂的投加需要。


5.5 杀菌剂投加工艺流程改造 循环水有南、北两座凉水塔池，北侧凉水塔池向阳， 日照充足，微生物、藻类繁殖比南侧快，南、北两侧只有南侧吸水池一路有加药管线，药液只能加到南侧吸水 池，通过联通管扩散到北侧吸水池，导致北侧吸水池出 现药液浓度低和杀菌效果差的问题，为此在北侧吸水池 增加一路加药管线，使南、北吸水池内同时进行药剂投 加，以使南、北吸水池内药剂浓度均匀，减少药剂投加 量，提高水处理效果。

5.6 改造优化二氧化氯发生器 （1）改变氯酸钠配置浓度，优化盐酸和氯酸钠进反 应釜比例 二氧化氯发生器运行初期，按设计的氯酸钠和盐酸 配比，将氯酸钠固体与水按 1∶2 比例配置，盐酸和氯酸 钠按 1∶1 比例进入二氧化氯发生器。但是运行中发现 管线内氯酸钠结晶，致使氯酸钠管线堵塞，影响二氧化 氯发生器的运行，为此我们经过多次试验后，确定将氯 酸钠固体配置成 33%的浓度，盐酸和氯酸钠按 1∶1.4的 比例进入二氧化氯发生器，从而杜绝了氯酸钠管线结晶 堵塞。 （2）增加二氧化氯发生器反洗流程 原设计二氧化氯发生器无法进行反洗，因为反洗时 反应釜内的二氧化氯气体会通过室内的曝气管溢出，使 二氧化氯进入室内，造成危险。对此我们进行了如下改 造：在原曝气管上增加三通和阀门，另增加一路曝气管 至吸水池，从而增加二氧化氯发生器反洗流程。反洗时 切换曝气管线流程，使反应釜内的二氧化氯气体经曝气 管排至吸水池内。改造后，定期对二氧化氯发生器进行 反冲洗，杜绝了反应釜内沉淀物堵塞管道。改造后二氧 化氯发生器运行稳定。 6 控制效果 一年运行下来，整个循环水系统异样菌总数、化学 耗氧量等指标均能控制在较低水平。凉水塔塔壁较为 干净，没有藻类生长。循环水系统水质各项指标控制非 常好，腐蚀速率和粘附速率远远低于控制指标，有效地 控制了系统中微生物、藻类的繁殖，收到了较好的效 果。具体分析数据见表3。

7 结论与建议 （1）从表 3各项水质分析数据平均值看出，循环水 系统各项指标控制较低，系统运行情况较好，确保了循 环水系统安全稳定长周期运行。间断交替投加两种非 氧化性杀菌剂，定期投加杀菌剥离剂的方案是中安联合 循环水系统当前最有效的微生物、藻类控制方法。 （2）循环水运行过程中时常有介质泄漏现象，需要 及时查漏，采取应急措施，同时及时处理泄漏的换热器。 （3）回用水 1 和回用水 2 的水质不稳定，需要污水 装置加强运行，保证回用水水质合格