扬子化工厂有机介质泄漏情况下的循环水处理

Posted 2023-01-11 生长

篇首语：第一个青春是上帝给的;第二个的青春是靠自己努力的。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了扬子化工厂有机介质泄漏情况下的循环水处理相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

扬子石化化工厂以醋酸为原料生产产品PTA(邻苯二甲酸)，循环水系统循环量为25000m3/h，保有水量为7000～8000m3/h。因热负荷过高，近年来换热器频频泄漏，甚至有时发生突发性大泄漏。大量的有机物(包括醋酸和邻苯二甲酸等)进入循环水系统中，使得循环水的CODCr值一般都在100mg/L，有时高达200mg/L以上，这给微生物的生长提供了充足的营养。由于泄漏介质的特殊性，使该系统中生长的微生物为极其粘稠的淡黄色或暗灰色菌体，遇上泄漏量大及外界气温合适时，微生物便会以惊人的速度繁殖，引起粘泥爆发。水中粘泥含量一般在40mg/L，高时可达100mg/L，水质明显浑浊(浊度70～100mg/L)，技术人员曾先后试用过多种氧化性和非氧化性杀生剂，但收效甚微。粘泥菌进一步繁殖代谢，循环水中很快便生长出大量的原生动物和后生动物。如果没有有效的处理措施，结果必然会影响设备的传热效率，加速系统的腐蚀，严重时堵塞管道而停产，造成巨大的经济损失。
1 该特定条件下的循环水处理方案
针对该系统泄漏醋酸和邻苯二甲酸等有机介质的特殊情况，我们从现场取回循环水，实验室进行微生物培养和分离。分析表明：该系统中生长的菌类主要是多种带荚膜的粘泥菌(主要是胶粘醋酸菌，它以极易生物降解的醋酸为营养源，繁殖速度极快)，这些菌类分泌多聚糖和纤维素等多糖物质，形成紧密的生物荚膜包裹住菌体而起到屏蔽作用，一般常用的氧化性或非氧化性杀生剂很难透过该荚膜，因此不能有效地将微生物杀灭。针对这种特殊的情况，最有效的方法就是利用生物处理技术。
1 1 噬菌体技术〔1〕
噬菌体(Bacteriophage)亦称细菌病毒，其原理是将培养的特殊噬菌体事先吸附于细菌的敏感细胞表面，释放特定的酶水解细菌细胞壁的肽聚糖，同时把头部的核酸注入到细菌细胞内，利用细菌体内的DNA合成它本身的DNA，然后在细菌体内装配成更多的噬菌体，借主宿细胞裂解而释放，从而将细菌菌体溶解。这是一种颇有前途的生物处理方法。但目前尚有一些技术问题需要解决，实际应用还有一定的难度，用于循环水系统中的报道极少。1 2 生物酶分解技术　近年来，有些泄漏有机物特别是泄漏轻油或重油等石油产品的循环水系统采用一种称为“苏尔果"(Shur Go)的进口药剂。该药剂本是冰岛海藻的提取物，富含多种生物酶。目前被西方国家用于污水处理中，因其丰富的复合酶的作用而使污水中的有机物快速分解或降解，从而降低CODCr值，达到排放标准。“苏尔果"用于循环水中，同样也是利用其复合酶的作用，快速分解水中泄漏的有机物，促进原生动物和后生动物的繁殖，使以此有机物为营养的某种特定粘泥菌的生长受到抑制，该方法的效果是明显的。
1 3 生物酶+杀生剂技术
该技术是利用一定类型的生物酶，先将荚膜菌外层荚膜中的多聚糖和纤维素类物质分解，破坏菌体的保护层，然后加入杀生剂杀灭失去屏蔽的荚膜菌菌体。为了增加生物酶的效果，有时也辅加一定的阴离子表面活性剂(主要为渗透剂和润湿剂)，通过其独特的渗透和润湿作用，帮助生物酶渗入黏液层内。国外在这方面的研究较多。根据不同的水质条件，可单独使用一种特定的生物酶，如用左旋体水解酶控制造纸白水中的粘泥〔2〕；用戊糖酶水解分散工业冷却水中荚膜成分为戊糖的细菌黏液层〔3〕等。但由于工业循环水中荚膜细菌的多样性和酶的相对专一性，使用单一的酶具有一定的局限性，它可能只对某一种或某几种荚膜细菌有作用。因此一般使用最多的是多种生物酶+表面活性剂+杀生剂的复合配方〔4〕。该药剂中一般包括至少一种葡萄糖水解酶或α-淀粉酶、纤维素酶和蛋白酶。其中α-淀粉酶首先破坏葡萄糖分子的α键，裂开黏液分子的外层，从而使纤维素酶能进入其中破坏糖类分子，蛋白酶则破坏胞外蛋白质分子。当菌体失去荚膜的保护后，循环水中使用的许多广谱杀生剂如长链季胺盐或其他复配药剂就很容易将其杀灭，从而解决因粘泥菌的大量繁殖而引起的一系列问题。
1 4 人工干预的微生物生长技术
我们知道，微生物的繁殖与它生长的环境是密不可分的。水中泄漏的特定有机质适合某类特定微生物的生长。扬子石化化工厂泄漏的醋酸和邻苯二甲酸适合某些类型的荚膜菌如胶粘醋酸菌的快速繁殖甚至爆发式生长。如果采用人工干预的方法，加入一种称为“微生物生长调节剂"的活性物质，改变其生长的环境，使其迅速变种，最终变成不带荚膜的细菌群落，然后再投加通常的循环水用杀生剂，则会从根本上抑制它的生长繁殖。
2 实验研究
由于工业循环水中广泛使用有机磷系及其复合配方作为缓蚀阻垢剂，生物酶在分解泄漏的有机介质的同时，也会分解药剂中的有机磷，从而降低了药剂的缓蚀阻垢效果，增大了加药量，用药成本也随之提高。因此，利用生物技术处理有机介质泄漏情况下的粘泥问题时，不但要考虑生物酶和缓蚀阻垢剂的配伍性，同时也要考虑生物酶对有机磷的分散作用。实验室中我们研究了“苏尔果"、α-淀粉酶+纤维素酶+碱性蛋白酶(比例为2∶1∶1，该复合药剂简称为DJ-1)以及我们自己研制的“微生物生长调节剂"(商品名为WB)与化工厂循环水用缓蚀阻垢剂的配伍性及对它的分解情况。
2.1 生物制剂与缓蚀阻垢剂的配伍性
试验水质：扬子化工厂循环水，pH为8.35，CODCr为94mg/L。当缓蚀剂投药量使水中总磷为3.85mg/L(以PO43-计)时，投加不同浓度的生物制剂，通过旋转挂片法测定生物制剂对挂片的腐蚀速度的影响。试验结果如表1所示。

从表1知：三种生物制剂对缓蚀阻垢剂的缓蚀性能均有一定的影响，且随着加药量的增大而增大。其中苏尔果的影响最大，DJ-1次之，相对而言WB与缓蚀阻垢剂具有较好的配伍性。
2.2 生物制剂对缓蚀阻垢剂的分解作用
试验水质同上，试验温度35℃，搅拌速度为75r/min，分别运行4h和8h后测定试验水中的有机磷含量。其分解率如表2所示。由表2可以看出：加药量越大，试验时间越长，三种生物制剂对有机磷的分解作用越大，其影响大小次序与2.1的结果一致。由此，我们最终选择微生物生长调节剂(WB)作为控制该系统中荚膜菌的方案。
3 现场处理效果
按补水量和浓缩倍数，我们建议车间每天投加50kg微生物生长调节剂(WB)，以便逐步改变荚膜菌的生长环境，使其产生变异，成为不带荚膜、易被常规杀生剂杀灭的菌落。每隔一定时间冲击式投加杀生剥离剂进行杀菌剥离。如果发生突发性大泄漏，则一次性投加足量的微生物生长调节剂，在不排污的情况下循环运行48～72h，然后再辅以杀生剥离剂处理。从1999年9月至2000年3月，该循环水系统平时的CODCr基本在70～100mg/L，其中还发生过几次冲击性大泄漏，使得水中CODCr值迅速上升，甚至达到199mg/L。
虽然泄漏量如此之大，但由于微生物生长调节剂WB的作用，该循环水系统荚膜菌的生长繁殖得到了有效的抑制，数个月的运行中一直未出现粘泥严重堵塞管网的情况，系统的腐蚀控制也达到了较为满意的结果。因此，实践证明，在有该特定泄漏介质的循环水系统中，微生物生长调节剂WB的应用是可行的，抑制粘泥生长的效果是明显的。