杀菌剂在粮食深加工企业循环水处理中的应用

Posted 2023-01-12 杀菌剂

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粮食深加工企业的循环冷却水富营养化严重，具备了所有适合菌藻生长繁殖的条件，普遍存在菌藻滋生问题。作者对一家玉米深加工企业的循环水系统黏泥污垢堵塞问题进行了分析，通过杀菌试验，提出了在线清洗及日常杀菌处理方案，解决了该系统菌藻滋生、黏泥堵塞管道及换热器的问题，保证了生产的正常运行。
[中图分类号]TQ085[文献标识码]B[文章编号]1005-829X(2008)07-0078-03
早期的粮食深加工企业一般从小作坊起步，规模小、技术水平较低、效益差，对循环水处理的重视程度很低。一般该类企业的循环冷却水系统菌藻繁殖活跃、结垢和腐蚀严重，导致其生产装置不能连续、稳定运行。
随着粮食加工行业的快速发展，循环水处理亦得到重视，很多企业从生产初期即对循环水系统进行相应处理，大大提高了生产效率，有效延长了设备使用寿命。由于设备、工艺、原料、产品、环境等多方面因素的影响，粮食深加工企业循环水系统富营养化问题较为突出，所以杀菌灭藻处理在该类型企业循环水处理中必须给以足够重视。
笔者以吉林某玉米深加工有限公司为例对粮食深加工企业的循环冷却水杀菌灭藻处理进行探讨。该企业自建厂起至2006年，十几年间，循环冷却水系统在日常处理中曾投加过异噻唑啉酮和季铵盐类常见杀菌剂，但仍不能控制菌藻的生长。2005年下半年，系统换热设备严重堵塞，换热效率严重下降以致于无法满足生产需要，被迫每月停产清洗一次换热器，影响了生产的正常进行，损失巨大。因此，2006年初该企业委托天津化工研究设计院津宏化工厂解决此问题。针对现场恶劣的循环冷却水状况，天津化工研究设计院津宏化工厂进行了深入调查研究，拟定了循环冷却水系统在线清洗方案及日常杀菌灭藻处理方案。经过两年来的现场实际验证，效果良好。
1原因分析
该企业生产工艺流程见图1，其中发酵和精制两个过程使用循环冷却水。

现场条件：循环水系统蓄水量3000m3，循环量6000m3/h。换热器打开后发现其表面附着的黏泥厚度平均0.5cm左右，冷却塔填料上悬挂大量菌丝，部分管道堵塞。
玉米深加工企业循环冷却水富营养化现象严重。由于循环水系统换热设备处容易物料泄漏，造成循环水中含有丰富的微生物生长所需营养成分；并且又因为循环冷却水系统为敞开式，冷却塔曝气而使水中富含氧气，其温度、pH和含氧量都有利于微生物的生长繁殖，造成菌藻爆发性生长，投加异噻唑啉酮和季铵盐类杀菌剂不能控制菌藻的滋生，尤其是容易形成“锈包"的铁细菌。铁细菌滋生后与其他细菌形成大量黏泥，黏泥吸附水中的无机物、泥砂、尘土等从而形成污垢，大量沉积附着在系统管道和换热器表面给冷却水系统造成以下危害：
(1)黏泥附着在换热部位的金属表面上，降低冷却水冷却效果。
(2)大量黏泥沉积在换热器内将堵塞冷却水通道，导致冷却水流通不畅。
(3)黏泥集积在冷却塔填料表面或填料间，降低了冷却塔的冷却效果。
(4)沉积在金属设备表面的黏泥会引起严重的垢下腐蚀。
这些危害导致冷却水系统不能长期安全运转，影响生产，造成严重经济损失。因此，微生物的危害在粮食深加工企业成为最主要的水处理问题，必须采取措施加以控制。为此笔者进行了杀菌剂筛选试验，以寻找适合该系统的杀菌剂，来控制系统的菌藻滋生。
2实验部分
笔者选取天津化工研究设计院津宏化工厂生产的TM-821、TM-826、TM-827，及异噻唑啉酮、十二烷基二甲基苄基氯化铵进行对比试验。其中TM-821为含氯缓释氧化型杀菌剂，具有广谱、高效、用量小、低毒、稳定的杀菌特性。对工业循环冷却水中主要危害设备的菌类，均有可靠的杀生作用，能有效地控制微生物的滋生及由微生物引起的黏泥沉积物的增长。TM-826为含有机溴与异噻唑啉酮的复合型杀菌剂，属非氧化型杀菌剂，具有广谱杀菌性，而且低残留，可自然降解，使用方便，可作为工业敞开式循环系统工程、空气洗涤器、酿造厂的杀菌剂。它是极为优良的控制微生物生长而结合成淤积物黏垢的药剂。已应用在多处的循环冷却水系统的杀菌灭藻处理上，效果都非常好。TM-827为具有极强表面活性的聚季铵盐类药剂，是一种广谱、高效、味微、低毒的杀菌灭藻剂。
2.1实验水样
用无菌瓶在现场循环冷却水系统旁滤罐入水口处取水样，所取循环水水质分析结果见表1。

2.2实验方法
采用平皿计数法。取多个250mL锥形瓶，各加入100mL循环水和不同杀菌剂。然后将其放入模拟循环水现场的生化摇床中，同时做空白样。一定时间后，在(29±1)℃条件下，用固体培养基培养72h，测定杀菌率。
2.3实验结果与讨论
各种杀菌剂在不同投加量下对异养菌、铁细菌的杀菌率对比见表2。

由表2可以看出，杀菌剂的杀菌率随投加量的增加而增大。TM-821、TM-826、TM-827对循环水中铁细菌的杀灭效果比异噻唑啉酮和十二烷基二甲基苄基氯化铵好。由于现场循环水水质太恶劣，水中菌藻滋生太严重，因此杀菌剂用量比一般系统稍大一些。为防止菌藻对杀菌剂产生抗药性而影响杀菌效果，最终确定日常杀菌方案为TM-821、TM-826和TM-827三种杀菌剂交替投加使用，投加方式为：连续投加TM-821(氧化型)10mg/L，每2周冲击式投加1次TM-826(非氧化型)、TM-827(非氧化型)，每次100mg/L。
3现场应用
3.1在线清洗
为了不影响生产正常运行采用在线不停车生物化学清洗的方法进行清洗。设备表面的黏泥污垢层太厚，如若先进行杀菌处理，药剂未必能进入到黏泥最深处，设备表面处的细菌不能完全被杀死，因此经过反复模拟试验最终确定先剥离黏泥后彻底杀菌的清洗方案。首先用黏泥剥离剂TM-831把附着在管道及设备上的黏泥污垢剥离下来。TM-831是一种含聚季铵盐、有机溴化合物、醛类的复合型黏泥剥离剂，对生化企业的循环冷却水系统设备上附着的大量黏泥有很好的剥离效果，同时兼具杀菌灭藻功能。然后分别用杀菌剂TM-821、TM-826对系统进行杀菌灭藻处理。随着菌藻的死亡及大量黏泥的脱落，循环水的浊度急剧上升，之后置换循环水，转入正常运行阶段。
经过在线清洗，循环冷却水系统中管道及换热设备上附着的黏泥和污垢被彻底清洗掉，循环水中菌藻数量也明显减少，保证了换热效果，满足了生产的需求。清洗前后水质对比见表3。

3.2日常处理
日常运行期间交替投加TM-821、TM-826、TM-827，避免了因使用单一杀菌剂而产生抗药性的问题，有效控制了菌藻的滋生，大幅度改善了循环水水质，使排污减少，节约了工业用水。目前循环水水质见表4。

两年来，我们一直密切关注现场情况，随着现场条件的改变而对杀菌方案进行调整，以保证处理效果。循环水系统管道和设备被堵塞现象被彻底根除，提高了换热效率，杜绝了拆洗换热器现象，保障了生产的正常运行，为该公司解决了实际问题，并节省了每年因停产检修而浪费的约100万元生产成本。
4结论
现场运行实践表明，由于粮食深加工企业的特殊性，在对该类企业进行循环水处理时，要把杀菌处理作为首要问题来考虑。