杀菌灭藻剂的选择方法.doc

杀菌剂的选择方法1循环冷却水系统中的微生物危害在冷却水硬度和碱度不高的情况下，微生物的危害是循环冷却水系统安全运行的最大障碍，主要表现有（l）恶化水质，加大动力消耗，损坏设备。冷却水中微生大量繁殖，会使水的通道缩小，阻碍水流，增大能耗，损坏设备。（2）形成生物粘泥。冷却水中的微生物混合泥沙、无机物和尘土等，形成生物粘泥。生物粘泥会降低热效率，恶化水质，引起设备管道局部腐蚀。（3）形成生物垢，促进腐蚀。生物垢主要是微生物生长所致，它会出现在水系统和工业用水相接触的各个部位，它是工业冷却水发生故障的主要原因。（4）使缓蚀剂失效或部分失效。微生物的新陈代谢活动会使缓蚀剂、阻垢剂发生分解，致其失效或部分失效。（5）产生致病菌，危害人体健康。循环冷却水中的微生物，有些是致病微生物，可直接危害人体健康。1.l好氧性夹膜细菌和芽孢细菌的危害好氧性夹膜细菌，如气杆菌属、假单胞菌属等在冷却水中能大量生长。这些好氧性夹膜细菌都会产生黏液。芽孢细菌在某些不良环境下产生孢子，这些饱子也能产生黏液。这些细菌产生的黏液和芽孢是冷却水系统中形成黏泥的主要原因。1.2 硫酸盐还原菌（SRB）的危害硫酸盐还原菌（简称SRB）属于厌氧型微生物，它是微生物腐蚀和环境污染的主要因素之一。硫酸盐还原菌是脱硫孤菌属中的一类特殊菌种，可氧化含碳有机化合物或氢、还原硫酸盐产生HZS。它可以在pH值为5.59.0，温度在550范围内生长，有些硫酸盐还原菌能在100的高温、500Mpa高压（甚至更高）的极端环境条件下生长。在金属表面和沉积物和之间往往缺氧，以硫酸盐还原菌为主的厌氧菌得以繁殖，当温度为2530时，繁殖更快。它的主要危害是对金属表面的去极化作用；由于其氢化酶的作用，将硫酸盐还原成硫化物和初生态氧O，而O与H去极化生成H2O，靠它的去极化作用加速对管道和设备的腐蚀，腐蚀产物FeS又可以堵塞管道。近期又发现硫酸盐还原菌属发生变异现象，硫酸盐还原菌在饥饿状态下，菌体自动变小，这项研究表明，将有许多新型的变种产生。虽然国内外学者对硫酸盐还原菌诱发腐蚀的机理存在不同认识，但硫酸盐还原菌能加剧腐蚀却是不争的事实。1.3 铁细菌的危害铁细菌是一类能将二价铁盐氧化成三价铁化合物，并能利用此氧化过程中产生的能量来同化二氧化碳进行生长的细菌的总称。铁细菌是钢铁锈瘤产生的主要原因，铁细菌长期产生氢氧化铁，可积累成褐铁矿，在铁制水管中的生长繁殖会缩短水管的使用寿命。铁细菌是一类好氧异样菌，也有兼性异养和自养的，在含氧量小于0.5mg/L的系统中也能生长。在循环冷却水过程中，铁细菌在水管内壁形成氧浓差电池，它能使二价铁离子氧化成三价铁离子，释放的能量供细菌生存所需，属化能自养型微生物。铁细菌在氧化二价铁离子过程中，形成的氢氧化铁在细菌周围形成大量的棕色豁泥，造成金属管道堵塞，并为专行厌氧的硫酸盐还原菌提供有利条件，进而在铁管管道上形成锈瘤结节，产生坑蚀，并散发强烈的臭味。1.4 真菌的危害（1）堵塞管道。如部分霉菌在繁殖是会形成一团团的丝体，造成管道堵塞。（2）污染冷却水。部分真菌可使水中有机质腐烂，使水质变坏、发臭。（3）损害木材。真菌能分解木材的主要成份纤维素、木质素等，把高分子降解为分子，是木材结构严重损坏。微生物在循环冷却水中的大量滋生，对热力设备的安全经济运行造成严重影响，对于循环冷却水中微生物的滋生问题，通常采用化学处理方法进行水质净化，主要是投加各种杀菌剂。2 杀菌灭藻剂概述杀菌灭藻剂是控制冷却水系统微生物生长最有效和最常用的方法之一。杀菌灭藻剂又称杀生剂、杀菌剂。杀菌灭藻剂主要分为两大类：氧化性杀菌剂和非氧化性杀菌剂。2.1 氧化性杀菌剂（l）氯气 氯气是目前用量最大的杀菌剂，但山于易产生三氯甲烷，使用受到一定的限制。（2）氯胺 杀菌持续时间长，并可以抑制微生物后期生长，缺点是杀菌能力差，且价格昂贵。（3）次氯酸盐 次氯酸盐杀生作用较好，缺点与氯气相似，因此也受到一定的限制。（4）氯代异氰尿酸类 溶解性好，较次氯酸盐和氯气稳定，缺点是价格偏高。如优氯净，优氯净学名二氯异氰尿酸钠。杀菌机理为：二氯异氰尿酸水解后生成次氯酸，次氯酸是强氧化剂，与细胞内原生质（代谢酶）反应生成稳定的氮一氯键，达到杀菌目的。（5）二氧化氯 二氧化氯今年来在电厂中的应用越来越多，不但适合pH范围广，抑制微生物的能力也比氯气强，同时还具有剥离性能，缺点是沸点低（11），气体和液体均不能运输，必须配发生器到现场制作和使用。（6）臭氧 臭氧是一种强氧化剂，国外已广泛应用于循环冷却水处理中，我国尚处于起步阶段。特点是作用快，污染小，缺点是氧化能力过强，几乎没有缓蚀剂和阻垢剂能与之相配，且需要现场发生，导致成本过高。（7）溴基杀菌剂 溴基杀菌剂是一种相对较新的杀菌剂，其市场占有量以每年10%的速度平稳增长，缺点是在含有有机磷盐的水中不宜使用，且价格昂贵。（8）过氧化物这类杀菌剂的突出优点是不会形成有害的分解产物，缺点是可被过氧化物酶分解。2.2 非氧化性杀菌剂（1）氯酚类是一类使用较早的水处理剂，其缺点是毒性大且不易生物降解，今年来用途逐渐减少。（2）有机锡化合物有机锡分子能够透过生物膜杀死微生物，但毒性太强。（3）季铵盐 季铵盐类杀菌剂是一类高效低毒的杀菌剂，可以杀死存在于粘泥下的硫酸盐还原菌，缺点是产生的泡沫多，易产生假水位。如TH-406，杀菌机理为季胺盐类属阳离子表面活性剂，由于其疏水基团含有水溶性基团，提高了季胺盐在水中的分散度，增加了表面活性，加强了杀菌剂在细菌体内的吸附作用，阻止了细菌的呼吸和糖酵解作用。季胺盐也能使蛋白质变性，使氯和磷化合物从细胞内渗出而导致细胞死亡。（4）胺类 这类杀菌剂的作用机理是烷基胺的亲油基团能够溶解菌体表面的脂肪，与酚类杀菌剂有很好的协同作用。（5）有机硫化合物 如二硫氰基甲烷，对真菌和硫酸盐还原菌杀生作用显著，又具有低毒、易溶于水等优点，常被优先使用与对排放有严格限制的水处理系统和主要控制勃泥细菌的冷却水系统。（6）铜盐 铜盐中的铜离子能凝结菌体的胶质物质，破坏细胞的呼吸和代谢作用，使细胞死亡。缺点是对水生生物的毒性较大，排放易造成环境污染。（7）异噻唑啉酮杀菌有广谱性，同时对粘泥有剥离作用。有投药时间间隔长不起泡沫等优点，应用越来越广泛。其杀菌机理主要有三种：阻碍菌体的呼吸作用。绝大多数微生物是靠呼吸作用进行新陈代谢，含有蛋白质硫醇的酶在呼吸作用中起关键作用。异噻唑啉酮一经加入，在极短的时间内便可迅速进入微生物细胞，并与蛋白质硫醇发生作用从而破坏酶。由于酶被破坏，细胞的呼吸作用立即受到抑制，于是细胞的生长马上停止。同时，异噻唑啉酮与蛋白质硫醇反应还可导致细胞内生成极具反应活性的游离基，这些游离基进一步破坏细胞，使其失去自身修复的功能，最终导致微生物死亡。破坏细胞壁。杀菌剂能融化细胞壁，破坏了内外环境的平衡，导致细菌死亡。异噻唑啉酮的活性基团可以与核酸上的碱基反应，阻碍核酸的形成，破坏菌体的生长和繁殖。（8）戊二醛 戊二醛几乎无毒，适合pH范围广，耐高温，是杀硫酸盐还原菌的特效药，本身可生物降解。缺点是能与铵盐化合物反应而失去活性。（9）季磷盐 新型杀菌剂，与季铵盐有相似的结构，缠绕微生物能力，提高了杀生性能。有高效、光谱、低毒、易生物降解等优点。3 监测方法的选用3.1 常用细菌监测方法3.1.1微生物显微镜直接计数法该法随机性大，所以对菌体数量不能做出较为宏观、全面的反映。显微镜直接计数法一般与血球计数板配套使用，但显微镜直接计数法的优点是快速，观察到马上可以计数。3.1.2细菌平板菌落计数法平板菌落计数法是将待测样品经适当稀释之后，其中的微生物充分分散成单个细胞，取一定量的稀释样液接种到平板上，经过培养，由每个单细胞生长繁殖而形成肉眼可见的菌落，即一个单菌落应代表原样品中的一个单细胞。统计菌落数，根据其稀释倍数和取样接种量即可换算出样品中的含菌数。【具体方法参见】3.2 常用藻类的监测方法3.2.1藻类显微计数技术在藻类生物学检验中，计数技术是一种简单、直观反映藻类生物量的方法。借助显微镜和计数框可以对水体中藻类的数量或体积作直接的定量。浮游植物计数通常采取总细胞计数、自然单位计数（包括任何单细胞个体或群体，单位数/mL）和标准面积单位计数（400计数单位）3种方法。总细胞计数可以准确衡量藻细胞个数，如有多细胞群体藻类存在，将增大工作量；自然单位计数简便实用，但准确性差，在水样处理过程中藻细胞容易从群体脱离，给测定结果带来误差。在实际应用中，人们倾向于用自然单位计数法对水体含藻量作出评定。3.2.2叶绿素a法藻类具有叶绿体，含有叶绿素a、b、c、d，各类胡萝卜素及叶黄素等，能够进行光合作用。叶绿素a包含在所有的藻类之中，约占藻体有机物干重的1%2%。在光合作用过程中，叶绿素b、c、d所吸收的光能都要传递给叶绿素a，因而叶绿素a是间接衡量藻类生物量的较理想指标。测定藻类叶绿素a的方法有分光光度法和荧光法。分光光度法通常用丙酮萃取藻类浓缩样的色素，测定萃取物在不同吸收波长（750nm、663nm、645nm、630nm）下的吸光值，而后计算出叶绿素a的值。荧光法比较灵敏，需要样品量少，适合于活体测定。叶绿素a在430nm波长光照激发下产生663nm的荧光，测定荧光强度，得出叶绿素a含量：【具体方法见附录2】4 实验设计杀菌剂选择目标：（1）广谱杀生，对菌、藻、真菌均有效；（2）低毒，对环境友好；（3）性价比高；（4）易于使用和贮运。【参考文献：电厂冷却水微生物生长规律及控制措施研究】4.1微生物生长规律研究我国正式颁布的对循环冷却水系统中微生物数量的规定仅见于1995年我国GB50050-95工业循环冷却水设计规范中规定“敞开式循环冷却水中异养菌数宜小于5*105个/ml”。国内部分学者提出了一些微生物控制指标。齐冬子于1981年提出了下表所示的的控制指标。表 循环冷却水微生物监测指标及监测频率监测项目指标的控制监测频率异样细菌5*105个/ml（夏天，平皿计数法）23次/周1*105个/ml（冬天，平皿计数法）23次/周真菌10个/ml1次/周硫酸盐还原菌50个/ml1次/月铁细菌100个/ml1次/月【了解武钢循环冷却水微生物控制指标。】微生物检测指标及培养基名称和技术方法测定指标异养细菌放线菌霉菌酵母菌铁细菌硫酸盐还原菌培养基名称牛肉膏蛋白胨高氏I号查氏葡萄糖蛋白胨柠檬酸铁铵K2HPO4计数方法平板菌落平板菌落平板菌落平板菌落MPN法MPN法4.1.1 微生物指标（1）异养细菌的检测：培养基：牛肉膏3g，蛋白胨10g，NaCl 5g，琼脂 1520g，灭菌水1000ml， pH 7.07.2 灭菌20min，37培养1天。（2）放线菌的检测：培养基：FeSO47H2O 0.01g, MgSO47H2O 0.5g，K2HPO4 0.5g，KNO3 1g，NaCl 0.5g，水 1000ml，pH 7.27.4121 灭菌20min，291培养57天（3）霉菌的检测：培养基：NaNO3 2g，K2HPO4 1g，KCl 0.5g，MgSO47H2O 0.5g，FeSO47H2O 0.01g,蔗糖 30g，琼脂 1520g，水 1000ml，pH 自然加入1%孟加拉红水溶液3ml，115 灭菌20min，临用时每100ml培养基加入1%链霉素溶液0.3ml，291培养35天（4）酵母菌的检测：培养基：蛋白胨 10g，MgSO47H2O 0.5g，葡萄糖 50g，K2HPO4 3g，琼脂 1820g，水 1000ml，pH 6.0 115 灭菌20min，临用时每100ml培养基加入1%链霉素溶液1ml和3%青霉素溶液4ml，291培养57天（5）铁细菌的检测：培养基：柠檬酸铁铵10g，（NH4）2SO4 1g, CaCl26H2O 0.2g， MgSO47H2O 0.5g， K2HPO4 0.5g, NaNO3 0.5g，水 1000ml，调节pH 6.87.0121灭菌20分钟，291培养14天（6）硫酸盐还原菌的检测K2HPO4 0.5g, NH4Cl 1.0g，Na2SO4 1g，CaCl26H2O 0.1g，MgSO47H2O 2g，乳酸钠 3.5g，酵母汁 1g，水1000ml，pH 7.20.2，121灭菌20分钟临用前，按每100ml培养基中各加入1.0ml硫酸亚铁铵溶液（紫外线灭菌30分钟的1.2g硫酸亚铁铵和40ml无菌水）和1.0ml维生素C溶液（0.49维生素C和40ml无菌水），29士1培养21天4.1.2 理化指标（1）pH：是循环冷却水系统的重要参数，pH过低会加速对金属管壁的化学腐蚀，而pH过高则会加速化学结垢，而且会影响氧化性杀菌剂的杀菌效果。（2）TOC：即总有机碳。其测试精确、速度快、重现性好，是反映冷却水中总有机物含量的一个重要指标，同时对分析、评估循环水系统中微生物的数量及其繁殖速度有参考价值。（3）总铁：是循环冷却水系统的重要参数，总铁的变化反映了系统中腐蚀的情况。（4）浊度：浊度的变化反映了循环冷却水的水质变化。浊度的高低也能间接地反映系统中微生物的生长情况。（5）电导率：是循环冷却水系统的重要参数，可反映系统的浓缩倍数。（6）NO2-N：格里斯试剂分光光度法（7）NH3-N：纳氏试剂光度法（8）NO3-N：水杨酸比色法4.2静态杀菌试验取含菌量在105107个/mL的现场水样或富集培养后的水样，搅匀后分装于若干支500mL锥形瓶中（具体瓶数由同一批次的药剂种数和浓度等级数而定），每瓶200mL，其中一份不加药剂处理作为空白对照，以测起始菌数，其余分别加入一定浓度的各种供试杀生剂。菌水经杀生剂作用一定时间（常为药剂加入后的1，4，8，12，16，20，24h）后，按十级稀释法，逐级稀释至所需的浓度，分别取1mL上述稀释液，接入培养皿中。每种药剂做35级稀释度，每级稀释度做35个平行皿，再在已接种的培养皿中倒入融化并冷至45左右的琼脂培养基，每皿1520ml，摇匀、静置、冷凝，倒置平皿，于2830恒温培养，培养72h后取出检查结果，按平皿计数法计算菌落，作好记录，此即为不同时间的存活菌数，然后计算杀菌率：4.2.1 单种杀菌剂杀菌效果试验本试验以补给水中优势菌种异养细菌为研究对象，依据异养菌静态法评定化学杀生剂杀菌性能。以杀菌率评定杀菌剂的杀菌效果。单一分析或正交分析杀菌时间、杀菌剂浓度对杀菌效果的影响，研究加药后微生物生长规律，找出最佳加药浓度和药剂作用时间。从杀菌剂的杀菌灭藻效果、加药周期长短、加药量等方面比较各种杀菌剂应用的优劣势和经济性。4.2.2 复配杀菌剂杀菌效果实验单一杀菌剂的效果可能局限，可以考虑杀菌剂复配。主要是分析研究复配浓度和种类，加药后微生物生长规律，找出最佳复配浓度和药剂作用时间。从杀菌剂的杀菌灭藻效果、加药周期长短、加药量等方面与单一杀菌剂比较，总结其应用的优劣势和经济性。4.3 动态杀菌灭藻试验按从静态试验中得到杀菌剂的加药周期加药，进行循环水动态模拟试验，根据武钢运行设置的浓缩倍率模拟试验，找出最佳加药浓度，进一步比较各杀菌剂的杀菌灭藻效果。4.4 现场应用根据实验室的试验结果，现场运用杀菌剂并对其杀菌灭藻效果进行分析比较。附2 硝酸盐的测定（水杨酸比色法）1 概要1.1 本法基于硝酸盐在碱性溶液中与水杨酸作用，生成黄色的酚硝基衍生物，进行比色测定，单位以毫克/升（mg/l）表示。1.2 本法供现场作控制试验用。2 仪器具有磨口塞的50ml比色管。3 试剂3.1 水杨酸溶液：称取10g水杨酸钠与1g水杨酸溶于1l蒸馏水中。3.2 浓硫酸。3.3 30%氢氧化钠溶液（重/容）。3.4 15%硫酸铝溶液（重/容）。3.5 硝酸盐标准溶液的配制：3.5.1 贮备溶液（1ml含0.1mgNO3）：精确称取0.1630g优级纯，经110烘干2h的硝酸钾，溶于少量蒸馏水中，移至1l容量瓶中并稀释至刻度，摇匀。3.5.2 工作溶液（1ml含0.01mgNO3），吸取10ml贮备溶液注于容量瓶中，用蒸馏水稀释至100ml，摇匀。4 测定方法4.1 于瓷蒸发皿中分别按表2411、表2412和表2413加入水样和硝酸盐标准溶液。表2411 硝酸盐标准色的配制（）编号123456789标准色中硝酸盐含量(10-3mg)0510152025304050硝酸盐标准溶液(ml) (1ml含0.01mg NO3)00.51.01.52.02.53.04.05.0表2412 硝酸盐标准色的配制（）编号123456标准色中硝酸盐含量(mg)0510152025硝酸盐标准溶液(ml) (1ml含0.01mg NO3)00.51.01.52.02.5表2413 硝酸盐含量和取水样体积预计水样中NO3含量(mg/l)1以下110101001002002005005001000取水样体积(ml)50以上5025201054.2 各加入0.5ml水杨酸溶液，摇匀，置于水浴锅内蒸干。冷却后，加入1ml浓硫酸，用玻璃棒搅拌润湿残渣。4.3 放置5min后，加入5ml蒸馏水，徐徐加入7ml氢氧化钠溶液，仔细搅匀后，移入比色管中，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀后进行比色。水样中硝酸盐（NO3）的含量（mg/l）按下式计算：NO3=G/V1000式中 G与水样相当的标准色硝酸根含量，mg；V水样体积，ml。注释若水样浑浊时，应在过滤后，进行测定。有色水样应先进行脱色处理，于100ml水样中加入1ml硫酸铝溶液和数滴氢氧化钠溶液，混匀，静置澄清后，吸取上层澄清液进行测定。附3 氨的测定（纳氏试剂分光光度法）1 概要1.1 在碱性溶液中，氨与纳氏试剂（HgI22KI）生成黄色的化合物。其反应为：NH3+2(HgI22KI)+3NaOHNH2HgIHgO+4KI+3Nal+2H2O（黄色） 此黄色化合物的最大吸收波长为425nm。1.2 如水样含有联氨时，因联氨与纳氏试剂反应也生成黄色化合物，故产生严重干扰。在联氨含量小于0.2mg/l时，可用加入碘的方法消除干扰。其反应为：N2H2+2I24HI+N21.3 本法的测定范围为0.12.5mg/l2 仪器2.1 分光光度计。2.2 10mm比色管。3 试剂3.1 纳氏试剂：称取10g碘化汞（HgI2）和7g碘化钾（KI）置于玛瑙研钵中，加入少量除盐水研磨成糊状，并补充少量除盐水直至全部溶解。然后用除盐水洗入烧杯中，在不断搅拌下加入50ml 30%氢氧化钠溶液，最后移入100ml容量瓶中，并稀释至刻度，摇匀，置暗处数天，待溶液完全澄清后，小心地用虹吸法将上部澄清液移入棕色瓶中，保存于暗处。3.2 氨标准溶液的的配制。3.2.1 贮备液（1ml含0.1mlNH3）：称取0.3147g在110烘干12h的优级纯氯化铵（NH4Cl），用除盐水稀释至1l，摇匀。3.2.2 工作溶液（1ml含0.01mgNH3）：取适量的上述贮备液用除盐水准确稀释至10倍。3.3 10%酒石酸钾钠溶液（重/容）：称取10g酒石酸钾钠，用除盐水溶解并稀释至100ml，加入2ml纳氏试剂，于暗处放置23d后，用虹吸法取其上层澄清液备用。3.4 2%硫酸铝溶液（重/容）。3.5 30%乙酸锌溶液（重/容）。3.6 0.002N碘溶液：取知量按附录5的方法配制的0.1N碘溶液稀释至50倍。4 测定方法4.1 工作曲线的绘制：4.1.1 按表1921取一组氨工作溶液注于一组10ml的比色管中，并分别用除盐水稀释至刻度。表1921 氨标准溶液的配制编号12345678氨工作溶液（ml）00.10.30.61.01.52.02.5相当于水样氨含量(mg/l)00.10.30.61.01.52.02.54.1.2 各加入0.5ml 10%酒石酸钾钠溶液和0.2ml纳氏试剂，混匀。待10min后，用分光光度计波长为425mm和10mm比色皿，以蒸馏水作参比测定吸光度，根据测得的吸光度和相应的氨含量绘制工作曲线。4.2 水样的测定：4.2.1 当水样中不含联氨时，取10ml水样按上述绘制工作曲线手续加试剂发色后，测定吸光度，查工作曲线即得水样中的含氨量。4.2.2 当水样中联氨含量在0.2mg/l以下时，取水样10ml，加0.2ml0.002N碘溶液，放置1520min，按绘制工作曲线操作手续发色后测定吸光度，查工作曲线即得水样中含氨量。注释测定有色水样时，应于100ml水样中加1ml2%硫酸铝溶液进行脱色、然后取上部澄清液进行测定。在水样在加入纳氏试剂后发生浑浊，说明含有硫化物，应另取20ml水样，事先加入10滴30%乙酸锌溶液，摇匀后静止2h，取上部澄清液进行测定。当水样中含铁量大于0.5mg/l，成游离二氧化碳量大于5mg/l，而硬度小于3.5me/l时，应改用50%酒石酸钾钠溶液。所配纳氏试剂和酒石酸钾钠溶液，不能用滤纸过滤。如水样中氨含量超过2.5mg/l时，应酌情减少水样的取量；氨含量超过5mg/l时，可用容量法测定。附4 亚硝酸盐的测定（格里斯试剂分光光度法）1 概要亚硝酸盐与对氨基苯磺酸作用，生成不稳定的化合物，随即与萘胺作用，生成红色偶氨化合物。其反应为：此偶氮化合物的最大吸收波长为524mm。本方法的测定范围为