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最新、最出色的生物膜控制技术

用新型氯稳定剂替代传统的微生物控制处理能够显著减少工业用水系统中的生物膜污染。

作者: Brad Sutherland | 2021年8月3日 | 阅读时间: 1 分钟

传统的氧化性杀菌剂,如次氯酸钠(漂白剂)和氯气,常用于大规模水消毒应用。 然而,这些化学品会对运营带来巨大的挑战。 通过采用新型氯稳定剂,您可以避免这些问题,并显著降低运营成本。

传统的氧化性杀菌剂对生物膜的影响非常有限。 生物膜会在湿润表面、配水系统中的管道、冷却塔填充料和热交换器中形成。 当水中的微生物开始粘附在表面上并繁殖时,就会形成生物膜。 随着生物膜的生长,会将营养物质和残渣带入水中,从而变得越来越厚,控制起来也变得越来越难。 可能需要通过机械方式清洁或渗透/化学分散剂来去除沉淀物和生物膜。

对于与水接触的表面,如果有黏液滴落或感觉很滑,那么就显然存在生物膜,并且微生物的生长已经失控。 然而,在通过物理检查发现或感觉到生物膜的存在之前,生物膜就已经造成影响。 生物膜是一种出色的隔热层,因为其中含大量高热容量的水。 在热交换器中,只有20微米厚的生物膜(1,000微米 = 0.04英寸)就能阻止高达7%的热传递。[1]在冷却塔中,生物膜会降低水有效蒸发的能力,而蒸发是最终从过程中排出热量的机制。 最终将导致无法有效地冷却工艺设备,例如真空泵、表面冷凝器、涡轮冷凝器或其他公用事业热交换器。

由于缺乏整体方法而导致的典型决策是选择漂白剂作为首选的杀菌剂。 漂白剂价格低廉,起效快,并且能杀死大部分循环水中的细菌,从而使工厂操作人员能够实现大部分用水的细菌计数目标。 但是,使用漂白剂会出现其低成本也无法掩盖的三大问题。

漂白剂的主要问题是它只能有效杀死循环水中的游离细菌;除非过量使用,否则对于控制生物膜几乎没有作用,但过量使用会导致其他全厂范围的问题。 一旦形成生物膜,漂白剂就无法渗入并将其分散。[2]

漂白剂引起的另外两个问题是,它具有很强的腐蚀性,并且效果并不持久。 漂白剂具有很强的腐蚀性,对任何任何东西都具有很强的氧化能力。 这会导致工厂冷却系统内的金属组件加速腐蚀,包括热交换器和管道。 漂白剂使用不当会产生巨大的成本,包括降低设备预期使用寿命和增加维护。 此外,次氯酸钠也会氧化金属。 如果通过澄清或过滤去除氧化的金属,则可以改善金属氧化情况。 然而,如果不去除,氧化的金属会堆积在金属表面上,导致产生促进腐蚀的差异充气电池。 此外,作为微生物的营养物质,氧化金属会加剧微生物腐蚀。 铁和锰是这些腐蚀机制中的主要金属。

在大型循环系统中,漂白剂的作用并不持久。 在系统的某些部分中,可能需要过量的漂白剂,才能使系统中其余部分有足够的残留漂白剂。 作为一种强氧化剂,漂白剂会与系统中的有机物和金属迅速反应,从而影响其杀菌能力。 这会导致整个工厂内各处的漂白剂残留量存在差异。

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图1 - OnGuard™ 3B分析仪

独特的化学解决方案

索理思开发了一种新型的氯稳定剂,可显著提高生物膜控制性能。 这种已获得专利的化学品与次氯酸钠相结合,可生成原位稳定的活性氯溶液。 产生的溶液可以有效地控制进水、工艺水和冷却塔系统中的浮游细菌和生物膜。 这种原位稳定氯溶液使用安全、简单,并且不会产生任何与使用强氧化性杀生剂有关的不良副作用。 在很多情况下,化学品的使用使客户能够显著降低运营成本。

独特的设备解决方案

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图2 - OnGuard™ 3B分析仪传感器目标显示生物膜污染。

2015年,索理思开发了一种新型生物膜监测装置,可准确测量生物膜的生长。 该装置为OnGuard™ 3B分析仪(参见图1),通过复制表面剪切应力同时模拟局部表面温度,可实时模拟关键的热交换器条件。 因此,可以持续测量交换器污垢系数,并通过综合处理程序变化进行趋势分析。 最后可以通过比较任何相关换热器的设计和运行条件来得出性能结果。 模拟热传递时,可以使用超声波在+/- 5微米(0.005 毫米)的准确度范围内测定污染物厚度。 该装置可区分生物、有机和结垢沉淀物。 图2显示了严重污染系统中的超声波传感器目标。 有效使用此监测工具可优化化学品应用并提升关键性能指标(KPI)。 通过分析趋势,然后调整杀菌防腐剂的供给,即可非常精准地避免生物膜形成。 最终可以优化供给,无需过度处理即可保持目标KPI。

独特的服务解决方案

索理思代表在部署这种新的增强型氯稳定剂时能够提供独特的服务。 我们的数字平台允许客户管理代表以及工厂代表全天候远程或直接访问系统性能数据。 此外,数字平台还支持根据需要发送通知,以传达与标准运营的任何偏差,从而实现快速响应。

ClearPoint℠系统

上述独特的解决方案是索理思ClearPoint℠生物膜检测和控制系统的基础。 该创新系统将先进的化学品、已获得专利的设备与专业的服务相结合,全面抑制工业用水系统中的微生物活性与生物膜的形成。

图 3 显示了客户冷却塔配水平台使用ClearPoint系统处理之前和处理后六周的情况对比。

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图3 - 冷却塔配水平台使用ClearPoint℠系统进行处理之前和处理后六周后的情况对比

若要详细了解这些解决方案,请访问我们的ClearPoint系统网页。

参考资料

  1. Knudsen, J.G. and Roy, B.V. (1982, September 6-10). Influence of fouling on heat transfer [Conference presentation]. International Heat Transfer Conference 7, Munich, Germany.

  2. LeChevallier, M.W., Cawthon, C.D. and Lee, R.G. (1988). Factors promoting survival of bacteria in chlorinated water supplies. Applied and Environmental Microbiology, 54(3), 649–654.

Brad Sutherland

高级业务开发经理 — 工业用水技术

Brad Sutherland拥有30年的水处理行业从业经验,主要负责为工业和市政市场提供服务。 Brad拥有生物学理学士学位和商业硕士学位。