循环冷却水的生物处理方法
【专利摘要】本发明公开了一种循环冷却水的生物处理方法，属于工业水处理【技术领域】。通过向循环冷却水池中放置填料床，为本发明中添加的微生物着床提供条件，在循环冷却水池边有循环水泵；向循环冷却水池中添加以任意比例混合的4种菌液：酵母菌、紫色非硫细菌、醋酸菌和芽孢杆菌，每月加入的菌液总量为系统保有水量的0.05~1%;在循环冷却水池设置排泥泵，定期进行排泥。此外，本发明还提供了调节循环冷却水系统pH值的方法。本发明所提出的循环冷却水处理方法不仅可提高循环冷却水浓缩倍数、降低循环冷却水系统补充水量，并且快捷、简便、有效和环保。
【专利说明】循环冷却水的生物处理方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及循环冷却水的处理方法，具体涉及一种提高循环冷却水浓缩倍数、降 低循环冷却水系统补充水量的生物处理方法，属于工业水处理【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 我国是一个水资源严重匮乏的国家，开源节流、科学用水是缓解因水资源缺乏制 约我国经济发展的重要举措。工业用水占全国用水量约30%左右，其中，工业用水中冷却 水约占70%?80%，节约冷却水是工业节水的关键，循环用水则是节约冷却水的最有效措 施，而提高循环水的浓缩倍数则是节约冷却水的核心。以每小时IOOOOm 3的冷却水为例， 由直流改为循环冷却水，若浓缩倍数为1. 5,每小时需补水480m3,每小时系统排污水量为 320m3 ;若浓缩倍数为3,每小时只需补水240m3即可满足要求，每小时系统排污水量为SOm3 ; 若浓缩倍数提高到5,则只需补水200m3,每小时系统排污水量为40m3 ;若浓缩倍数提高到 10,仅需补水177. 8m3,每小时系统排污水量为17. 8m3。
[0003] 然而，循环冷却水浓缩倍数的提高，必然会导致：钙、镁等成垢无机离子浓度的提 高，结垢趋于严重，轻则降低传热效率，重则堵塞换热器；氯离子、硫酸根等腐蚀性离浓度的 提高，腐蚀趋于严重；另外，随着冷却水循环次数的增加，水中的菌藻会越来越多并形成粘 泥，滋生的菌藻和粘泥不仅影响传热效率，也会加快金属的腐蚀。为了降低钙、镁等离子结 垢、减少冷却水中的菌藻滋生，同时避免严重腐蚀，往往需要向循环冷却水系统中加入处理 齐IJ，包括阻垢剂、缓蚀剂、杀菌灭藻剂（杀生剂）。目前，以上阻垢剂、缓蚀剂、杀菌灭藻剂主 要为化学药品。
[0004] 基于化学药品的循环冷却水处理剂具有以下不足：（1)处理费用较高，大部分处 理剂为非常用化学药品；（2)处理效果不好，循环冷却水浓缩倍数最多只能达到4 ; (3)药剂 投加控制系统复杂，由于需要缓蚀剂、阻垢剂、杀生剂等多种药剂，且需要在不同的循环水 质条件下控制不同药剂的添加量，控制系统较为复杂；(4)环境污染，含有大量化学药品的 冷却水排放，无疑对环境造成危害。因此，探索处理效果好且廉价的绿色处理方法是循环冷 却水处理的发展方向。公开专利（CN102249426A)公开了一种应用于循环冷却水处理领域 的GET全生物酶水质稳定剂，该稳定剂主要成分为乳酸菌、酵母菌、枯草杆菌、光合菌，以及 油脂分解酶、水解及氧化酶、纤维分解酶、蛋白质分解酶，但是该专利公开的水质稳定剂使 用方法是直接投加到循环冷却水系统中。然而这些菌的生长温度一般在30°C?32°C，而换 热器内的温度一般均在40°C以上，这些功能菌经过换热器时会因为高温而死亡，因此，该稳 定剂对循环冷却水的处理效果实际上大打折扣。
[0005] 因此亟需开发一种快捷、简便、有效并且环保的循环冷却水处理方法。
【发明内容】
[0006] 针对现有循环冷却水处理中存在的循环冷却水浓缩倍数低、控制系统复杂、环境 污染严重等问题，本发明提出了一种循环冷却水浓缩倍数高、操作简便、处理效果好、且排 水中不含化学药品的循环冷却水生物处理方法。
[0007] 本发明针对传统的敞开式循环冷却水系统，通过以下技术方案实现上述目的：
[0008] (1)向循环冷却水池中放置填料床，为本发明中添加的微生物着床提供条件；循 环冷却水池边有循环水泵；
[0009] (2)向循环冷却水池中添加4种菌液：菌量浓度彡lX106CFU/mL的酵母菌、菌 量浓度> IX IO5CFUAiL的紫色非硫细菌、菌量浓度> IX IO9CFUAiL的醋酸菌和菌量浓度 > I X IO9CFUAiL的芽孢杆菌，4种菌以任意比例添加，每月加入的菌液总量为系统保有水量 的0.05?1% (质量比）；
[0010] (3)在循环冷却水池设置排泥泵，定期进行排泥，一般间隔2?6个月排一次。
[0011] 填料床中的填料为纤维、陶瓷或塑料球。
[0012] 在循环水泵进水口端设置有过滤器，使添加的微生物尽可能截留在循环冷却水池 中。所述过滤器中的过滤介质可采用纤维、沙砾或陶瓷，控制过滤器的过滤速率为30? 50m/h，当过滤器的过滤速率低于20m/h时用压缩空气和过滤出水进行反冲洗再生。
[0013] pH值是间接反映腐蚀和结垢倾向的重要指标，《工业循环冷却水处理设计规范》 (GB50050-2007)要求循环冷却水pH值应稳定在6. 8?9. 5, pH值高于9. 5,循环水系统容 易结垢，pH值低于6. 8,循环水系统容易腐蚀。
[0014] 本发明通过向循环冷却水池中添加酵母菌、紫色非硫细菌、醋酸菌、芽孢杆菌，通 过微生物代谢的平衡调节，pH值通常可以稳定在6. 8?9. 5范围内；但在实际生产中，由于 误操作或失误，以及换热器内换热管泄露等原因，管内的酸、碱介质进入循环冷却水系统， 会引起PH值变化；因此，不管何种原因致使pH值在6. 8?9. 5范围之外时，则进行如下调 节处理：
[0015] 1)当pH值> 9. 5且氨（NH3)浓度> 200mg/L时，判定为氨（NH3)引起的pH值升 高，对于该系统，向循环冷却水池中添加硝化细菌，并对循环水进行曝气充氧，通过硝化作 用将氨（NH 3)转变为硝酸根（NCV)，从而降低循环冷却水的pH值，并使pH值稳定在6. 8? 9. 5 ;当pH值< 6. 8且硝酸根（NCV)浓度> 30mg/L时，判定为硝酸根（NCV)引起的pH值 下降，对于该系统，向循环冷却水池中添加反硝化细菌，通过反硝化作用将硝酸根（NCV)转 变为氮气（N 2)，从而升高循环冷却水的pH值，并使pH值稳定在6. 8?9. 5。
[0016] 2)当pH值> 9. 5且氨（NH3)浓度< 100mg/L时，判定为非氨（NH3)引起的pH值 升高，对于该系统，向循环冷却水池中添加乳酸菌、醋酸菌，通过乳酸菌和醋酸菌利用循环 冷却水中的糖类有机质代谢生成乳酸和醋酸，从而降低循环冷却水的PH值，并使pH值稳定 在6. 8?9. 5 ;当pH值< 6. 8且硝酸根（NO，）浓度< 20mg/L时，判定为非硝酸根（NO，）引 起的PH值下降，对于该系统，进一步分析循环冷却水的有机酸（例如乙酸、乳酸）和无机酸 (例如硫酸、盐酸）含量，确定引起pH值下降的原因，当pH值下降是由有机酸引起时，向循 环冷却水池中添加紫色非硫细菌，通过紫色非硫细菌利用有机酸作为碳源的异养代谢将有 机酸利用消耗，从而升高循环冷却水的PH值，并使pH值稳定在6. 8?9. 5 ;当pH值下降是 由无机酸引起时，排放部分循环水，向循环冷却水系统补充中性或偏碱性的水，从而通过稀 释和中和升高循环冷却水的pH值，并使pH值稳定在6. 8?9. 5。
[0017] 在本发明所述的循环冷却水生物处理方法中，所添加的4种微生物能实现循环冷 却水的阻垢除垢处理、缓蚀处理、菌藻抑制处理和水质净化处理，原理如下：
[0018] a.阻垢除垢处理
[0019] 向循环冷却水池中添加的任意比例的酵母菌、紫色非硫细菌和醋酸菌，利用了酵 母菌和紫色非硫细菌较高的生物质产量特性，通过酵母菌和紫色非硫细菌的生长繁殖吸 收利用循环水中的钙、镁等成垢离子，从而减少循环水中的钙、镁离子，降低循环水的硬 度，减缓换热器管壁结垢倾向；同时分别利用酵母菌和紫色非硫细菌的发酵和多途径代 谢作用释放CO 2，提高换热器进水端的CO2含量，通过CaCO3丨+C02+H 20 -Ca(HCO3)2以及 Mg (OH) 2丨+2C02 - Mg (HCO3) 2反应将不溶的CaCOjPMg (OH) 2转变为溶解度较大的Ca (HCO3) 2 和Mg(HCO3)2，从而除去已经形成的垢；利用醋酸菌的好氧产醋酸作用将循环水中的糖类和 酵母菌代谢生成的乙醇转变为醋酸，从而将不溶的碳酸钙和氢氧化镁转变为可溶的醋酸钙 和醋酸镁，从而除去已经形成的垢；酵母菌、紫色非硫细菌和醋酸菌的次级代谢会分泌一些 活性物质，例如氨基酸等，这些活性物质能够与钙、镁离子形成稳定的可溶性络合物，将更 多的钙、镁离子稳定在水中，从而增大钙、镁盐的溶解度，抑制硬垢产生和沉积；通过设置于 循环水池中的填料床和过滤器吸附含有添加微生物的生物黏泥，将生物黏泥大部分滞留在 填料上，大幅减少换热器管壁上生物粘泥的附着量，从而避免换热器管壁形成软垢。
[0020] b.缓蚀处理
[0021] 向循环冷却水中添加的任意比例的芽孢杆菌、醋酸菌，利用了芽孢杆菌的耐高温 特性，芽孢杆菌会附着在金属物质表面，形成一层保护膜，阻止腐蚀性物质对换热器管壁的 腐蚀；通过芽孢杆菌、醋酸菌的好氧代谢吸收利用循环水中的溶解氧，降低换热器进水端的 溶解氧浓度，从而避免换热器管壁表面的吸氧腐蚀；通过本发明方法中的阻垢除垢处理，减 少硬垢和软垢形成，从而避免垢下腐蚀。
[0022] c.菌藻抑制处理
[0023] 向循环冷却水池中添加的任意比例的酵母菌、紫色非硫细菌、醋酸菌、芽孢杆菌的 生长代谢会吸收利用循环冷却水水体中的碳、氮、磷等营养物质，断绝藻类和其它菌类的营 养源，通过底物竞争性抑制作用，使藻类和其它菌类无法生长繁殖。
[0024] d.生物黏泥去除和水质净化处理
[0025] 向循环冷却水池中添加的任意比例的酵母菌、紫色非硫细菌、醋酸菌、芽孢杆菌， 通过4种微生物生长代谢，降解循环水中的各类有机物质（纤维素、淀粉、糖类、有机酸、氨 基酸、醇类等），从而降低冷却水的COD和相关污染物浓度；通过设置于循环水池中填料对4 种菌的吸附以及填料上所吸附的4种微生物絮凝的共同作用，使水体中的微生物、有机质、 无机物等胶体悬浮物质附着在填料上，从而减少循环水中的胶体悬浮物含量，避免换热器 管壁形成生物黏泥；通过本发明方法中添加各类微生物的吸附和絮凝沉淀作用，将循环水 中的胶体悬浮物固定于填料上和沉淀于循环水池池底，保证循环水较低的浊度和水质的洁 净。
[0026] 所述酵母菌包括只能利用六碳糖进行酒精发酵的发酵型酵母和能利用多种有 机物（糖、有机酸、醇等）的氧化型酵母，包括裂殖酵母属（Schizosaccharomyces sp.)、 类酵母属（Saccharomyces sp.)、有抱汉生酵母属（Hanseniaspora sp.)、酵母菌属 (Saccharomyces sp.)、克鲁维酵母属（Kluyveromyces sp.)、毕赤酵母属（Pichia sp.)、汉 逊酵母属（Hansenula sp·)、德巴利酵母属（Debaryomyces sp·)、油脂酵母属（Lipomyces sp.)、酒香酵母属（Brettanomyces sp.)、假丝酵母属（Candida sp.)、克勒克氏酵母属 (Kloeckera sp.)、红酵母属（Rhodotorula sp.)、球拟酵母属（Torulopsis sp.)、丝胞酵母 属（Trichosporon sp.)、接合酵母属（Zygosaccharomyces sp.)中的细菌，向循环冷却水池 中添加该类菌时，可添加一种或多种的任意比例组合。
[0027] 所述紫色非硫细菌包括红螺菌属（RhodospiriIIum sp.)、红假单胞菌属 (Rhodopseudomonas sp·)、红微菌属（Rhodomicrobium sp.)中的细菌，向循环冷却水池中 添加该类菌时，可添加一种或多种的任意比例组合。
[0028] 所述醋酸菌包括醋杆菌属（Acetobacter sp.)中的细菌，向循环冷却水池中添加 该类菌时，可添加一种或多种的任意比例组合。
[0029] 所述芽孢杆菌包括芽孢杆菌属（Bacillus sp.)中的细菌，优选为耐受温度超过 45°C的芽孢杆菌（Bacillus sp.)，向循环冷却水池中添加该类菌时，可添加一种或多种的 任意比例组合。
[0030] 所述硝化细菌包括氨氧化细菌和亚硝酸氧化细菌，氨氧化细菌可把氨NH3氧化为 NO，，亚硝酸氧化细菌可把NCV氧化为NCV，向循环冷却水池中添加硝化细菌时，氨氧化细菌 和亚硝酸氧化细菌按1 :1的质量比添加；氨氧化细菌包括亚硝化单胞菌属（Nitrosomonas sp·)、亚硝化球菌属（Nitrosococcus sp·)、亚硝化螺菌属（Nitrosospira sp.)和亚硝化 叶菌属（Nitrosolobus sp.)中的细菌，向循环冷却水池中添加该类菌时，可添加一种或 多种的任意比例组合；亚硝酸氧化细菌包括硝化杆菌属Nitrobacter sp.)、硝化球菌属 (Nitrococcus sp·)、硝化刺菌属（Nitrospina sp.)和硝化囊菌属（Nitrocystis sp.)中 的细菌，向循环冷却水池中添加该类菌时，可添加一种或多种的任意比例组合。
[0031] 所述反硝化细菌包括但不局限于芽孢杆菌属（Bacillus sp.)、副球菌属 (Paracoccus sp·)、硫杆菌属（Thiobacillus sp·)、假单胞菌属（Pseudomonas sp.)中的细 菌，向循环冷却水池中添加该类菌时，可添加一种或多种的任意比例组合。
[0032] 所述乳酸菌指能够进行同型乳酸发酵的乳杆菌属（Lactobacillus sp.)中的细 菌，向循环冷却水池中添加该类菌时，可添加一种或多种的任意比例组合。
[0033] 上述各种微生物均是已知菌种，可购买于中国工业微生物菌种保藏管理中心 (CICC)、德国微生物菌种保藏中心（DSMZ)、美国典型微生物菌种保藏中心（ATCC)等国内外 菌种保藏机构，也可通过本领域公知的方法筛选获得，购买和筛选获得的菌种经扩大培养 进行保藏和使用。
[0034] 本发明中的酵母菌，在使用时按常规方法将其制备为菌量浓度> IXlO6CFU/ mL的菌液进行添加；所述紫色非硫细菌，在使用时按常规方法将其制备为菌量浓度 > IX IO5CFUAiL的菌液进行添加；所述醋酸菌、芽孢杆菌、硝化细菌、反硝化细菌、乳酸菌， 在使用时按常规方法将其制备为菌量浓度> IX IO9CFUAiL的菌液进行添加。
[0035] 本发明中的菌液投加方法为：酵母菌菌液、紫色非硫细菌菌液、醋酸菌菌液、芽孢 杆菌菌液、硝化细菌菌液、反硝化细菌菌液、乳酸菌菌液，在向循环冷却水池中添加时，可同 时混合一起投加，也可先后分别投加；投加点选择在距离循环水泵进水口路径较远的地方 投加，目的是让投加的菌能够有较长的路径（或是较长的时间）来吸附到填料上，保证循环 冷却水池中有足够数量的微生物来实现循环冷却水处理的功能。每月投加1?2次，但保证 每月菌液添加量的质量总和为循环水系统保有水量质量的0.05%?1%。此外，在pH值处 于6. 8彡pH彡9. 5范围之外时，额外添加的菌液的量以使循环水系统达到6. 8彡pH彡9. 5 为准。
[0036] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：1)大幅提高循环冷却水的浓缩倍数，从 化学法的4倍最高可提高到10倍，大大节约了水资源；2)缓蚀和阻垢效果优于化学法； 3)本菌剂安全无毒，不仅在使用过程中安全，而且本菌剂的使用不会造成二次污染；4)药 剂投加控制系统较为简单，由于该菌剂兼有缓蚀、阻垢和抑制菌藻的功能，投加系统较为简 单，且通过微生物的自我平衡调节，循环冷却水水质相对较为稳定，监测控制系统也较为简 单；5)循环冷却水处理成本低廉，由于微生物的自我繁殖能力，需补充的菌剂量远远低于 化学类药剂量。
【具体实施方式】
[0037] 以下结合实施例对本发明进行进一步说明。
[0038] 实施例1
[0039] 在国内某石化炼油厂循环冷却水系统中，系统保有水量10000m3,循环水量为 30000m 3/h，循环系统蒸发286m3/h，风冷塔风吹损失31m3/h，系统排污量332m 3/h，循环浓缩 倍数为1. 8,用地表水作为循环冷却水系统的补充水，补充水量为653. 4m3/h。循环冷却水 的主要水质为C0D& 51mg/L，浊度12NTU，pH 8. 1，钙硬度341mg/L，甲基橙碱度189mg/L，电 导率 1879 μ s/cm，NH3-N 5. 6mx/L，CrMSmg/L。
[0040] 为节约用水，采用本发明方法对以上循环冷却水进行处理，同时将系统浓缩倍数 提高到3. 5倍，具体处理过程如下：
[0041] 向循环冷却水池中放置纤维填料床，并在循环水泵进水口端设置纤维过滤器， 控制纤维过滤器的过滤速率为50m/h;分别培养假丝酵母（Candida sp.)菌液、红螺菌 (Rhodospirillum sp.)菌液、醋杆菌（Acetobacter sp.)菌液、芽抱杆菌（Bacillus sp.) 菌液，当菌量浓度分别达到 IX 106CFU/mL、IX 105CFU/mL、IX 109CFU/mL、IX 109CFU/mL 时， 将上述菌液分别从距离循环水泵进水口 60m的地方投加到循环水池中（循环水池为长方 形，长、宽、高分别为60m、40m、4. 2m)，每月添加1次，每次添加以上4种菌液，以任意质量比 混合4种菌液，总添加量为5000千克（系统保有水量的0. 05% );每隔6个月开启设置于 循环冷却水池池底的排泥泵进行排泥。
[0042] 经上述方法处理后得到的整个循环系统的循环水水质为：水质为C0D& 36mg/ L，浊度 7NTU，pH 8. 0,钙硬度 250mg/L，甲基橙碱度 165mg/L，电导率 1678μ s/cm，NH3-N 3. 2mg/L，Cr^Smg/L。循环水水质要求完全满足《工业循环冷却水处理设计规范》 (GB50050-2007)要求，且循环水水质比原循环水水质有显著提高。更为重要的是，系统补水 量为400m 3/h，系统排污水量为83m3/h。与原有循环冷却水系统相比，循环水补水量降低了 38. 78%，系统排污水量降低了 75%。
[0043] 实施例2
[0044] 在国内某燃煤电厂循环冷却水系统中，系统保有水量30000m3，循环水量为 90000m 3/h，循环系统蒸发1350m3/h，风冷塔风吹损失70m3/h，系统排污量830m 3/h，循环浓缩 倍数为2. 5,用河水作为循环冷却水系统的补充水,补充水量为2250m3/h。循环冷却水的主 要水质为C0D &65mg/L，浊度15NTU，pH 7. 6,钙硬度456mg/L，甲基橙碱度127mg/L，电导率 2107 μ s/cm，NH3-N 4. 3mg/L，CriSmg/L。
[0045] 为节约用水，采用本发明方法对以上循环冷却水进行处理，同时将系统浓缩倍数 提高到5倍，具体处理过程如下：
[0046] 向循环冷却水池中放置陶瓷填料床，并在循环水泵进水口端设置石英砂过滤器， 控制石英砂过滤器的过滤速率为40m/h ;分别培养假丝酵母（Candida sp.)菌液、粘红酵母 (Rhodotorula sp.)菌液、接合酵母（Zygosaccharomyces sp·)、红螺菌（Rhodospirillum sp.)菌液、红假单胞菌（Rhodopseudomonas sp.)菌液、醋杆菌（Acetobacter sp.)菌 液、芽孢杆菌（Bacillus sp.)菌液，当菌量浓度分别达到3X106CFU/mL、4X 106CFU/mL、 I X 106CFU/mL、2 X 105CFU/mL、5 X 105CFU/mL、3 X 109CFU/mL、7 X 109CFU/mL 时，将上述菌液混 合后从距离循环水泵进水口 60m的地方投加到循环水池中（循环水池为4座8000m3的长方 形水池,每座长、宽、高分别为60m、30m、4. 5m);每月向每座循环水池中添加1次混合菌液， 每次每座循环水池中添加以上混合菌液总量为37500千克（系统保有水量的0. 5% )，7种 菌液的质量比按前述培养顺序为1 :1 :1 :1 :1 :2 :3 ;每隔4个月开启设置于循环冷却水池 池底的排泥泵进行排泥。
[0047] 经上述方法处理后得到的整个循环系统的循环水水质为：水质为C0D& 60mg/ L，浊度 9NTU，pH 7. 7,钙硬度 432mg/L，甲基橙碱度 131mg/L，电导率 1970μ s/cm，NH3-N 3. 8mg/L，Cllemg/L。循环水水质要求完全满足《工业循环冷却水处理设计规范》 (GB50050-2007)要求，且循环水水质比原循环水水质有所提高。更为重要的是，系统补水量 为1687. 5m3/h，系统排污水量为267. 5m3/h。与原有循环冷却水系统相比，循环水补水量降 低了 25%，系统排污水量降低了 67. 77%。
[0048] 实施例3
[0049] 在国内某有机化工厂循环冷却水系统中，系统保有水量6000m3,循环水量为 20000m 3/h，循环系统蒸发320m3/h，风冷塔风吹损失16m3/h，系统排污量332m 3/h，循环水浓 缩倍数为3. 2,中水回用作为循环冷却水系统的补充水，补充水量为465m3/h。循环冷却水 的主要水质为C0D &115mg/L，浊度23NTU，pH 7. 8,钙硬度665mg/L，甲基橙碱度210mg/L，电 导率 2861 μ s/cm，NH3-N 10. 5mg/L，Cfmmg/L。循环水水质的 C0D&、浊度、NH3-N 等指标 未达到《工业循环冷却水处理设计规范》（GB50050-2007)要求。
[0050] 为使循环水水质达到《工业循环冷却水处理设计规范》(GB50050-2007)要求，并进 一步节约用水，采用本发明方法对以上循环冷却水进行处理，同时将系统浓缩倍数提高到6 倍，具体处理过程如下：
[0051] 向循环冷却水池中放置塑料球填料床，并在循环水泵进水口端设置纤维过滤器， 控制纤维过滤器的过滤速率为30m/h;分别培养假丝酵母（Candida sp.)菌液、红螺菌 (Rhodospirillum sp.)菌液、醋杆菌（Acetobacter sp.)菌液、芽抱杆菌（Bacillus sp.) 菌液，当菌量浓度分别达到 2X 106CFU/mL、3X 105CFU/mL、5X 109CFU/mL、5X 109CFU/mL 时， 将上述菌液混合后从距离循环水泵进水口 45m地方投加到循环水池中（水池为长方形，长、 宽、高分别为45m、30m、4. 4m);每月添加2次，每次添加以上混合菌液总量为30000千克（系 统保有水量的0.5% )，4种菌液的质量比按前述培养顺序为1 :1 :1 :1，每月总计添加混合 菌液60000千克（系统保有水量的1 % );每隔2个月开启设置于循环冷却水池池底的排泥 泵进行排泥。
[0052] 经上述方法处理后得到的整个循环系统的循环水水质为：水质为C0D& 78mg/ L，浊度 8NTU，pH 7· 8,钙硬度 312mg/L，甲基橙碱度 127mg/L，电导率 2715μ s/cm，NH3-N 5. lmg/L，Clltog/L。循环水水质要求完全满足《工业循环冷却水处理设计规范》 (GB50050-2007)要求。更为重要的是，系统补水量为384m 3/h，系统排污水量为48m3/h。与 原有循环冷却水系统相比，循环水补水量降低了 17. 4%，系统排污水量降低了 85. 5%。
[0053] 实施例4
[0054] 在国内某精细化工厂循环冷却水系统中，系统保有水量6000m3,循环水量为 20000m 3/h，循环系统蒸发320m3/h，风冷塔风吹损失16m3/h，系统排污量332m 3/h，循环水浓 缩倍数为3. 2,自来水作为循环冷却水系统的补充水，补充水量为465m3/h。循环冷却水的 主要水质为C0D & 85mg/L，浊度8NTU，pH 7.8，钙硬度61511^/1，甲基橙碱度22〇11^/1，电导率 1061 μ s/cm，NH3-N 7. 5mg/L，CfHlmg/L。循环水水质的 C0D&、浊度、NH3-N 等指标基本达 到《工业循环冷却水处理设计规范》（GB50050-2007)要求。
[0055] 为使循环水水质达到《工业循环冷却水处理设计规范》(GB50050-2007)要求，并进 一步节约用水，采用本发明方法对以上循环冷却水进行处理，同时将系统浓缩倍数提高到 10倍，具体处理过程如下：
[0056] 向循环冷却水池中放置塑料球填料床，并在循环水泵进水口端设置纤维过滤器， 控制纤维过滤器的过滤速率为30m/h;分别培养假丝酵母（Candida sp.)菌液、红螺菌 (Rhodospirillum sp.)菌液、醋杆菌（Acetobacter sp.)菌液、芽抱杆菌（Bacillus sp.) 菌液，当菌量浓度分别达到 2X 106CFU/mL、3X 105CFU/mL、5X 109CFU/mL、5X 109CFU/mL 时， 将上述菌液混合后从距离循环水泵进水口 45m地方投加到循环水池中（水池为长方形，长、 宽、高分别为45m、30m、4. 4m);每月添加2次，每次添加以上混合菌液总量为30000千克（系 统保有水量的0.5% )，4种菌液的质量比按前述培养顺序为1 :1 :1 :1，每月总计添加混合 菌液60000千克（系统保有水量的1%);每隔2个月开启设置于循环冷却水池池底的排泥 泵进行排泥。
[0057] 经上述方法处理后得到的整个循环系统的循环水水质为：水质为C0D& 83mg/ L，浊度 8NTU，pH 7· 6,钙硬度 610mg/L，甲基橙碱度 217mg/L，电导率 1047μ s/cm，NH3-N 6.8mg/L，C^U^g/L。循环水水质要求完全满足《工业循环冷却水处理设计规范》 (GB50050-2007)要求。更为重要的是，系统补水量为355m 3/h，系统排污水量为36m3/h。与 原有循环冷却水系统相比，循环水补水量降低了 23. 7%，系统排污水量降低了 89. 1%。
[0058] 实施例5
[0059] 在国内某以天然气为原料的合成氨厂，其中一套循环冷却水系统中，系统保有水 量4000m 3,循环水量为10000m3/h，循环系统蒸发140m3/h，风冷塔风吹损失24m 3/h，系统排污 量116m3/h，循环浓缩倍数为2. 0,用河水作为循环冷却水系统的补充水，补充水量为280m3/ h。循环冷却水的主要水质为C0D & 65mg/L，浊度6NTU，pH 7. 7,钙硬度272mg/L，甲基橙碱 度 83mg/L，电导率 1289 μ s/cm，NH3-N 7. 6mg/L，CrSemg/L。
[0060] 为节约用水，采用本发明方法对以上循环冷却水进行处理，同时将系统浓缩倍数 提高到5倍，具体处理过程如下：
[0061] 向循环冷却水池中放置纤维填料床，并在循环水泵进水口端设置纤维过滤器，控 制纤维过滤器的过滤速率为50m/h ;分别培养丝孢酵母（Trichosporon sp.)菌液、红微菌 (Rhodomicrobium sp.)菌液、醋杆菌（Acetobacter sp.)菌液、芽抱杆菌（Bacillus sp.) 菌液，当菌量浓度分别达到 5X 106CFU/mL、3X 105CFU/mL、2X 109CFU/mL、3X 109CFU/mL 时， 将上述菌液分别从距离循环水泵进水口 40m的地方投加到循环水池中（水池为长方形，长、 宽、高分别为40m、25m、4m)，每月添加1次，每次添加以上4种菌液，总添加量为20000千克 (系统保有水量的0.5%)，4种菌液的质量比为2 :3:3:2 ;每隔5个月开启设置于循环冷却 水池池底的排泥泵进行排泥。
[0062] 经上述方法处理后得到的整个循环系统的循环水水质为：水质为C0D& 45mg/L， 浊度 4NTU，pH 7· 6,钙硬度 246mg/L，甲基橙碱度 78mg/L，电导率 1279 μ s/cm，NH3-N 4. 8mg/ L，N03_17mg/L，Cl^Smg/L。循环水水质要求完全满足《工业循环冷却水处理设计规范》 (GB50050-2007)要求，且循环水水质比原循环水水质有显著提高。更为重要的是，系统补水 量为175m 3/h，系统排污水量为llm3/h。与原有循环冷却水系统相比，循环水补水量降低了 37. 5%，系统排污水量降低了 90. 5%。
[0063] 某一天，由于人工失误造成氨泄漏，整个循环系统的循环水NH3_N680mg/L， N(V23mg/L，pH高达9. 8,判定为氨（NH3)引起的pH值升高，此时，向循环冷却水池中添加培 养好的含有亚硝化球菌（Nitrosococcus sp·)、亚硝化叶菌（Nitrosolobus sp·)、硝化杆 菌（Nitrobacter sp.)、硝化球菌（Nitrococcus sp.)的混合菌液，4种菌的质量比为1 :1 : 1 :1，混合菌液的浓度为IX 109CFU/mL，总的混合菌液添加量为2000千克（系统保有水量 的0. 05% )，并对循环水进行曝气处理。经过4天的硝化处理，NH3-N浓度降低为121mg/L， NO,浓度升高为488mg/L，pH降低为5. 9,判定为硝酸根（NO3-)引起的pH值下降。此时，停止 曝气处理，待12小时后，向循环冷却水池中添加培养好的含有芽孢杆菌（Bacillus sp.)、 副球菌（Paracoccus sp.)、硫杆菌（Thiobacillus sp.)的菌液，菌液的浓度为2 X IO9CFU/ mL，总的混合菌液添加量为20000千克（系统保有水量的0. 5% )，3种菌的质量比为2 :1 : 1，经过1周的反硝化处理，NH3-N浓度降低为8mg/L，NO3-浓度降低为25mg/L，pH升高为7. 3。 pH值和NH3-N指标达到《工业循环冷却水处理设计规范》（GB50050-2007)要求。
[0064] 实施例6
[0065] 在国内某磷酸盐化工厂循环冷却水系统中，系统保有水量6000m3,循环水量为 20000m 3/h，循环系统蒸发320m3/h，风冷塔风吹损失16m3/h，系统排污量332m 3/h，循环水浓 缩倍数为3. 2,中水回用作为循环冷却水系统的补充水，补充水量为465m3/h。循环冷却水 的主要水质为C0D & 115mg/L，浊度23NTU，pH 7. 8,钙硬度665mg/L，甲基橙碱度210mg/L，电 导率 2861 μ s/cm，NH3-N 10. 5mg/L，Cfmmg/L。循环水水质的 C0D&、浊度、NH3-N 等指标 未达到《工业循环冷却水处理设计规范》（GB50050-2007)要求。
[0066] 为使循环水水质达到《工业循环冷却水处理设计规范》(GB50050-2007)要求，并进 一步节约用水，采用本发明方法对以上循环冷却水进行处理，同时将系统浓缩倍数提高到6 倍，具体处理过程如下：
[0067] 向循环冷却水池中放置纤维填料床，并在循环水泵进水口端设置纤维过滤器， 控制纤维过滤器的过滤速率为30m/h;分别培养裂殖酵母（Schizosaccharomyces sp.) 菌液、类酵母（Saccharomyces sp.)菌液、红螺菌（Rhodospirillum sp.)菌液、醋杆菌 (Acetobacter sp.)菌液、芽孢杆菌（Bacillus sp.)菌液，当菌量浓度分别达到2X IO6CFU/ mL、3 X 106CFU/mL、3 X 105CFU/mL、5 X 109CFU/mL、5 X 109CFU/mL 时，将上述菌液混合后从距 离循环水泵进水口 45m的地方投加到循环水池中（水池为长方形，长、宽、高分别为45m、 30m、4. 4m)，每月添加2次，每次添加以上混合菌液总量为30000千克（系统保有水量的 0. 5%)，5种菌液的质量比为1 :2 :3 :1 :3,每月总计添加混合菌液60000千克（系统保有水 量的1% );每隔2个月开启设置于循环冷却水池池底的排泥泵进行排泥。
[0068] 经上述方法处理后得到的整个循环系统的循环水水质为：水质为C0D& 78mg/ L，浊度 8NTU，pH 7· 8,钙硬度 312mg/L，甲基橙碱度 127mg/L，电导率 2715μ s/cm，NH3-N 5. lmg/L，Clltog/L。循环水水质要求完全满足《工业循环冷却水处理设计规范》 (GB50050-2007)要求。更为重要的是，系统补水量为384m 3/h，系统排污水量为48m3/h。与 原有循环冷却水系统相比，循环水补水量降低了 17. 4%，系统排污水量降低了 85. 5%。
[0069] 某一天，由于氢氧化钠不慎泄漏进入循环冷却水系统，整个循环系统的循环水 NH3-N 4. 5mg/L，但pH高达10.0,判定为非氨（NH3)引起的pH值升高，此时，向循环冷却水池 中分别添加培养好的乳杆菌（Lactobacillus sp.)菌液、醋杆菌（Acetobacter sp.)菌液， 两种菌液的添加量均为3000千克，菌液的浓度3 X 109CFU/mL。经过5天的产酸处理，pH降 低为8. 8, pH值达到《工业循环冷却水处理设计规范》（GB50050-2007)要求。
[0070] 实施例7
[0071] 在国内某磷酸盐化工厂循环冷却水系统中，系统保有水量6000m3,循环水量为 20000m 3/h，循环系统蒸发320m3/h，风冷塔风吹损失16m3/h，系统排污量332m 3/h，循环水浓 缩倍数为3. 2,中水回用作为循环冷却水系统的补充水，补充水量为465m3/h。循环冷却水 的主要水质为C0D & 115mg/L，浊度23NTU，pH 7. 8,钙硬度665mg/L，甲基橙碱度210mg/L，电 导率 2861 μ s/cm，NH3-N 10. 5mg/L，Cfmmg/L。循环水水质的 C0D&、浊度、NH3-N 等指标 未达到《工业循环冷却水处理设计规范》（GB50050-2007)要求。
[0072] 为使循环水水质达到《工业循环冷却水处理设计规范》(GB50050-2007)要求，并进 一步节约用水，采用本发明方法对以上循环冷却水进行处理，同时将系统浓缩倍数提高到6 倍，具体处理过程如下：
[0073] 向循环冷却水池中放置纤维填料床，并在循环水泵进水口端设置陶瓷过滤器， 控制纤维过滤器的过滤速率为30m/h ;分别培养假丝酵母（Candida sp.)菌液、红螺 菌（Rhodospirillum sp.)菌液、红假单胞菌（Rhodopseudomonas sp.)菌液、醋杆菌 (Acetobacter sp.)菌液、芽孢杆菌（Bacillus sp.)菌液，当菌量浓度分别达到2X IO6CFU/ mL、3 X IO5CFUAiL、4 X IO5CFUAiL、5 X IO9CFUAiL、5 X IO9CFUAiL 时，将上述菌液混合后从距 离循环水泵进水口 45m的地方投加到循环水池中（水池为长方形，长、宽、高分别为45m、 30m、4. 4m)，每月添加2次，每次添加以上混合菌液总量为30000千克（系统保有水量的 0. 5%)，5种菌液的质量比为3 :1 :1 :2 :3,每月总计添加混合菌液60000千克（系统保有水 量的1% );每隔2个月开启设置于循环冷却水池池底的排泥泵进行排泥。
[0074] 经上述方法处理后得到的整个循环系统的循环水水质为：水质为C0D& 78mg/ L，浊度 8NTU，pH 7· 8,钙硬度 312mg/L，甲基橙碱度 127mg/L，电导率 2715μ s/cm，NH3-N 5. lmg/L，Clltog/L。循环水水质要求完全满足《工业循环冷却水处理设计规范》 (GB50050-2007)要求。更为重要的是，系统补水量为384m 3/h，系统排污水量为48m3/h。与 原有循环冷却水系统相比，循环水补水量降低了 17. 4%，系统排污水量降低了 85. 5%。
[0075] 某一天，由于有机酸（乙酸）不慎泄漏进入循环冷却水系统，整个循环系统的循 环水N(V12mg/L，但pH降低为6. 1，判定为有机酸引起的pH值下降，此时，向循环冷却水池 中分别添加培养好的含有红螺菌（Rhodospirillum sp·)、红假单胞菌（Rhodopseudomonas sp·)、红微菌（Rhodomicrobium sp.)的菌液，3种菌液的添加量分别为2000kg、2000kg、 1000kg，浓度均彡I X 105CFU/mL。经过3天的处理，pH升高为7. 2, pH值达到《工业循环冷 却水处理设计规范》（GB50050-2007)要求。
[0076] 实施例8
[0077] 在国内某磷酸盐化工厂循环冷却水系统中，系统保有水量6000m3，循环水量为 20000m 3/h，循环系统蒸发320m3/h，风冷塔风吹损失16m3/h，系统排污量332m 3/h，循环水浓 缩倍数为3. 2,中水回用作为循环冷却水系统的补充水，补充水量为465m3/h。循环冷却水 的主要水质为C0D & 115mg/L，浊度23NTU，pH 7. 8,钙硬度665mg/L，甲基橙碱度210mg/L，电 导率 2861 μ s/cm，NH3-N 10. 5mg/L，Cfmmg/L。循环水水质的 C0D&、浊度、NH3-N 等指标 未达到《工业循环冷却水处理设计规范》（GB50050-2007)要求。
[0078] 为使循环水水质达到《工业循环冷却水处理设计规范》(GB50050-2007)要求，并进 一步节约用水，采用本发明方法对以上循环冷却水进行处理，同时将系统浓缩倍数提高到6 倍，具体处理过程如下：
[0079] 向循环冷却水池中放置纤维填料床，并在循环水泵进水口端设置纤维过滤器， 控制纤维过滤器的过滤速率为30m/h;分别培养假丝酵母（Candida sp.)菌液、红螺菌 (Rhodospirillum sp.)菌液、醋杆菌（Acetobacter sp.)菌液、芽抱杆菌（Bacillus sp.) 菌液，当菌量浓度分别达到 2X 106CFU/mL、3X 105CFU/mL、5X 109CFU/mL、5X 109CFU/mL 时， 将上述菌液混合后从距离循环水泵进水口 45m的地方投加到循环水池中（水池为长方形， 长、宽、高分别为45m、30m、4. 4m)，每月添加2次，每次添加以上混合菌液总量为30000千克 (系统保有水量的〇. 5% )，4种菌液的质量比为3 :1 :2 :4,每月总计添加混合菌液60000千 克（系统保有水量的1% );每隔2个月开启设置于循环冷却水池池底的排泥泵进行排泥。
[0080] 经上述方法处理后得到的整个循环系统的循环水水质为：水质为C0D& 78mg/ L，浊度 8NTU，pH 7· 8,钙硬度 312mg/L，甲基橙碱度 127mg/L，电导率 2715μ s/cm，NH3-N 5. lmg/L，Clltog/L。循环水水质要求完全满足《工业循环冷却水处理设计规范》 (GB50050-2007)要求。更为重要的是，系统补水量为384m 3/h，系统排污水量为48m3/h。与 原有循环冷却水系统相比，循环水补水量降低了 17. 4%，系统排污水量降低了 85. 5%。
[0081] 某一天，由于无机酸（盐酸）不慎泄漏进入循环冷却水系统，整个循环系统的循环 水pH降低为5. 5,判定为无机酸引起的pH值下降，此时，排放1500m3的系统循环水，补力口 1500m3的pH值为7. 8的河水，pH升高为7. 0, pH值达到《工业循环冷却水处理设计规范》 (GB50050-2007)要求。
【权利要求】
1. 循环冷却水的生物处理方法，包括以下步骤： (1)向循环冷却水池中放置填料床，循环冷却水池边有循环水泵； ⑵向循环冷却水池中添加菌量浓度彡I X IO6CFUAiL的酵母菌、菌量浓度 彡lX105CFU/mL的紫色非硫细菌、菌量浓度彡lX109CFU/mL的醋酸菌和菌量浓度 > lX109CFU/mL的芽孢杆菌，4种菌以任意比例添加，按质量比计，每月加入的菌液总量为 系统保有水量的〇. 05?1% ; (3)在循环冷却水池设置排泥泵，定期进行排泥。
2. 如权利要求1所述的循环冷却水的生物处理方法，其特征在于：优选耐受温度超过 45 °C的芽孢杆菌。
3. 如权利要求1所述的循环冷却水的生物处理方法，其特征在于：所述填料床中的填 料为纤维、陶瓷或塑料球。
4. 如权利要求1所述的循环冷却水的生物处理方法，其特征在于：在循环水泵进水口 端设置过滤器。
5. 如权利要求4所述的循环冷却水的生物处理方法，其特征在于：所述过过滤器中的 过滤介质为纤维或陶瓷。
6. 如权利要求1所述的循环冷却水的生物处理方法，其特征在于：控制循环冷却水 6. 8 彡 pH 彡 9. 5。
7. 如权利要求6所述的循环冷却水的生物处理方法，其特征在于：当循环冷却水pH > 9. 5时，对循环冷却水进行如下处理： (a) 当NH3浓度> 200mg/L时，向循环冷却水池中添加硝化细菌，并对循环水进行曝气 充氧，调节循环冷却水pH值为：6. 8 < pH < 9. 5 ; (b) 当NH3浓度< 100mg/L时，向循环冷却水池中添加乳酸菌和醋酸菌，调节循环冷却 水pH值为：6· 8彡pH彡9. 5。
8. 如权利要求6所述的循环冷却水的生物处理方法，其特征在于：当循环冷却水pH < 6. 8时，对循环冷却水进行如下处理： (a) 当NCV浓度> 30mg/L时，向循环冷却水池中添加反硝化细菌，调节循环冷却水pH 值为：6. 8彡pH彡9. 5 ; (b) 当NCV浓度< 20mg/L时，如是由有机酸引起的pH下降，向循环冷却水池中添加紫 色非硫细菌；如是由无机酸引起的PH下降，排放部分循环水，向循环冷却水系统补充中性 或碱性的水，通过稀释和中和升高循环冷却水的pH值为：6. 8彡pH彡9. 5。
【文档编号】C02F3/34GK104211185SQ201410510470
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年9月28日 优先权日:2014年9月28日
【发明者】付永全, 刘晓风, 李 东, 闫志英 申请人:付永全, 刘晓风, 李 东, 闫志英