連鑄濁環水系統微生物控制技術優化

董恩氚，段建峰，俞 琴，肖蘭芳，周文俊

（1.湖北海力環保科技有限公司，湖北武漢430074；2.武漢鋼鐵股份能源動力公司，湖北武漢430083）

供排水

連鑄濁環水系統微生物控制技術優化

董恩氚1，段建峰2，俞 琴2，肖蘭芳2，周文俊1

（1.湖北海力環保科技有限公司，湖北武漢430074；2.武漢鋼鐵股份能源動力公司，湖北武漢430083）

針對武鋼一煉鋼連鑄濁環水系統菌藻微生物滋生嚴重的狀況，結合其工藝條件和水質特點提出了“熱水池處以殺菌剝離為主、冷水池處以殺菌抑菌為主”的二次殺菌技術優化方案。新的殺菌優化方案實施后不僅有效控制了該連鑄濁環水系統的菌藻微生物的大量繁殖和生物粘泥的滋生，并且每年可節約殺菌劑成本約26%，同時也切實減少了噴嘴堵塞率，平均每個檢修周期內孔徑僅為0.51mm噴嘴的堵塞率下降至2%以下。

連鑄濁環水；微生物控制；優化

1 前言

連鑄濁環水主要來自煉鋼二次冷卻噴淋水系統。在生產過程中，二冷噴淋水與連鑄坯直接接觸，大量的氧化鐵皮顆粒、金屬粉塵及潤滑油脂等雜質帶入水中，極易粘合形成懸浮狀油泥，為微生物的生長繁殖提供了豐富的營養源和棲息的載體，極易導致菌藻滋生并形成微生物粘泥[1]。

在連鑄濁環水系統中，微生物粘泥的存在不僅會形成生物性腐蝕和污垢下腐蝕，而且會堵塞冷卻塔填料進而影響換熱效率，更是造成二冷噴淋水系統噴嘴堵塞的重要原因。科學合理地抑制微生物大量繁殖是連鑄濁環水系統水質處理中的一項非常重要任務，也是防止噴嘴堵塞的主要措施之一[2]。

武鋼一煉鋼連鑄濁環水系統是采用化學除油器處理工藝，目前在熱水池處采用氧化性殺菌劑與非氧化性殺菌劑交替投加方式以控制菌藻微生物的滋生。

2 現狀分析

武鋼一煉鋼連鑄濁環水系統設計循環水量為850 m3/h，系統保有水量為3000 m3。該系統采用化學除油器工藝對濁環水中分散油及乳化油進行強化絮凝沉降處理，分別設有絮凝劑、阻垢緩蝕劑及殺菌劑等水處理劑投加裝置。其中采用氯錠與異噻唑啉酮兩種殺菌劑交替投加方式，每周異噻唑啉酮沖擊式投加1次，而氯錠沖擊式投加4次，加藥點均設在熱水池處。其系統工藝流程見圖1。

由于該系統頻繁漏進液壓油（其主要成份為水一乙二醇），以2013年6月份為例，有記錄統計表明，該系統漏進油量已達到了4500 kg。而水一乙二醇為水溶性好的有機物，很難通過強化絮凝沉降作用予以去除，致使循環水中COD值頻頻偏高，最高值超過了400 mg/L，促使了菌藻等微生物的大量滋生，循環水中余氯值幾乎為0 mg/L，使得當月循環水中細菌總數均在2伊106個/mL以上，超標嚴重。

圖1 武鋼一煉鋼連鑄濁環水系統工藝流程示意圖

并且菌藻的大量繁殖也形成了生物粘泥，造成污垢下腐蝕和生物性腐蝕[3]，在2013年4月份監測試片（見圖2）腐蝕速率達到了0.362 mm/a，試片表面附著有紅棕色腐蝕產物，并多處帶有暗綠色菌藻粘泥，有明顯腥味。經分離培養實驗得出，腐蝕產物中含有大量嗜油性異養菌、硫酸鹽還原菌及鐵細菌等。該連鑄濁環水系統存在嚴重的生物性腐蝕及污垢下腐蝕。

圖2 監測試片外觀

同時，在冷卻塔接水盤過濾網上也發現有大量生物粘泥附著。更為嚴重的是，生物粘泥的滋生已成為噴嘴頻繁堵塞的一個重要原因，尤其是生產82B品種鋼時，需選用TG0.6噴嘴，其噴嘴實際孔徑僅為0.51 mm，導致每個澆次必須停機更換噴嘴，且每一次噴嘴的更換個數都在15個以上，82B鋼生產幾乎不能連續進行。經化學分析，噴嘴堵塞物主要成份如下：

鐵氧化物（以Fe2O3計）：47.64%

CaO：8.43%

MgO：1.04%

P2O5：0.95%

酸不溶物：3.62%

灼燒減量（550益）：34.86%

從上述分析結果不難看出，該系統的噴嘴堵塞物主要成分除了銹蝕物外，還含有大量有機物組分。并且新鮮的噴嘴堵塞物散發出魚腥味，生物性特征明顯。

綜上所述，武鋼一煉鋼連鑄濁環水系統采用現有殺菌技術未能有效控制菌藻微生物的大量滋生，特別是在系統漏進液壓油等有機污染物時菌藻滋生嚴重，進而引發與微生物有關的系統管道及設備的腐蝕、噴嘴的粘泥堵塞等系列問題[4]。因此為了保障連鑄生產的正常進行，提高生產效率和產品質量，需對該連鑄濁環水系統微生物控制技術進行優化。

3 優化措施

從武鋼一煉鋼連鑄濁環水系統工藝特點及現場加藥情況來看，該系統菌藻大量繁殖及生物粘泥滋生的主要原因在于：

（1）該系統頻繁漏進液壓油（其主要成份為水一乙二醇），水溶性好，難以通過強化絮凝沉降作用予以去除，使得循環水中COD值偏高，為微生物的生長提供了良好的營養源，促使菌藻大量繁殖與生物粘泥滋生。

（2）現有氧化性殺菌劑投加點設在熱水池處，一旦化學除油器出水水質異常時往往會導致熱水池處懸浮物含量及COD值偏高，這不僅使得熱水池處微生物繁殖旺盛，也將增加了HL-502氧化性殺菌劑與熱水池中有機懸浮物的接觸幾率，并發生氧化還原作用，消耗部分氧化性殺菌劑，導致循環水中余氯值偏低，難以達到殺菌滅藻所要求的濃度范圍[5]。

（3）氧化性殺菌劑與非氧化性殺菌劑投加點設在同一位置，而且氧化性殺菌劑投加頻次高，易引起氧化性殺菌劑與非氧化性殺菌劑發生相消反應，影響藥劑的殺菌效果[6]。

（4）在生物粘泥滋生旺盛的連鑄濁環水系統中，選用單一異噻唑啉酮作為非氧化性殺菌劑并不合理，缺乏有效的粘泥剝離作用[6]。

因此，我們提出“熱水池處以殺菌剝離為主、冷水池處以殺菌抑菌為主”的二次殺菌技術優化方案。

3.1 殺菌剝離優化解決措施

在該連鑄濁環水系統熱水池處投加兼有廣譜殺菌與分散滲透作用的HL-503A非氧化性復合型殺菌劑，將系統內（特別是化學除油器）滋生的微生物粘泥剝離下來并經過濾器截留過濾掉，最后通過反洗方式排出系統內。

HL-503A非氧化性殺菌劑主要以異噻唑啉酮、滲透劑和分散劑為主要成分，相對于單一的異噻唑啉酮殺菌劑來說，本品協同作用顯著，具有更強的廣譜殺菌能力，能快速滲入菌藻細胞核內起到殺滅作用，并能滲透進入生物粘泥附著層徹底瓦解界面吸附作用，從而起到良好的生物粘泥剝離分散效果[6]。

本品投加點設在熱水池進水口處，每周沖擊式投加一次，按照系統保有水量計，其投加濃度為80~ 100 mg/L。

3.2 殺菌抑菌技術優化措施

在冷水池處采用帶孔吊籃方式將HL-502殺菌劑（其主要成分為三氯異氰尿酸，錠狀）浸入池水中，讓其平穩而緩慢釋放出來有效氯，以期較長時間內能維持一定的余氯值范圍，并避免一般氧化性殺菌劑沖擊式投加時可能帶來的懸浮物濃度突然升高等不利影響。

此前HL-502殺菌劑是在熱水池處投加，而熱水池設在化學除油器之后而過濾器之前，化學除油器出水直接進入熱水池。一旦除油器強化絮凝沉降效果不佳或出現漏油等異常情況時往往會導致熱水池處懸浮物含量及COD值偏高，使得熱水池處循環水處于還原性體系，勢必會與HL-502殺菌劑發生氧化還原作用，消耗部分氧化性殺菌劑，導致循環水中余氯值偏離正常水平。

新殺菌優化方案中HL-502殺菌劑投加點設在冷水池吸水井吊籃處，這可大大減緩水中有機物對氧化性殺菌劑的干擾。HL-502殺菌劑的投加頻率為每周一次性投加兩次，與非氧化性殺菌劑交替投加，并按照系統保有水量計，其投加濃度為15~20 mg/ L。

4 效果

該二次殺菌技術優化方案于2013年6月初在武鋼一煉鋼連鑄濁環水系統開始實施，至今已經穩定運行近一年時間。從現場運行的水質分析數據、試片監測結果及系統表觀現象等多方面綜合比較，該二次殺菌技術優化方案取得了明顯成效，達到了預期的效果。

新方案實施一年來，循環水中余氯值均穩定在0.1~0.3 mg/L范圍，較先前的數值已顯著提高。循環水中細菌總數合格率達到98%以上，僅有1次細菌總數超過了1伊105個/mL，殺菌效果明顯。同時監測的碳鋼試片腐蝕速率也大幅下降（見圖3），其腐蝕速率最高值在0.125 mm/a以內，按照GB50050-2007《工業循環冷卻水處理設計規范》中碳鋼腐蝕速率小于0.075 mm/a的要求，則新方案實施后其合格率達到95%以上。這也再次證明了該連鑄濁環水系統腐蝕與微生物之間有直接關系，在其它藥劑投加方案未改變的情下，優化殺菌劑配方及其投加方式也有助于系統腐蝕的控制。

圖3 監測試片外觀

同時，噴嘴堵塞現象有了明顯改善，即使在生產82B品種鋼時，也可保證能連續生產3個澆次以上，平均每個檢修周期內孔徑僅為0.51 mm噴嘴的堵塞率下降至2%以下，提高了82B品質鋼連續生產的效率和產品質量。并且提取噴嘴堵塞物進行化學分析，其中有機物含量也明顯減少，沒有明顯腥味。其噴嘴堵塞物主要成分如下：

鐵氧化物（以Fe2O3計）：27.83%

CaO：26.19%

MgO：8.36%

P2O5：1.72%

酸不溶物：11.93%

灼燒減量（550益）：19.47%

5 經濟效益分析

在藥劑成本方面，新優化方案具有明顯的成本優勢，具體藥劑成本對比見表1。

表1 新舊方案藥劑成本對照表

從表1可以看出，優化后新的殺菌方案不僅應用效果較先前殺菌方案的佳，而且每年可節約殺菌劑成本約26%。

同時，通過優化殺菌方案，不僅改善了水質，減少了噴嘴更換頻率和消耗量，并確保了武鋼一煉鋼82B品種鋼順利生產，提高了鋼產量和產品質量。

6 結語

針對武鋼一煉鋼連鑄濁環水系統菌藻微生物滋生嚴重的狀況，結合其工藝條件和水質特點提出了“熱水池處以殺菌剝離為主、冷水池處以殺菌抑菌為主”的二次殺菌技術優化方案。

新的殺菌優化方案實施后不僅有效控制了該連鑄濁環水系統的菌藻微生物的大量繁殖和生物粘泥的滋生，減緩了系統微生物腐蝕及污垢下腐蝕的速率，并且每年可節約殺菌劑成本約26%，同時也切實減少了噴嘴堵塞率，平均每個檢修周期內孔徑僅為0.51 mm噴嘴的堵塞率下降至2%以下，有效保障了武鋼一煉鋼82B品種鋼連續生產3個澆次以上，提高了鋼產量和產品質量。

[1]肖波，潘麗梅.連鑄二冷水系統噴嘴堵塞故障的防止[J].冶金動力，2013(3)：70-72.

[2]李英，俞琴.連鑄二冷水噴嘴堵塞原因分析與對策[J].武鋼技術，2008(6)：41-45.

[3]齊冬子.敞開式循環冷卻水系統的化學處理(第二版)[M].北京：化學工業出版社,2006.

[4]陶志，高健翎.三煉鋼連鑄噴淋系統水質的提高[J].冶金動力，2002(1)：23-25.

[5]李成名.濟鋼連鑄含油濁環水處理技術[J].冶金動力，2008(6)：42-44.

[6]張立珠,趙雷.水處理劑—配方·制備·應用[M].北京：化學工業出版社,2011.

Optimization of Microorganisms Control Technology for the Turbid Circulating Water System of Continuous Casting

Dong Enchuan1,Duan Jianfeng2,Yu Qin2,Xiao Lanfang2,Zhou Wenjun1
(1.Hubei Haili Environmental Protection Technology Co.,Ltd.,Wuhan,Hubei 430074,China; 2.WISCO Energy Power Company,Wuhan,Hubei 430083,China)

TheturbidcirculatingwatersystemofcontinuouscastingattheNo.1 steelmakingplantofWISCOsufferedseriouspropagatingofbacteriaandalgae microorganisms.Accordingtotheprocessconditionsandwaterqualitycharacteristics,a secondary sterilizing technical optimization program of“sterilizing and removing in the hot water tank while sterilizing and bacteriostatic in the cold water tank”was put forward. Implementation of the new optimized program not only effectively controlled the massive propagation bacteria and algae microorganisms and slime growth in the turbid circulating water system,but also saved fungicide costs about 26%annually and moreover,it effectively reduced nozzle clogging rate,with the plugging rate of nozzles with an inner aperture as small as 0.51mm falling to less than 2%for each maintenance cycle on the average.

CC turbid circulating water;microorganism control;optimization

TF085

B

1006-6764（2014）10-0057-04

2014-07-04

董恩氚（1978-），男，2001年畢業于華中農業大學資源與環境化學專業，大學本科，工程師，現主要從事工業水處理劑研發與應用工作。