中央空调冷却水系统微生物腐蚀研究

论文摘要

中央空调循环冷却水系统是一个敞开式循环体系,是指从制冷压缩机的冷凝器出来的冷却水经过水泵送到冷却塔,然后冷却后的水又从冷却塔流至冷凝器的循环水系统。由于冷却水的循环使用,可节约用水,减少空调系统的运行费用。但是循环水的冷却是通过敞开式冷却塔来实现的,冷却水在冷却塔内的喷淋曝气过程会融入大量氧气,加上温度升高、空气中灰尘杂质和悬浮物通过冷却塔进入系统中,导致水系统水质很容易滋生各种好氧微生物而造成循环冷却水系统的微生物腐蚀。此外,冷却水系统的补充水以自来水为主,杂质含量很高,短时间内冷却水浓缩倍数可达到810倍,水系统中Ca2+、Mg2+、HCO3-等离子浓度大幅的增加,由此产生的水垢和粘泥,不仅能沉积在换热器表面,降低换热器的传热效率,影响空调的正常运行,而且为厌氧微生物提供了温床,使循环冷却水系统成了一个巨大的微生物培养器。由于中央空调循环冷却水水温通常在32℃42℃之间,而且区间十分有利于各种微生物的生长和繁殖,为探索空调循环冷却水系统在不同温度下不同种细菌在循环水系统水质中的生长情况以及空调管道设备材料的腐蚀状况,为实际情况空调循环冷却水系统水质的监测和水质微生物的控制及处理提供理论基础,本课题结合现场运行条件,确定腐蚀试验温度取点范围30℃、45℃、60℃和70℃四个点。由于动态条件下的微生物腐蚀影响几乎可以忽略,即微生物腐蚀通常会发生在流速很慢甚至是相对较静止的环境下。因此微生物实验均在静态条件下实验。第一组实验是在30℃下,以武汉自来水为基础水质,在自来水中分别添加1/10体积的硫酸盐还原菌（后称为SRB）,铁细菌（后称为IB）,腐生菌（后称为TGB）,并且在四种不同介质中静态挂入C1220铜试片和Q235B碳钢试片,实验体系在恒温下曝气培养两周。由于这些体系均是敞开的,好氧菌IB最适宜生长温度为25℃30℃,十分适合IB的生长。本课题通过静态挂片实验和电化学测试水质腐蚀实验证明这一条件下IB组对铜试片和碳钢试片腐蚀最严重,远超过水质标准。同时经过对挂片前后水质PH和COD的测定对比,结合表面分析技术扫描电镜、能量散射X-射线光谱仪进一步分析水系统中IB、SRB和TGB对铜材料和碳钢材料的主要腐蚀状况。本课题第二组、第三组和第四组实验是研究在45℃、60℃和70℃条件下,循环冷却水系统中主要微生物的生长状况及其对材料的腐蚀规律。SRB部分嗜热菌要求55℃生长,生存PH为59。腐生菌TGB是中温型细菌,生长温度为10℃45℃。所以当介质温度从30℃提升到了60℃,好气性的TGB产生的粘液与铁细菌、藻类等一起附着在空调设备上,造成污垢,堵塞管道,并且会产生氧浓差电池的腐蚀,同时形成的生物膜下的厌氧环境促进SRB等厌氧微生物的生长与繁殖,进一步加深腐蚀严重性。需要说明的是,由于条件限制,实验室里不能完全模仿实际中央空调循环冷却水系统结构,即不能完全模仿出循环冷却水系统运行时的状态,因此本实验研究内容主要是作为空调循环冷却水系统水质在运行中微生物腐蚀提供理论指导和意见,实际处理过程必须因地制宜,按照实际情况处理。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 空调循环冷却水系统
• 1.3 空调循环冷却水系统水质问题
• 1.3.1 腐蚀问题
• 1.3.2 水垢问题
• 1.4 空调循环冷却水系统中主要腐蚀微生物及危害
• 1.4.1 硫酸盐还原菌（SRB）
• 1.4.2 铁细菌（IB）
• 1.4.3 腐生菌（TGB）
• 1.4.4 腐蚀微生物的危害
• 1.5 空调循环冷却水系统水质标准
• 1.6 研究内容及研究计划
• 2 实验材料与方法
• 2.1 菌种来源及培养
• 2.1.1 硫酸盐还原菌（SRB）
• 2.1.2 铁细菌（IB）
• 2.1.3 腐生菌（TGB）
• 2.2 COD 测定
• 2.2.1 测定步骤
• 2.2.2 计算
• 2.3 PH 的测定
• 2.3.1 原理
• 2.3.2 标准试剂
• 2.3.3 操作步骤
• 2.4 腐蚀实验
• 2.4.1 腐蚀失重实验
• 2.4.2 微观形态观察和膜组成分析
• 2.4.3 电化学测试
• 2.4.3.1 交流阻抗测试
• 2.4.3.2 极化曲线测试
• 3 结果与讨论
• 3.1 30℃条件下空调水系统微生物腐蚀规律研究
• 3.1.1 简介
• 3.1.2 结果与分析
• 3.1.3 本章小结
• 3.2 45℃条件下空调水系统微生物腐蚀规律研究
• 3.2.1 简介
• 3.2.2 结果与分析
• 3.2.3 本章小结
• 3.3 60℃条件下空调水系统微生物腐蚀规律研究
• 3.3.1 简介
• 3.3.2 结果与分析
• 3.3.3 本章小结
• 3.4 70℃条件下空调水系统微生物腐蚀规律研究
• 3.4.1 简介
• 3.4.2 结果与讨论
• 3.4.3 本章小结
• 4 结论
• 致谢
• 参考文献