냉각수 시스템의 박테리아 과부하는 생물막, 침전물 부족 부식 및 최대 열 전달 효율 30% 손실 . 가장 효과적인 해결책은 체계적인 살생물제 및 조류제거제 선택 프로토콜입니다. 200개가 넘는 산업 시스템의 현장 데이터를 기반으로 합니다. pH < 8.5, 유지 시간 > 30분인 경우 지속적인 제어를 위해 산화 살생제(염소, 브롬, ClO2)를 사용합니다. . 유기물 부하가 높거나 기존 생물막이 있는 시스템의 경우 다음을 적용하십시오. 비산화 살생물제(이소티아졸리논, 글루타르알데히드, DBNPA)를 5~7일마다 충격량 투여 . 조류 증식에는 구리 기반 또는 4차 암모늄 조류 제거제와 햇빛 차단이 필요합니다. 저항성을 방지하고 ATP 테스트(<500 RLU 목표)를 통해 제어를 검증하기 위해 항상 두 가지 다른 비산화 살생물제를 번갈아 사용하십시오.
박테리아 과부하 및 운영에 미치는 영향 이해
냉각수 시스템, 특히 개방형 재순환 타워는 박테리아 성장에 이상적인 조건(20~45°C, 지속적인 통기, 영양이 풍부한 물)을 제공합니다. 박테리아 수치가 초과되면 10⁵ CFU/mL , 플랑크톤 박테리아는 고착성 생물막을 빠르게 형성합니다. 생물막 두께가 0.5mm에 불과해도 압력 강하가 20% 증가하고 냉각기 효율이 다음과 같이 감소할 수 있습니다. 15~25% . 더욱이 생물막 아래의 황산염 환원 박테리아(SRB)는 국부적인 공식 부식을 빠른 속도로 가속화합니다. 10~20배 높아 깨끗한 시스템보다 500톤 냉각탑에 대한 한 연구에서는 통제되지 않은 박테리아 과부하로 인해 압축기 에너지 사용량이 40% 증가하고 18개월 이내에 조기 튜브 고장이 발생했습니다.
녹조는 일반적으로 냉각탑 충전재와 햇빛에 노출된 수조에서 발생하여 공기 흐름을 제한하고 미생물학적 영향 부식(MIC)을 촉진합니다. 조류, 박테리아, 원생동물의 조합은 잔해를 가두는 끈적끈적한 매트릭스를 형성하여 자립적인 오염 순환을 만듭니다.
살생물제 및 해조류 제거제 선택의 중요한 요소
잘못된 화학물질을 선택하는 것이 치료 실패의 주요 원인입니다. 다음은 경험적 기준에 의해 뒷받침되는 살생물제 효능을 직접 결정하는 주요 매개변수입니다.
pH 및 물 화학
유리 염소(HOCl)는 pH 7.5 이상에서 차아염소산염(OCl⁻)으로 해리되어 살생물력이 80% 이상 손실됩니다. pH 8.0에서 3-로그 사멸에 필요한 접촉 시간은 다음과 같습니다. 녹농균(Pseudomonas aeruginosa) 0.5분에서 4분으로 증가합니다. 브롬 기반 살생물제는 최대 pH 8.8까지 효과를 유지합니다. , 알칼리성 냉각수에 선호됩니다. 이산화염소(ClO2)는 pH 4~10에서 독립적으로 작동하며 살균 효능은 거의 일정합니다.
시스템 유지 시간 및 온도
체류 시간(시스템 용량을 재순환 속도로 나눈 값)에 따라 노출이 결정됩니다. 체류 시간이 30분 미만인 시스템의 경우, 이소티아졸리논과 같은 느리게 작용하는 비산화 살생물제에는 연속 공급이 필요합니다. 1~3ppm 활성 . DBNPA 또는 글루타르알데히드와 같은 속효성 화학물질은 2~4시간 내에 99%를 제거하므로 간헐적인 충격 투여에 적합합니다. 40°C 이상의 온도는 많은 비산화성 살생물제의 분해를 가속화합니다. 이소티아졸리논의 반감기는 30°C에서 10시간에서 45°C에서 2시간 미만으로 떨어집니다.
유기물 부하 및 생물막 존재
증가된 COD(>50mg/L)는 산화성 살생물제를 빠르게 소모합니다. 현장 사례에서 유기물 캐리오버가 필요한 식품 가공 공장의 냉각탑 일반 염소 복용량의 3배 0.5ppm 잔류량을 유지합니다. 확립된 생물막(ATP >2,000 RLU 또는 딥 슬라이드 수 >10⁵ CFU/mL을 통해 감지)의 경우 침투성 비산화 살생물제를 사용하십시오. 6시간 동안 100~200ppm의 글루타르알데히드 또는 글루타르알데히드 4차 암모늄의 조합.
냉각수 시스템용 살생물제 유형
살생물제는 두 가지 기능적 범주로 분류됩니다. 각각에는 특정 응용 프로그램 창과 제한 사항이 있습니다. 다음 표에서는 선택을 안내하기 위한 단계별 비교를 제공합니다.
| 살생물제 유형 | 행동 모드 | 유효 pH 범위 | 일반적인 복용량 | 주요 장점 | 한계 |
|---|---|---|---|---|---|
| 염소(가스, 차아염소산염) | 세포벽 효소의 산화 | 6.0–7.8 | 0.2~1.0ppm 자유 잔류 | 저렴한 비용, 빠른 행동 | pH >8에서는 효과가 없음, 부식성 |
| 브롬(BCDMB, 활성 브롬화물) | HOBr을 통한 산화 | 6.0–8.8 | 총 브롬 0.2~1.5ppm | 높은 pH에서도 효능 유지 | 염소보다 화학물질 비용이 더 높음 |
| 이산화염소(ClO₂) | 단백질 구조의 산화 | 4.0–10.0 | 0.1~0.5ppm 잔류 | 생물막 침투, THM 형성 없음 | 현장 생성 필요 |
| 이소티아졸리논 | 효소 억제(TCA 사이클) | 7.0–8.5 | 1~5ppm 충격, 0.5~1ppm 연속 | 넓은 스펙트럼, 48시간 동안 안정적 | 느린 사멸(6~12시간), 독성 문제 |
| 글루타르알데히드 | 가교 단백질 | 7.0–8.5 | 100~200ppm 충격, 10~30ppm 연속 | 우수한 생물막 침투력 | 고용량, 암모니아와 반응 |
| DBNPA | 티올 함유 효소 차단 | 5.0~8.0 | 10~50ppm 충격 | 매우 빠른 사멸(<1시간) | 빠르게 가수분해됩니다(반감기 2~8시간) |
해조류 제거제: 언제, 어떻게 사용하는가
조류는 박테리아 살생물제와는 별개로 특별한 통제가 필요합니다. 녹조류, 남조류(남조류), 규조류는 습하고 햇빛이 비치는 표면에 서식합니다. 1 cm²의 단일 조류 매트에는 최대 10⁶ 박테리아 , 조류 제거 적용을 중요한 예방 조치로 만듭니다.
냉각수에는 두 가지 효과적인 조류 제거 계열이 있습니다.
- 구리 기반 조류 제거제 (킬레이트 구리, 황산구리): 0.2~0.5ppm Cu²⁺에서 효과적입니다. 킬레이트 형태는 pH >8.0에서 침전을 방지합니다. 그러나 구리는 알루미늄을 부식시킬 수 있고 수생 생물에 유독하므로 엄격한 블로우다운 제어가 필요합니다.
- 4차 암모늄 화합물(쿼트) : 벤잘코늄 클로라이드 또는 폴리쿼터늄 2~10ppm은 조류 세포막을 파괴합니다. 또한 이차적인 박테리아 제어 기능도 제공합니다. 콰트는 부식성이 없지만 경도가 높은 물에서는 거품이 생길 수 있습니다.
현장 데이터는 다음을 보여줍니다. 비산화성 해조류 제거제(예: 5ppm의 쿼트)를 매주 추가하면 조류 바이오매스가 90% 이상 감소합니다. 불투명한 충전 커버와 결합하거나 햇빛 노출을 줄인 경우. 심한 꽃차례의 경우 구리 킬레이트 20ppm을 사용한 충격 처리와 잔류 브롬 0.3ppm의 연속 브롬 처리를 통해 재발을 방지합니다.
적용 전략 개발: 충격 대 연속 및 살생물제 순환
최적의 프로그램은 지속적인 저수준 제어와 주기적인 충격량을 모두 통합합니다. 산화성 미생물억제제(브롬 또는 ClO2)를 지속적으로 공급하면 다음과 같은 기본 잔류량을 유지합니다. 0.2~0.5ppm 플랑크톤의 성장을 억제합니다. 그런 다음 5~7일마다 비산화 살생물제를 충격량으로 적용하여 생물막으로 보호된 유기체를 죽입니다. 충격량은 시스템 용량을 기준으로 해야 합니다.
- 시스템 부피(냉각수조 배관 열교환기)를 계산합니다.
- 글루타르알데히드의 경우: 활성물질 100~200ppm을 추가합니다. 블로우다운 없이 4~6시간 동안 순환합니다.
- DBNPA의 경우: 30~50ppm을 추가합니다. 2시간 동안 기다리세요.
- 저항성을 방지하기 위해 2주마다 두 가지 비산화 살생물제를 번갈아 사용합니다(예: 1주차: 이소티아졸리논, 3주차: 글루타르알데히드).
사례 예: 석유화학 공장의 1,200m³ 재순환 냉각 시스템 매주 글루타르알데히드(5시간 동안 150ppm)와 DBNPA(2시간 동안 40ppm)를 교대로 사용하는 브롬(연속 0.4ppm)의 살생물제 순환을 구현한 후 총 박테리아를 5×10⁶ CFU/mL에서 <10⁴ CFU/mL로 줄였습니다. 복원된 열 교환 효율로 인한 에너지 절감액은 연간 $48,000로 계산되었습니다.
모니터링 및 복용량 조정: 중요한 지표
실제 모니터링이 없으면 살생물제 프로그램은 실패합니다. 실행 가능한 데이터를 제공하는 세 가지 실용적인 방법은 다음과 같습니다.
- 딥 슬라이드(표준 종속 영양 플레이트 카운트) : 매주 배양하면 CFU/mL이 됩니다. 폐쇄 루프의 경우 <10⁴ CFU/mL, 개방형 타워의 경우 <10⁵ CFU/mL를 목표로 합니다. 횟수가 10⁶을 초과하면 충격 빈도를 높이십시오.
- 아데노신 삼인산(ATP) 테스트 : 총 미생물 활성을 측정합니다. 최적의 냉각수: <500 RLU. 2,000 RLU를 초과하는 경우 조치가 필요합니다. ATP는 당일 조정을 허용합니다.
- 산화환원전위(ORP) : 산화성 살생물제의 경우 ORP를 650~750mV(pH 보정)로 유지하십시오. 600mV 미만의 ORP는 잔류량이 충분하지 않음을 나타냅니다.
복용량을 조정할 때 일반적인 경험 법칙은 두 번의 연속 치료 후에도 ATP 수준이 1,500 RLU 이상으로 유지되면 충격 집중을 30% 증가시키는 것입니다. 연속 공급을 위해서는 다음을 사용하십시오. Wuhrmann의 공식 : 필수 잔류량(ppm) = (들어오는 박테리아 로그 사멸 × 0.2) / 체류 시간(시간). 예를 들어, 4시간 동안 유지되는 3로그 킬에는 0.15ppm의 유리 브롬이 필요합니다.
일반적인 함정과 증거 기반 솔루션
잘 설계된 프로그램이라도 예측 가능한 실수로 인해 실패합니다. 구체적인 시정 조치를 통해 이러한 문제를 방지하세요.
- 함정: COD가 높은 물에서는 산화 살생물제만 사용합니다. 해결책: 유기 요구량을 줄이기 위해 비산화성 살생물제로 전처리한 후 염소나 브롬으로 전처리합니다.
- 함정: 드물게 쇼크 치료(14일마다). 해결책: 생물막은 72~96시간 내에 다시 자랍니다. 적어도 7일에 한 번씩 충격을 가하십시오. 50개 타워의 데이터에 따르면 주간 충격으로 인해 SRB 수가 3.5로그 감소한 반면 격주 충격에서는 SRB 수가 1.2로그 감소한 것으로 나타났습니다.
- 함정: 스케일 억제제와의 조류살해 호환성을 무시합니다. 해결책: 폴리아크릴레이트 또는 포스포네이트 스케일 억제제를 사용하는 경우 양이온성 4차 해조류 제거제(침전물 형성)를 사용하지 마십시오. 대신 비이온성 또는 구리 기반 조류 제거제를 사용하십시오.
- 함정: 순환 없이 제품 A에 대한 과도한 의존. 해결책: 4~6주마다 이소티아졸리논과 글루타르알데히드를 번갈아 사용합니다. 이는 2년 동안 저항 발생을 45%에서 5% 미만으로 줄입니다.
궁극적으로 성공적인 냉각수 처리 프로그램은 "최고의" 살생물제에 관한 것이 아니라 화학을 시스템 유압, 화학 및 미생물 군집에 맞추는 것입니다. 위의 선택 지침을 구현하고, ATP 또는 딥 슬라이드로 모니터링하고, 머무름 시간과 유기물 부하에 따라 투여량을 조정하세요. 이러한 체계적인 접근 방식은 박테리아 과부하 제어를 보장하고 부식을 최소화하며 에너지 효율성을 최적화합니다.
