고급 냉각수 처리 개념(3부)

이번 회에서는 거시적 생물학적 오염에 대한 논의와 함께 일반적인 미생물학적 오염 문제에 대한 개요를 제공합니다.

편집자 주: 이것은 Buecker & Associates, LLC의 사장인 Brad Buecker가 쓴 여러 부분으로 구성된 시리즈의 세 번째 기사입니다.

여기에서 1부를 읽어보세요.

여기에서 2부를 읽어보세요.

이 시리즈의 1부와 2부에서는 개방형 재순환 냉각 시스템, 즉 냉각탑이 있는 시스템의 스케일링 및 부식과 관련된 문제를 조사했으며 스케일/부식 제어를 위한 현대 화학 방법에 대한 개요도 제공했습니다. 이러한 우려를 종종 축소시키는 문제는 미생물학적 오염입니다. 적절한 통제가 없으면 미생물은 냉각 시스템 내의 여러 위치에 빠르게 군집을 형성할 수 있습니다. 이러한 콜로니는 열 전달을 저하시키고 유체 흐름을 제한하며 침전물 부족 부식을 유발할 수 있습니다. 심한 미생물 오염과 미사 및 기타 잔해의 축적으로 인해 냉각탑이 부분적으로 붕괴된 사례가 알려져 있습니다. 이번 회에서는 거시적 생물학적 오염에 대한 논의와 함께 일반적인 미생물학적 오염 문제에 대한 개요를 제공합니다. 4부와 5부에서는 현재 및 진화하는 미생물 제어 방법을 검토합니다.

우리 환경에는 엄청난 수의 미생물이 존재하며, 공간의 제약으로 인해 여기서는 다양한 미생물을 광범위하게 논의할 수 없습니다. 냉각수 시스템의 경우 문제가 될 수 있는 세 가지 일반적인 미생물 유형은 박테리아, 조류, 곰팡이입니다. 박테리아는 여러 위치에서 군집을 형성할 수 있고, 곰팡이는 냉각탑 목재를 공격하며, 조류는 냉각탑 데크와 같이 햇볕이 잘 드는 지역에서 많이 자랄 수 있습니다. 아메바와 원생동물을 포함한 고급 미생물이 확립된 박테리아 군집에 나타날 수 있습니다. 이러한 보다 복잡한 유기체에는 레지오넬라균이 있을 수 있습니다.

박테리아

박테리아는 일반적으로 호기성, 혐기성 및 통성 박테리아의 세 가지 유형으로 분류됩니다. 호기성 박테리아는 대사를 위해 산소가 필요한 반면, 혐기성 박테리아는 황산염이나 질산염과 같은 산소 함유 분자로부터 산소를 추출합니다. 조건 박테리아는 산소가 있으면 이를 활용하지만, 산소가 없을 때는 다른 공급원에서 산소를 추출할 수 있습니다.

일반적인 유기체는 다음과 같습니다:

물에 자유롭게 떠다니는 박테리아는 플랑크톤 유기체로 알려져 있으며 농도를 쉽게 측정할 수 있습니다. 그러나 유기체가 표면에 정착하여 고착성 군집을 형성하는 경우 문제가 매우 빠르게 발생할 수 있습니다. 일부 박테리아는 유기체를 보호하고 위에 나열된 많은 유기체를 포함할 수 있는 복잡한 군체의 발달을 허용하는 다당류 필름(점액)을 분비합니다. 그러면 슬라임은 미사를 포착하여 종종 진흙과 유사한 무거운 퇴적물을 형성합니다.

분명히 알 수 있듯이, 이 교환기의 점액은 흐름과 에너지 전달을 크게 제한했을 것입니다.

미생물 침전물은 심각한 부식을 유발할 수도 있습니다. 우선, 침전물을 통해 차등 산소 셀이 형성될 수 있으며, 침전물 아래의 금속은 표면을 청소하기 위해 양극이 됩니다. 국부적인 부식과 구멍이 발생할 수 있습니다. 이러한 어려움 외에도 일부 유기체는 대사 과정의 일부로 유해한 화합물을 생성합니다. 황산염 감소 박테리아가 대표적인 예이며, 대사 부산물이 황화물입니다. 황화물은 철과 구리를 포함한 많은 금속을 공격합니다.

이러한 공격을 일반적으로 미생물 유발 부식(MIC)이라고 합니다. 저자는 한 달 동안의 유지 관리 중단 기간 동안 15,000개 튜브(316L 스테인레스 스틸) 증기 표면 응축기에서 수천 개의 핀홀 누출이 발생한 상황을 관찰했습니다. 튜브에 물이 고여 있어 미생물이 정착하고 대부분의 튜브를 손상시키는 유해한 부산물을 생성할 수 있었습니다. 이후 콘덴서를 다시 배관하는 데에는 비용이 꽤 많이 들었습니다.

심한 퇴적과 오염이 발생할 수 있는 또 다른 위치는 냉각탑 충진입니다.

다시 말하면, 침전물은 유체 흐름을 제한하고 열 전달을 방해합니다. 그림과 같이 증착은 충전재에 엄청난 무게를 추가할 수도 있습니다.