工業(yè)新水水質(zhì)對循環(huán)水濃縮倍數(shù)的影響分析

羅金華（中冶賽迪工程技術(shù)股份有限公司，重慶 401122）

工業(yè)新水水質(zhì)對循環(huán)水濃縮倍數(shù)的影響分析

羅金華（中冶賽迪工程技術(shù)股份有限公司，重慶 401122）

本文根據(jù)幾類不同的新水水質(zhì)，通過計算得出：工業(yè)新水水質(zhì)越差，循環(huán)水系統(tǒng)所能達(dá)到的濃縮倍數(shù)也越低；濃縮倍數(shù)相同時，新水水質(zhì)越差，其穩(wěn)定指數(shù)RSI越小，鈣硬度+甲基橙堿度的值越大，結(jié)垢的可能性也越大；隨著濃縮倍數(shù)的增加，補(bǔ)充水量占循環(huán)水量的百分比越來越少，節(jié)水效果越來越不明顯。

工業(yè)新水；循環(huán)水；濃縮倍數(shù)

隨著我國鋼鐵、電力、化工、印染等行業(yè)的快速發(fā)展，工業(yè)企業(yè)對區(qū)域水資源和水環(huán)境的影響有所增加，國家社會對其環(huán)境影響關(guān)注度增強(qiáng)，循環(huán)用水、串接用水、廢水再生利用等水處理技術(shù)等得到廣泛應(yīng)用。但是循環(huán)冷卻水由于水分不斷蒸發(fā)，溶解固體、懸浮物和微生物不斷被濃縮，從而很容易導(dǎo)致結(jié)垢堵塞、腐蝕等問題。所以，實(shí)際生產(chǎn)過程中往往通過不斷添加工業(yè)新水和排出一定比例的循環(huán)水來稀釋固體和微生物的濃度，以維持整個系統(tǒng)的水量和水中礦物質(zhì)的平衡，從而使得腐蝕和結(jié)垢處于動態(tài)平衡狀態(tài)。因此，在保證系統(tǒng)安全運(yùn)行的條件下，工業(yè)新水水質(zhì)對提高濃縮倍數(shù)和水的利用率起著至關(guān)重要的作用。

1 工業(yè)新水水質(zhì)對循環(huán)水系統(tǒng)的影響分析

循環(huán)水處理技術(shù)是目前工業(yè)企業(yè)廣泛采用的節(jié)水技術(shù)，敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在運(yùn)行過程中有蒸發(fā)、風(fēng)吹、滲漏和排污四種損失，其中蒸發(fā)損失不會帶走鹽份，因此系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)N一定大于1。為保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，必須補(bǔ)充新鮮水，當(dāng)補(bǔ)充水帶入的鹽量等于損失水量帶出系統(tǒng)的鹽量時，系統(tǒng)即處于平衡狀態(tài)。敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的水質(zhì)指標(biāo)很多，如濁度、鈣硬度、甲基橙堿度、總鐵、Cu2+，Cl-，SO42-，硅酸、石油類、CODCr等，為便于分析，下面僅選擇對循環(huán)水水質(zhì)起控制作用的、鈣硬度、甲基橙堿度和Cl-來進(jìn)行研究

當(dāng)循環(huán)水系統(tǒng)的碳酸鈣穩(wěn)定指數(shù)RSI≥3.3時，在國內(nèi)現(xiàn)有藥劑配方不加酸運(yùn)行的條件下，鈣硬度+甲基橙堿度可達(dá)1100mg/L(以CaCO3計)而系統(tǒng)不會結(jié)垢；當(dāng)傳熱面水側(cè)壁溫大于70℃時，要求鈣硬度小于200 mg/L(以CaCO3計)。

假定傳熱面水側(cè)壁溫為53℃，對不同的新水水質(zhì)，其濃縮倍數(shù)不同時，對循環(huán)水的碳酸鈣穩(wěn)定指數(shù)RSI進(jìn)行計算，計算結(jié)果表明：新水水質(zhì)越差，循環(huán)水系統(tǒng)所能達(dá)到的濃縮倍數(shù)也越低；在相同的濃縮倍數(shù)下，新水水質(zhì)越差，其穩(wěn)定指數(shù)RSI越小，鈣硬度+甲基橙堿度的值越大，結(jié)垢的可能性也越大。

假定循環(huán)水量R為10000m3/h，當(dāng)?shù)貧鉁貫?0℃，冷卻塔的蒸發(fā)損失系數(shù)KZF值取0.0016，風(fēng)吹損失量按有除水器的機(jī)械通風(fēng)冷卻塔考慮，取值1‰，滲漏水量按循環(huán)水量的1‰計，濃縮倍數(shù)N不同時，其補(bǔ)充水量、排污水量與循環(huán)水量的關(guān)系見圖1和圖2。

由圖1可以看出，隨著濃縮倍數(shù)的提高，蒸發(fā)水量和風(fēng)吹漏損水量占補(bǔ)充水量的百分比越來越大，而排污水量占補(bǔ)充水量的百分比卻越來越?。划?dāng)濃縮倍數(shù)N為9時，排污水量為0，補(bǔ)充水量全部用于補(bǔ)償蒸發(fā)和風(fēng)吹漏損水量，此時的濃縮倍數(shù)即為該系統(tǒng)的最大理論濃縮倍數(shù)，補(bǔ)充水量即為該系統(tǒng)的最小極限理論補(bǔ)充水量。

圖1 不同濃縮倍數(shù)時蒸發(fā)、風(fēng)吹和排污水量占補(bǔ)充水量的百分比

圖2 不同濃縮倍數(shù)時補(bǔ)充水量占循環(huán)水量的百分比

由圖2可以看出，隨著濃縮倍數(shù)的增加，補(bǔ)充水量占循環(huán)水量的百分比越來越少。但是，隨著濃縮倍數(shù)的增加，補(bǔ)充水量占循環(huán)水量百分比曲線越來越平緩，即節(jié)水效果越來越不明顯。當(dāng)濃縮倍數(shù)從4提高到6時，含鹽量增加了1.5倍，補(bǔ)充水量占循環(huán)冷卻水量的百分比僅提高了0.21個百分點(diǎn)，節(jié)水效果已不明顯。

2 結(jié)語

濃縮倍數(shù)是循環(huán)水水質(zhì)管理的一個重要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，濃縮倍數(shù)高，既降低了工業(yè)新水補(bǔ)水量，又可節(jié)約藥劑，降低運(yùn)行成本，同時減少強(qiáng)制排污水量。“減少工業(yè)新水用量，提高循環(huán)水濃縮倍數(shù)”，是每個工業(yè)企業(yè)所追求的目標(biāo)和保護(hù)環(huán)境應(yīng)盡的社會責(zé)任和義務(wù)，但新水水質(zhì)不同，對循環(huán)水系統(tǒng)濃縮倍數(shù)的影響較大。而且，當(dāng)濃縮倍數(shù)提高到一定數(shù)值時，其節(jié)水效果越來越不明顯，但水中含鹽量卻迅速增加，對設(shè)備的腐蝕或結(jié)垢影響也越來越大。如果一定強(qiáng)制濃縮倍數(shù)達(dá)到特定數(shù)值，甚至?xí)笞鳛檠h(huán)冷卻水補(bǔ)充水的工業(yè)新水做部分脫鹽處理，造成工程建設(shè)費(fèi)用和生產(chǎn)運(yùn)行成本的大幅度上升。由于在工業(yè)企業(yè)的水平衡方案設(shè)計中往往采用串級水和廢水再生利用等方案，因此循環(huán)水濃縮倍數(shù)可以根據(jù)工業(yè)新水水質(zhì)適當(dāng)調(diào)整。

[1]安路陽，李超，孟慶銳等.半焦廢水資源化回收及深度處理技術(shù)[J].煤炭加工與綜合利用，2014，10：42～47.

羅金華（1973-）女，四川，碩士，中冶賽迪工程技術(shù)股份有限公司，高級工程師，給水及廢水處理