何世梅
（長(zhǎng)嶺煉油化工總廠，湖南 長(zhǎng)嶺 414012） 摘 要：為了充分發(fā)揮水處理藥劑的效能，提高水質(zhì)管理水平，增加經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)本廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，分析了不同濃縮倍數(shù)檢測(cè)方法的可行性、實(shí)用性，并對(duì)濃縮倍數(shù)的控制指標(biāo)提出了合理的范圍。
關(guān)鍵詞：循環(huán)冷卻水；濃縮倍數(shù)；檢測(cè)方法；控制指標(biāo)
中圖分類號(hào)：tu991.4
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：c
文章編號(hào)：1000-4602(2000)06-0048-03 循環(huán)水濃縮倍數(shù)是指循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，由于水分蒸發(fā)、風(fēng)吹損失等情況使循環(huán)水不斷濃縮的倍率(以補(bǔ)充水作基準(zhǔn)進(jìn)行比較)，它是衡量水質(zhì)控制好壞的一個(gè)重要綜合指標(biāo)。濃縮倍數(shù)低，耗水量、排污量均大且水處理藥劑的效能得不到充分發(fā)揮；濃縮倍數(shù)高可以減少水量，節(jié)約水處理費(fèi)用；可是濃縮倍數(shù)過高，水的結(jié)垢傾向會(huì)增大，結(jié)垢控制及腐蝕控制的難度會(huì)增加，水處理藥劑會(huì)失效，不利于微生物的控制，故循環(huán)水的濃縮倍數(shù)要有一個(gè)合理的控制指標(biāo)。
濃縮倍數(shù)的檢測(cè)方法有很多，由于各廠補(bǔ)充水水質(zhì)及循環(huán)水運(yùn)行情況的差異，不同方法測(cè)出的結(jié)果都不同，所以對(duì)不同循環(huán)水濃縮倍數(shù)的檢測(cè)方法進(jìn)行比較是很有必要的。? 1 循環(huán)水濃縮倍數(shù)的檢測(cè)方法 循環(huán)水系統(tǒng)日常運(yùn)行時(shí)，濃縮倍數(shù)的檢測(cè)一般是根據(jù)循環(huán)水中某一種組分的濃度或某一性質(zhì)與補(bǔ)充水中某一組分的濃度或某一性質(zhì)之比來計(jì)算的。即：? K＝C循/C補(bǔ)(1)
式中 C循--循環(huán)水中某一組分的濃度?
C補(bǔ)--補(bǔ)充水中某一組分的濃度 但對(duì)于用來檢測(cè)濃縮倍數(shù)的某一組分，要求不受運(yùn)行中其他條件如加熱、投加水處理劑、沉積、結(jié)垢等情況的干擾。因此，一般選用的組分有Cl-、Ca2+、SiO2、K+和電導(dǎo)率等。
1.1 Cl-、Ca2+法
雖然Cl-的測(cè)定比較簡(jiǎn)單，在循環(huán)水運(yùn)行過程中既不揮發(fā)也不沉淀，但我廠因常用Cl2或NaClO、潔爾滅等藥劑來控制水中的微生物及粘泥，這樣會(huì)引入額外的Cl-，用該法測(cè)得的濃縮倍數(shù)會(huì)偏高；同時(shí)循環(huán)水系統(tǒng)在運(yùn)行過程中或多或少地會(huì)結(jié)垢，尤其在高濃縮倍數(shù)時(shí)更為明顯，故用Ca2+法測(cè)得的濃縮倍數(shù)會(huì)偏低。
1.2 電導(dǎo)率法
電導(dǎo)率的測(cè)定比較簡(jiǎn)單、快速、準(zhǔn)確。從理論上來說，在循環(huán)水系統(tǒng)中常需要加入水處理劑和通入Cl2，這會(huì)使水的電導(dǎo)率增加，另外當(dāng)系統(tǒng)設(shè)備有泄漏時(shí)也會(huì)使電導(dǎo)率明顯增高，故用該法測(cè)出的電導(dǎo)率也會(huì)產(chǎn)生很大的誤差。事實(shí)上，我廠于1996年3-7月用電導(dǎo)率法進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果表明：用作基準(zhǔn)的補(bǔ)充水--長(zhǎng)江水的電導(dǎo)率是波動(dòng)不穩(wěn)的，其波動(dòng)范圍為154～291 μS/cm；循環(huán)水的電導(dǎo)率也是波動(dòng)不穩(wěn)的，一循、三循波動(dòng)范圍分別為330～613 μS/cm、308～618 μS/cm。因此，當(dāng)循環(huán)水的電導(dǎo)率較高、補(bǔ)充水的電導(dǎo)率也較高時(shí)，得出的K值還是不高；當(dāng)循環(huán)水電導(dǎo)率不高而補(bǔ)充水電導(dǎo)率較低時(shí)，K值也會(huì)高。
1.3 SiO2法
由于我廠循環(huán)水系統(tǒng)未投用硅酸鹽系列水處理劑，因此原來一直沿用該法。用該法檢測(cè)時(shí)，循環(huán)水濃縮倍數(shù)數(shù)據(jù)出現(xiàn)了異常波動(dòng)且嚴(yán)重失真的現(xiàn)象：用以前沿用的室內(nèi)新鮮水作基準(zhǔn)進(jìn)行比較時(shí)，濃縮倍數(shù)普遍偏高，一循曾高達(dá)8.5；后改用裝置補(bǔ)充水作基準(zhǔn)進(jìn)行比較時(shí)，濃縮倍數(shù)又普遍偏低，有時(shí)甚至出現(xiàn)＜1的情況。
1.4 K+法
從理論上來說，循環(huán)水系統(tǒng)中K+來源較少，一般在某個(gè)階段內(nèi)K+是相對(duì)穩(wěn)定的，但在不同時(shí)期，也會(huì)受土壤、地面水等外界環(huán)境的影響而有一定的變化。K+的溶解度較大，在運(yùn)行過程中也不會(huì)從水中析出，故用K+法檢測(cè)循環(huán)水濃縮倍數(shù)K時(shí)，受到的干擾相對(duì)較少。
為此，進(jìn)行了如下考察。
① 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果的考察，見表1。 表1 1995年4——7月K+法規(guī)場(chǎng)數(shù)據(jù)| 采樣日期 | 補(bǔ)充水K+含量（mg/L） | 一循K+含量（mg/L） | 濃縮倍數(shù) | | 4月1日 | 1.25 | 3.40 | 2.72 | | 4月5日 | 1.25 | 3.65 | 0.92 | | 4月10日 | 1.40 | 4.40 | 3.14 | | 4月15日 | 1.60 | 4.70 | 2.94 | | 4月20日 | 1.50 | 4.80 | 3.20 | | 4月27日 | 1.45 | 3.30 | 2.23 | | 5月15日 | 1.38 | 3.10 | 2.25 | | 5月19日 | 1.45 | 3.40 | 2.34 | | 5月23日 | 1.40 | 3.70 | 2.64 | | 5月27日 | 1.45 | 3.00 | 2.07 | | 5月31日 | 1.50 | 2.60 | 1.73 | | 6月4日 | 1.39 | 3.39 | 2.44 | | 6月12日 | 1.30 | 3.70 | 2.31 | | 6月18日 | 1.52 | 3.65 | 2.40 | | 7月3日 | 1.12 | 3.10 | 2.77 | | 7月9日 | 1.58 | 3.22 | 2.04 | | 7月15日 | 1.10 | 2.35 | 2.14 | | 7月18日 | 1.35 | 3.50 | 2.59 | 從表1可以看出，補(bǔ)充水K+的變化不大，其變化范圍為1.10～1.60 mg/L；一循水K+的變化范圍為2.35～4.80 mg/L。
同樣以一循為例，將一循數(shù)據(jù)分成兩段(4—5月/6—7月)進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明：兩段檢測(cè)結(jié)果之間不存在系統(tǒng)誤差，因此用K+法測(cè)出的結(jié)果是可靠的。
② 方法精密度的考察，其結(jié)果見表2。 表2 K+標(biāo)液及樣品的重復(fù)檢測(cè)結(jié)果| 樣品名稱 | 八次重復(fù)檢測(cè)結(jié)果K+（mg/L） | 平均結(jié)果x（mg/L) | 標(biāo)準(zhǔn)偏差s | 變異系數(shù)s/x(%) | | 標(biāo)液6mg/L | 5.88
5.82 | 5.94
6.12 | 5.94
5.88 | 5.82
6.12 | 5.94 | 0.12 | 2.02 | | 裝置補(bǔ)充水* | 1.98
1.98 | 1.92
2.04 | 1.92
1.98 | 1.92
1.92 | 1.96 | 0.045 | 2.30 | | 一循水樣 | 3.66
3.60 | 3.72
3.84 | 3.66
3.72 | 3.90
3.60 | 3.71 | 0.11 | 2.96 | | 三循水樣 | 5.64
5.70 | 5.58
5.46 | 5.58
5.40 | 5.34
5.70 | 5.55 | 0.14 | 2.52 | | 注 *該裝置補(bǔ)充水中K+濃度數(shù)據(jù)為1999年11月8日所測(cè)。 | 從表2可見：該方法精密度高，其變異系數(shù)＜3%。
③ 不同實(shí)驗(yàn)室間的結(jié)果對(duì)照見表3。 表3 1996年3-5 月濃縮倍數(shù)的對(duì)照分析結(jié)果（K+法）| 采樣日期 | 研究室測(cè)得K值 | 供水室測(cè)得K值 | 兩室K值之差的絕對(duì)值 | 兩室K值之差的絕對(duì)值/平均值×100% | | 一循 | 三循 | 一循 | 三循 | 一循 | 三循 | 一循 | 三循 | | 3月18日 | 2.25 | 2.33 | 2.21 | 2.26 | 0.04 | 0.07 | 1.8 | 3.0 | | 3月12日 | 2.16 | 2.20 | 2.16 | 2.10 | 0.0 | 0.10 | 0.0 | 4.5 | | 3月25日 | 1.97 | 2.57 | 1.92 | 2.55 | 0.05 | 0.02 | 2.6 | 0.8 | | 4月1日 | 1.85 | 2.85 | 1.85 | 2.65 | 0.0 | 0.20 | 0.0 | 7.3 | | 4月8日 | 2.26 | 3.26 | 2.19 | 3.17 | 0.07 | 0.09 | 3.2 | 2.8 | | 4月16日 | 2.12 | 3.04 | 1.93 | 2.79 | 0.19 | 0.25 | 9.4 | 8.6 | | 4月22日 | 2.04 | 3.14 | 2.06 | 3.16 | 0.02 | 0.02 | 1.0 | 0.6 | | 4月29日 | 2.62 | 2.21 | 2.75 | 2.23 | 0.13 | 0.02 | 4.8 | 0.9 | | 5月6日 | 2.42 | 2.12 | 2.40 | 2.08 | 0.02 | 0.04 | 0.8 | 1.9 | | 5月13日 | 2.31 | 停工 | 2.19 | 停工 | 0.12 | 停工 | 5.3 | 停工 | | 5月27日 | 2.48 | 停工 | 2.36 | 停工 | 0.12 | 停工 | 5.0 | 停工 | | 注 該對(duì)照結(jié)果為不同實(shí)驗(yàn)室的不同人員對(duì)同一天的不同樣品用不同儀器進(jìn)行分析的結(jié)果。 | 從表3可以看出，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況也較好，兩室K值之差的絕對(duì)值與平均值之比值≤9.4%。
由此可見，用K+法測(cè)出的K值誤差較小，可作為循環(huán)水系統(tǒng)的實(shí)際K值。 2 循環(huán)水濃縮倍數(shù)的控制指標(biāo) 一般濃縮倍數(shù)低，耗水量就大，排污量也大；濃縮倍數(shù)高可以減少水量，節(jié)約水處理費(fèi)用。但濃縮倍數(shù)過高會(huì)使循環(huán)冷卻水中的硬度、堿度和濁度升得太高，水的結(jié)垢傾向增大很多，從而使結(jié)垢、腐蝕控制的難度變大，使水處理藥劑(如聚磷酸鹽)在冷卻水系統(tǒng)內(nèi)的停留時(shí)間增長(zhǎng)而水解。因此，循環(huán)冷卻水的K值并不是愈高愈好。
我廠現(xiàn)有四套循環(huán)水系統(tǒng)，其中一循最大，故以一循為例加以說明。一循系統(tǒng)容量為1.2×104m3/h，循環(huán)水量R為1.1×104m3/h，根據(jù)： M補(bǔ)水量＝［K·α/(K-1+α)］×R D排水量＝［α/(K-1+α)］×R α=△T/600 式中 ΔT--我廠循環(huán)水進(jìn)出口水溫之差(≈8 ℃)
K--循環(huán)水系統(tǒng)的K
α--蒸發(fā)因子 據(jù)此可計(jì)算出α＝0.013和K＝1～10時(shí)系統(tǒng)所需補(bǔ)水量M、排污量D、(M/R)%、(D/R)%及節(jié)水率(ΔM/R)/ΔK，計(jì)算結(jié)果見表4。 表4 一循在不同K下冷卻水系統(tǒng)的參數(shù)計(jì)算值| 項(xiàng)目 | 濃縮倍數(shù)K | | 1.0 | 2.0 | 3.0 | 4.0 | 5.0 | 6.0 | 7.0 | 8.0 | 9.0 | 10.0 | | D（m3) | 11000 | 141.2 | 71.0 | 47.5 | 35.6 | 28.5 | 23.8 | 20.4 | 17.8 | 15.9 | | M(m3) | 11000 | 282.3 | 213.1 | 189.8 | 178.2 | 171.2 | 166.5 | 163.1 | 160.6 | 158.7 | | D/R(%) | 100 | 1.28 | 0.65 | 0.43 | 0.32 | 0.26 | 0.22 | 0.19 | 0.16 | 0.14 | | M/R(%) | 100 | 2.57 | 1.94 | 1.73 | 1.62 | 1.56 | 1.51 | 1.48 | 1.46 | 1.44 | | （△M/R）/△K（%） | 97.4 | 0.63 | 0.21 | 0.11 | 0.06 | 0.04 | 0.03 | 0.02 | 0.02 | 從表4可以看出：
① 隨著濃縮倍數(shù)的增加，冷卻水系統(tǒng)的補(bǔ)充水量M和排污水量D都不斷減少。因此，提高循環(huán)水的濃縮倍數(shù)，可以節(jié)約水資源。
② 每提高一個(gè)濃縮倍數(shù)單位所降低的補(bǔ)充水量的百分比［(ΔM/R)/ΔK］隨濃縮倍數(shù)的增加而降低，且在低濃縮倍數(shù)時(shí)，提高K值的節(jié)水效果比較明顯；但當(dāng)?K?提高到4.0以上時(shí)再進(jìn)一步提高濃縮倍數(shù)的節(jié)水效果就不太明顯了，如一循由4.0提高到5.0時(shí)，節(jié)水量?jī)H占循環(huán)水量的0.11%，因此我廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)控制在2.0～4.0為好。 3 結(jié)論 ① 我廠循環(huán)水濃縮倍數(shù)的檢測(cè)采用Cl-、Ca2+、SiO2和電導(dǎo)率等法誤差較大。
② 數(shù)理統(tǒng)計(jì)結(jié)果及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況表明用K+法具有準(zhǔn)確度高、精密度好等特點(diǎn)。
③ 我廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)控制在2.0～4.0為好。 參考文獻(xiàn)：
［1］鄭用熙.分析化學(xué)中的數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法［M］.科學(xué)出版社，1991.
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收稿日期：1999-12-09 | 
