循环冷却水水质稳定处理

循环冷却水水质稳定处理16循环冷却水水质稳定处理16.1钢铁工业循环冷却水系统概况钢铁工业是各工业部门中的用水大户之一，例如，一座年产600万t钢的钢铁联合企业，总用水量约为400万m3/d，其中冷却用水占85%以上。这样大的水量，从节能、经济及环境保护三方面来考虑，冷却用水都应该事先循环利用。钢铁工业生产工艺复杂，用水要求各异，种类繁多，致使与之相应的循环供水系统增多。钢铁厂直接冷却水用户较多，如高炉煤气洗涤水；转炉烟气净化水，连铸机二次喷淋冷却水；轧机冷却水等。高热流高度（热负荷强度）冷却设备较多，如高炉炉体、高炉封口、热风炉热风阀；转炉的氧枪、眼罩；连铸机的结晶器等。连铸机结晶器的热流密度高达209.34×104W/m2[180×104kcal/(m2·h)]，远远高于国家标准《工业循环冷却水处理设计规范》中热流密度不宜大于5.82×104W/m2[5×104kcal/(m2·h)]的规定值。根据以上特点，在进行循环冷却水水质稳定处理时，应与其他工业部门通常采用的方法有所区别。钢铁工业循环冷却水系统分为直接冷却开路循环水系统（以下简称浊循环水系统）及简介冷却循环水系统。渐渐冷却循环水系统又分为敞开式系统（即渐渐冷却水开路循环水系统，以下简称敞开式系统）及密闭式系统（及简介冷却闭路循环水系统，以下简称密闭式系统）两种。16.2基础资料的收集16.2.1设计基础资料循环冷却水水质稳定处理设计，需收集下列资料：⑴水质分析；⑵垢层和腐蚀产物的分析（旧厂改造）；⑶换热设备资料。16.2.1.1水质分析原水成分是确定适当的水处理方案、选择合理的水处理流程，采用的水处理药剂及计量，进行水处理设计计算的重要基础资料。原水水质分析项目及格式见表16-1。水质分析经校核后，可作为循环冷却水水质稳定试验的依据。A水质全分析项目水质全分析项目见表16-1。表16-1水质全分析项目水样名称：取样地点：取样时间：温度：℃离子分析mg/l[H+]mmol/L项目（单位）阳离子K+色度mg/LNa+溶解固体mg/LCa2+悬浮固体mg/LMg2+灼烧减量（450℃）mg/LFe2+固体残渣（900℃）mg/LFe3+电导率μS/cmMn2+pH值Al3+溶解氧mg/LCu2+总硬度①mmol/LΣ阳离子碳酸盐硬度②mmol/L阴离子HCO3-非碳酸盐硬度③mmol/LCO32-酚酞碱度④mmol/LCl-甲基橙碱度⑤mmol/LSO42-游离CO2mg/LNO3-COD⑥（以O2计）mg/LNO2-BOD5（以O2）mg/LPO43-硅酸（SiO2计）mg/LΣ阴离子油mg/L注：分析单位提供分析报告时需注明分析结果是如何计算的，如钙的含量需注明是以Ca2+计还是以CaCO3计或以[H+]mmol/L计。①~⑤水质分析中涉及有较多硬度和碱度如何表达的问题。硬度一般指水中Ca2+、Mg2+混合物的浓度。严格说“硬度”所指的概念不够确切，在表达时应指出其基本单元，可以写成：硬度（Ca2++Mg2+）。本手册为方便起见，一律将“硬度（Ca2++Mg2+）”简略写为“硬度”。硬度的常用单位是mmol/L或mg/L（以CaCO3计）。过去常用的mg-N/L现在用[H+]mmol/L代替。一般没摩尔硬度可以取代2mol氢离子，所以1mg–N/L=1[H+]mmol/L=0.5mmol/L。ISO6059–1984附录中规定了毫摩[尔]/升（mmol/L）硬度单位与废止的毫克当量/升（meq/L或mg-N/L）的关系1mmol/L=2meq/L，也就是取（Ca2++Mg2+）为硬度的基本单元。1991年1月我国国家技术监督局以技监量发[1991]003号文件认可了1mmol/L=2meq/L的规定。由于硬度并非是由单一金属离子或盐类形成的，因此，为了有一个系统的比较标准有必要换算为另一种盐类，通常用CaCO3的质量浓度来表示。当硬度为0.5mmol/L（即1[H+]mmol/L）时，等于50mg/L（HCO3-+0.5CO32-+OH-）或碱度[H+]。为简便起见，本手册采用“碱度[H+]”的写法。碱度1[H+]mmol/L=50mg/L的CaCO3。硬度单位和碱度单位的换算分别见表16-2和表16-3。⑥COD测定方法是Mn或Cr应注明。表16-2硬度单位的换算硬度单位mmol/L[H+]mmol/L德国度法国度英国度美国度mmol/L125.60810.0887.006100.088[H+]mmol/L0.522.8045.00443.50350.044德国度0.178320.3566511.78321.248317.832法国度0.099910.199820.560810.700010.000英国度0.142730.285460.80111.4286114.2857美国度0.0099910.019980.05600.10000.07001注：1[H+]mmol/L硬度表示能够接受1mmol/L[H+]离子的硬度量，相当于1meq/L或1mg-N/L的硬度；德国度：1度相当于1L水中含10mgCaO；法国度：1度相当于1L水中含10mgCaCO3；英国度(clarkdegree)：1度相当于0.7L水中含10mgCaCO3美国度：1度相当于1L水中含10mgCaCO3。表16-3碱度单位的换算[H+]mmol/L(mg-N/L)CaCO3/mg·L-1Na2CO3/mg·L-1NaOH/mg·L-1HCO3-/mg·L-1CO32-/mg·L-1OH-/mg·L-115053406130170.0211.060.81.220.60.340.01890.94310.7551.1510.5660.3210.0251.251.32511.5250.750.4250.01640.820.8690.65610.4920.2790.03331.6671.7671.3332.03311.5670.05882.9413.1182.3533.5881.7651注：1．碱度1[H+]mmol/L表示能够接受1mmol/L[H+]离子的碱度量，即碱度（OH-+0.5CO32++HCO3-）1mmol/L，也即碱度1mg–N/L。水中的碱度一般不能固定架组成，所以总碱度如以碱度（OH-+CO32++HCO3-）mmol/L表示时，与[H+]mmol/L的关系不是固定的比例，即碱度（OH-+CO32++HCO3-）1mmol/L=1~2。2．[H+]mmol/L，无法准确换算。B水质分析结果的校核a水质分析结果阴阳离子总量的校核水溶液中的阴阳离子是平衡的。所以，按能提供或接受H+离子的物质的量计算，阳离子的总和应该等于阴离子的总和（即阳离子的总当量数应等于阴离子的总当量数）。但是，水质分析结果往往有误差，故需用阳离子综合和阴离子总量进行分析校正。按平衡：KA+++2+2+2+3+3+4-2--2---33342NHKNaCaMgFeFeAl=[++++++L]39.1023.0020.0412.1527.9218.618.9918.04HCOCONOSONOClA=[+++++L]61.0230.0035.4548.0362.0146.01K100%KAKA式中ΣK——原水中各种阳离子浓度的总和，[H+]mmol/L；ΣA——原水中各种阴离子浓度的总和，[H+]mmol/L；δ——分析误差，一般认为δ的绝对值≤2%是允许的；K+、Na+、HCO3-、CO32-、……皆以mg/L计；39.10、23.00、61.02、30.00……为相应化学元素或化学式符号表示的[H+]毫摩尔质量。b含盐量与溶解固体的校核含盐量=ΣK1+ΣA1-2231131RG=(SiO)+RO+K+A-HCO2全δ=100%RGRGRGRG式中ΣK1——原水中除铁、铝离子外的阳离子浓度总和，mg/L；ΣA1——原水中除SiO2外的阴离子浓度总和，mg/L；RG——原水中溶解固体的实测值，mg/L；RG′——原水中溶解固体的计算值，mg/L；(SiO2)全——过滤水样中的全硅含量，mg/L；R2O3——原水中铁、铝氧化物的含量，mg/L；δ——分析误差，对于含盐量＜100mg/L的水样，δ的绝对值≤10%是允许的；对于含盐量≥100mg/L的水样，δ的绝对值≤5%是允许的。cpH的值的校核对于pH8.3的水样，其pH可按下式近似计算得出：-32pH=6.35+lg[HCO]-lg[CO]=pH-pH式中pH——原水中pH的实测值；pH′——原水中pH的计算值；[HCO3-]——原水中HCO3-含量，[H+]mmol；[CO2]——原水中有利CO2含量，[H+]mmol；δ——分析误差，一般认为δ的绝对≤0.2是允许的。dHCO3-、Ca2++Mg2+、HCO3-+SO42-关系的校核对于一般含盐量的水（即含盐量1000mg/L），最普遍的关系式为：-2+2+-2-+334[HCO][Ca+Mg][HCO+SO]([H]mmol/L)e硬度、碱度、离子间关系的校核⑴硬度之间的关系H0=Hz+Hy式中H0——总硬度，[H+]mmol；Hz——碳酸盐硬度（暂硬），[H+]mmol；Hy——非碳酸盐硬度（永硬），[H+]mmol。⑵当有Hy时，则不应有负硬度存在，此时：[Cl-+SO42-][K++Na+]（[H+]mmol）；总硬度大于总碱度。⑶当有负硬度存在时，应当没有Hy。此时总硬度等于碳酸盐硬度。负硬度=总碱度–总硬度[Ca2++Mg2+]≤[HCO3-]([H+]mmol)⑷钙、镁离子总和应近于总硬度。即：2+2++0CaMg[+]([H]mmol)20.0412.15H如果以上计算值和实测值不同，一般可以认为总硬度与Ca2+分析是正确，据此修正Mg2+。此外，在一般地表水中，Ca2+含量皆大于Mg2+的含量，甚至会大出几倍。如发现相反现象，应注意检查校正。C水质分析结果的校核示例。以下通过示例，说明水质分析结果校核的过程。某处地面水水质分析结果见表16-4。表16-4某处地面水水质分析结果项目数量项目数量悬浮物/mg·L-198.80SiO2/mg·L-16.92总固体/mg·L-1521.40耗氧量/mg·L-14.88溶解固体/mg·L-1374.40Ca2+/mg·L-139.00总硬度/[H+]mmol3.80Mg2+/mg·L-122.20碳酸盐硬度/[H+]mmol3.20K+/mg·L-13.10非碳酸盐硬度/[H+]mmol0.60Na+/mg·L-172.41总碱度/[H+]mmol3.20Cl-/mg·L-1122.50pH值7.84SO42-/mg·L-128.20游离CO2/mg·L-14.11HCO3-/mg·L-1195.20试检查分析结果的正确性。a阴阳离子总量的校核++2+2+KNaCaMgΣ=+++39.1023.0020.0412.153.1072.4139.0022.20=+++39.1023.0020.0412.15=0.08+3.15+1.95+1.83=7.01K234Σ=61.0248.0335.45195.2028.20122.5061.0248.0335.453.200.593.467.25HCOSOClA7.257.01=100%100%7.257.010.24100%1.68%2%14.26AKAKb含盐量与溶解固体的校核含盐量=ΣK1+ΣA1=(3.10+72.41+39.00+22.20)+(195.20+28.20+122.50)=136.71+345.90=482.61(mg/L)2RG=(SiO)+全含盐量-31-HCO21=6.92+482.61-195.202=391.93mg/L（）391.93374.40=100%100%391.93374.4017.53100%2.29%5%766.33RGRGRGRG