循环冷却水水质稳定处理Word文件下载.docx
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pS/cm
Mn2+
pH值
Al3+
溶解氧
Cu2+
总硬度①
mmol/L
Y阳离子
碳酸盐硬度②
HCO3-
③
非碳酸盐硬度
CO32-
④
酚酞碱度
阴
Cl-
甲基橙碱度⑤
SO42-
游离CO2
NO3-
COD⑥(以O2计)
NO2-
BOD5(以O2)
PO43-
硅酸(SiO2计)
Y阴离子
油
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
CaC03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+>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。
ISO6059T984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
[H+]mmol/L
德国度
法国度
英国度
美国度
1
2
5.608
10.088
7.006
100.088
0.5
2.804
5.0044
3.503
50.044
0.17832
0.35665
1.7832
1.2483
17.832
0.09991
0.19982
0.5608
0.7000
10.000
0.14273
0.28546
0.8011
1.4286
14.2857
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(darkdegree):
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
CaCO3
Na2CO3
NaOH
OH-
(mg-N/L)
/mgL-1
50
53
40
61
30
17
0.02
1.06
0.8
1.22
0.6
0.34
0.0189
0.943
0.755
1.151
0.566
0.321
0.025
1.25
1.325
1.525
0.75
0.425
0.0164
0.82
0.869
0.656
0.492
0.279
0.0333
1.667
1.767
1.333
2.033
1.567
0.0588
2.941
3.118
2.353
3.588
1.765
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(0H-+0.5C032++HC03-)
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-)
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++
KNaCaMgFeFeAlNH4
K=[++++++LL]
39.1023.0020.0412.1527.9218.618.9918.04
-2--2---
HCO3CO3ClSO4NO3NO2,
A=[+++++LL]
61.0230.0035.4548.0362.0146.01
100%
式中2K原水中各种阳离子浓度的总和,[H+]mmol/L;
2A――原水中各种阴离子浓度的总和,[H+]mmol/L;
8分析误差,一般认为3的绝对值W2%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=》K什2A1
RG=(SiO2)全+R2O3+K1+A1-丄HCO3
式中2Ki——原水中除铁、铝离子外的阳离子浓度总和,mg/L;
2Ai――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)全一一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;
8分析误差,对于含盐量v100mg/L的水样,3的绝对值w10%是允许的;
对于
含盐量》100mg/L的水样,3的绝对值w5%是允许的。
cpH的值的校核
对于pH<
8.3的水样,其pH可按下式近似计算得出:
pH=6.35+lg[HCO3]-lg[CO2]
=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;
8分析误差,一般认为3的绝对w0.2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:
[HCO3]<
[Ca2++Mg2+]<
[HCO3+SO2'
]([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=总碱度左、硬度
[Ca2++Mg2+]w[HCO3-]([H+]mmol)
⑷钙、镁离子总和应近于总硬度。
即:
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
数量
悬浮物/mgL-1
98.80
SiO2/mgL-1
6.92
总固体/mgL-1
521.40
耗氧量/mgL-1
4.88
溶解固体/mg-L-1
374.40
Ca2+/mgL-1
39.00
总硬度/[H+]mmol
3.80
Mg2+/mgL-1
22.20
碳酸盐硬度/[H+]mmol
3.20
K+/mgL-1
3.10
非碳酸盐硬度/[H+]mmol
0.60
Na+/mgL-1
72.41
总碱度/[H+]mmol
Cl-/mgL-1
122.50
7.84
SO42-/mgL-1
28.20
游离CO2/mgL-1
4.11
HCO3-/mgL-1
195.20
试检查分析结果的正确性。
a阴阳离子总量的校核
++2+
KNaCa
++
39.1023.0020.04
3.1072.4139.0022.20
+++
39.1023.0020.0412.15
=0.08+3.15+1.95+1.83=7.01
护=HCO3SO:
CI
=61.0248.0335.45
195.2028.20122.50
61.0248.0335.45
3.200.593.46
7.25
乔100%倔%2%
含盐量=2K什2A1
=(3.10+72.41+39.00+22.20)+(195.20+28.20+122.50)
=136.71+345.90=482.61(mg/L)
1RG=(SiO2)全+含盐量HCO32
=6.92+482.61-—195.20
=391.93(mg/L)
39「93Z100%
391.93374.40
歸100%E5%
cpH值的校核
7.87
=pH-pH=7.87-7.84=0.03<
dHCO3-、Ca2++Mg2+>
HCO3-+SO42-关系的校核
[HCO3]<
[Ca2++Mg2+]<
[HCO3SO?
]
+
=3.78([H]mmol/L)
2820
[HCO3+SO4-]=3.20+=3.20+0.59
48.03
=3.79([H]mmol/L)
3.20<
3.78<
3.79
⑴硬度之间的关系:
总硬度H0=3.80[H+]mmol/L
碳酸盐硬度Hz=3.20[H+]mmol/L
非碳酸盐硬度Hy=0.60[H+]mmol/L
Ho=Hz+Hy=3.20+0.60=3.80([H+]mmol/L)
⑵Hy=0.60[H+]mmol/L无负硬度存在,此时:
2-、122.5028.20,
[Cl+SO4]=+=3.46+0.59
35.4548.03
=4.05([H]mmol/L)
++3.1072.42
[K+Na]=+=0.08+3.15
39.1023.00
=3.23([H+]mmol/L)
4.05>
3.23
总硬度(3.80[H+]mmol/L)>
总碱度(3.20[H+]mmol/L)
⑶钙、镁离子的总和应近于总碱度:
2+39.00+
[Ca]==1.95([H]mmol/L)
20.04
2+22.20+
Mg2]==1.83([H]mmol/L)
12.15
检查分析的结果表明,水质分析的结果是正确的。
1621.2垢层和腐蚀产物的分析
垢层和腐蚀产物的分析,对了解循环水系统的水质稳定处理是否正常具有重要意义。
正
常运转时,只对监测换热器或挂片进行垢层分析,在大检修时,对换热设备,冷却塔填料的垢层及腐蚀产物进行分析,为调整水质稳定处理方案提供依据,对旧厂改造更具有实际意义。
垢层及腐蚀产物分析项目见表16-5。
分析项目含义:
SiO2:
表示悬浮物含量;
Fe2O3:
表示腐蚀程度;
CaO、MgO、P2O5、CO2:
联系起来分析可看出CaCO3、MgSO4、Ca3(PO4)2的危害程度;
SO3:
表示硫酸盐还原菌是否存在;
灼烧减量:
表示生物和有机物的污染程度。
表16-5垢层和腐蚀产物的分析
取样地点:
取样名称:
夕卜观:
质量分数/%
备注
氧化钙W(CaO)
氧化镁W(MgO)
二氧化二铁W(Fe2O3)
三氧化硫W(S03)
总硫W(S)
硫化铁W(FeS)
二氧化碳W(C02)
五氧化二磷W(P2O5)
氧化锌W(ZnO)
氧化铜W(CuO)
氧化铝W(Al2O3)
酸不溶解物W(以SiO2计)
灼烧减量W(450C)
固体残渣W(900C)
1•测定项目可根据需要增减;
2•测定项目是否需要填写实重,可按需要增加
16.2.1.3换热设备资料
为了恰当选择水质稳定处理工艺和水处理药剂,必须了解换热设备的结构形式、材质,
被冷却介质的温度和性质等有关资料。
常用换热设备的结构形式有水与无聊直接接触和间接接触两大类。
如钢铁厂的高炉煤气
洗涤,连铸机二次冷却等属于前者,后者为更为广泛使用的换热器,其形式有列管式,翅片管式、板式等。
换热设备的工艺操作条件与循环冷却水水质稳定处理由密切关系,一般规定如下:
⑴冷却水侧流速,管程:
不宜小于0.9m/s,壳程:
不应小于0.3m/s。
⑵冷却水出口温度,宜低于50C(特殊情况不受此限制)。
⑶热流密度,不宜大于5.82xi04W/m2[5X04kcal/(m2h),1kcal/(m2h)=1.163W/m2]。
⑷换热设备的循环冷却水侧关闭的污垢热阻值、污垢附着速度和腐蚀率应按生产工艺
要求确定,当工艺无要求时,宜负荷下列规定:
敞开式系统的污垢热阻值宜为1.72X0-4〜3.44X0-4m2K/W(1m2h:
C/kcal);
密闭式系统的污垢热阻值宜小于0.86X0-4m2K/W(1m2hC/kcal);
浊循环水系统的污垢附着速度宜小于25mg/(cm2•月[1mg/(cm2•月)相当于0.13X0-4m2K/W];
敞开式及密闭式系统的污垢附着速度宜小于15mg/(cm2月);
碳钢管壁的腐蚀率宜小于0.125mm/a,铜、铜合金和不锈钢关闭的腐蚀率宜小于
0.005mm/a。
16.2.1.4气象资料
循环冷却水的水温是水质稳定处理的重要因素,影响水温的气象资料有:
⑴大气干球温度;
⑵大气湿球温度;
⑶大气压;
⑷风向风速。
此外,旧厂改造要了解周围有害气体,如SO2,含尘量,植物孢子等。
16.2.2补充水经预处理后的水质变化
16.2.2.1补充水生物指标变化
补充水经混凝澄清,细菌总数可降到102个/mL以下,采用硫酸铝作混凝剂时,细菌也
被胶体氢氧化铝所夹带沉降。
有资料介绍,混凝剂中再加10mg/L活化硅酸,可去除水藻80%
以上。
16.2.2.2补充水物理化学指标的变化
A补充水中悬浮物含量的变化
经混凝澄清过滤去除悬浮物和有机杂质,补充水会中悬浮物含量一般可小于5mg/L。
B添加混凝剂引起水质的变化
水中加入混凝剂,将使水中的pH值、碱度和CO2发生变化,原水加入混凝剂后水质的
变化见表16-6。
表16-6凝聚处理后的水质变化
水质项目
凝聚剂投加量/mg-L-1
硫酸铝
硫酸亚铁
三氯化铁
20
碳酸盐硬度
/[H+]mmolL-1
-0.35
-0.88
-0.26
-0.66
-0.37
-0.92
游离
CO2/mgL-1
+15.4
+38.6
+11.6
+29.0
+16.3
+40.7
氯离子
(CI-)/mgL-1
—
+13.1
+32.8
硫酸根
(SO42-)/mgL-1
+16.9
+42.1
+12.6
+31.6
碳酸根
(CO32-)/mgL-1
-10.5
-26.3
-7.9
-19.7
-11.1
-27.7
有机物质
-60%〜-80%
-60%~-80%
蒸发残渣
+6.4
+15.8
+4.7
+11.9
+2.0
+5.1
表中“+”表示增加;
“-”表示减少。
混凝后水的碱度变化:
AAo
E
式中A混凝后水的碱度,[H+]mmol/L;
Ao――原水碱度,[H+]mmol/L;
D――混凝剂用量,mg/L;
E——混凝剂[H+]mmol质量。
FeCb:
E=54,Al2(SO4)3:
E=57,FeSO4:
E=76。
(16-1)
混凝后游离CO2的变化:
式中C6混凝后水的游离CO2,mg/L;
(CO2)――原水中游离CO2,mg/L;
D――与式(16-1)中含义相同;
E――与式(16-1)中含义相同;
44CO2的[H+]mmol质量。
当水中含盐量不等于200mg/L时,则要把求出的CO2除以含盐量校正系数a含盐量校
正系数a值见表16-7。
表16-7含盐量校正系数a值
含盐量/mgL-1
100
200
300
400
500
600
700
1.05
1.00
0.96
0.94
0.92
0.87
0.83
混凝后水的pH值的变化:
混凝后水的pH值可按水中的碱度和游离CO2由图16-1查得。
(图16-1)
c石灰软化处理后水质的变化
经石灰处理后,水中[OH-]剩余量保持在0.1~0.2mmol/L的范围内,水中碳酸盐硬度大部分被除掉,根据加药量和水温的不同,残留碳酸盐硬度可减低到0.5~1.0[H+]mmol/L,残
余碱度到0.8~1.2[H+]mmol/L,有机会去除25%左右,硅化物去除30%~35%,铁残留量可达0.1mg/L,石灰处理后的总残余硬度:
H0=Hy+Hzc+K(16-3)
式中H0石灰处理后的残余硬度,[H+]mmol/L;
Hy――原水中非碳酸盐硬度,[H+]mmol/L;
Hzc软化后水中残留的碳酸盐硬度,[H+]mmol/L—般为0.5~1.0;
K――混凝剂的投加量,[H+]mmol/L。
16.2.3水质稳定性判断
可以利用郎格利尔(Langelier)饱和指数(L.S.1.)雷兹钠(Ryzner)稳定指数(R.S.I.)和帕科拉兹(Puckoricus)结构指数(P.S.I)对水的结垢、腐蚀性定型地进行判断。
16.2.3.1饱和指数L.S.I.的计算
L.S.I.=pH-pHs(16-4)
式中pH――水的实测pH值;
pHs――水的碳酸钙饱和平衡时的pH值。
pHs=(9.3+A+B)-(C+D)(16-5)
式中A――总溶解固体系数;
B――温度系数;
C――钙硬度系数;
D――总碱度系数。
以上各系数可由表16-8差点。
表16-8pHs计算中系数换算表
总溶解固体
A
温度/C
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