摘 要：西北地区的工厂循环水补充水取水水源大多为黄河水，该水质硬度、碱度高，在自然ph值运行下，循环水浓缩倍数只能控制在2倍左右为了节省水资源，需要降低循环水碱度来提高循环水浓缩倍数。
　　关键词：循环水；碱度；加酸；效益；控制
　　1 循环水系统概况
　　我们已西北地区某工厂为例：生产线配备两套独立敞开式循环冷却水系统，总循环水量55000m3/h，系统保有水量约为19950m3。循环水补水水源为黄河渗水，水质属于高硬度和高碱度水质，钙硬度大于180mg/l，总碱度大于200mg/l。这类高硬度和高碱度水质如果采用自然ph值运行工艺，循环水的浓缩倍数最高只能控制在2倍左右。
　　2 循环水加酸的必要性
　　循环水碱度、硬度高，如果提高循环水浓缩倍数，将导致水中成垢物质的沉积，水中溶解氧和腐蚀性离子的增加以及滋生的菌藻所产生的生物粘泥成倍增加，对循环水换热设备污堵、腐蚀、结垢危害严重，轻则被动停车清洗，重则使设备腐蚀穿孔而报废，给工厂的安全生产带来极大隐患。为了保证循环水系统中水冷设备的长期、高效、稳定运行，解决循环水系统中普遍存在的腐蚀、结垢和菌藻粘泥等三大危害，采用水质稳定剂对循环冷却水进行化学处理显得十分重要，实践证明这是一种行之有效的解决方法。
　　对于长江水系和黄河水系的循环水系统，加酸调节ph值是一个主流的选择。现在我国西南和西北地区，所有循环量在20000m3/h以上的循环水系统，能够在3倍以上浓缩倍数正常稳定长周期运行的，几乎都是采用了加硫酸调节ph值的。
　　3 水质稳定性判断
　　循环冷却水投入运行后，要进行结垢腐蚀性判断。通常采用碳酸钙饱和指数及稳定指数来判断。在循环水运行中，饱和指数只能说明一种倾向。是一个定性趋势故有较大的局限性。稳定指数是在饱和指数基础上发展起来的指数。计算方法根据化学分析测出循环水系统中，钙硬度、碱度、ph、固形物以及现场实际温度来计算。目前，许多水处理工作者仍采用它作为生产现场的一个控制指标。见表1：
　　根据表1计算结果显示，循环水的补充水为结垢型水质，随浓缩倍数的提高，水质结垢倾向更严重。根据国家标准gb50050-2007规定，循环水中钙硬度与甲基橙碱度之和大于1100mg/l、碳酸钙稳定指数rsi小于3.3时，应加酸或进行软化处理（gb50050-2007《工业循环冷却水处理设计规范》。按以上计算，循环水浓缩倍数在3倍时，ca2++碱度达1082mg/l，正好接近控制指标的上限，而且，碳酸钙稳定指数rsi为3.22，小于3.3，已经到了加酸调ph值范围。所以，如果采用ph值自然平衡而不加酸调节ph值，系统能够承受的最高浓缩倍数为3.0。
　　4 加酸与否的经济性对比
　　4.1 节水和节约药剂减少的费用
　　按照设计规范，买方循环水不加酸调节ph值，浓缩倍数只能在3.0倍以下运行，计算基准采用3倍浓缩倍数，加酸后浓缩倍数可以在5倍以上运行，计算基准采用5倍浓缩倍数。
　　4.1.1 浓缩倍数由3.0提高到5.0时，节水量的计算
　　①系统设计参数
　　循环水量：52000m3/h；保有水量：17000m3（估计值）
　　回出水温差：32～42℃：浓缩倍数：4倍
　　系统材质：碳钢、不锈钢、铜合金
　　②节约补充水的量
　　每年节约的补充水=（2.6-2.2）%×循环水量m3/h×24h×330=0.4×0.01×52000×24×330=1647360m3
　　补充水取水费为1元/m3，年节约的补充水费约为165万元
　　③节约排污水的量
　　每年减少的排污水=（0.8-0.4）%×循环水量m3/h×24h×330=1.2×0.01×49001×24×330=1647360m3。
　　假设排污水需要的费用为0.5元/m3，年节约的排污水费约为82万元
　　4.1.2 浓缩倍数由3.0提高到5.0时，节约的药剂量的计算
　　药剂使用浓度取平均50mg/l进行计算。
　　节约的药剂量（kg）=节约的排污水量（m3/h）×药剂使用浓度（）×10-3
　　=1647360×50×10-3
　　=82368（kg）=82（t）
　　药剂单价按平均1.2万元/t进行计算则节约的药剂费用为82×1.2约100万元
　　4.1.3 浓缩倍数由3.0提高到5.0时，节约的总费用
　　165+82+100=347（万元/年）
　　4.2 加酸增加的费用估算
　　4.2.1 硫酸费用
　　①加酸量的计算
　　gb50050-2007提供的加酸量公式
　　ac=（mm-mr/n）×10-3×qm
　　取调酸以

后的目标碱度为mr=150mg/l，补充水量为qm=52000×2.2%=1144m3/h，浓缩倍数取5，补充水碱度为mm=215mg/l小时加酸量约为ac=（mm-mr/n）×10-3×qm
　　=（215-150/5）×10-3×1144
　　=211.64（kg）
　　年加酸量=211.64（kg）×24×330=16761880（kg）=1676（t）
　　硫酸单价按800元/t进行计算则硫酸年费用：1676×800= 1340800元约134万元/年
　　4.2.2 加酸装置建设费用
　　加酸处理新增加储酸罐、计量酸罐、计量泵等设备，新增投资约30万元。
　　4.2.3 加酸年总费用
　　加酸设备按5年进行折旧，每年折旧费=30÷5=6万元
　　年运行总费用=134万元+6万元=140万元
　　4.3 节约的费用
　　每年加酸节约的费用为347万元-140万元=307万元
　　5 加酸调ph值的可行性和可靠性
　　循环水加酸调ph值技术在二十世纪70年代就已经成熟了，目前我国绝大多数大化肥装置循环水都采用了加酸技术。一般是采用98%的商品硫酸来调节ph值。
　　6 结束语
　　6.1 黄河水系的工业循环冷却水系统中，采用ph值自然平衡的水质稳定处理方案，一般只能在3倍以下的浓缩倍数下运行，才能保证系统的腐蚀和垢沉积达到国家标准的要求。
　　6.2 黄河水系的工业循环冷却水系统中，采用加酸调节ph值的处理方案，完全能保证系统的腐蚀和垢沉积达到国家标准的要求。
　　6.3 黄河水系的工业循环冷却水系统中，采用加酸调节ph值的高浓缩倍数处理方案比ph值自然平衡的低浓缩倍数处理方案有更好的经济效益。
　　6.4 黄河水系的工业循环冷却水系统中，采用加酸调节ph值的处理方案技术非常成熟，可行性、可靠性和安全性都是非常有保障的。