一、引言
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和工業(yè)化的進(jìn)一步推進(jìn)，水污染問題日益突出，水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用顯得尤為重要。對循環(huán)水系統(tǒng)的水質(zhì)要求越來越高。循環(huán)水系統(tǒng)若能實(shí)現(xiàn)水質(zhì)在線監(jiān)測，將對整個(gè)生產(chǎn)工藝起到重要的調(diào)控作用。
二、循環(huán)水水質(zhì)在線監(jiān)測參數(shù)及作用
(一) 水質(zhì)硬度
水質(zhì)硬度是指水中可溶解的鈣、鎂、鐵等金屬離子含量。硬度較高的水在加熱時(shí)易結(jié)垢，降低循環(huán)水系統(tǒng)傳熱效率，影響穩(wěn)定生產(chǎn)。在線監(jiān)測水質(zhì)硬度，可實(shí)時(shí)控制循環(huán)水系統(tǒng)中水的硬度，保證生產(chǎn)過程中傳熱效率和節(jié)能減排效果。在缺水的西北和華北地區(qū)以及具有顯著喀斯特地貌高硬度水質(zhì)的西南地區(qū)，結(jié)構(gòu)問題尤其突出。
(二)水質(zhì)堿度
堿度是指水中的堿性物質(zhì)可以和酸中和的能力，單位為毫克/升。衡量水質(zhì)堿度能夠反映水中的碳酸鹽、氫碳酸鹽、水合氧化物等成分含量。水質(zhì)堿度是水中堿性物質(zhì)(如碳酸鹽、碳酸氫鹽等)的含量。在循環(huán)水系統(tǒng)中，水質(zhì)堿度是水的重要指標(biāo)之，意義如下：
確定水的堿性程度：水質(zhì)堿度的含量越高，水的堿性程度就越高。
滿足消耗堿性物質(zhì)的需求：在循環(huán)水系統(tǒng)中，堿性物質(zhì)會(huì)被水中的酸性物質(zhì)消耗掉，如果水質(zhì)堿度太低，會(huì)導(dǎo)致消耗不足，鋼制設(shè)備會(huì)發(fā)生腐蝕。
保障水質(zhì)穩(wěn)定：經(jīng)過水處理后，循環(huán)水的堿度應(yīng)保持在一定范圍內(nèi)，以保證水的品質(zhì)不變化，防止對設(shè)備造成損害。
因此，循環(huán)水系統(tǒng)中的水質(zhì)堿度不應(yīng)該過低或過高，通常應(yīng)控制在100~300mg/L之間，具體要視情況而定。
(三)TDS/Ph
TDS反映水中可溶解無機(jī)鹽離子濃度的高低。TDS較高的水中，離子濃度高，導(dǎo)電性強(qiáng)，析出的沉積物容易結(jié)垢，影響系統(tǒng)傳熱效率。在線監(jiān)測TDS，可以實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)循環(huán)水中的總離子濃度，為企業(yè)節(jié)能減排提供重要數(shù)據(jù)支持。
pH值表示溶液的酸堿度，以負(fù)對數(shù)形式表示。pH值的在線監(jiān)測可以提供實(shí)時(shí)的酸堿度數(shù)據(jù)，對術(shù)中酸堿度的調(diào)控起到重要作用。當(dāng)循環(huán)水系統(tǒng)的pH值過高，可能導(dǎo)致設(shè)備的腐蝕；pH值過低，會(huì)導(dǎo)致水的硬度迅速升高，結(jié)垢等問題產(chǎn)生。因此，對pH值進(jìn)行在線監(jiān)測，有助于優(yōu)化調(diào)節(jié)循環(huán)水系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)。
(四)硫酸鹽
硫酸鹽含量對水的結(jié)垢性質(zhì)有一定的影響，過高和過低都不利于系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。
防止鈣鎂鹽沉積：硫酸鹽含量過高，會(huì)加速水中鈣鎂鹽的沉積速度，導(dǎo)致設(shè)備產(chǎn)生結(jié)垢，影響熱交換效率。
防止腐蝕：水中硫酸鹽含量過低，會(huì)導(dǎo)致空氣中的氧氣進(jìn)入水中形成氧化物，同時(shí)易被微生物利用，產(chǎn)生腐蝕性酸，破壞水循環(huán)系統(tǒng)中的金屬材料。
(五)氯離子
氯離子是指水中氯元素所占比例。高濃度氯離子會(huì)導(dǎo)致設(shè)備腐蝕、結(jié)垢等現(xiàn)象，影響設(shè)備的使用壽命和性能。通過在線監(jiān)測氯離子，實(shí)時(shí)控制水中氯離子濃度，可有效減輕設(shè)備的腐蝕，延長其使用壽命。
(六)飽和指數(shù)
飽和指數(shù)是指水中某種鹽類(如碳酸鈣、硫酸鈣等)在當(dāng)前溫度和pH值下溶解的飽和程度的指標(biāo)，小于零則處于亞飽和狀態(tài)，等于零則處于飽和狀態(tài)，大于零則處于過飽和狀態(tài)。。飽和指數(shù)在線監(jiān)測，有助于通過控制飽和指數(shù)，指導(dǎo)針對性的矯正化學(xué)平衡，保證循環(huán)水系統(tǒng)的正常運(yùn)行實(shí)現(xiàn)循環(huán)水系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)節(jié)，達(dá)到防止結(jié)垢、防止腐蝕的目的。
產(chǎn)生水垢或污垢會(huì)，造成熱交換器表面形成一層隔熱層并阻礙熱能流向外部。這些污垢的形成會(huì)使熱阻增加，從而影響了設(shè)備的熱交換效率和長時(shí)間的耐受性。污垢層的形成導(dǎo)致熱阻增加，設(shè)備熱交換效率下降。
(七)濃縮倍數(shù)
循環(huán)水系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)指的是冷卻水中總?cè)芙夤腆w物質(zhì)的濃度與進(jìn)入系統(tǒng)水質(zhì)的濃度的比值。它的含義和作用如下：
1. 濃縮倍數(shù)反映循環(huán)水系統(tǒng)的結(jié)垢或沉積情況：隨著循環(huán)次數(shù)的增加，水中的總?cè)芙夤腆w物質(zhì)濃度會(huì)不斷增加，此時(shí)的濃縮倍數(shù)也會(huì)逐漸上升。一旦濃縮倍數(shù)達(dá)到一定程度時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)結(jié)垢或沉積現(xiàn)象，從而影響循環(huán)水系統(tǒng)的運(yùn)行效率。
2. 保證水質(zhì)穩(wěn)定：濃縮倍數(shù)過高或過低都會(huì)影響水中的溶解固體物質(zhì)含量，從而影響水的質(zhì)量，進(jìn)而對設(shè)備造成損害。適當(dāng)?shù)乜刂茲饪s倍數(shù)可保證水質(zhì)穩(wěn)定，避免出現(xiàn)異常情況。
3. 評估水處理設(shè)備的效果：濃縮倍數(shù)能夠反映水處理設(shè)備的效果。能夠通過不斷地監(jiān)測濃縮倍數(shù)，評估水處理設(shè)備的效果，并及時(shí)采取措施進(jìn)行調(diào)整。
濃縮倍數(shù)是循環(huán)水系統(tǒng)中需要關(guān)注的一項(xiàng)指標(biāo)，通常應(yīng)控制在2-6倍左右，不同設(shè)備和場景下的具體標(biāo)準(zhǔn)會(huì)有所不同。
濃縮倍數(shù)一般采用對循環(huán)水氯離子和補(bǔ)給水氯離子濃度來計(jì)算。
三、循環(huán)水水質(zhì)在線監(jiān)測及自動(dòng)加藥的作用
(一)提供生產(chǎn)安全性
在線監(jiān)測數(shù)據(jù)可實(shí)時(shí)反饋循環(huán)水的水質(zhì)變化情況，有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在安全隱患，減少工藝設(shè)備故障，提高生產(chǎn)安全性。
(二)優(yōu)化生產(chǎn)工藝
實(shí)時(shí)監(jiān)測各種水質(zhì)參數(shù)，可為調(diào)節(jié)循環(huán)水系統(tǒng)配置提供依據(jù)，有助于優(yōu)化工藝調(diào)整，節(jié)省生產(chǎn)成本。
(三)精細(xì)控制，節(jié)約加藥量
通過對循環(huán)水系統(tǒng)水質(zhì)的在線監(jiān)測，可準(zhǔn)確控制加藥量，減少藥劑消耗，降低生產(chǎn)成本。
(四)降低綜合運(yùn)行維護(hù)成本
及時(shí)實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測，可縮短系統(tǒng)運(yùn)行故障時(shí)間，降低系統(tǒng)維護(hù)成本。
四、目前循環(huán)數(shù)系統(tǒng)常見問題
1. 循環(huán)水中懸浮物含量過高，導(dǎo)致管道堵塞、設(shè)備腐蝕、水泵和風(fēng)機(jī)效率降低。
2. 結(jié)垢影響：尤其是生產(chǎn)企業(yè)用的地下水源，硬度、TDS、離子含量等變化，循環(huán)水系統(tǒng)中的結(jié)垢問題也經(jīng)常發(fā)生。結(jié)垢是循環(huán)水中的無機(jī)鹽在設(shè)備表面沉積而形成的一層堅(jiān)硬無機(jī)物質(zhì)。結(jié)垢影響設(shè)備熱交換效率和水流動(dòng)力學(xué)性能，結(jié)垢會(huì)增加設(shè)備的熱阻，導(dǎo)致熱交換效率下降，并且會(huì)影響水的流動(dòng)性能。
結(jié)垢也會(huì)產(chǎn)生安全隱患，使設(shè)備的材質(zhì)變脆，有可能在運(yùn)行中造成設(shè)備的爆炸或破裂，從而產(chǎn)生安全隱患。
3. 腐蝕影響：循環(huán)水系統(tǒng)在運(yùn)行中容易發(fā)生腐蝕，導(dǎo)致設(shè)備的損壞，加速設(shè)備的老化，影響系統(tǒng)的運(yùn)行效率。引起循環(huán)水系統(tǒng)腐蝕的原因有以下幾點(diǎn)：
酸堿度不平衡：如果循環(huán)水系統(tǒng)的酸堿度不平衡，過高或過低，會(huì)導(dǎo)致金屬設(shè)備表面產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，形成腐蝕；
溶解氧含量過高：水中溶解氧含量過高，會(huì)加速金屬設(shè)備的腐蝕速度；
微生物和藻類生長：微生物和藻類會(huì)吸附在水管壁和設(shè)備表面上，形成生物膜，腐蝕金屬設(shè)備；
金屬材料選擇不當(dāng)：在選擇金屬材料時(shí)要考慮到介質(zhì)的腐蝕性，并選擇耐腐蝕性能好的金屬材料。
為了避免循環(huán)水系統(tǒng)腐蝕問題，需要采取以下措施：
對循環(huán)水的酸堿度進(jìn)行調(diào)整，避免過高和過低；
對水進(jìn)行氧化還原處理，降低溶解氧含量；
4.微生物滋生：循環(huán)水中微生物滋生，可能導(dǎo)致生物腐蝕、堵塞以及惡臭氣味等問題。
對應(yīng)的危害：
降低生產(chǎn)效率：循環(huán)水水質(zhì)不良會(huì)影響生產(chǎn)效率，使設(shè)備不能正常運(yùn)行，導(dǎo)致生產(chǎn)成本上升。
短板壽命：水質(zhì)差可能導(dǎo)致設(shè)備表面腐蝕、結(jié)垢等問題，從而影響設(shè)備的使用壽命。
環(huán)境問題：水質(zhì)問題可能對生產(chǎn)環(huán)境產(chǎn)生污染，不利于滿足環(huán)保要求。
五、通過循環(huán)水水質(zhì)在線監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)
1. 及時(shí)發(fā)現(xiàn)水質(zhì)問題：通過實(shí)時(shí)監(jiān)控水質(zhì)參數(shù)，可以發(fā)現(xiàn)異常情況，為生產(chǎn)維護(hù)提供數(shù)據(jù)支持。
2. 指導(dǎo)調(diào)整水質(zhì)：通過監(jiān)測結(jié)果，可以對循環(huán)水進(jìn)行調(diào)整，優(yōu)化水質(zhì)，提高生產(chǎn)效率。
3. 預(yù)防設(shè)備故障：實(shí)時(shí)監(jiān)控水質(zhì)參數(shù)，可以有效預(yù)防設(shè)備故障，保障設(shè)備正常運(yùn)行。
4. 節(jié)能降耗：降低循環(huán)水處理成本，減少水資源浪費(fèi)，提高生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。
在運(yùn)行中為生產(chǎn)帶來的好處：
1. 提高生產(chǎn)效率：優(yōu)化水質(zhì)管理，降低設(shè)備故障率，從而提高生產(chǎn)效率。
2. 延長設(shè)備壽命：通過有效監(jiān)測和處理水質(zhì)問題，減少設(shè)備腐蝕和結(jié)垢，延長設(shè)備壽命。
3. 降低維護(hù)成本：實(shí)時(shí)監(jiān)控水質(zhì)參數(shù)，可減少設(shè)備故障，節(jié)省維修成本。
4. 符合環(huán)保要求：通過有效監(jiān)測和處理水質(zhì)問題，改善循環(huán)水環(huán)境，有利于企業(yè)滿足環(huán)保法規(guī)要求。
