浅析循环水碱度的计算和调节

碱度是指水中能接收H+的物质的量，对循环水而言基本上是碳酸盐、重碳酸盐及氢氧化物的含量，是循环水水质的重要指标之一。在结垢的主要成份是碳酸钙或氢氧化镁的水质中，碱度和硬度一样，都是成垢离子的来源，为了防止结垢，就必须控制硬度和碱度含量，这时在冷却水的操作运行过程中可以通过严格控制pH值，来控制水中的氢离子浓度达到调节碱度的各种组成和含量。而在结垢的主要成份是非碳酸盐或非氢氧化物的水质中，碱度固然也要求控制，但不能把它和硬度等同起来作为成垢离子的来源。故采用准确合理的测定和计算方法，消减各种影响因素，异常时能及时调节恢复正常运行，从而确保循环水系统正常运行的同时，达到提高水资源的利用率，对于工业冷却水[1]设计和使用显得非常重要。 
　　1. 碱度的测定和计算[2] 
　　碱度是指水中所含能与强酸发生中和作用的全部物质.亦即能接受质子H+的物质总量。水中碱度主要由三类物质组成：强碱，如氢氧化钠、氢氧化钙等；弱碱，如氨、苯胺等；强碱弱酸盐，如碳酸盐、酸性碳酸盐、磷酸盐、硅酸盐等。而循环水碱度主要由下列公式表示： 
　　M=2[CO32-]+[HCO3-]+[OH-] +[HSiO3-]+[H2P04-]+2[HPO42-]+[NH3] 
　　由于正常情况下，循环水水质中后四项含量很少，故平时只表示前三项，即总碱度M为：M=2[CO32-]+[HCO3-]+[OH-]
　　目前工业循冷却水碱度的测定一直沿用传统的中和滴定法，用酚酞作指示剂测定碱度，称为酚酞碱度，用符号P表示，用甲基橙作指示剂测定碱度，称为全碱度碱度，用符号M表示。对于不同的水质环境，碱度的计算方法略有不同，为了更好的反映水质的情况，我们需要选择合适的方法来计算，现将几种常用的计算碱度的方法归纳如下表1： 
　　2. 循环水碱度的影响因素 
　　2.1 pH对碱度的影响 
　　循环冷却水在长期循环运行过程中，与空气不断进行气体交换，最终使得循环水和空气中CO2达到平衡，而水质的pH大小决定了水体中CO2存在的形态，从而影响水质中碱度的大小。 
　　2.2 温度对碱度的影响 
　　循环冷却水温度越高，CO2气体在水中的溶解度越小，含量就越少，温度升高还会使HCO3-不稳定，发生分解，再者温度升高会使碳酸钙在水中的溶解性减小，使得CO32-的含量降低，故循环水温度对碱度也有影响。 
　　2.3浓缩倍数对碱度的影响 
　　2.4 补充水水质对碱度的影响 
　　工业循环冷却水系统主要是以地下水和地表水作为补水水源，不同的补充水源化学组成不一样，其产生的生化因素和物理因素对循环水系统的碱度影响也不相同，甚至还会影响循环水系统水质如pH值、浊度、钙离子、微生物等. 
　　2.5 水稳剂和杀菌剂对碱度的影响 
　　水质稳定剂和杀菌剂对循环水系统碱度有一定影响，但阻垢剂对循环水碱度的影响不会很大，一些冲击式投加的杀菌剂对循环水系统碱度影响较大，如碱性较强的杀菌剂次氯酸钠溶液对循环水系统的碱度有积累效应，如我厂一、二套装置系统，碱性水处理方案，一套循环水系统采取次氯酸氯溶液作为杀菌剂，二套循环水系统采用三氯异氰尿酸钠作为杀菌剂，两系统的碱度就相差较大。 
　　3. 循环水系统运行中碱度的调节 
　　3.1循环水系统碱度偏高的调节 
　　循环水系统碱度较正常情况偏高会使系统结垢性增大，从而影响系统设备和管线的运行，现将常见的原因和处理的方法归纳如下： 
　　①碱性物质泄漏进入循环水系统，及时对有可能产生碱泄漏的装置和换热器进行取样分析，隔离相关换热器，然后对系统进行换水、增加缓蚀剂的投加或加酸降低循环水系统碱度。 
　　②循环水浓缩倍数过高，分析钙离子、硬度和碱度的关系，及时调节补排水量，降低系统碱度。 
　　③水质稳定剂有问题，选择合适的水质药剂，使用新的水质药剂前，要进行相关的试验，使用中发生问题，要及时采取相应的应急处理。 
　　④补充水异常，及时取补充水进行化验，并保持系统低水位运行，减少补排水，或启用新的补水水源，直到补充水水质正常。 
　　3.2循环水碱度偏低的调节 
　　循环水系统碱度较正常情况偏低时，系统中水质的腐蚀性加强，如2013年1月1日至2013年3月19日，我厂二套循环水系统因水冷器泄漏造成系统碱度较低。 
　　碱度低时，循环水系统腐蚀较大，随着循环水系统碱度的增加，循环水系统的腐蚀性逐渐降低，故循环水系统碱度低时应及时进行处理，避免造成水冷设备的腐蚀，常见引起碱度明显偏低的原因和处理方法归纳如下： 
　　①酸性物质泄漏进入循环水系统，及时对有可能产生酸泄漏的装置和换热器进行取样分析，隔离相关换热器，然后对系统进行换水和加药处理。 
　　②循环水水质异常如循环水系统细菌和微生物大量繁殖超标，及时投加杀菌剂和粘泥剥离剂，对系统重新进行预膜。 
　　③酸性气体如SO2泄漏进入循环水系统，及时查找处理泄漏源，向循环水系统中投加缓蚀剂及弱碱中和药剂，然后对系统进行大排大补，使水质尽快恢复正常。 
　　④药剂投加不当，如冲击投加大量酸性水稳剂和杀菌剂，可使循环水碱度降低。及时调整药剂用量，碱度会缓慢回升或者通过加碱调整到控制范围。 
　　4结语 
　　循环水碱度是衡量水质好坏的一个重要指标，准确的测算循环水碱度的大小，有效的减小因pH值、温度、浓缩倍数、补充水水质对循环水碱度和水质的影响，碱度发生异常时能及时采取合理措施和方法进行调节，从而更加有利于控制循环水水质，合理提高浓缩倍数，达到节能减排，提高水资源使用效率的目的。