一、引言

随着社会经济发展和工业化的进一步推进，水污染问题日益突出，水质监测技术的应用显得尤为重要。对循环水系统的水质要求越来越高。循环水系统若能实现水质在线监测，将对整个生产工艺起到重要的调控作用。
 

 

二、循环水水质在线监测参数及作用

 

（一） 水质硬度

水质硬度是指水中可溶解的钙、镁、铁等金属离子含量。硬度较高的水在加热时易结垢，降低循环水系统传热效率，影响稳定生产。在线监测水质硬度，可实时控制循环水系统中水的硬度，保证生产过程中传热效率和节能减排效果。在缺水的西北和华北地区以及具有显著喀斯特地貌高硬度水质的西南地区，结构问题尤其突出。
 （二）水质碱度
 
碱度是指水中的碱性物质可以和酸中和的能力，单位为毫克/升。衡量水质碱度能够反映水中的碳酸盐、氢碳酸盐、水合氧化物等成分含量。水质碱度是水中碱性物质(如碳酸盐、碳酸氢盐等)的含量。在循环水系统中，水质碱度是水的重要指标之，意义如下：

1. 确定水的碱性程度：水质碱度的含量越高，水的碱性程度就越高。
2. 满足消耗碱性物质的需求：在循环水系统中，碱性物质会被水中的酸性物质消耗掉，如果水质碱度太低，会导致消耗不足，钢制设备会发生腐蚀。
3. 保障水质稳定：经过水处理后，循环水的碱度应保持在一定范围内，以保证水的品质不变化，防止对设备造成损害。

因此，循环水系统中的水质碱度不应该过低或过高，通常应控制在100~300mg/L之间，具体要视情况而定。
 

(三）TDS/Ph

TDS反映水中可溶解无机盐离子浓度的高低。TDS较高的水中，离子浓度高，导电性强，析出的沉积物容易结垢，影响系统传热效率。在线监测TDS，可以实时调节循环水中的总离子浓度，为企业节能减排提供重要数据支持。
pH值表示溶液的酸碱度，以负对数形式表示。pH值的在线监测可以提供实时的酸碱度数据，对术中酸碱度的调控起到重要作用。当循环水系统的pH值过高，可能导致设备的腐蚀；pH值过低，会导致水的硬度迅速升高，结垢等问题产生。因此，对pH值进行在线监测，有助于优化调节循环水系统的运行参数。

(四）硫酸盐

硫酸盐含量对水的结垢性质有一定的影响，过高和过低都不利于系统稳定运行。

1. 防止钙镁盐沉积：硫酸盐含量过高，会加速水中钙镁盐的沉积速度，导致设备产生结垢，影响热交换效率。
2. 防止腐蚀：水中硫酸盐含量过低，会导致空气中的氧气进入水中形成氧化物，同时易被微生物利用，产生腐蚀性酸，破坏水循环系统中的金属材料。

（五）氯离子

氯离子是指水中氯元素所占比例。高浓度氯离子会导致设备腐蚀、结垢等现象，影响设备的使用寿命和性能。通过在线监测氯离子，实时控制水中氯离子浓度，可有效减轻设备的腐蚀，延长其使用寿命。

 （六）饱和指数

饱和指数是指水中某种盐类（如碳酸钙、硫酸钙等）在当前温度和pH值下溶解的饱和程度的指标，小于零则处于亚饱和状态，等于零则处于饱和状态，大于零则处于过饱和状态。。饱和指数在线监测，有助于通过控制饱和指数，指导针对性的矫正化学平衡，保证循环水系统的正常运行实现循环水系统的优化调节，达到防止结垢、防止腐蚀的目的。
产生水垢或污垢会，造成热交换器表面形成一层隔热层并阻碍热能流向外部。这些污垢的形成会使热阻增加，从而影响了设备的热交换效率和长时间的耐受性。污垢层的形成导致热阻增加，设备热交换效率下降。

（七）浓缩倍数

循环水系统的浓缩倍数指的是冷却水中总溶解固体物质的浓度与进入系统水质的浓度的比值。它的含义和作用如下：
 
1. 浓缩倍数反映循环水系统的结垢或沉积情况：随着循环次数的增加，水中的总溶解固体物质浓度会不断增加，此时的浓缩倍数也会逐渐上升。一旦浓缩倍数达到一定程度时，就会出现结垢或沉积现象，从而影响循环水系统的运行效率。
 
2. 保证水质稳定：浓缩倍数过高或过低都会影响水中的溶解固体物质含量，从而影响水的质量，进而对设备造成损害。适当地控制浓缩倍数可保证水质稳定，避免出现异常情况。
 
3. 评估水处理设备的效果：浓缩倍数能够反映水处理设备的效果。能够通过不断地监测浓缩倍数，评估水处理设备的效果，并及时采取措施进行调整。
 
浓缩倍数是循环水系统中需要关注的一项指标，通常应控制在2-6倍左右，不同设备和场景下的具体标准会有所不同。
浓缩倍数一般采用对循环水氯离子和补给水氯离子浓度来计算。
 

三、循环水水质在线监测及自动加药的作用

（一）提供生产安全性

在线监测数据可实时反馈循环水的水质变化情况，有助于及时发现潜在安全隐患，减少工艺设备故障，提高生产安全性。

（二）优化生产工艺

实时监测各种水质参数，可为调节循环水系统配置提供依据，有助于优化工艺调整，节省生产成本。

（三）精细控制，节约加药量

通过对循环水系统水质的在线监测，可准确控制加药量，减少药剂消耗，降低生产成本。
 

（四）降低综合运行维护成本

及时实现在线监测，可缩短系统运行故障时间，降低系统维护成本。

四、目前循环数系统常见问题

1. 循环水中悬浮物含量过高，导致管道堵塞、设备腐蚀、水泵和风机效率降低。
2. 结垢影响：尤其是生产企业用的地下水源，硬度、TDS、离子含量等变化，循环水系统中的结垢问题也经常发生。结垢是循环水中的无机盐在设备表面沉积而形成的一层坚硬无机物质。结垢影响设备热交换效率和水流动力学性能，结垢会增加设备的热阻，导致热交换效率下降，并且会影响水的流动性能。
结垢也会产生安全隐患，使设备的材质变脆，有可能在运行中造成设备的爆炸或破裂，从而产生安全隐患。
3. 腐蚀影响：循环水系统在运行中容易发生腐蚀，导致设备的损坏，加速设备的老化，影响系统的运行效率。引起循环水系统腐蚀的原因有以下几点：

• 酸碱度不平衡：如果循环水系统的酸碱度不平衡，过高或过低，会导致金属设备表面产生化学反应，形成腐蚀；
• 溶解氧含量过高：水中溶解氧含量过高，会加速金属设备的腐蚀速度；
• 微生物和藻类生长：微生物和藻类会吸附在水管壁和设备表面上，形成生物膜，腐蚀金属设备；
• 金属材料选择不当：在选择金属材料时要考虑到介质的腐蚀性，并选择耐腐蚀性能好的金属材料。
• 为了避免循环水系统腐蚀问题，需要采取以下措施：
• 对循环水的酸碱度进行调整，避免过高和过低；
• 对水进行氧化还原处理，降低溶解氧含量；

 
4.微生物滋生：循环水中微生物滋生，可能导致生物腐蚀、堵塞以及恶臭气味等问题。
 
对应的危害：
 

• 降低生产效率：循环水水质不良会影响生产效率，使设备不能正常运行，导致生产成本上升。
• 短板寿命：水质差可能导致设备表面腐蚀、结垢等问题，从而影响设备的使用寿命。
• 环境问题：水质问题可能对生产环境产生污染，不利于满足环保要求。

 

五、通过循环水水质在线监控系统实现目标

 
1. 及时发现水质问题：通过实时监控水质参数，可以发现异常情况，为生产维护提供数据支持。
2. 指导调整水质：通过监测结果，可以对循环水进行调整，优化水质，提高生产效率。
3. 预防设备故障：实时监控水质参数，可以有效预防设备故障，保障设备正常运行。
4. 节能降耗：降低循环水处理成本，减少水资源浪费，提高生产的经济效益。
 
在运行中为生产带来的好处：
 
1. 提高生产效率：优化水质管理，降低设备故障率，从而提高生产效率。
2. 延长设备寿命：通过有效监测和处理水质问题，减少设备腐蚀和结垢，延长设备寿命。
3. 降低维护成本：实时监控水质参数，可减少设备故障，节省维修成本。
4. 符合环保要求：通过有效监测和处理水质问题，改善循环水环境，有利于企业满足环保法规要求。