工业软水的使用与保护

史玉

工业软水的使用与保护

史玉

（北京拓凯化工技术有限公司，北京 100176）

分析了某企业软水池软水硬度升高现象，确定是由于混凝土构筑物保护层破损，软水侵蚀混凝土，造成混凝土溶蚀，软水硬度上升。通过涂布环氧树脂防腐层解决了该问题，同时提出混凝土软水池应加强防护，有破损现象应及时修复。

软化水；混凝土；硬度；溶蚀；保护

在工业生产中，有很多设备使用软水作为冷却介质。工业用软水主要有两类：一是通过石灰碳酸钠软化或通过阳离子树脂软化的方式，去除了硬度离子的水；另一类是通过反渗透、混床、电渗析等方式同时去除了阳离子和阴离子的水。软水是去除了硬度离子的水，在使用过程中结垢倾向下降，为生产提供好的水质条件。如果在使用过程中，软水硬度偏高，则失去了使用的意义。导致软水硬度偏高的原因有很多种，也处理过很多软水池水质硬度偏高的案例。但由于软水池本体防护性能下降造成硬度上升，这种因素不多见，文献报道也很少。某钢铁企业的炼钢连铸设备冷却是采用软水作为冷却介质的，在生产过程中发现，软水的硬度有偏高现象，严重影响了正常生产。针对这情况展开调查，如检查补水，检查管路串水，检查水池泄漏等工作，始终无法找到硬度上升的原因。在一次停产检修的过程中，发现软水池的池壁有破损，池壁有被水侵蚀的痕迹，怀疑软水侵蚀混凝土，造成混凝土池壁中的钙渗出，水质硬度上升，于是进一步对软水水侵蚀混凝土展开调查。通过为软水池池壁重新涂布环氧树脂防腐，解决该问题，并使水质指标恢复正常。

1 工业软水池溶蚀产生硬度的原因

工业软水池很多是由混凝土构筑而成，混凝土池壁涂装防腐层保护。如果防腐层有破损，则混凝土将受到软水的侵蚀。混凝土中的粘结料有石灰CaO，遇水后生成Ca（OH）2，氢氧化钙的溶解度有1.5 g/L，在软水中不断析出，由于软水是流动的，水中氢氧化钙不可能达到饱和，氢氧化钙不断溶出。在工业循环水的开式冷却过程中，水中的二氧化碳始终处于饱和状态，二氧化碳与氢氧化钙反应生成的碳酸氢钙，溶解度更大，达到16 g/L，更容易溶解到水中。

CaO + H2O ＝ Ca（OH）2

Ca（OH）2＝ Ca2++ 2OH-

Ca（OH）2+ 2CO2＝ Ca（HCO3）2

Ca（HCO3）2＝ Ca2++ 2HCO3-

使用软水的设备对换热效果要求很高，水中有硬度很容易造成设备结垢。尤其是炼钢连铸这一类设备，换热表面温度非常高，微量垢蚀就会影响生产，还可能产生严重过烧，造成设备的过早损坏。混凝土构筑物不断受到软水的侵蚀，粘结料中的Ca不断溶解到软水中，导致软水的硬度不断上升，容易给换热设备造成结垢。混凝土能溶蚀多少的钙，下面用实验来验证一下混凝土溶出Ca的量，分析混凝土溶蚀对水质的影响。

2 实验准备

2.1 试验材料

混凝土构筑物表层涂装砂浆防护层，混凝土侵蚀首先是水泥砂浆的侵蚀，因此试验从水泥砂浆开始。从现场取得水池壁的水泥砂浆层片，切割成固定形状，长100 mm、宽50 mm、厚8 mm，去除表面颗粒，用试验水洗净，干燥，备用。从现场取得生产用水，生产用水是通过阳床工艺去除了硬度的软化水。水质指标：氯离子43 mg/L，电导率380 us/cm，硬度＜1 mg/L，甲基橙碱度151 mg/L。

2.2 试验设备

试验采用的设备有电子分析天平、恒温干燥箱、实验槽、水质测定用相关设备等。实验槽是储水容积10 L的恒温水浴装置，材质为玻璃和不锈钢，带搅拌器，搅拌速度70 r/min，功率5 W。

2.3 试验过程

取5 L试验水，置于试验装置中，将准备好的水泥试验试片安置在试验装置中，6个面均接触试验水。开动搅拌器，定时测定Ca，计算溶出量。

2.4 试验结果

图1 试验水中Ca随时间变化趋势

从图1可以看到，软水中钙增加，说明混凝土中Ca被溶解出来，随着浸泡时间的延长，软水中的Ca不断增多。当达到一定的浓度后，增长趋势有变缓倾向。

3 结果分析

混凝土在长时间与水接触时，首先溶出的是水泥中的氢氧化钙。根据溶解度理论计算每升水中能溶解的氢氧化钙能达到1.5 g以上。在流动的软水中，由于池壁周围的氢氧化钙不会达到饱和，氢氧化钙会不断溶解，流失到软水池中。由于二氧化碳的作用，还会生成碳酸氢钙，溶解度更大，更容易流失。当软水的pH值升高时，氢氧化钙受二氧化碳的作用，也会生成碳酸钙，会影响钙的析出。软水侵蚀混凝土的现象已被多方面材料所证实，很多文献都有报道，但很多是基于对混凝土结构的保护，对水质影响生产的报道比较少。如今很多企业使用软水作为工业用水，而且对水质要求较高，软水是去除了硬度的水，而混凝土被侵蚀后溶出的恰恰是硬度离子。混凝土建筑在设计建造时一般都做了防腐，保护混凝土建筑物不受侵蚀。而在使用过程中，使用单位不大重视混凝土池壁的维护，也可能是混凝土池壁破损不易被发觉。混凝土池壁重新涂布防护，可采用环氧树脂、聚氨酯、沥青等做防腐材料，以解决该问题。

4 结束语

软水侵蚀混凝土不仅造成混凝土建筑结构的损害，而且影响水质，造成对生产的伤害；如果出现大量换水，还会造成水资源的浪费。工业软水的保护应全面进行，管理的不仅有设备、管线、腐蚀、结垢等，还应有对混凝土水池本体的防护，这样才能做好对生产情况的全面管理。

［1］李新宇，方坤河. 混凝土渗透溶蚀过程中钙离子迁移过程数值模拟[J]. 长江科学学院报，2008, 25（6）：96-100.

［2］王铠. 低碱度软水及其对混凝土的腐蚀与评价[J]. 勘察科学技术，2004（1）：36-39.

Use and Protection of Industrial Soft Water

（Beijing Tuokai Water Treatment Technical Co.,Ltd., Beijing 100176, China）

The reason to cause hardness increase of soft water in a soft water pond in an enterprise was investigated. Through analysis, it's found that the reason to cause hardness increase of soft water was the damage of concrete structure protective layer of the soft water pond, erosion of concrete by soft water, resulting in concrete corrosion, soft water hardness rise. After epoxy resin coating was coated, the problem was solved. At last, it's pointed out that the protection of concrete soft water pond should be strengthened, the damage should be timely repaired.

soft water；cement concrete； hardness；corrosion；protection

2017-09-22

史玉（1974-），男，工程师，北京人，研究方向：水务管理和环境保护。

X703.1

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1004-0935（2017）11-1118-02