摘 要：浓缩倍数是循环水场考核的重要指标，对中水回用后循环水系统浓缩倍数往往难以准确计算。文章探讨了浓缩倍数的检测方法、节水量和浓缩倍数的关系，近而讨论了在多种水质补水情况下，给出了浓缩倍数的计算方法。
关键词：中水回用；浓缩倍数；计算方法
1.1 节水量和浓缩倍数的关系
现在从节约水资源的角度看以下补充水量M占循环水量R的百分比M/R与浓缩倍数N的关系，以及每提高一个浓缩倍数时节约的补水百分比（以占循环水量的百分比表示）
（△M/R）/△N与浓缩倍数N的关系。
呼和浩特石化公司1#循环水场设计能力为13500m3/h，向一联合装置、二联合装置（除加氢改制）、硫磺回收及辅助设施供水，冷却塔进口与出口的水温分别是40和28℃，当浓缩倍数N分别是1.5-10.0时的补充水量M和排污水量B以及补充水量占循环水量的百分比M/R列于表1中。计算方法如下：
1.1.1 循环水补水量按公式M=E+D+B计算:
式中：M为循环水场补充水量，m3/h;E为蒸发水量，m3/h；D为风吹损失水量，m3/h；B为排污水量，m3/h。
1.1.2 蒸发水量按公式E=R*CP*△T/r计算:
式中：CP为水的热容量，Kj/kg·℃，（4.187）；△T为冷却塔温差，℃；r为水的蒸发潜热，Kj/kg，40℃是2401；R为循环水量，m3/h。
1.1.3风吹损失量按公式D=R*0.05%:
式中：D为风损失量，m3/h。
1.1.4总排污水量按公式BT=E/(N-1)计算，排污水量B=BT-D:
式中：BT为总排污水量,m3/h。
由以上公式计算出的不同浓缩倍数下冷却水运行参数M、B、M/R、（△M/R）/△N的计算结果列于表1中：
1.2浓缩倍数的选择
1.2.1随着循环水浓缩倍数N的增加，补水量M和排污水量B都不断减少，因此，提高循环水的浓缩倍数可以节约水资源。
1.2.2每提高一个浓缩倍数单位（△N=1）,但每提高一个浓缩倍数单位所降低的补充水量的百分比（△M/R）/△N随浓缩倍数的增加而降低，当N提高到4．0以上时，再进一步提高浓缩倍数，节水效果不明显。如浓缩倍数由4．0提高到5．0时，节水量仅占循环水量的0.17％，由此，一般循环水系统的浓缩倍数通常被控制在2.0-4.0比较理想。
2浓缩倍数的监测
2.1单一补水循环水浓度的计算
对于用单一补水的循环水系统日常运行时，我们通常是根据循环水中某一组分的浓度或者某一性质与补充水中的某一重组分的浓度或者某一种性质之比计算循环水的浓缩倍数N。即：N=CR/CM
式中：CR为循环水中某一组分的浓度或者某一则分的性质；
CM为补充水中某一组分的浓度或者某一则分的性质。
对于用来监测浓缩倍数的组分浓度或者性质的要求是：它们只随浓缩倍数的增加而成比例地增加，而不受运行中其他条件（加热、曝气、投加水处理剂、沉淀或者结垢等）的干扰，通常选用的组分浓度和性质有：氯离子浓度、钙离子浓度、钾离子浓度、含盐量和电导率。在循环水系统运行过程中，通常要加入氯、次氯酸钠等去除水中的微生物，此时，循环水中会引入额外的氯离子，使浓缩倍数偏高；同时不少循环水系统在运行过程中容易结垢，尤其在高硬度、高碱度和高浓缩倍数时，用钙离子浓度计算的浓缩倍数结果往往偏低；用含盐量和电导率计算浓缩倍数比较简单，但是处理药剂的加入会使水中的含盐量和电导率增加，会使整个系统的循环水浓缩倍数的测定产生较大误差。而大多数钾离子的溶解度较大，在循环水的运行过程中又不会从水中析出，钾离子的水处理剂比较少，所以用循环水中的钾离子浓度与补充水中钾离子浓度之比计算浓缩倍数N时受到的干扰比较小。即：N=〔K+〕R/〔K+〕M
2.2中水回用循环水浓缩倍数的计算
2.2.1中水
所谓中水是相对于上水（自来水）和下水（污水）而言的，是指污水经处理后，达到规定的水质标准，可在一定范围内重复使用的非饮用水。
随着经济社会的发展，水资源越来越紧缺，存在的水污染日益严重的问题，污水超标排放和任意排放使城市周围的地表和地下水源受到严重污染，水质恶化使可供利用的水资源急剧减少，部分城市出现污染型缺水，因此中水回用在经济上显得尤为重要。
2.2.2多种补水循环水浓缩倍数的计算方法
中水回用循环水系统后，循环水系统的补水往往由单一补水变成了复杂补水。以呼和浩特石化公司循环水场补水为例，该循环水场补水为新鲜水和中水，两种补水中的用于计算浓缩倍数的有效组分或者性质存在明显差异，这样会给循环水场的浓缩倍数计算带来一定困难。
由于循环水系统不同水源的补水量是变化的，因此应采用补水量加权计算的方式计算系统的浓缩倍数。对复杂补水的循环水系统，以不同水源计算所得的浓缩倍数差别很大。以2011年7月某一天的数据为例，以新鲜水计算的浓缩倍数为5.02，以中水计算的浓缩倍数为1.36，而实际的浓缩倍数为2.16，更接近于以中水计算的浓缩倍数，这取决于新鲜水和中水补水量的比例，这期间中水的补水量大于新鲜水的补水量（中水补水量：81.8m3/h,新鲜水补水量39.3m3/h）。因此，浓缩倍数计算方法应该同时考虑新鲜水和中水的补水量。计算公式应为：
浓缩倍数N=循环水CR×总补水量/(新鲜水补水量*新鲜水C新+中水补水量×中水C中)
结论
浓缩倍数是循环水系统运行情况的综合指标，并非越大越好。一般循环水系统的浓缩倍数通常被控制在2.0-4.0比较理想。由于除钾离子以外的其它浓度或者性质存在着不同程度的缺点，因此用钾离子测定出来的浓缩倍数较接近实际值。针对有不同水质作为补水的循环水系统，应采用补水量加权计算的方式计算系统浓缩倍数，这样所得的浓缩倍数更能反应系统的实际运行状况。
参考文献
[1]周本省.工业水处理技术[M].北京:化学工业出版社，1997.
关键词：中水回用；浓缩倍数；计算方法
1.1 节水量和浓缩倍数的关系
现在从节约水资源的角度看以下补充水量M占循环水量R的百分比M/R与浓缩倍数N的关系，以及每提高一个浓缩倍数时节约的补水百分比（以占循环水量的百分比表示）
（△M/R）/△N与浓缩倍数N的关系。
呼和浩特石化公司1#循环水场设计能力为13500m3/h，向一联合装置、二联合装置（除加氢改制）、硫磺回收及辅助设施供水，冷却塔进口与出口的水温分别是40和28℃，当浓缩倍数N分别是1.5-10.0时的补充水量M和排污水量B以及补充水量占循环水量的百分比M/R列于表1中。计算方法如下：
1.1.1 循环水补水量按公式M=E+D+B计算:
式中：M为循环水场补充水量，m3/h;E为蒸发水量，m3/h；D为风吹损失水量，m3/h；B为排污水量，m3/h。
1.1.2 蒸发水量按公式E=R*CP*△T/r计算:
式中：CP为水的热容量，Kj/kg·℃，（4.187）；△T为冷却塔温差，℃；r为水的蒸发潜热，Kj/kg，40℃是2401；R为循环水量，m3/h。
1.1.3风吹损失量按公式D=R*0.05%:
式中：D为风损失量，m3/h。
1.1.4总排污水量按公式BT=E/(N-1)计算，排污水量B=BT-D:
式中：BT为总排污水量,m3/h。
由以上公式计算出的不同浓缩倍数下冷却水运行参数M、B、M/R、（△M/R）/△N的计算结果列于表1中：
1.2浓缩倍数的选择
1.2.1随着循环水浓缩倍数N的增加，补水量M和排污水量B都不断减少，因此，提高循环水的浓缩倍数可以节约水资源。
1.2.2每提高一个浓缩倍数单位（△N=1）,但每提高一个浓缩倍数单位所降低的补充水量的百分比（△M/R）/△N随浓缩倍数的增加而降低，当N提高到4．0以上时，再进一步提高浓缩倍数，节水效果不明显。如浓缩倍数由4．0提高到5．0时，节水量仅占循环水量的0.17％，由此，一般循环水系统的浓缩倍数通常被控制在2.0-4.0比较理想。
2浓缩倍数的监测
2.1单一补水循环水浓度的计算
对于用单一补水的循环水系统日常运行时，我们通常是根据循环水中某一组分的浓度或者某一性质与补充水中的某一重组分的浓度或者某一种性质之比计算循环水的浓缩倍数N。即：N=CR/CM
式中：CR为循环水中某一组分的浓度或者某一则分的性质；
CM为补充水中某一组分的浓度或者某一则分的性质。
对于用来监测浓缩倍数的组分浓度或者性质的要求是：它们只随浓缩倍数的增加而成比例地增加，而不受运行中其他条件（加热、曝气、投加水处理剂、沉淀或者结垢等）的干扰，通常选用的组分浓度和性质有：氯离子浓度、钙离子浓度、钾离子浓度、含盐量和电导率。在循环水系统运行过程中，通常要加入氯、次氯酸钠等去除水中的微生物，此时，循环水中会引入额外的氯离子，使浓缩倍数偏高；同时不少循环水系统在运行过程中容易结垢，尤其在高硬度、高碱度和高浓缩倍数时，用钙离子浓度计算的浓缩倍数结果往往偏低；用含盐量和电导率计算浓缩倍数比较简单，但是处理药剂的加入会使水中的含盐量和电导率增加，会使整个系统的循环水浓缩倍数的测定产生较大误差。而大多数钾离子的溶解度较大，在循环水的运行过程中又不会从水中析出，钾离子的水处理剂比较少，所以用循环水中的钾离子浓度与补充水中钾离子浓度之比计算浓缩倍数N时受到的干扰比较小。即：N=〔K+〕R/〔K+〕M
2.2中水回用循环水浓缩倍数的计算
2.2.1中水
所谓中水是相对于上水（自来水）和下水（污水）而言的，是指污水经处理后，达到规定的水质标准，可在一定范围内重复使用的非饮用水。
随着经济社会的发展，水资源越来越紧缺，存在的水污染日益严重的问题，污水超标排放和任意排放使城市周围的地表和地下水源受到严重污染，水质恶化使可供利用的水资源急剧减少，部分城市出现污染型缺水，因此中水回用在经济上显得尤为重要。
2.2.2多种补水循环水浓缩倍数的计算方法
中水回用循环水系统后，循环水系统的补水往往由单一补水变成了复杂补水。以呼和浩特石化公司循环水场补水为例，该循环水场补水为新鲜水和中水，两种补水中的用于计算浓缩倍数的有效组分或者性质存在明显差异，这样会给循环水场的浓缩倍数计算带来一定困难。
由于循环水系统不同水源的补水量是变化的，因此应采用补水量加权计算的方式计算系统的浓缩倍数。对复杂补水的循环水系统，以不同水源计算所得的浓缩倍数差别很大。以2011年7月某一天的数据为例，以新鲜水计算的浓缩倍数为5.02，以中水计算的浓缩倍数为1.36，而实际的浓缩倍数为2.16，更接近于以中水计算的浓缩倍数，这取决于新鲜水和中水补水量的比例，这期间中水的补水量大于新鲜水的补水量（中水补水量：81.8m3/h,新鲜水补水量39.3m3/h）。因此，浓缩倍数计算方法应该同时考虑新鲜水和中水的补水量。计算公式应为：
浓缩倍数N=循环水CR×总补水量/(新鲜水补水量*新鲜水C新+中水补水量×中水C中)
结论
浓缩倍数是循环水系统运行情况的综合指标，并非越大越好。一般循环水系统的浓缩倍数通常被控制在2.0-4.0比较理想。由于除钾离子以外的其它浓度或者性质存在着不同程度的缺点，因此用钾离子测定出来的浓缩倍数较接近实际值。针对有不同水质作为补水的循环水系统，应采用补水量加权计算的方式计算系统浓缩倍数，这样所得的浓缩倍数更能反应系统的实际运行状况。
参考文献
[1]周本省.工业水处理技术[M].北京:化学工业出版社，1997.
