由于循环冷却水的不断重复利用.造成冷却水水质恶化.使冷却水系统产生腐蚀、结垢等水质故障.严重影响了生产装置的正常运行.造成经济损失和水资源的浪费.循环冷却水水质稳定处理工作越来越重要。要做好循环冷却水的水质处理工作，首先要判断循环冷却水水质稳定的程度人们通常用一些水质判断指数简称水质指数来描述水质的稳定性。笔者研究了国内外判断水质稳定性的水质指数。
冷却水是大多数工业企业进行生产不可缺少的工艺条件，据不完全统计，在石油、化工、电力、冶金等系统冷却水占到总工业用水的60%～70% 在水资源13益紧张的今天.提高工业冷却用水效率。能有效降低水资源需求、缓解水资源压力，也符合国家节水减排的要求。节约用水最有效的办法则是循环用水。
并对它们的特点和适用情况作了概述.提出了基于智能预测方法建立腐蚀结垢预测模型的方向.以期为准确、合理判断水质的腐蚀特性和结垢特性提供参考。
1 基于碳酸钙溶解平衡的水质判断指数
我国的天然水以重碳酸盐型为主.在循环冷却水系统中的结垢问题也以碳酸钙为主以Langelier 为代表的大量学者基于碳酸钙的溶解平衡提出了水质稳定性的判断指数.为水质特性的定量化研究奠定了基础。其中以国外学者提出较多，我国学者针对水质指数在实际中的应用也作了大量的研究工作。现以目前主要的基于碳酸钙溶解平衡的水质判断指数进行概述
1.1 Langelier指数LSI
LSI亦称饱和指数[ )是1936年Langelier根据碳酸钙溶解度平衡式提出来的。它指的是水的实际 pH与该水在碳酸钙饱和时的pH之差，它反映碳酸钙是否会结晶析出.从而以此来判断水的结垢或腐蚀趋势。其定义如式(1)：
上述系数可由查表得出。水质判断结论：当 LSI>0时，有产生碳酸钙沉积的倾向：LSI=0，水质稳定，无腐蚀结垢倾向;LSI
1.2 Ryznar指数RSI
RSI亦称稳定指数 .是1944年Ryznar针对 Langelier指数的弊端.在大量实验的基础上提出的半经验性指数。其定义如式(3)：
RSI=2pHs—pH
(3) 式中：pH广碳酸钙处于平衡状态时的pH;
pH——水的实际pH。
RSI主要适合间冷开式循环冷却水系统.有一定的实践基础，一般认为pH在6.5～8时较准确。
水质判断结论如表1
1.3碳酸钙沉淀势CCPP
1977年D.T.MerriⅡ和R.L.Sanks提出了碳酸钙沉淀势(CCPP)㈣.它能给出碳酸钙的沉淀或溶解量的数值，
其定义如式(4)：
CCPP=100~([Ca ] 一[Ca“] )
(4) 式中：[Ca ]广原水样中钙离子的浓度，mol/L; 『Ca2+ ——碳酸钙溶解平衡时的钙离子浓度.mol/L。 CCPP在定性分析腐蚀结垢的基础之上.可以定量的给出碳酸钙沉淀或溶解量的数值。
水质判断结论如表2。
1.4侵蚀指数AI
美国水处理工作者协会于1977年提出了侵蚀指数(AI) .主要用来鉴定水质对石棉水泥管侵蚀性的稳定性。它综合了原水中所含的全部离子对碱度、硬度和pH的影响，统计归纳出它们对侵蚀的作用.其定义如式(5)：
AI=pH+lg(AxH)
(5) 式中：pH——水体实际pH; A——水体总碱度(以碳酸钙计)，mg/L; 日——水体总硬度(以碳酸钙计)，rodE。水质判断结论如下：当AI<10时，水的侵蚀性高;AI为1O～12时，水具有中等侵蚀性;AI>12时，该水质无侵蚀性
1.5 Puckorius
指数PSI PSI亦称结垢指数[1o3.是1979年Puckorius提出的，用平衡pH代替实际pH，以修正Ryznar指数，属于纯经验指数。其定义如式(6)：
PSI=2pHs-pH
(6) 式中：pH广碳酸钙处于平衡状态时的pH; pH蜘一一冷却水的平衡pH。 pH蚺可按式(7)计算： pHi=1.465 lg[M]+4.54
(7式中：[M]—令却水的总碱度(以碳酸钙计)，mg/L。 pH 也可通过查表得出。水质判断结论：当PSI<6时，倾向于结垢：PSI=6 时，水质稳定，不结垢、不腐蚀;PSI>6时，倾向于腐蚀。PSI修正了pH，在实际判断中尤为准确。适合直流式冷却系统和地表水补充为主的循环水系统.一般认为DH在6.5～7.5较准确。
1.6 Feitler临界指数和应用指数
1972年Feitler通过实验的方法提出了临界指数 t”，当水中碳酸钙开始沉淀析出时，此时的pH 称为临界pH，用实验测定值pH 表示，其定义如式 (8)：
Ft=pH—pHc
(8) 式中：pH——水的实际pH; pHr_临界pH。 pile一般超过饱和pH 1.7～2单位，
可按式(9) 计算：
pHc=pHs+2
(9) 水质判断结论：当 >0时，发生结垢现象;当 <一2时，结垢溶解;当为一2N0时，处于介稳状态。控值pH在临界点上是很难实现的，在实际中常以控制pH不大于pH 一个单位较为安全，从而引出应用pH(~I pH 表示)和应用指数y Ⅲ，其定义如式(10)和(11)：
Yl=pH-pH (10) pHy=pHs+1 (11)
水质判断结论：当y。>0时，发生结垢现象;当 Yl<一2时，结垢溶解;当yI为一1 0时，处于介稳状态。临界指数和应用指数适合各式冷却水系统。对水质无太多限制
1.7推动力指数DFI和暂时过量ME
1960年Mc Cauley提出了一种表示碳酸钙溶解性的方法.定义为推动力指数DFI ]，
其定义如式 (12)：
DFI=[Ca ~x CCOF] s0
(12) 式中：[Ca ]——水中Ca2+的浓度，mmol/L; 『CO3 ]——水中CO 2。的浓度，mmol/L; K∞～一同一温度下CaCO 的溶度积常数。
水质判断结论：当DFI=1时，水中碳酸钙恰好饱和：DFI>I时，水中碳酸钙过饱和，有析出碳酸钙的倾向：DFI <I时。水中碳酸钙未饱和，有溶解碳酸钙的倾向根据溶度积原理还提出了磷酸钙饱和指数、硫酸钙饱和指数和硅酸盐垢饱和指数等。
1958年Dye提出了暂时过量ME[12].ME表示超过溶度积Km所允许的碳酸钙溶解浓度。是应从水中沉淀出来的部分.所以称其为暂时过量.其定义如式(13)：
[Ca2~-ME]x[CO32--ME]=Ks0
(13) 水质判断结论：当ME>0时.有结垢倾向：ME=0 时。水质基本稳定;ME<0时，有腐蚀倾向。此外。还可定量给出达到溶解平衡时.水中溶解或沉淀的碳酸钙量
2基于多参数分析的水质判断指数
随着人们对水质特性的研究.发现实际循环冷却水的水质较为复杂国内外学者通过大量的研究. 提出了基于多参数分析的水质判断指数其中我国学者根据实际的水质情况提出了更符合实际需求的水质判断指数.其考虑的因素更加全面.具有重要的实际价值和理论价值现以目前主要的基于多参数分析的水质判断指数进行概述
2.1 拉森腐蚀指数LR LR是Larson和Sk0ld在分析大量水对碳钢腐蚀时总结出来的 l3]，认为水的腐蚀性与C1一、S042一和 HCO3-密切相关.随后给出了它的经验公式.其定义如式(14)：
LR=[C1一]+[5042-]/CM
(14) 式中：[Cl一]——水中Cl一的浓度，mol/L; [SO?-]——水中S042_的浓度，mol/L; C^厂水中的碱度，mg/L。
水质判断结论如下：LR为1～5时，为一般腐蚀; LR为15～20时。为较严重腐蚀：LR为30 40时，为严重腐蚀。LR主要用于对碳钢的腐蚀判断。文献[12]还给出了其他一些判断腐蚀特性的指数：(1) Riddick提出的适用于美国东海岸硬度较低水质的 RCI腐蚀指数：(2)1948年Loschiavo根据美国陆军在新英格兰地区的用水经验提出的Casil指数 CI等。
2.2污垢热阻r
最早的污垢模型是1924年由McCabe和 R0binson针对蒸发器水垢提出的但最重要的模型是1959年Kern和Seaton提出的微分形式污垢分析模型( 】.这一模型为后来污垢研究奠定了理论基础。污垢传热系数的倒数称为污垢热阻rF'该值可通过计算得出.也可通过测量得出目前要求设备传热面水侧污垢热阻值应小于3.44x10-4 m2· W：污垢热阻可以衡量不同水质产生的污垢程度.即判断不同水质的稳定程度。现今污垢热阻多用来评定阻垢剂的性能。许多科研单位、大专院校等基于此原理研制冷却水污垢在线监测仪。其定义参考式(15)(其他表达方法参见文献[15])：
2.3极限碳酸盐硬度日极
循环水在一定的水质和水温条件下.都有一个不结垢的最大碳酸盐硬度值(㈦.称其为极限碳酸盐硬度，可通过模拟实验法和经验公式法求得，其经验计算公式如式(16)：
2.4差值法
人们也常使用经验方法——差值法来判断循环冷却水的结垢程度，l7]，常见的形式有3种：△A、△和△。其定义如式(17)、(18)和(19)：
水质判断结论：当△A≤O.2时.水质稳定不结垢：△越大，水质越不稳定，结垢程度越严重。△B≤0.5时，水质稳定不结垢;AB越大.水质越不稳定，结垢程度越严重：A日≤O.5时，水质稳定不结垢：差值法只适用于单一水源且水质变化不大的循环冷却水系统。文献[18]针对差值法的不足给出了安定指数法.它适合于多种水质及多种水质处理方式，不受补充水水源、水质波动的影响。
2.5 总硬浓缩倍数跟随率
王永敏等( 19]结合运行实际提出了总硬浓缩倍数跟随率法.用以监控循环冷却水的水质稳定性.其定义如式(20)：
水质判断结论： R总硬越接近1，说明结垢情况越少;尺R总硬越偏离1，说明结垢情况越严重。其控制范围应根据实际运行情况来定.适合补充水水质、循环冷却水DH变化不大的水质判断
2.6腐蚀因子F水和结垢因子
水通过大量的研究和实践经验.李本高等于 2007年提出了腐蚀因子和结垢因子的概念。腐蚀因子是指某种水质对碳钢在循环水运行条件下的腐蚀强弱程度。它主要与水中的硬度、碱度、氯离子浓度和总溶解盐浓度有关。结垢因子是指某种水质在特定温度下钙硬和碱度的离子积与该温度下达到平衡时的溶度积的比值它主要与水中的硬度和碱度有关腐蚀因子和结垢因子的计算公式如式 (21)和(22)：
水质判断结论：F水越大，说明水对碳钢的腐蚀性越强，反之，对碳钢的腐蚀性越弱。当 <1时，水质不结垢，原有结垢发生溶解;.，水=1时，水处于平衡状态;I，水>l时，水质结垢，比1越大，发生结垢的趋势越强。可见.腐蚀因子和结垢因子更能准确反映实际水的腐蚀特性和结垢特性.使用较方便。
3结论与展望
国内外学者对水质判断指数做了大量的研究工作，提出了许多判断水质稳定性的指数。所有指数的提出都希望能够对水质的腐蚀特性和结垢特性作出准确的判断.以期在水处理实践中起到很好的作用. 但是每种指数在实际应用中都有它的局限性和不足。
在2007版《工业循环冷却水处理设计规范》中，污垢热阻值和腐蚀速率等指标都作了修改和提高. 对水处理工作提出了更高的要求也为循环冷却水水质腐蚀、结垢特性的准确判断提出了更高的要求。
综上分析.目前的研究发展趋势有：
(1)随着计算机管理信息系统的发展和自动化综合管理水平的不断提高，如制造执行系统MES、实验室信息管理系统LIMS等.随之出现了大量化验数据、生产数据等原始数据。基于丰富的水质和水量数据.通过智能预测的方法来建立水质腐蚀结垢预测模型.将水质判断指数和水质预测模型结合起来，是准确、合理判断水质腐蚀特性和结垢特性的一个发展方向
(2)化学反应时，存在着许多非线性反应，包括化学振荡、化学波和化学混沌等非线性现象。基于反馈对非线性化学反应耦合和控制动力学的研究;基于非线性化学反应的速率、机理和动力学类型研究的非线性化学反应动力学.对研究水质特性有重要的指导作用
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