Технологические показатели качества воды.

Сухой остаток определяется, упаривая 1 л. профильтрованной воды, подсушивая остаток при 105°С и взвешивая его. При этом необходимо учитывать, что в указанных условиях термический распад бикарбонатов протекает в соответствии с уравнением

с выделением , т.е. вместо каждых 122 м² бикарбонат-ионов в составе сухого остатка остается 60 мг карбонат-ионов. В реальных условиях сухой остаток может оказаться больше расчетного значения солесодержания (т.е. концентрации отдельных ионов) из-за того, что некоторые соли при температуре 105°С удерживают часть кристаллизационной воды и в сухом остатке присутствуют коллоидные, в т.ч. и органические, примеси. Поэтому сухой остаток нужно рассматривать как показатель лишь приближенно характеризующий загрязненность воды и дающий порядок его величины.

Плотный остаток определяют, подсушивая при 105°С упаренный остаток нефильтрованной воды, содержащей также и грубодисперсные примеси, концентрацию которых можно найти по разности плотного и сухого остатков воды.

Общей щелочностью воды (Щ_о), мг-экв/кг, называют сумму миллинормальных концентраций всех анионов слабых кислот и гидроксильных ионов за вычетом концентрации ионов водорода ( , , , , , и некоторых солей слабых органических кислот (гуматов)):

В зависимости от типа анионов, обуславливающих щелочность, различают щелочность бикарбонатную – Щ_б ( ), (обусловленную концентрацией бикарбонатных ионов ), карбонатную – Щ_к ( ), силикатную – Щ_с ( , ), гидратную – Щ_г ( ), фосфатную – Щ_ф ( , , ):

В большинстве природных вод концентрация бикарбонат-иона преобладает над концентрациями других анионов слабых кислот, поэтому общая щелочность обычно численно совпадает с концентрацией бикарбонатов, выраженной в единицах мг-экв/кг.

Так как аналитически достаточно надежно определенным значением щелочности можно считать 10^-5Н (0,01 мг-экв/л), учет гидратной щелочности следует проводить при концентрации ионов т.е. при . Экспериментально щелочность определяют титрованием пробы воды кислотой в присутствии кислотно-щелочных индикаторов (фенолфталеин, метиловый оранжевый), меняющих свою окраску при различных значениях рН.

Жесткость воды – один из важнейших показателей ее качества. Общей жесткостью (Ж_о) называют суммарную концентрацию ионов Са и Mg, выраженную в эквивалентных единицах (мг-экв/кг, а при очень малых значениях – в мкг-экв/кг). Общую жесткость воды подразделяют на кальциевую и магниевую. Часть Ж_о (в предельном случае при вся жесткость), эквивалентная содержанию бикарбонатов, называется карбонатной жесткостью (Ж_к). Карбонатная жесткость обуславливается присутствием в воде бикарбонатов Са и Mg и . Разность между общей и карбонатной жесткостями называется некарбонатной жесткостью (Ж_нк), т.е. она обуславливается наличием в воде хлоридов, сульфатов и других некарбонатных солей Са и Mg: , , , .

Процесс выделения из воды ионов и получил название умягчение воды. Воды с высокой жесткостью дают плотные отложения на теплопередающих поверхностях.

По значению Ж_о природных вод установлена следующая классификация:

Окисляемость воды – это показатель, имеющий условное значение и представляющий собой расход какого-либо сильного окислителя, необходимого для окисления в определенных условиях органических примесей, которые содержаться в 1 л воды. Обычно для этих целей применяют перманганат калия ( ) или бихромат калия ( ), различая перманганатную и бихроматную окисляемость. Результаты определения перманганатной окисляемости воды выражают в кислородных или перманганатных единицах ( , , мг/кг), различающихся в 3,95 раза. Бихроматная окисляемость обычно превышает в 2-2,5 раза перманганатную, а разность между ними позврляет судить об устойчивости органических примесей к действию окислителя. При определении окисляемости обоих видов происходит окисление не только содержащихся в воде органических веществ, но и некоторых неорганических примесей, например закаленного железа, сероводорода, нитратов. Поэтому следует еще раз подчеркнуть, что окисляемость характеризует содержание в воде органических веществ лишь приближенно и условно.

Окисляемость чистых грунтовых вод составляет обычно 1-3 мг /кг, в то время как в воде поверхностных источников окисляемость повышается до 10-12 мг /кг. В период паводок и в реках болотного происхождения – более 30 мг /кг.

Концентрация растворенных газов в воде зависит от их природы, температуры воды и парциального давления, типа и концентрации минеральных и органических примесей воды, рН воды и т.п.

Биологические показатели качества воды.

В некоторых случаях химикам-теплоэнергетикам приходится готовить воду так называемого питьевого качества для систем открытого горячего водоснабжения либо использовать для водоснабжения и сброса стоков ТЭС свои крытые водоемы, служащие и для питьевого водоснабжения, в связи с чем необходимо иметь представление и о некоторых биологических качествах воды. Вода – среда для развития многочисленных форм вирусов, болезнетворных бактерий, простейших и сложных организмов. К числу бактериальных и вирусных водных инфекций относится дизентерия, брюшной тиф, холера и др.

Для определения бактериальной чистоты воды в качестве критерия выбрана кишечная палочка. Кишечные палочки отмирают в воде мене многих болезнетворных бактерий, поэтому их уничтожение в процессе обеззараживания воды гарантирует в значительной степени отсутствие болезнетворных бактерий. Количество кишечных палочек в воде выражается коли-титром (к-т), т.е. тем объемом воды выраженным в см³, в котором содержится одна кишечная палочка, или коли-индексом (к-и) – количеством кишечных палочек в 1 кг воды. Согласно ГОСТ для питьевой воды коли-титр должен быть не менее 300 (или к-и не более 3).

В поверхностных водоемах находится также большое количество водорослей и микроорганизмов. Совокупность водорослей и микроорганизмов называется фито- и зоопланктоном, организмы, населяющие дно водоемов, называются бентосом. Питьевая вода не должна содержать живых и мертвых планктонных организмов, продуктов обмена веществ и распада клеток этих организмов. Применение воды, содержащей планктон, затрудняет нормальное протекание процесса ее обработки для целей промышленного использования.

Содержание в воде различных примесей вызывает необходимость ее обработки в несколько стадий. На 1-м этапе удаляются коллоидные и грубодисперсные примеси. На последующих – ионно-дисперсные вещества и растворенные газы. Такой системный подход к выбранной последовательности обработки воды связан с оптимизацией технико-экономических показателей различных стадий обработки, с повышением надежности работы ВПУ в целом. Например, коллоидные вещества могут вызвать ухудшение показателей анионообменной части ВПУ (старение анионитов, увеличение расхода реагентов). Неэффективная очистка воды от коллоидных и грубодисперсных примесей является одной из причин образования отложений на поверхностях нагрева и их коррозии, что характеризует важность 1-го этапа очистки воды от коллоидных и грубодисперсных примесей, называемого предочисткой.

Предочистка осуществляется на основе методов, в результате реализации которых при дозировке специальных реагентов некоторые примеси выделяются из воды в виде хлопьев. Основными технологическими процессами предочистки являются коагуляция (укрупнение) коллоидных примесей и известкование, которые совмещаются в одном аппарате-осветлителе в целях улучшения технологического эффекта и снижения затрат.