5. Выбор и расчёт схемы водоподготовки

5.1.Вода и её свойства. Общие сведения

Исходная вода, поступающая из хозяйственно-питьевых водопроводов (в данном случае), артезианских скважин или из поверхностных водоемов, содержат различные примеси.

Примеси, содержащиеся в природной воде, по степени крупности их частиц подразделяются на три группы:

1. Механические – взвешенные вещества в виде частиц песка, глины и др. от 0,2 мк и выше, способные с течением времени отстаиваться.

2. Коллоидно-растворенные – соединения железа, алюминия, кремния и др. от 0,001 до 0,2 мк, не отстаивающиеся даже в течение длительного времени.

3. Истинно-растворенные - примеси, состоящие из электролитов (веществ, молекулы которых распадаются на ионы, в частности карбонаты кальция и магния) и неэлектролитов (веществ, не распадающихся на ионы, именно кислорода, азота, углекислого газа).

В зависимости от тех или иных примесей изменяются показатели качества воды.

Основные показатели качества воды:

1. Прозрачность – содержание в 1 кг воды взвешенных частиц, легко удаляемых при фильтровании.

2. Сухой остаток – осадок, состоящий из минеральных и органических примесей, полученных после выпаривания 1 кг профильтрованной воды и после его высушивания.

Величина сухого остатка является одним из критериев пригодности воды для питания котлов.

3. Минеральный остаток (или общее солесодержание) – общее количество минеральных веществ, растворенных в 1 кг воды.

4. Окисляемость – косвенный показатель загрязнения воды органическими примесями, характеризуется в определенных условиях раствором кислорода на их окисление.

5. Жесткость – содержание в 1 кг воды растворенных солей кальция и магния. За единицу измерения жесткости в настоящее время приняты миллиграмм-эквивалент на литр (мг-экв/л) и микрограмм-эквивалент на литр (мкг-экв/л). 1 мг-экв/л жесткости соответствует содержанию 20,04 мг/л иона кальция Ca²⁺ или 12,16 иона Mg²⁺.

6. Щелочность – содержание в 1 кг воды растворенных гидратов, карбонатов и бикарбонатов.

7. Степень кислотности или щелочности – характеризуется составом растворенных солей и газов и определяется концентрацией водородных или гидроксильных ионов, образующихся при диссоциации (расщеплении) вводы; выражается величиной рН. При рН = 7 водный раствор нейтрален; чем ближе рН к нулю, тем сильнее кислотность, а чем ближе рН к 14, тем сильнее щелочность.

8. Содержание растворенных агрессивно-коррозионных газов (кислород, углекислота, сероводород, аммиак).

Для нормальной и безаварийной работы котельных установок исходная вода должна обладать определенными качествами, а если они не отвечают требуемым, то воду необходимо соответственно обрабатывать.

При пониженной щелочности воды и наличии в ней растворенных газов усиливается процесс коррозии, т.е. разъедании и изъязвлении стенок котлов. При повышенной щелочности наблюдается явление межкристаллитной коррозии, т.е. появление трещин в заклепочных швах и развальцованных концах кипятильных и экранных труб.

При повышенной жесткости, т.е. большом содержании растворенных солей кальция и магния, на стенках котлов усиленно отлагается накипь.

Таким образом, обработка воды в общем случае предусматривает:

1. удаление взвешенных примесей;

2. снижение жесткости (т.е. ее умягчение);

3. поддержание определенной величины щелочности;

4. снижение общего солесодержания;

5. удаление растворенных агрессивных газов (О₂ и СО₂).

Решающее значение на выбор схемы водоподготовки оказывает общее солесодержание. Общее солесодержание – результат наличия в воде следующих компонентов:

1. солей, вызывающих накипеобразования, к которым относятся сульфаты (CaSO₄, MgSO₄ ) и хлориды (CaCl₂, MgCl₂), обуславливающие некарбонатную ( или постоянную ) жесткость, а совместно с гидратами (NaOH) и карбонатами (CaCO₃, MgCO₃) – щелочность.

2. солей, не вызывающих накипеобразования (CaCl, Na₂SiO₃, FeSO₄, Al(SO₄)₃) и т.д.

3. органических и других соединений.