9. Методы обработки воды.

Удаление агрессивных газов из воды методом деаэрации основывается на зависимости содержания газов в воде от давления газов над водой и темп-ры воды. Эта зависимость вытекает из закона Генри: , где – парциальное давление данного газа, Па, – коэф-т массовой растворимости данного газа, мг/(л·Па). Коэф-т растворимости зависит от тем-ры жидкости, чем выше темп-ра, тем меньше _. При изменении давления газа или темп-ры воды (т. е значения ) нарушается существовавшее равновесное состояние и начинает происходить десорбция (выделение) газа из воды или абсорбция (поглощение) газа водой, пока не наступит другое равновесное состояние, соответствующее новым значениям и . Сл-но, содержание газа в воде можно менять путем изменения давления данного газа над водой или темп-ры воды. В частности, удаление газов из воды будет происходить при снижении их давления над водой и повышении темп-ры воды. В термических деаэраторах используются оба отмеченных фактора. Уменьшение давления агрессивных газов внутри деаэратора достигается вследствие постоянного их удаления продувкой деаэратора паром, имеющим более низкие парциальные давления данных газов. Чем больше разность давления , тем более интенсивно идет процесс дегазации и тем меньше агрессивных газов остается в обработанной воде. Так как содержание газов в паре, подаваемом для продувки, является неизменным, то повышение может быть достигнуто за счет увеличения количества (скорости) пара и соответственно выпара из деаэратора. Количество удаляемого из воды газа в единицу времени может быть определено по уравнению: где – к-т десорбции газа из воды; – средняя разность парциальных давлений газа в равновесном состоянии и в парогазовом пространстве деаэратора, F – площадь поверхности контакта обрабатываемой воды с паром. Коэф-т десорбции зависит от температуры воды: чем выше темп-ра, тем меньше коэф-т растворимости газа а также вязкость и сила поверхностного натяжения воды и тем больше . Темп-ра воды может быть повышена как при внешнем предварительном подогреве ее в теплообменниках так и при внутреннем смешивании воды с паром. Для подготовки подпиточной воды тепловых сетей не требуется глубокая дегазация воды, вследствие чего в основном используются атмосферные (давл. до 0,12 МПа) и вакуумные (давл. 0,05 – 0,07 МПа) деаэраторы.

Для увеличения пов-ти контакта F в деаэраторе предусматривают распределение – потоков воды в паровой среде, или – пара внутри потока жидкости.

Дополнительные методы обработки воды

При высокой жесткости исходной воды применяют иногда предварительную щелочную обработку, а при значительном остаточном содержании агрессивных газов в подпиточной воде и подсосах воздуха в с-му – последующую обработку воды силикатом или сульфитом натрия. Термическая стабилизация и магнитная обработка воды используются в настоящее время только в отдельных случаях соответственно при мягкой воде с мг-экв/л и в небольших системах ТС.

При щелочной обработке воды известью или одновременно известью и содой происходит связывание свободной углекислоты и образование трудно растворимых солей кальция и магния, выделяющихся в виде твердой фазы. Последние осаждают в отстойниках и затем удаляют.

;

.

Вследствие связывания происходят увеличение воды и распад бикарбоната кальция по уравнению с образованием . В виде твердой фазы выделяются и . При этом карбонатная жесткость воды снижается до 0,5 – 1 мг-экв/кг.

При обработке воды силикатом натрия (силикатировании) происходит связывание . В результате реакции уменьш-ся углекислотная коррозия и происходит увеличение рН воды. Также уменьшается и кислородная коррозия, так как окись силиция (жидкое стекло) образует на поверхности трубопроводов плотную защитную пленку, которая изолирует металл от контакта с водой. Безвредность и недефицитность исходного материала явились причиной широкого использования этого метода в с-мах с непосредственным водоразбором.

При обработке воды сульфитом натрия (сульфитировании) происходит связывание кислорода по уравнению: . В результате снижается содержание кислорода в воде, вследствие чего уменьшается кислородная коррозия трубопроводов и увеличивается содержание сульфата натрия в воде. Метод сульфитирования применяется в настоящее время только в закрытых с-мах, в основном для устранения коррозии, возникающей при подсосах воздуха через неплотности. В открытых с-мах сульфит натрия не применяется, так как это может привести к увеличению сульфатов в воде выше допустимой по санитарно-гигиеническим нормам концентрации для питьевой воды. К недостаткам метода также относятся: большие расходы реагента и необходимость предварительного подогрева воды до 75 – 80 °С. Химические реагенты для обработки воды могут применяться как в твердом (кусковые и гранулированные), так и в жидком (растворы различной концентрации) виде.

Магнитная обработка воды может предусматриваться при исходной воде с карбонатной жесткостью до 9 мг-экв/л, содержанием железа до 3 мг/л и при подогреве воды не выше 95°С. Вода с такой температурой применяется в настоящее время только в небольших с-мах ТС и для ГВ. Подпиточная вода пропускается через магнитное силовое поле в противонакипном магнитном устройстве (ПМУ) и поступает в тепловую сеть. При этом растворенные в воде соли изменяют свою структуру и образуют высокодисперсную взвесь, не осаждающуюся на поверхности металла. Эта взвесь может быть выделена в виде осадка и удалена через шламоотделители. Качество умягчения воды при магнитной обработке зависит в основном от напряженности магнитного силового поля, скорости движения воды через магнитные аппараты и исходного состава воды. Аппараты могут строится с постоянными магнитами и электромагнитами.

Местная децентрализованная обработка водопроводной воды в ЦТП и МТП.

Для противокоррозионной децентрализованной обработки воды могут применяться следующие методы: вакуумная и естественная деаэрация, обработка воды силикатом натрия (силикатирование) и обработка воды в магномассовых и сталестружчатых фильтрах; для противонакипной – магнитная и ультразвуковая (акустисеская) обработка воды.

Обработка воды в магномассовых и сталестружчатых фильтрах производится путем пропускания воды через слой соответственно гранулированной магномассы (доломита) и металлических стружек. В магномассовых фильтрах происходит связывание растворенной в воде углекислоты, вследствие чего снижается коррозионная агрессивность воды. В сталестружчатых фильтрах поглощение растворенного в воде кислорода происходит в результате окисления металла стружек. При этом увеличивается содержание железа в воде, поэтому после сталестружчатых фильтров иногда требуется устанавливать очистительные кварцевые фильтры для улавливания хлопьев ржавчины.

Способ ультразвуковой обработки представляет собой воздействие на водный поток и слой накипи на поверхностях трубопроводов и поверхностях нагрева высококачественными звуковыми колебаниями. В рез-те наблюдается прекращение образований отложений, образуются микротрещины, что приводит к очистке оборудования. Достоинства этого метода: – не требуется введения в воду хим. реагентов; – не требует разборки; – экономичен; – не зависит от скорости воды в трубопроводе и не чувствителен к солевому составу воды.

Этапы проведения метода:

1) начинается кристаллизация накипи на стенке;

2) быстрый рост накипи;

3) часть слоя накипи скалывается и отдаляется от стенки;

4)частицы накипи отфильтровываются.

Требуемая частота колебаний – в пределах 20-40 кГц. Длительность обработки незначительно способствует снижению накипеобразования. При больших концентрациях солей в воде снижение накипеобразования более ощутимо, чем при обычных и незначительных концентрациях. Снижение концентрации ионов кальция в воде заметно только в щелочной среде, т.е. с увеличением рН до 8-9. Наибольший эффект в системах ГВ достигается за счет безреагентной и безконтактной очистки пов-тей нагрева.

Компексонатная обработка в системе ГВ.

Позволяет: – исключать возможность образования накипи; – предотвратить или значительно замедлить процесс коррозии; – удалить имеющуюся накипь и продукты коррозии; –использовать как в системе ГВ, так и в местных источниках теплоты.

Компексоны – органические кислоты. Компексонаты(фосфонаты) созданы на основе компексонов и представляют собой комплексные соединения металлов с фосфорорганическими кислотами и стабилизирующими добавками, образующие прочные, растворимые в воде соединения с большим количеством катионов.

Преимущества:

1) возможность очистки ''на ходу'', без вывода оборудования из эксплуатации;

2) поддержание в чистоте внутренних поверхностей;

3) возможность одновременного применения компексонов с водоумягчительными фильтрами и физическими методами;

4) меньшие затраты;

5) отсутствие сточных вод;

6) компактность.