1.8. Показатели качества воды,

определяющие ее пригодность в теплоэнергетике.

Физические показатели качества воды

1. Температура воды.

Воды подземных источников отличаются постоянством температуры, причем с увеличением глубины залегания вод сезонные колебания температуры снижаются.

Температура вод открытых водоемов претерпевает значительные изменения, связанные с нагревом и остыванием водоемов.

2. Прозрачность или мутность воды.

Причиной мутности речных и озерных вод могут быть составные части почв и горных пород, вымываемые реками из своего русла, а также талые воды и ливневый смыв, т.е. твердые осадки, смываемые дождями с почвы лесов, полей, лугов и улиц населенных пунктов.

3. Цветность воды.

Чистая вода, взятая в малом объеме, бесцветна. В толстом слое она имеет голубовато-зеленый оттенок. Другие оттенки свидетельствуют о наличии в ней различных растворенных и взвешенных примесей.

Изменение цветности воды в основном обусловливают органические соединения, которые в природных водах весьма разнообразны. Иногда источником окрашенных органических соединений служат промышленные и бытовые сточные воды.

4. Вкус и запах воды.

Различают четыре вкуса природной воды: соленый, горький, сладкий и кислый. Все другие виды вкусовых ощущений называются привкусами.

Запахи воды бывают естественного и искусственного происхождения.

Химические показатели качества воды.

1 . Концентрация ГДП. Взвешенные вещества в природных водах содержатся в виде глинистой суспензии, частиц песка, отмершей растительности; в котловой и обрабатываемой воде—в виде шлама, содержащего плохо растворимые вещества: СаСО₃, Mg(OH)₂, Ре(ОН)₃ и др.

С_гдп – определяют путем фильтрования пробы воды через бумажный фильтр, с последующим его высушиванием при температуре t = 105 – 110^оС до постоянной массы.

Косвенные методы: определяют прозрачность сантиметров столба воды методом шрифта или креста. При С_гдп < 3 мг/кг определяют мутность воды путем сравнения с эталонами мутности.

Приборы – мутномеры.

2 . Концентрация истиннорастворенных примесей – концентрация отдельных видов ионов.

Ионный состав воды определяют методами химического анализа или с помощью специальных ионов.

Для того чтобы определить эквивалентную массу иона, нужно массу иона, выраженную в мг разделить на его валентность.

Э_Na⁺ = 23/1 = 23 мг-экв/мг-экв

С_Na⁺ = 69 мг/кг = 69/23 = 3 мг-экв/кг

Правило: Чтобы определить валентную массу для соли, кислоты, основания нужно массу молекулы, выраженную в мг, разделить на произведение валентностей ионов, входящих в данное соединение.

Э_NaCl = (23+35,5)/1*1 = 58,5 мг/мг-экв

Э_H2SO4 = (2+64+32)/1*2 = 49 мг/мг-экв

Точность анализа оценивают с помощью закона электронейтральности.

К = А Сумма концентрации всех катионов, выраженная в мг-экв/кг, должна быть равна сумме концентраций всех анионов, выраженной в мг-экв/кг.

Если погрешность больше 1% - анализ неточный.

Суммарная концентрация всех ионов воды в мг/кг представляет собой солесодержание воды.

S – среднее солесодержание природных вод

S = 0,20,5 г/кг

3 . Концентрация коррозионно-активных газов зависит от множества различных газов: от его парциального давления над водой, от температуры воды, ее солесодержания, рН воды, природы газа.

Основные – О₂, СО₂.

С_СО2  0,5 мг/кг; С_О2  10 мг/кг

4. Показатель концентрации водородных ионов – рН воды



рН = - lg C_Н+

С_Н+ = г/кг, г-экв/кг, г/моль.

при t = 22^оС, в чистой воде 10^-7

рН_о =7 – вода нейтральная

п ри 0^оС рН_о = 7,47 зависит от температуры

при 300^оС рН_о = 5,7

Величина рН в природной воде целиком определяется характером и концентрацией примесей в ней. Обычно рН природных вод не более и не менее 6-8; и зависит в основном от концентрации СО₂ в воде.

рН дождевой воды < 5.

Технологические показатели.

1) Сухой остаток определяют упариванием пробы профильтрованной воды с последующим подсушиванием остатка при температуре 105 – 110^оС до постоянной массы. С его помощью оценивают солесодержание воды.

Сухой остаток состоит из молекулярно- и коллоидно-растворенных веществ (минеральных и органических).

При пропаривании сухого остатка при 800^оС получают прокаленный остаток; по их разнице оценивают содержание в воде органических коллоидов.

2) Щелочность воды. Общей щелочностью воды Щ_о называется выраженная в мг-экв/кг суммарная концентрация (С) содержащихся в воде гидроксид-ионов (ОН^-), анионов слабых кислот НСО₃^-, СО₃^2-, НSiO₃^-, PO₄^3- и некоторых гуматов, которые гидрализуясь дают щелочную среду.

CO₃^2-+Н₂О  НСО₃^-+ОН^-

Щ_г – гидратная щелочность,

Щ_б – бикарбонатная щелочность,

Щ_к – карбонатная щелочность.

3) Жесткость воды обусловлена наличием в воде катионов кальция и магния.

Общей жесткостью воды Ж_о называется выраженная в мг-экв/кг суммарная концентрация (С) содержащихся в воде катионов Са²⁺и Mg²⁺.

Ж_Са = С_Са/Э_Са, мг-экв/кг – кальциевая жесткость;

Ж_Mg = С_Mg/Э_Mg, мг-экв/кг – магниевая жесткость.

Ж_к – карбонатная жесткость, обусловлена наличием в воде бикарбонатов Са и Mg (Са(НСО₃)₂, Mg(НСО₃)₂), поскольку СаСО₃, Mg СО₃ труднорастворимы.

Ж_нк – некарбонатная жесткость обусловлена остальными растворимыми солями Са и Mg. Например CaCl₂, MgCl₂,CaSO₄, MgSO₄.

По значению Жо, мг-экв/дм3, природных вод установлена следующая классификация жесткости: Жо < 1,5 – малая; Жо = 1,5-3,0 –средняя; Жо=3,0-6,0 – повышенная; Жо=6,0-12,0 – высокая; Жо > 12,0 –очень высокая.

Жесткость воды является главной причиной образования накипи на поверхностях нагрева.

Удаление из воды Са²⁺ и Mg²⁺называется умягчением воды.

4) Окисляемость воды косвенным путем характеризует наличие в воде органических примесей

О пределяют с помощью сильно окисляющего вещества – чаще всего KМnO4 – в кислой среде.

Измеряют в мг_О2/кг затраченных на окисление органических примесей 1 кг воды.

Окисляемость чистых грунтовых вод – 1-3 мг_О2/кг

В поверхностных водах – до 12 мг_О2/кг.

5) Удельная электрическая проводимость воды.

 - указывает на суммарную концентрацию в воде ионногенных примесей.

Для растворов (проводник 2-го рода)  зависит от температуры, концентрации и типа электролита, степени его диссоциации.

Измеряют с помощью прибора – кондуктомера

 = См/м, См = 1/Ом – Сименс – единица измерения проводимости

С помощью  оценивают солесодержание воды, используют в тех случаях, когда солесодержание мало и измерить его сложно. Недостатком ме­тода является завышение показаний при наличии в пробе растворенных газов СО₂ и NH₄. Поэтому при опре­делении, например, солесодержания пара следует вводить поправки на газовые составляющие либо подвер­гать пробу глубокой дегазации

Для чистой воды  = 4 мкСм/м

Для энергоблоков не больше 30 мкСм/м.

6 ) Кремнесодержание воды условно выражают в C_SiO2 или C_SiO3^-, не дифференцируя все многообразие содержащихся в воде малорастворимых кремниевых кислот.

mSiO₂*nH₂O

В поверхностных и артезианских водах C_SiO2= 1-30 мг/кг, из них 5-20% в коллоидной форме.