Справочник строителя | Производство и потребление тепла

ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА ВОДЫ

Качество водопроводной воды. Привычный нам природный ресурс поступает в системы водоснабжения жилых и общественных зданий, как правило, предварительно подготовленный в соответствии с требованиями санитарных норм и правил - СанПиН, разрабатываемых Государственной санитарно-эпидемиологической службой России (Госкомсанэпиднадзор России).

Санитарные правила СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества» устанавливают гигиенические требования к качеству питьевой воды, а также правила контроля качества воды, производимой и подаваемой централизованными системами питьевого водоснабжения населенных мест.

Питьевая вода должна быть безопасной в эпидемическом и радиационном отношении, безвредной и иметь благоприятные органолептические (вкусовые) свойства.

Контроль качества организуется и осуществляется на нескольких уровнях: производственном, государственном и ведомственном (санэпиднадзор).

Производственный контроль качества питьевой воды осуществляет организация, эксплуатирующая систему водоснабжения, в соответствии с рабочей программой, в местах водозабора, перед поступлением в распределительную сеть, а также в точках водоразбора наружной и внутренней водопроводной сети.

Работники теплоснабжающих организаций, имеющие доступ к системам холодного и горячего водоснабжения и обслуживающие их, должны строго соблюдать правила санитарной безопасной эксплуатации систем водоснабжения.

Технологическая вода. В системах коммунальной энергетики к воде предъявляются свои, специальные технологические требования, причем для разных элементов СЦТ они различны и могут существенно различаться между собой. Так, например, питательная вода и конденсат паровых котлов высокого давления на ТЭЦ значительно отличаются по составу от подпиточной воды тепловых сетей и тем более от качества охлаждающей воды конденсаторов турбин или воды питьевого качества.

Качество и химический состав воды как теплоносителя в системах энергетики определяются следующими основными нормируемыми параметрами: солесодержанием (солевым составом), окисляемостью (содержанием органических веществ), содержанием в воде растворенных коррозионно-активных газов (кислорода и углекислоты) и водородным показателем - рН воды.

На практике технологические нормативы и контроль качества, обеспечивающие длительную, безаварийную и безопасную работу оборудования, разрабатываются и утверждаются для каждого элемента СЦТ - питательной воды паровых и водогрейных котлов, пара и конденсата, подпиточной воды тепловых сетей, воды, подаваемой в централизованные системы ГВС, охлаждающих вод и т.д.

Для наиболее теплонапряженных и ответственных элементов они нормируются на государственном уровне и указываются в Правилах технической эксплуатации - ПТЭ тепловых электрических станций, ПТЭ тепловых энергоустановок, ПТЭ коммунальных котельных, Типовой инструкции по технической эксплуатации тепловых сетей коммунального теплоснабжения и других нормативных и справочных документах.

Поскольку качество технологических вод существенно отличается от качества природных и питьевых, в системах ЦТ устанавливают специальное оборудование химической обработки воды, организовывают службы и лаборатории химводоподготовки, основными задачами которых являются: очистка воды от солей жесткости и шлама (умягчение, стабилизация), деаэрация воды (удаление коррозионно-активных газов) и в ряде случаев - санитарная обработка воды. Они же консервируют резервное оборудование.

На всех контролируемых участках пароводяного тракта устанавливаются отборники проб воды и пара с холодильниками для охлаждения проб до 20-40 °С. Пробоотборные линии и поверхности охлаждения холодильников выполняются из нержавеющей стали.
В качестве исходных в системах водо- и теплоснабжения городов выступают два класса вод: поверхностные воды (реки, озера, моря) и воды подземных источников (артезианские скважины, ключевая вода).
Обладая свойствами универсального растворителя, вода постоянно несет большое количество различных элементов и соединений, состав и соотношение которых определяются условиями ее формирования, составом водоносных слоев, структурой поверхностных загрязнителей и техногенных сбросов. Все примеси, загрязняющие воды, подразделяются на три вида в зависимости от размера их частиц.

Истинно растворенные примеси находятся в воде в виде ионов, отдельных молекул, комплексов или состоят из нескольких молекул. Размеры этих частиц менее 10^-6 мм. В истинно растворенном состоянии в воде находятся газы - О₂, СО₂, H₂S, N₂, а также катионы и анионы поступивших в воду солей - Са²⁺, Mg²⁺, Na⁺, К⁺, НСО^-₃, CI^-, S0^2-₄, NО₃-, NО₂^-.

Коллоидно-растворенные примеси имеют размеры частиц порядка 10^-8 - 10^-4 мм. Каждая из них образована большим числом молекул (их может быть несколько тысяч). Эти примеси могут быть как органического, так и минерального происхождения; к первым относятся гуминовые вещества, вымываемые из почвы, ко вторым - кремневые кислоты, соединения железа и др.

Грубодисперсные взвешенные примеси имеют размеры частиц более 10^-4 мм. Это - растительные остатки, частицы песка, глины и др. В анализах воды они определяются непосредственно по отобранной пробе по прозрачности ее, по «кресту» или «шрифту» согласно ГОСТ 3351-74.

Другие показатели качества, как-то: сухой остаток, прокаленный остаток, минеральный остаток, общая жесткость, ионный состав, растворенные газы, водородный показатель (рН) - определяют в профильтрованных пробах в соответствии с инструкциями по аналитическим методам анализов.

Для оценки степени влияния химического состава воды на формирование отложений на внутренней поверхности труб и коррозионную активность обращают внимание на содержание в исходных водах накипеобразующих агентов - общей жесткости и взвешенных веществ, концентрацию растворенных кислорода О₂ и углекислоты СО₂, значения рН среды и наличие стимуляторов и пассиваторов коррозии.

Рассмотрим некоторые показатели качества.

Общая жесткость воды определяется присутствием в ней растворенных солей кальция и магния - карбонатов CaCО₃, MgCО₃; бикарбонатов - Са(НСО₃)₂; Mg(HCО₃)₂; сульфатов - CaSО₄, MgSО₄; хлоридов и др.

Общая жесткость воды складывается из карбонатной и некарбонатной жесткости, но формируют ее только соли кальция и магния (рис. 1). По этому показателю природные воды классифицируют следующим образом:

мягкие воды - жесткостью 0,5 - 1,0 мг-экв/л;

умеренной жесткости - 1,0 - 4,0 мг-экв/л;

жесткие воды - свыше 4,0 мг-экв/л.

ПРИМЕЧАНИЕ. 1 мг-экв/л = 28 мг/л СаО; 1 мг-экв/л = 20 мг/л МgО.

Рисунок 1. Структура общей жесткости воды

Важным накипеобразующим показателем является карбонатная жесткость или как ее еще называют - щелочность воды.

Солевой состав московских водопроводных вод образуется ≈ на 80-90 % солями карбонатной жесткости. Последние составляют класс соединений, которые при нагревании могут выпадать в осадок ввиду низкой растворимости в воде и образовывать защитные оксиднонакипные пленки на трубопроводах и оборудовании.

Все углекислые соединения в водных растворах находятся в определенном динамическом равновесии с углекислотой, изменяющемся при изменении температуры и фазового состояния воды.

Углекислота СО₂ (диоксид углерода) в карбонатных соединениях и водных растворах может находиться в следующих трех состояниях:

связанная углекислота, присутствующая в растворах в виде монокарбонатов (CaCО₃, MgCО₃);

полусвязанная углекислота, находящаяся в растворах в форме бикарбонатов Ca(HCО₃)₂; Mg (НСО₃)₂;

свободная углекислота, присутствующая в водном растворе в свободном виде СО₂,

Углекислота подразделяется на: а) равновесную, обеспечивающую устойчивость бикарбонатов при данной температуре и концентрации; б) агрессивную, избыточную, способную растворять карбонатные соединения.

Равновесные состояния углекислоты в ее соединениях с катионами Са^2- и Mg^2- можно описать следующим динамическим уравнением:

Нарушения их ведет к изменению и замещению одних форм соединения другими.

Равновесное состояние углекислотных соединений в воде может быть выражено с помощью «индекса равновесного насыщения карбонатом кальция» (индекс Ланжелье), который определяется по формуле:

где рН - показатель фактической (по анализу) концентрации водородных ионов воды; рН_s - величина концентрации ионов водорода, отвечающая состоянию стабильности воды.

Водородным показателем «рН» воды называют отрицательный логарифм концентрации водородных ионов, для химически чистой воды он равен 7.

В зависимости от значения рН водного раствора оценивают реакцию среды (табл. 1):

Таблица 1. Оценка реакции водных растворов в зависимости от рН

Вода питьевого качества имеет рН = 6,5-9,0.

При рН > pH_s, J = (+) - вода неагрессивная; при рН < pH_s, J = (-) вода агрессивная; при рН = pH_s, J = 0 - вода стабильная.

Соотношение pH/pH_s определяет коэффициент стабилизации воды. Волжская водопроводная вода в Москве (получаемая по каналу Москва-Волга) имеет коэффициент стабилизации 0,76-0,9, что характеризует эту воду как агрессивную, способную растворять карбонатные и оксидные отложения. Москворецкая вода (получаемая из Москва - реки) более стабильна - имеет коэффициент стабилизации 0,96-1,1, что характеризует ее как слабоагрессивную.

Агрессивность водопроводных вод в отношении накипеобразователей определяется количеством свободной углекислоты. В московских водопроводных водах ее содержание составляет: в москворецкой 10-15 мг/л и 15-25 мг/л в волжской воде. Содержание указанных количеств углекислоты не создает условий для формирования защитных накипных карбонатных пленок на стенках водопроводов и оборудования, несмотря на значительную карбонатную жесткость вод мосводопровода (1,5-4,5 мг-экв/л), т.е. оно превышает равновесные концентрации, делая воду агрессивной.

Агрессивность ее сохраняется и даже усиливается при нагреве до 60-80 °С, что при наличии в воде растворенного кислорода вызывает активную кислородную коррозию металла трубопроводов и оборудования систем ЦТ. Поэтому важно все установки горячего водоснабжения обеспечивать терморегуляторами и настраивать их по минимальной температуре 55-60 °С. Свободная углекислота в воде действует на металл и отложения в трубопроводах как всякая другая слабая органическая кислота (лимонная, уксусная, молочная и др.) - растворяет их и оголяет металл, ускоряя тем самым коррозионные процессы.

Содержание кислорода в воде открытых источников зависит от ее температуры - чем ниже она, тем выше содержание растворенного кислорода - и колеблется в открытых источниках в количествах от 10 до 14мг/л (температурный коэффициент растворимости газов в воде отрицательный).

обсудить на форуме

объявления: стройка и ремонт

Поделитесь ссылкой в социальных сетях