книги / Справочник по водоподготовке котельных установок

С П Р

А В О Ч Н

И К

П О В О Д О П О Д Г О

Т О В К Е

К О Т Е Л Ь Н

Ы Х У С Т А Н О В О К

1-1. ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА

просушивают при 105°С до постоян­

ВОДЫ

ной массы, такой осадок называют

В з в е ш е н н ы е в е щ е с т в а в

п л о т н ы м о с т а т к о м .

М и н е р а л ь н ы й

о с т а т о к

природных водах содержатся в виде

( о б щ е е

с о л е с о д е р ж а н и е )

глинистой

суспензии, частиц

песка,

можно подсчитать путем

суммиро­

отмершей

растительности; в

котло­

вания катионов и анионов, получен­

вой и обрабатываемой воде — в ви­

ных в результате полного

химиче­

де шлама,

содержащего

плохо

ского анализа воды.

солесодержа­

растворимые

вещества:

СаСОз,

Практически общее

Mg (ОН) 2) Fe(OH)s и др.

ние можно быстро определить элек­

Содержание

взвешенных веществ

трометрическим путем,

основанным

анализируемой воды

через

бумаж­

воды.

Этим

методом

пользуются

ный фильтр с просушиванием его

для

определения

солесодержания

при 105—110°С до постоянной мас­

пара, конденсата, питательной и кот­

сы.

Такое определение трудоемко,

ловой

воды.

Удельная

электропро­

и поэтому часто предпочитают кос­

водность химически чистой воды со­

венный метод, определяющий содер­

ставляет примерно 5-10- 81/(Ом-см).

жание

мелкодисперсной

взвеси по

Растворенные в воде соли увеличи­

прозрачности

воды

(по

«шрифту»

вают ее электропроводность; нали­

или «кресту» в соответствии с ГОСТ

чие 0,5

мг/л

солей

увеличивает

3351-46). Чем меньше взвешенных

электропроводность

в

среднем да

веществ, тем более прозрачна вода,

ЫО-6 1/(Ом-см). Недостатком ме­

но прямой зависимости между эти­

тода является завышение показаний

ми показателями нет, так как про­

при наличии в пробе растворенных

зрачность зависит не только от ко­

газов СОг и NH3. Поэтому при опре­

личества взвешенных веществ, но и

делении, например,

солесодержания

от размера частиц, их формы, цвета.

пара

следует

вводить

поправки на

Су х о й о с т а т о к

S определяют

газовые составляющие либо подвер­

путем выпаривания

освобожденной

гать пробу глубокой дегазации.

от

взвешенных

веществ

пробы и

О к и с л я е м о с т ь

в о д ы — кос­

высушивания

полученного

остатка

венный показатель наличия органи­

при 105—110°С до постоянной мас­

ческих веществ,

присутствующих в

сы. Сухой остаток состоит из моле-

природных водах преимущественна

кулярно- и коллоиднорастворенных

в виде

различных

коллоидных со­

веществ

(минеральных и органиче­

единений, количество которых непо­

ских).

средственно

определить трудно..

При упаривании нефильтрованной

О присутствии в воде органических

пробы

получают

осадок,

который

веществ судят косвенно, по расходу

углекислоты, т. е. в виде карбонат­

ксимальное содержание взвешенных

ного иона С 0 32-.

веществ, окисляемость, характерные

Наличие в воде углекислоты в ви­

в период паводка или ливневых

де С 0 2, НСОз- и СОз2зависит от

дождей.

pH среды, температуры и пр. Для

Наличие

ежемесячных

анализов

поддержания

в растворе определен­

за последние 2—3 года необходимо

ной

концентрации

бикарбонатных

из-за возможных изменений, харак­

ионов

необходимо

присутствие

сво­

терных для данного источника водо­

бодной

углекислоты,

называемой

снабжения. Например, в р. Каме

равновесной.

(г. Березники) вместо обычного ко­

Если

количество

свободной

угле­

лебания

солесодержания

в

течение

кислоты в воде больше ее равновес­

года от 100 до 500 мг/л на протяже­

ной концентрации,

то

избыток

С 0 2

нии 1—3 мес. (независимо от време­

называют агрессивной углекислотой,

ни года)

солесодержание эпизодиче­

вызывающей

коррозию

металла,

ски повышается до

1000—2500 мг/л.

разрушение

бетона,

растворение

В р. Тоболе обычно солесодержание

карбоната

кальция

по

реакции

не превышает 1000 мг/л, эпизодиче­

С аС 03+ С 0 2+ Н 20 —

Са (Н С 03) 2.

ски продолжительно солесодержание

повышается до 3000—5000

мг/л.

1-2. АНАЛИЗЫ

ВОДЫ

Технологический анализ воды про­

водится

по соответствующей

мето­

И ИХ ПРОВЕРКА

дике,

разработанной

ВОДГЕО, для

Оценка пригодности воды в каче­

правильного

выбора,

например,

ме­

стве

питьевой

проводится

по

всем

тодов

коагуляции

или

обезжелези-

показателям,

приведенным

в

ГОСТ

вания поверхностных вод; при этом

2874-73 «Вода питьевая».

устанавливаются

оптимальные

ре­

Пригодность воды для

энергети­

жимы

проведения

процесса

(темпе­

ческих целей и выбор соответствую­

ратура, pH среды, скорость), дози­

щих методов обработки могут быть

ровка реагентов и пр.

решены при наличии полного ана­

Проверка

правильности

анализа

лиза воды с определением следую­

производится

по

следующим

пока­

щих

показателей:

взвешенные

ве­

зателям:

щества, сухой

остаток,

концентра­

а)

Сумма катионов 2 К а т долж ­

ция водородных ионов pH, окисляе-

на равняться сумме анионов 2 Ан,

мость,

свободная

углекислота,

ще­

выраженных в миллиграмм-эквива­

лочность,

жесткость

общая,

жест­

лентах на литр.

кость

карбонатная,

катионы:

Са2+,

Если

в

анализе

содержание

ка­

Mg2+,

Na+

и

др.,

анионы:

НСОз- ,

тионов и анионов дано в миллиграм­

Cl- , SO42- и др.

мах

на

литр,

следует

его

перевести

В зависимости от источника водо­

в миллиграмм-эквиваленты на литр

снабжения

необходимо

иметь

не­

и проверить равенство:

сколько анализов, характеризующих

Са

,

Mg

, Na

.

NH4

исходную

воду.

Для

артезианской

20,04 +

12,16 +

23

18,04

воды

достаточно

двух

анализов,

НСО,

S04

Cl

-f . . .

(1-2)

взятых

в

различное

время,

под­

+

61,02

48,03 +

35,48

тверждающих

постоянство

качест­

б)

Концентрация

катионов

нат­

венных показателей. Для

поверхно­

стных вод необходимо иметь ежеме­

рия

и

калия

обычно

принимается

сячные анализы за последние 2—3 го­

в анализах равной разности между

да, из которых выбирается анализ,

суммой

всех

анионов Ан и суммой

характеризующий

худшие

качест­

остальных катионов:

венные показатели, например макси­

Na+ - f К + =

2 Ан —

мальные солесодержание, жесткость

— (Ca2+ +

M g2+ +

Fe2+ + , . ; ) .

(1-3)

и пр., в предпаводковый период, ма­

причем

остаточная

карбонатная

вание с удельным расходом соли на

жесткость

становится

тем меньше,

второй

ступени

катионирования

чем больше содержание в исходной

350—400 г/г-экв.

воде кальция, их определяют по

Сухой остаток исходной воды при

формулам

натрий-катионировании

увеличи­

Ж ,. О. в = 0,5 — 0,75

мг-экв/л;

вается

за счет

обмена

катионов

Са2+ и Mg2* на Na+ и определяется

(смтабл.

2-1а);

по формуле

Ж о.в= Ж и. в-

(Ж к -

Ж к. о. в);

Siia— S„ в -(- 2,96Жса -)- Ю)84/Ж'м8,

(1-9)

(1-13)

5 0. В =

5 И. в-

20,04 (Ж са-Ж .о.в) -

где SNa — сухой

остаток

натрий-ка-

_

61,02(Жк-Жк.р.в) ^

тионированной воды,

мг/л;

Жмв —

магниевая

жесткость

исходной во­

где

Жса — кальциевая

жесткость

ды, мг-экв/л.

ИСХОДНОЙ ВОДЫ,. МГ-ЭКВ/Л;

Ж к.о .в~

в) ВОДОРОД-КАТИОНИРОВАНИЕ

карбонатная жесткость обработанной

При параллельном водород-нат-

воды,

мг-экв/л.

Если известкование осуществляет­

рий-катионировании жёсткость во­

ды

при

автоматическом

регулиро­

ся

при

условии

Ж са<Ж к

(см.

вании можно поддерживать в пре­

§ 2-2, а), т. е. когда

необходимо из­

весткованием

удалить

кальций

и

делах 0,25—0,35 мг-экв/л.

магний или часть магния, связанно­

Глубина умягчения воды при па­

го с

анионом

НСОз~,

жесткость

и

раллельном водород-натрий-катио-

сухой

остаток

обработанной

воды

нировании

в зависимости

от требо­

вания потребителей может быть по­

снижаются, и их принимают рав­

ными

лучена равной 0,1 или 0,02 мг-экв/л

Ж к. о. * ~ 0,7 -*-’1,0 мг-экв/л;

путем одноступенчатого

катиониро­

вания или

введения

второй

(после

Жо =

Ж в. в -

(Ж в -

ж к.о. „); (1-11)

смешения

и декарбонизации)

сту­

.

5 о. в=

5 и. в - 2 0 ,0 4 Ж с - ?

пени натрий-катионирования.

При водород-катионировании с

-

12,16 (Ж , - Жса -

Ж к.о. в)

«голодной»

регенерацией

водород-

61.02:(Жк—Жк. о, в)

(М2)

катионитных фильтров

остаточную

щелочность или карбонатную

жест­

кость можно получить не. менее

б)

НАТРИЙ-КАТИОНИРОВАНИЕ

0,7—1 мг-экв/л.

воды

после

водо-

-Щелочность исходной воды при

Сухой

остаток

род-катионирования

определяется

натрий-катионировании не изме­

по формуле:

няется.

Остаточная

общая

жест­

— 2 0 , 0 4 ^ -

кость воды зависит от качества ис­

ходной воды и требований потреби­

-

12,16Ж ^ -

,

телей;

более

глубокое

умягчение

воды требует большего расхода со­

(1*14)

ли на регенерацию. Обычно для по­

лучения

воды

с

остаточной

жест­

где 5н — сухой

остаток

водород-

костью 0,1 мг-экв/л применяют

катионированной воды, мг/л; Щосг —

одноступенчатое

катионирование

с

остаточная

щелочность

обработан­

удельным

расходом

соли

100—

ной воды, мг-экв/л.

150 г/г-экв. Для получения глубоко-

При водород-катионировании с

. умягченной воды с остаточной жест­

«голодной»

регенерацией

фильтров

костью не более 0,02 мг-экв/л при­

в формуле (1-14) берут только ту

меняют двухступенчатое катиониро­

часть кальциевой и магниевой жест-

кости,

которая

удаляется

водород-

ция

и

магния

образуется

эквива­

катионированием

(т.

е.

связана

лентное

количество

бикарбонатов

с анионом НСОз- ); это

ориентиро­

аммония и натрия. Однако в котло­

вочно

устанавливают по диаграмме

вой воде (за счет разложения

гипотетического

состава

солей

(см.

NH4HCO3)

так

называемая «услов­

рис. 1-1) при Я(ост«0,7 мг-экв/л.

ная»

остаточная

щелочность

воды

Сухой остаток воды после

парал­

уменьшается до 0,3—0,7 мг-экв/л.

лельного водород-натрий-катиониро-

Сухой

остаток

обработанной

во­

вания

определяется

по

формуле

ды определяют так же, как и для

So. в =

Sh<*H +

SNa«Na,

0*15)

водород-катионирования с «голод­

где

ан — доля

водород-катиониро-

ной»

регенерацией

фильтров,

так

как

NH4HCO3

разлагается

в

котле

ванной воды;

aNa — доля

натрий-

на

NH3

и

СОг,

которые

удаляются

катионированной воды.

с паром.

г)

НАТРИЙ-ХЛОР-ИОНИРОВАНИЕ

В

зависимости

от

требований,

е)

ЧАСТИЧНОЕ ХИМИЧЕСКОЕ

ОБЕССОЛИВАНИЕ

предъявляемых

к

обработанной

во­

де,

глубину

умягчения

воды

до

При

частичном

химическом

обес­

0,1—0,02

мг-экв/л

можно

получить

соливании

остаточное солесодержа-

путем

одно-

или

двухступенчатого

ние устанавливается

потребителями

натрий-катионирования.

обессоленной

воды.

По

заданному

Снижение

щелочности

исходной

солесодержанию

обессоленной

во­

воды

при

натрий-хлор-ионировании

ды

и

по

качеству

исходной опреде­

возможно

до

0,5

мг-экв/л,

однако

ляют,

какие

катионы и в каком

ко­

снижение

щелочности

целесообраз­

личестве должны остаться в частич­

но вести не до низшего возможного

но

обессоленной

воде.

предела, а до величины, допустимой

Д ля

наглядности

на рис.

1-2 при­

нормами

для данного

конкретного

ведена

диаграмма

гипотетического

случая,— 1—2 мг-экв/л.

состава солей, которые могут остать­

Сухой остаток обработанной воды

ся

после

частичного

обессоливания.

определяют по формуле:

В

частично

обессоленной

воде

S0. „ =

S H. „ — 2,96,Жса —

(рис.

1-2)

из

катионов

остается

— Ю ,8 4 ^ мг + 4,97

— Щ 0.в) ~

только

натрий,

из

анионов — крем­

-

12,55 [S04],

(1-16)

ниевая

кислота

в

количестве,

рав­

ном ее содержанию в исходной во­

где

Що.а — щелочность

обработан­

де

(при

частичном

обессоливании

ной

воды,

мг-экв/л;

[SO4] — кон­

она

не

удаляется);

углекислота —

центрация в

исходной

воде

сульфа­

остаточное содержание ее в схемах

та-иона, мг-экв/л.

с

декарбонизаторами

составляет

Надо иметь в виду, что сухой оста -.

примерно

0,22

мг-экв/л

(соответ­

ток

котловой

воды

при

натрий-

ственно

5 мг/л

СОг), при

известко­

хлор-ионировании

будет

выше,

чем

вании

0,5—0,7

мг-экв/л

(НСОз);

при натрий-катионировании, так как

остаточные

содержания

хлоридов и

ион хлора остается в котловой воде,

сульфатов

принимаются

такими,

а бикарбонатный

ион

в

котловой

чтобы

суммарное

содержание

Na+,

воде разлагается и углекислота уда­

БЮз2-, СОз2-, С1- и SO42не превы­

ляется с паром.

шало

заданного

солесодержания.

д)

АММОНИЙ-НАТРИЙ-

Сульфаты

в

частично

обессолен­

ной воде обычно отсутствуют, нали­

КАТИОНИРОВАНИЕ

чие их в частично обессоленной воде

Щелочность

обработанной

воды

возможно только при очень незна­

равна

щелочности

исходной

воды,

чительном

содержании

хлоридов

так

как взамен

бикарбонатов

каль-

в исходной воде,

тогда

содержание