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 водо-разбора наружной и внутренней водопроводной сети.

Работники теплоснабжающих организаций, имеющие доступ к системах 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 Ьолее 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), окис-ляемостью (содержанием органических веществ), содержанием в воде растворенных коррозионно-активных газов (кислорода и углекислоты) и водородным показателем — pH 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 (см. табл. 6.15).

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 — 02, С02, Н28, М2, а также катионы и анионы поступивших в воду солей — Са2+, М^2+, №+, К+, НСО'3, СР, 802'4, N0^, N02*.

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 (pH) — определяют в профильтрованных пробах в соответствии с инструкциями по аналитическим методам анализов [30].

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 О-, и углекислоты С02, значения pH среды и наличие стимуляторов и пассиваторов коррозии.

Рассмотрим некоторые показатели качества.

Общая жесткость воды определяется присутствием в ней растворенных солей кальция и магния — карбонатов СаСОэ, М§С03; бикарбонатов — Са(НС03)2; М§(НСОэ)2; сульфатов Са804, М§804; хлоридов и др.

Общая жесткость воды складывается из карбонатной и некарбонатной жесткости, но формируют ее только соли кальция и магния (рис. 6.44). 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 МдО.

Оа С03 Мд С03

Са С12 Мд С12 Са ЭОд МдЭ04

Са(НС03)2

Му(НС03)2

Устранимая

кипячением

(временная)

жесткость

Постоянная

жесткость

Рис. 6.44. 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 С02 (диоксид углерода) в карбонатных соединениях и водных растворах может находиться в следующих трех состояниях:

связанная углекислота, присутствующая в растворах в виде монокарбонатов (СаС03, М^С03);

полусвязанная углекислота, находящаяся в растворах в форме бикарбонатов Са(НС03)2;]У^ (НС03)2;

свободная углекислота, присутствующая в водном растворе в свободном виде СО?,

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 Са2' и М§2' можно описать следующим динамическим уравнением:

Н20 + С02 <=> Н2С03 <=> Н+ + НСО3 <=> 2Н+ +СО3-. (6.12)

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:

У=рН-рН5, (6.13)

где pH — показатель фактической (по анализу) концентрации водородных ионов воды; рНА — величина концентрации ионов водорода, отвечающая состоянию стабильности воды.

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

В зависимости от значения pH водного раствора оценивают реакцию среды (табл. 6.12):

Таблица 6.12

Оценка реакции водных растворов в зависимости от pH

Реакция среды

Значение pH

Кислая

1-3

Слабокислая

4-6

Нейтральная

7

Слабощелочная

8-10

Щелочная

11-14

Вода питьевого качества имеет pH = 6,5—9,0.

При pH > рН5, J = (+) — вода неагрессивная; при pH < рН5, J= (—) вода агрессивная; при pH = рНА, / = 0 — вода стабильная.

Соотношение рН/рНу 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 [8]. 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 накипеобразовате-лей 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 температурычем ниже она, тем выше содержание растворенного кислорода — и колеблется в открытых источниках в количествах от 10 до 14 мг/л (температурный коэффициент растворимости газов в воде отрицательный).

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >