Визначення показникiв якостi води

МЕТА І ЗАДАЧА РОБОТИ

Мета роботи – ознайомлення зі способами обробки води, яка надходить на живлення парових i водогрiйних котлiв.

Задача роботи – практичне визначення показникiв якостi води.

 

ТЕОРЕТИЧНI ВИКЛАДКИ ДО РОБОТИ

Домiшки природних вод

Природна вода без вiдповiдної пiдготовки не може направлятися у котел, оскільки вона мiстить у собi механiчнi домiшки, розчиненi солi i гази.

Цi домiшки утворюють шлам i накип, які вiдкладаються на поверхнi нагрiвання котла, а гази (кисень, вуглекислий газ) спричиняють корозiю стiнок труб.

До накипоутворюючих солей вiдносяться солі кремнієвої кислоти, сiрчанокислi i вуглекислi солi кальцію i магнію. Накип вiдкладається у виглядi мiцного шару на стiнках поверхнi нагрiвача i може повнiстю перекривати живий перерiз труби. Шлам видiляється у виглядi дрiбних зважених у водi частинок. Вiдкладання накипу i прилипання шламу до стiнок зменшує коефiцiєнт теплопередачi, призводить до перегрiвання стiнок труб i їхнього руйнування, в результатi чого може виникнути аварiйна ситуацiя при роботi котла.

Уникнути утворення накипу у котлi можливо при видаленнi розчинених у водi солей або переведенням їх у легкорозчинні сполуки, якi не випадають з розчину в осад, незважаючи на їхню високу концентрацiю.

Розглядають такі домiшки природних вод:

1. Грубодисперснi - утворюють з водою гетерогенну систему; розмiр частинок – бiльший за 100 нм; вони обумовлюють мутнiсть води i в основному складаються з глинистих речовин, пiску i органiчних речовин.

2. Колоїдно - дисперснi - утворюють з водою гетерогенну систему; розмiр частинок - вiд 1 до 100 нм; знаходяться у природних водах у колоїдному станi у виглядi рiзних форм кремнiєвої кислоти, сполук алюмiнiю, залiза, органiчних речовин.

3. Істино-розчиннi - складають з водою гомогенну систему; розмiр частинок – менший за 1 нм; перебувають у водi у виглядi окремих iонiв, молекул, або комплексiв молекул.

4. Газовi - містяться у водi у виглядi розчинених газiв (О₂, СО₂, N₂, Н₂S, SO₂, NH₃).

5. Мiнеральнi - являють собою розчиненi у водi мiнеральнi солi.

6. Органiчнi - містяться у водi у виглядi бiлкiв, жирiв, ефiрiв та ін.

7. Iоннi - являють собою катiони i анiони рiзних речовин: катiони Na¹⁺, кальцію Са²⁺, залiза Fе²⁺; анiони вугiльної НСО₃^-, кремнiєвої НSiО₃^-, сiрчаної SO₄^2- кислот.

Показники якостi води

1. Концентрацiя грубодисперсних домiшок (ГДД). На практицi вона визначається по прозоростi i мутностi води. У скляну трубку, залиту водою, помiщають шрифт або хрест з шириною лiнiї 1 мм. Висота стовпа води, при якiй визначається добра видимiсть шрифту або хреста є кiлькiсною оцiнкою концентрації ГДД i прозоростi води.

2. Концентрацiя iстино-розчинених домiшок (iонний склад) визначається методами хiмiчного аналiзу i виражається в мiлiграмах на кiлограм, або в мiлiграм - еквiвалентах на кiлограм.

3. Концентрацiя корозiйно-активних газiв. Залежить вiд природи газу, температури води, парцiального тиску газу над водою та ін. Її визначають спецiальними методами аналiзу.

4. Технологiчнi показники води: окисність, солевмiст, жорсткiсть, лужнiсть.

Окисність - концентрацiя органiчних домiшок у водi. Визначається по витратi окислювача (наприклад, КМnО₄), який використовується для окислення в стандартних умовах органiчних домiшок, які мiстяться в 1 кг води.

Солевмiст - сумарна концентрацiя усiх катiонiв i анiонiв без урахування концентрацiй Н⁺ i ОН^-.

Загальна жорсткiсть - сумарна концентрацiя iонiв кальцію i магнiю, виражається в мiлiграм-еквiвалентах на кiлограм. Концентрацiя бiкарбонат iонiв НСО₃^- називається карбонатною жорсткiстю Жк, анiонiв Сl^-, SО₄^2- та ін. - некарбонатною жорсткiстю Жнк.

Загальна лужнiсть - сумарна концентрацiя усiх анiонiв слабких кислот i iонiв гiдроксилу без урахування iонiв водню, мг - екв/кг

Л₃ = SС_А ^са.к + С_он- - С_н+

 

Способи очистки води

Очистка води проводиться на водопiдготовчiй установцi в декiлька етапiв. На першому етапi з води видiляються грубодисперснi i колоїднi домiшки, а також знижується бiкарбонатна жорсткiсть води. В наступних етапах проводиться очистка води вiд iстинорозчинних домiшок. Попередня очистка води проводиться методами осадження i фiльтрацiї.

До процесiв осадження вiдноситься коагуляцiя, вапнування i магнезiальне знекремнювання. Цi процеси проводяться одночасно в одному апаратi, який називається освiтлювач. Коагуляцiя являє собою фiзико-хiмiчний процес злипання колоїдних часток з наступним видiленням їх iз води. Вапнуванням називають обробку води вапном. При цьому зменшується лужнiсть, жорсткiсть i солевмiст води. Для зниження вмiсту у водi кремнiєвої кислоти застосовують магнезiальне знекремнювання - воду обробляють каустичним магнезитом (вмiст МgO - 70¸80%).

Видалення з води грубодисперсних домiшок проходить у процесi фiльтрування. Воду пропускають через пористе середовище (пiсок, антрацит та ін.). Апарати, в яких проводиться фiльтрування, називають освiтлювальними (механiчними) фiльтрами.

Вода, яка пройшла попередню очистку, вмiщує iстинорозчиннi домiшки. Для їхнього видалення застосовують iонний обмiн, сутнiсть якого полягає у властивостi спецiальних матерiалiв (iонiтiв) витягувати з води один вид iонiв i замiнювати їх iншими. Як iонiти використовуються рiзнi марки сульфовугiлля. Видалення iонiв з води ведуть у дві стадії: катiонування - видалення катiонiв i анiонування - видалення анiонiв. В залежностi вiд iонного обмiну процеси i апарати, що використовуються для цiєї мети, отримали назву: Nа-катiонування, Н-катiонування, ОН-анiонування. Наприклад, при Nа-катiонуваннi iони Са²⁺ i Мg²⁺ замiнюються iонами Nа:

 

Са (НСО₃)₂ + 2NаК = СаК₂ + 2NаНСО₃;

Мg (НСО₃)₂ + 2NаК = МgК₂ + 2NаНСО₃.

 

При цьому солi, які утворюють осад, переводяться у розчиненi сполуки. Процеси iонного обмiну називають пом¢ягченням води.

Недолiки Nа-катiонування - висока лужнiсть i загальний солевмiст; недолiки Н-катiонування - дорожнеча корозiйно-стiйкого обладнання i ускладнення експлуатацiї. Повне хiмiчне знесолювання води може бути досягнуте при Н-катiонуваннi з наступним анiонуванням.