книги / Справочник по водоподготовке котельных установок
..pdfО . В . Л И Ф Ш И Ц
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 |
ИЗДАНИЕ ВТОРОЕ, ПЕРЕРАБОТАННОЕ И ДОПОЛНЕННОЕ
«ЭНЕРГИЯ» МОСКВА 1976
6П2.22
Л64 УДК 621.187.12(03)
Лифшиц О. В.
Л64 Справочник по водоподготовке котельных устано вок. Изд. 2-е, перераб. и доп., М., «Энергия», 1976.
288 с. с ил. |
|
|
|
|
В справочнике изложены вопросы проектирования и эксплуатации |
||||
водоподготовительных установок производственных |
и |
отопительных |
||
котельных низкого и среднего давления, а также |
вопросы |
приготов |
||
ления воды для подпитки тепловых сетей с открытой и |
закрытой си |
|||
стемами теплоснабжения и для горячего водоснабжения от централь |
||||
ных тепловых пунктов. Приведены указания по выбору необходимых |
||||
методов обработки воды, принципиальные схемы |
водоподготовитель |
|||
ных установок и рекомендации по их расчету. |
г. |
под |
названием |
|
Первое издание справочника вышло в 1969 |
||||
«Справочник по водоподготовке котельных установок малой мощ |
||||
ности». |
|
|
|
|
Справочник рассчитан на инженерно-технический персонал, рабо |
||||
тающий в области водоподготовки, |
|
|
|
|
30303-364 |
|
|
|
|
Л 051(01).76~ ,27*75 |
|
|
|
61,222 |
Издательство «Энергия», 1976 г.
ПР Е Д И С Л О В И Е
Всправочнике приведены различные методы и схемы обработки воды; рекомендации по выбору схем и их при
менению |
в зависимости |
от |
качества исходной воды |
и требований, предъявляемых к обработанной воде. |
|||
Даны |
методы расчета |
водоподготовительных устано |
|
вок и оборудования. |
|
|
|
Во втором издании впервые |
освещены новые вопро |
сы: расчет стоков от водоподготовки и котельной; приве дены указания по необходимому при эксплуатации хи мическому контролю различного водоподготовительного и котельного оборудования; схемы частичного обессоли вания воды; различные методы магнитной обработки воды; очистка конденсата от нефтепродуктов и продук тов коррозии оборудования.
При составлении справочника использованы послед ние работы проектных, научно-исследовательских орга низаций, учтен опыт эксплуатации водоподготовитель ных установок.
Организации, занимающиеся проектированием про мышленных и отопительных котельных низкого и сред него давления, не располагают (за небольшим исключе нием) надлежащими кадрами химиков-водников и вы нуждены привлекать для проектирования водоподогре вательных установок теплотехников или сантехников. Эти специфические обстоятельства заставили автора при составлении данного справочника не ограничиваться ма териалами узко справочного характера, а дать также, хотя и в сокращенном виде, основные данные по химии воды и краткое описание сущности применяемых в на стоящее время методов обработки воды, чему посвяще ны первый и второй разделы справочника.
Раздел 13, посвященный вопросам барботажной и вакуумной деаэраций, написан инж. М. Д . Язвиным.
Автор выражает глубокую благодарность инж. И. А. Комаровой, оказавшей помощь при составлении настоящего справочника, и рецензенту инж. И. С. Вайнтраубу, давшему ценные рекомендации, улучшившие со держание справочника.
Замечания и предложения по содержанию справоч ника автор просит направлять по адресу: 113114, Мо сква, Ш люзовая набережная, 10, изд-во «Энергия».
Автор
Раздел первый
ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ ПО ХИМИИ ВОДЫ
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 |
определяют путем фильтрования на измерении электропроводности
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 |
4
кислорода на их окисление при воз действии КМПО4. Величину окисляемости выражают количеством из расходованного КМПО4 или чаще Ог, мг/л.
Ж е с т к о с т ь — показатель, опре деляющий содержание в воде катио нов накипеобразователей — кальция
и магния. |
Ж0 воды |
О б щ а я ж е с т к о с т ь |
|
определяется суммарным |
содержа |
нием в ней Са2+ (кальциевая жест кость) и Mg2+ (магниевая жест кость), выраженным в миллиграммэквивалентах на литр. Часть общей жесткости (в предельном случае — вся), эквивалентная концентрации бикарбонат-ионов НСОз, называет ся к а р б о н а т н о й ж е с т к о с т ь ю Жк, разность между общей и карбонатной жесткостью называет ся н е к а р б о н а т н о й ж е с т к о с т ь ю Жн.к.
Щ е л о ч н о с т ь — показатель, оп ределяющий содержание в воде гид роксильных ионов ОН- и анионов слабых кислот НСОз- , COs2-, РО48-, SiOs2- и др., связанных с катионами Na+, К+, Са2+, Mg2+, которые при диссоциации образуют более силь ные щелочи и придают раствору ще лочной характер.
Теория электролитической диссо циации объясняет, каким образом наличие анионов слабых кислот обусловливает щелочность воды. Например,- соль ЫаНСОз в водном растворе диссоциирует:
Слабая кислота
i |
i |
ОН- |
Na+ НСОГ |
Н+ |
|
I |
|
I |
Сильная щелочь |
Раствор ЫаНСОз имеет щелочной характер, так как NaOH — сильная щелочь, а Н2СО3 — слабая кислота. Или, например, соль (NH4)2S04, растворенная в воде, диссоциирует:
Сильная кислота
2NH4+ S O !- 2Н+ 20Н -
I___________________________ I
Слабая щелочь
Раствор (NH4)2SO4 имеет кислый характер, так как H2SO4 — сильная кислота, a NH4OH — слабая щелочь.
Вприродных водах (называемых
вводоподготовке также исходными) щелочность Щя.8 обусловливается
содержанием иона НС03- . Если в исходной воде содержание иона НСОз- , выраженное в миллиграмм-
эквивалентах |
на |
литр, |
меньше |
или равняется |
общей |
жесткости |
|
(НСОз“ ^Ж о ), |
то |
величина Щя.в |
эквивалентна Жк (Я(и.в=Жк). Если
НСОз- >Жо, то все катионы жест кости связаны с НСОз- , т. е. Жо— =Жк и, кроме того, в воде находит ся бикарбонат натрия в количестве:
ЫаНСОз=Щи.в—Жо.
О б щ е й щ е л о ч н о с т ь ю в о д ы Щ0 называется сумма содержащих ся в ней гидроксильных ионов и анионов слабых кислот, выраженных
вмиллиграмм-эквивалентах на литр. Общая щелочность определяется
титрованием пробы воды соляной кислотой в присутствии сначала фе нолфталеина (Ф), затем метилоран жа (М). Такое раздельное титрова ние позволяет по табл. 1-1 достаточ но точно определить наличие отдель ных компонентов общей щелочности воды при следующих условиях: Ф*=0,2Ф<М и рН<9,5, к тому же в воде не могут одновременно при-
|
|
Т а б л и ц а |
1-1 |
|
Вычисление компонентов общей |
||||
меж |
щелочности |
|
||
|
Составляющие |
общей |
||
Соотношение Мду |
|
|
щелочности |
|
Вода |
6 х |
Карбонаты со|“ |
и о |
|
И 0 |
содержит |
1 . |
|
Я |
|
|
|
н |
|
|
|
5 о |
|
| | |
|
|
|
|
5 5 |
Ф=0 |
нсо7 |
м |
0 |
0 |
2Ф<М нсо7 и соз“ |
Ж—2Ф |
2Ф |
0 |
|
2Ф=М |
coi~ |
0 |
2Ф |
0 |
2Ф>М |
cofr и он- |
0 |
2(Af—Ф) |
2Ф-Ж |
II |
4он- |
0 |
0 |
М |
5
(г. Свердловск) в результате окис лительно-восстановительных процес сов, связанных со стоками от пред приятий, в воде под толщей льда
О т н о с и т е л ь н о й |
|
щ е л о ч н о |
полностью |
отсутствует |
кислород и |
||||||||||||||||||
с т ь ю |
|
называется |
|
общая |
|
щелоч |
имеется двухвалентное |
железо. |
|||||||||||||||
ность |
воды |
в |
пересчете |
на |
NaOH, |
Содержание двухвалентного желе |
|||||||||||||||||
отнесенная к |
сухому |
остатку |
воды |
за в подземных водах определяется |
|||||||||||||||||||
и выраженная в процентах |
|
|
|
калориметрическим |
путем |
и |
выра |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
Що-40.100 |
|
|
|
жается в |
миллиграммах |
на литр. |
|||||||||||
|
|
Щот = |
|
|
(1-1) |
В |
поверхностных |
водах |
обычно |
||||||||||||||
|
|
|
|
S |
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
содержится |
трехвалентное |
железо, |
|||||||||||||
где |
Щот — относительная |
|
щелоч |
преимущественно |
в |
виде |
|
коллоид |
|||||||||||||||
ность, |
%; |
Щ 0 — общая |
щелочность |
ных соединений; |
количество трехва |
||||||||||||||||||
воды, |
|
мг-экв/л; |
S — сухой |
остаток |
лентного железа определяется обыч |
||||||||||||||||||
воды, |
мг/л; |
40 — эквивалент |
NaOH. |
но весовым |
путем (в виде |
полутор |
|||||||||||||||||
И о н н ы й |
с о с т а в |
в о д ы . |
Рас |
ных |
окислов |
Ре20 3+А120з) |
и |
выра |
|||||||||||||||
творенные в воде соли в той или |
жается в миллиграммах на литр. |
||||||||||||||||||||||
иной |
степени |
диссоциированы |
на |
К о н ц е н т р а ц и я |
|
в о д о р о д |
|||||||||||||||||
ионы. При этом вода как электролит |
н ы х и о н о в |
pH — один |
из |
важ |
|||||||||||||||||||
является |
всегда |
электрически |
ней |
ных показателей качества воды, по |
|||||||||||||||||||
тральной, |
так |
как |
сумма |
положи |
которому можно определить, щелоч |
||||||||||||||||||
тельно заряженных ионов—катионов |
ная вода или кислая. Классифика |
||||||||||||||||||||||
всегда |
равна |
сумме |
отрицательно |
цию воды по величине pH можно |
|||||||||||||||||||
заряженных |
ионов—анионов, |
выра |
представить так: |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
женных в миллиграмм-эквивалентах |
Степень кислотности или |
|
|
„ |
|
|
|||||||||||||||||
на литр. Это правило служит осно |
|
щелочности |
|
|
Рн |
|
|
||||||||||||||||
Кислая........ |
|
1—3 |
|
|
|
|
|||||||||||||||||
вой |
проверки |
полного |
анализа, |
|
4—6,5 |
|
|||||||||||||||||
в котором определяют присутствую |
Слабокислая.................. |
|
|
||||||||||||||||||||
Нейтральная. . . . . |
|
|
|
7 |
|
|
|||||||||||||||||
щие в воде катионы и анионы. |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
Слабощелочная . . . . |
|
7,5—10 |
|
|||||||||||||||||||
Обычно в природной воде присут |
Щелочная... |
|
II—14 |
|
|
|
|
||||||||||||||||
ствуют |
катионы |
Са2+, |
M g2+, |
Na+, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Fe2+ и анионы НСОз- , |
С1~, |
SO42-, |
Р а с т в о р е н н ы е |
|
г а з ы . |
При |
|||||||||||||||||
S i0 32- , |
реже |
NH4+, |
Fe3+, |
N 0 2-, |
приготовлении воды для энергетиче |
||||||||||||||||||
NO3-. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ских |
целей |
представляют |
интерес |
||||||||
Ж елезо в природных водах встре |
те газы, |
которые |
могут |
вызвать |
|||||||||||||||||||
чается в виде двухвалентных ионов |
коррозию |
металла. К таким |
газам, |
||||||||||||||||||||
и в виде коллоидных, а также комп |
встречающимся в природных водах, |
||||||||||||||||||||||
лексных органических и неорганиче |
относятся: |
кислород, |
углекислота, |
||||||||||||||||||||
ских соединений двух- и трехвалент |
сероводород, аммиак. |
|
|
|
|
||||||||||||||||||
ного железа. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Растворенный |
в |
воде |
|
кислород |
||||||||||
В |
подземных |
водах |
двухвалент |
(попадающий в основном из возду |
|||||||||||||||||||
ное железо |
находится |
преимущест |
ха) |
является |
главным |
коррозион |
|||||||||||||||||
венно в виде бикарбоната F e(H C 03)2. |
ным агентом, вызывающим неполад |
||||||||||||||||||||||
В артезианской воде в редких слу |
ки в работе энергетического обору |
||||||||||||||||||||||
чаях, |
когда |
имеет |
место |
подпитка |
дования. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
водоносного |
горизонта |
водами |
рек |
Особый |
|
интерес |
|
представляет |
|||||||||||||||
или болот, может находиться двух |
углекислота, |
которая |
в |
природных |
|||||||||||||||||||
валентное железо в виде комплекс |
водах встречается в виде свободной |
||||||||||||||||||||||
ных органических соединений. В ис |
углекислоты, представляющей собой |
||||||||||||||||||||||
ключительных |
случаях |
двухвалент |
растворенный в воде газ |
С 02, полу- |
|||||||||||||||||||
ное |
железо |
может |
встречаться и |
связанной углекислоты, т. е. в виде |
|||||||||||||||||||
в поверхностной |
воде. Так, |
напри |
бикарбонатных ионов |
Н С 03- , в не |
|||||||||||||||||||
мер, зимой в Верхнеисетском озере |
которых |
случаях |
в |
виде |
связанной |
||||||||||||||||||
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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 |
|
7
|
6) |
Величина |
общей |
жесткости |
лом, что сумма растворенных в во |
||||||||||||||||||||||
должна равняться сумме концентра |
де катионов равна сумме анионов, |
||||||||||||||||||||||||||
ций |
кальция |
и |
магния, |
выражен |
строят график состава исходной во |
||||||||||||||||||||||
ных в миллиграмм-эквивалентах на |
ды, для чего на параллельных ш ка |
||||||||||||||||||||||||||
литр: |
|
|
Сам- |
|
|
|
|
|
|
лах в соответствии с рядом активно |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Mg*+ |
|
|
(1-4) |
сти ионов в масштабе откладывают |
||||||||||||||||
|
|
|
Ж И.В-- 20,04 "*■.12,16 |
’ |
|
содержание катионов и под ними — |
|||||||||||||||||||||
где Ж и.а— общая |
жесткость |
исход |
анионов в миллиграмм-эквивалентах |
||||||||||||||||||||||||
на литр. Такой график помогает ре |
|||||||||||||||||||||||||||
ной воды, мг-экв/л. |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
шить |
ряд |
вопросов |
в |
процессах |
во |
||||||||||||||||
|
г) |
Концентрация |
бикарбонатного |
||||||||||||||||||||||||
|
доподготовки |
(известкования, |
водо- |
||||||||||||||||||||||||
иона |
НСОз- , выраженная |
в |
милли |
||||||||||||||||||||||||
род-катионирования, |
|
внутрикотло- |
|||||||||||||||||||||||||
грамм-эквивалентах на |
литр, |
долж |
|
||||||||||||||||||||||||
вой обработки и пр.). |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
на быть: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
при Д |
И. . > |
Я |
. , |
|
|
|
|
|
1-3. ВЫ ЧИСЛЕНИЕ СОСТАВА |
|||||||||||||||||
• |
|
[НСО"3]н. „ = |
Ж к = |
|
Щ и. в; |
(1-5) |
|||||||||||||||||||||
|
|
ВОДЫ ПОСЛЕ РАЗЛИЧНЫ Х |
|||||||||||||||||||||||||
|
При Ж и .в < Щ „ .в |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
СТАДИЙ |
ЕЕ ОБРАБОТКИ |
|
||||||||||||||||||
[НСОГ]„.. = |
Щ и. в; Д |
, в= Ж |
к, |
а) ИЗВЕСТКОВАНИЕ |
И |
|
КОАГУЛЯЦИЯ |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
Ж н.к = |
0, |
|
|
|
|
(1-6) |
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Известкование |
производится |
|
при |
|||||||||||||||
где Щъл — щелочность исходной во |
|
||||||||||||||||||||||||||
различных дозах извести в зависи |
|||||||||||||||||||||||||||
ды, |
|
мг-экв/л; [нС О г]и. в— концент |
мости от качества исходной воды и |
||||||||||||||||||||||||
рация бикарбонатного иона в ис |
требуемых |
окончательных |
резуль |
||||||||||||||||||||||||
ходной воде, мг-экв/л; |
Жк — карбо |
татов, в соответствии с чем и опре |
|||||||||||||||||||||||||
натная |
|
жесткость |
исходной |
воды, |
деляется состав обработанной воды. |
||||||||||||||||||||||
мг-экв/л; |
Ж в.к — некарбонатная |
ж е |
В |
случаях, |
когда |
осуществляется |
|||||||||||||||||||||
сткость исходной воды, мг-экв/л. |
только коагуляция |
обрабатываемой |
|||||||||||||||||||||||||
|
Имеет практический интерес пред |
воды и дозировка извести произво |
|||||||||||||||||||||||||
ставить анализ воды в виде диа |
дится |
с |
целью |
подщелачивания |
|||||||||||||||||||||||
граммы |
гипотетического состава со |
(когда карбонатной |
жесткости |
не |
|||||||||||||||||||||||
лей. Пример такой диаграммы при |
достаточно для реакции с коагулян |
||||||||||||||||||||||||||
веден на рис. 1-1. Пользуясь прави- |
том, см. § 2-1), то жесткость и су |
||||||||||||||||||||||||||
0,5 |
|
|
2,0 |
|
|
|
1,25 |
|
|
1,0 |
хой |
остаток |
обработанной |
воды уве |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
личиваются |
|
и |
их |
определяют |
по |
||||||||
„ |
|
2+ |
|
|
Са2 + |
|
|
|
2+ |
Na++K+ |
формулам: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Ж о . в = Ж „ . в + К ; |
|
(1-7) |
|||||||||||||||||
Fe |
|
|
|
|
|
MS |
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 0. в = |
5 „ .в + |
аАГ, |
(1-8) |
|||||||
|
|
|
|
|
НС03 |
|
|
|
|
|
|
с г |
где Жо.в — общая |
жесткость |
обра |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ботанной |
воды, |
мг-экв/л; S0.B— су |
|||||||||||
|
|
-4- |
|
|
|
|
t~'yr |
|
|
|
|
хой |
|
остаток |
обработанной |
воды, |
|||||||||||
|
& |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I NaCl |
мг/л; |
S„.B — сухой |
остаток |
исходной |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
воды, |
мг/л; |
К — доза |
коагулянта, |
||||||||||||||
|
g |
| |
са(нС О ,)г |
| £ |
| |
| |
|
! КС1 |
|||||||||||||||||||
|
£ |
1 |
|
|
|
|
Ц |
! |
2 |
|
|
|
мг-экв/л; |
а — коэффициент |
(при |
ко |
|||||||||||
|
Рм . |
|
3,0 |
|
|
|
|
|
агуляции |
|
хлорным |
|
железом |
|
а = |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
=55,5, при коагуляции сернокислым |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Na2S04 |
|
железом |
или |
сернокислым |
алюми |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
нием а= 68,07). |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
K2SO4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Если известкование осуществляет |
||||||||||||||||
Рис. 1-1. Диаграмма гипотетического соста |
ся |
при |
условии |
Ж с а > Ж к |
|
(см. |
|||||||||||||||||||||
§ 2-2, а ) , то жесткость и сухой оста |
|||||||||||||||||||||||||||
ва содей в исходной |
воде по данным ана |
||||||||||||||||||||||||||
лиза (S К ат - |
2 Ан - 4,75 мг-экв/л). |
ток |
обработанной |
воды снижаются, |
|||||||||||||||||||||||
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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- |
ft
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 |
10