Карбонатной жесткостью

В зависимости от качества исходной воды ее обработка осуществляется различными способами. По схеме натрий-катионирования производится умягчение воды с относительно малой величиной карбонатной жесткости. Обработанная вода по этой схеме выдается со следующими показателями: жесткость — не более 10 мг-экв/кг, щелочность равна карбонатной щелочности исходной воды, а сухой остаток больше сухого остатка исходной воды на 50 мг/кз.

Проведенные исследования показали, что при прочих равных условиях имеется зависимость интенсивности карбонатно-кальцие-вого накипеобразования от значения карбонатной щелочности сетевой воды (рис. 3.2). Это обстоятельство следует учитывать, определяя качество сетевой воды, при использовании водогрейных котлов в каждом конкретном случае для существующих условий эксплуатации.

Рис. 3.2. Зависимость допустимой карбонатной жесткости сетевой воды от карбонатной щелочности и температуры воды на выходе из котла:

Для предотвращения выпадения карбоната кальция и гидроокиси магния в толще катионита производилось подкисление свежего раствора путем дозирования кислоты после регенерационного насоса. Дозировка проводилась из расчета полного устранения гидратной щелочности и перевода карбонатной щелочности в бикарбонатную. Удельный расход кислоты составлял 90—100 г/м3 умягченной воды.

При химическом обессоливании воды все катионы солей w Н-катионитном фильтре замещаются на ионы водорода. Катио-нитные фильтры регенерируются серной (или соляной) кислотой... При стехиометрическом расходе кислоты из Н-катионитного фильтра удаляются сульфаты (хлориды) кальция, магния и натрия. Причем сумма этих солей эквивалентна сумме всех солей: в исходной воде. В анионитных фильтрах анионы кислот замещаются на ионы ОН, и из анионита выходит обессоленная вода. Анионитные фильтры регенерируются раствором едкого натра' и при стехиометрическом расходе щелочи из анионита удаляются: сульфат, хлорид, карбонат и силикат натрия. Суммарное количество этих солей эквивалентно сумме анионов сильных кислот остатков, углекислоты и карбонатной щелочности декарбонизо-ванной воды и кремниевой кислоты в исходной воде.

Таким образом, наличие в воде только бикарбонатной щелочности устанавливают по тому, что при титровании ее по фенолфталеину затрата кислоты равна практически нулю и кислота затрачивается лишь при титровании по метиловому оранжевому. Наличие в воде только карбонатной щелочности (под которой также подразумевают сумму концентраций ионов СО"~ и образовавшихся в результате их гидролиза ионов НСО7 и ОН~) устанавливают по тому, что при титровании по фенолфталеину затрачивается то же количество кислоты, что и при последующем титровании по метиловому оранжевому.

воду серной кислоты, которая нейтрализует эквивалентное количество би-карбонатной щелочности.

Свойства обработанной воды (при оценке величины сухого остатка после ее нат-рий-катионирования) примерно такие же, как и после известковой обработки, за исключением того, что несколько возрастает величина остаточной карбонатной щелочности соответственно уменьшению Са2+ в воде на выходе из осветлителя.

Для вод, у которых [НСО3]ИСх > [Са]исх + Дк, выделение Mg2+ необходимо по условиям снижения щелочности воды. Остаточное содержание Mg2+ в этом случае [вычисляется по формуле (3-14) ] может оказаться меньше равновесной концентрации магний-ионов, отвечающей оптимальному для удаления кремнекислых соединений значению рН (или, иными словами, значение рН по условиям разрушения бикарбонатной щелочности требуется больше того, которое определяет оптимальные условия для удаления кремнекислых соединений).

При магнезиальном обескремнивании щелочных вод поддерживают режим карбонатной щелочности. Расчетная доза извести в этом случае определяется как

В простейшем случае приближенно можно считать, что общая щелочность воды может состоять только из гидратной щелочности; из суммы гидрат-ной и карбонатной щелочности; из суммы карбонатной и бикарбонатной щелочности; только из би-карбонатной щелочности.

Свободная щелочь, поступающая в котлы с питательной водой (или образующаяся в котле вследствие взаимодействия фосфатов натрия с карбонатной жесткостью воды), подлежит нейтрализации фосфорной кислотой или кислыми фосфатами. Соответствующие расчеты показали, что при практически полном отсутствии присоса охлаждающей воды в конденсаторах турбин режим чисто фосфатной щелочности котловой воды можно обеспечить дозированием лишь тринат-рийфосфата.

Для защиты систем горячего водоснабжения трубы и полотенцесушители (регистры) покрывают расплавленным цинком. Однако цинковые покрытия обеспечивают удовлетворительную защиту стальных труб лишь в слабоагрессивных водах (с карбонатной жесткостью 2—3 мг-зкв/кг). Эффективность подобной защиты можно повысить путем увеличения толщины покрытия до 100 мкм и легирования цинка алюминием, магнием, титаном. Наиболее перспективный вид покрытия для защиты от коррозии труб, по которым транспортируется горячая вода — эмалирование. Применение эмалей возможно, если они имеют достаточную термическую и химическую стойкость в горячей воде и не содержат токсичных компонентов, так как вода, контактирующая с ними, должна удовлетворять требованиям санитарных норм. Такими эмалями являются силикатные эмали. Перспективно применение безгрунтового эмалирования с созданием одного слоя эмали доста* точной толщины [15].

готовления перед термической деаэрацией воды. Наиболее строгий эксплуатационный контроль в этих условиях осуществляется за карбонатной жесткостью и остаточным содержанием коррозионно-агресеивных газов в воде, т. е. за выходными показателями качества подпиточной воды. Вследствие промежуточного положения декарбонизаторов в схеме и отсутствия жестких норм в правилах технической эксплуатации для показателей их эффективности роль декарбонизаторов в системе подготовки подпиточной воды нередко недооценивают.

Основой для выбора водоисточника должно явиться то обстоятельство, что иода с карбонатной жесткостью, не превышающей 2 мг-экв/кг, практически не вызывает накипеобразования. При этом надо учесть, что при концентрации ионов хлора менее 10 мг/кг вода практически не агрессивна в отношении латуни Л-68. Разрушение окисных пленок технологического характера и, следовательно, ускорение коррозии этого сплава начинают заметно усиливаться при концентрации хлоридов выше 50 мг/кг С14~ и сульфатов выше 300 мг/кг S042~. При обработке части охлаждающей воды известкованием процесс ведут на холоде до получения остаточной щелочности этой воды 2,0—2,5 мг-экв/кг. Воду затем подвергают фильтрованию через механические фильтры.

Свободную щелочь, поступающую в котлы с питательной водой (или образующуюся в результате реакции фосфатов натрия с карбонатной жесткостью), подвергают нейтрализации путем введения фосфорной кислоты или кислых фосфорнокислых солей (Na2HPO4, NaH2PO4).

Свободная щелочь, поступающая в котлы с питательной водой (или образующаяся в котле вследствие взаимодействия фосфатов натрия с карбонатной жесткостью воды), подлежит нейтрализации фосфорной кислотой или кислыми фосфатами. Соответствующие расчеты показа-

В водах, где жесткость превышает эквивалентную концентрацию ионов НООГ, эту величину часто называют карбонатной жесткостью, а разность между общей жесткостью и карбонатной, т, е. величину

называют некарбонатной жесткостью. Не следует смешивать с этими терминами понятия временной и постоянной жесткости. Временной жесткостью называется та часть жесткости, которая устраняется при кипячении воды в результате процессов

обычно незначительна. Наоборот, в сильномииерализованпых водах эти ионы составляют основную часть сухого остатка. Щелочность природных поверхностных вод, как правило, не превышает 5 мг-экв/кг, так как при большем ее значении начинает, уже при обычных температурных условиях, протекать вправо реакция (2-3). В грунтовых водах, под влиянием свободной углекислоты данная реакция протекает влево с растворением карбонатных пород, содержащих кальций, магний, реже марганец и др. Подобные артезианские воды с карбонатной жесткостью до 10 мг-экв/кг и выше при попадании на поверхность быстро мутнеют, так как происходит реакция термического умягчения воды уже при температуре окружающего воздуха с выделением СаСОз. Нередко при этом из бесцветной прозрачной воды выпадает осадок бурого цвета, что свидетельствует о присутствии в воде, кроме солей жесткости, бикарбоната двухвалентного железа, который распадается и окисляется до трехвалентного за счет кислорода воздуха по реакциям

Отложения, образующиеся на поверхностях теплсоб-менной аппаратуры, с которыми находится в контакте вода, по своему составу можно разбить на три основных группы. При достаточно высоком подогреве (40° С и выше) вод с карбонатной жесткостью, превышающей 3 — 4 мг-экв/кг, возникают за счет протекания реакций 2 — 3 и 2 — 4 отложения, в основном состоящие из карбоната кальция. Нагрев до 20 — 40° С маломинерализованных вод, содержащих значительные количества органических веществ и грубодисперсных неорганических соединений, приводит к образованию слизеобразных биологических отложений. Наконец, подогрев недеаэрированной воды с карбонатной жесткостью ниже 2 мг-экв/кг сопровождается образованием наносных от-ложетшй, в основном состоящих из продуктов коррозии.

Некоторого снижения интенсивности коррозионных отложений в оборотных системах охлаждения, где циркулирует вода с карбонатной жесткостью (щелочностью) ниже 2 мг-экв/кг, можно достичь за счет повышения рН среды до 8—8,5 подщелачиванием ее после охладителя едким натром или аммиаком. Добавочную воду в цикл при этом целесообразно вводить до охладителя, так как в последнем происходит удаление части свободной углекислоты, а это снижает расход щелочного реагента.