Обработка ингибиторами для устранения коррозии стальных и чугунных труб

1. При отсутствии данных технологических анализов стабильность воды допускается определять по индексу насыщения карбонатом кальция J

(1)

где рН₀ — водородный показатель, измеренный с помощью рН-метра;

рН_s — водородный показатель в условиях насыщения воды карбонатом кальция, определяемый по номограмме рис. 1, исходя из значений содержания кальция С_Са, общего солесодержания Р, щелочности Щ и температуры воды t.

2. Для защиты металлических труб от коррозии и образования бугристых коррозионных отложений стабилизационную обработку воды следует предусматривать при индексе насыщения менее 0,3 более трех месяцев в году.

При определении необходимости стабилизационной обработки воды надлежит учитывать изменение ее качества в результате предшествующей обработки (коагулирования, умягчения, аэрации и т.п.).

3. Для вод, подвергаемых обработке минеральными коагулянтами (сернокислым алюминием, хлорным железом и т.п.), при подсчете индекса насыщения следует учитывать снижение рН и щелочности воды вследствие добавления в нее коагулянта.

Щелочность воды после коагулирования Щ_К, мг-экв/л, следует определять по формуле

(2)

где Щ₀ — щелочность исходной воды (до коагулирования), мг-экв/л;

Д_К —доза коагулянта в расчете на безводный продукт, мг/л;

е_К — эквивалентная масса безводного вещества коагулянта, мг/мг-экв, принимаемая согласно п. 6.19.

Количество свободной двуокиси углерода в воде после коагулирования следует определять по номограмме рис. 2 при известной величине рН коагулированной воды, а при неизвестном рН по формуле

(3)

где (СО₂)₀ — концентрация двуокиси углерода в исходной воде до коагулирования, мг/л.

При известном значении (СО₂)_св по номограмме рис. 2 определяется величина рН воды после обработки коагулянтом.

4. При положительном индексе насыщения для предупреждения зарастания труб карбонатом кальция воду следует обрабатывать

Рис. 1. Номограмма для определения рН насыщения воды карбонатом кальция (рН_s)

Пример. Дано: С_Са = 100 мг/л; Щ = 2мг-экв/л; Р = 3 г/л; t = 40 °С.

Ответ: рН_s = 7,47

Рис. 2. Номограмма для определения концентрации свободной двуокиси углерода в природной воде (или рН)

Пример. Дано: рН = 7, Р = 1 г/л; Щ = 1 мг-экв/л; t = 80 °С.

Ответ: (СО₂)_св = 9,1 мг/л

кислотой (серной или соляной), гексаметафосфатом или триполифосфатом натрия.

Дозу кислоты Д_кис, мг/л, (в расчете на товарный продукт) следует определять по формуле

(4)

где a_кис — коэффициент, определяемый по номограмме рис. 3;

Щ — щелочность воды до стабилизационной обработки, мг-экв/л;

е_кис — эквивалентная масса кислоты, мг/мг-экв (для серной кислоты — 49, для соляной кислоты — 36,5);

С_кис — содержание активной части в товарной кислоте, %.

Дозу гексаметафосфата или триполифосфата натрия (в расчете на Р₂О₅) надлежит принимать:

для хозяйственно-питьевых водопроводов — не более 2,5 мг/л (3,5 мг/л в расчете на РО₄);

для производственных водопроводов — до 4 мг/л.

Рис. 3. Номограмма для определения коэффициента a_кис

При расчете дозы кислоты

5. При отрицательном индексе насыщения воды карбонатом кальция для получения стабильной воды следует предусматривать ее обработку щелочными реагентами (известью, содой или этими реагентами совместно), гексаметафосфатом или триполифосфатом натрия.

Дозу извести следует определять по формуле

(5)

где Д_и —доза извести, мг/л, в расчете на СаО;

b_н — коэффициент, определяемый по номограмме рис. 4 в зависимости от рН воды (до стабилизационной обработки) и индекса насыщения J;

К_t — коэффициент, зависящий от температуры воды: при t = 20 °С – К_t = 1, при t = 50 °С – К_t = 1,3;

Щ — щелочность воды до стабилизационной обработки, мг-экв/л.

Рис. 4. Номограмма для определения коэффициента b_н

При расчете дозы щелочи

Дозу соды в расчете на Nа₂СО₃, мг/л, надлежит принимать в 3—3,5 раза больше дозы извести в расчете на СаО, мг/л.

Если по формуле (5) доза извести Д_н/28, мг-экв/л, получается больше величины d_щ, мг-экв/л, определяемой по формуле

(6)

то в воду кроме извести в количестве d_щ, мг-экв/л, следует вводить также соду, дозу которой Д_с , мг/л, надлежит определять по формуле

(7)

Следует предусматривать возможность одновременно с введением щелочных реагентов дозировать гексаметафосфат или триполифосфат натрия дозой 0,5—1,5 мг/л (в расчете на Р₂О₅) для повышения степени равномерности распределения защитной карбонатной пленки по длине трубопроводов.

При проектировании систем обработки воды гексаметафосфатом натрия или триполифосфатом натрия (без щелочных реагентов) для борьбы с коррозией стальных и чугунных труб производственных водопроводов следует предусматривать дозы этих реагентов 5—10 мг/л (в расчете на Р₂О₅). Для хозяйственно-питьевых водопроводов дозы указанных реагентов не должны превышать 2,5 мг/л в расчете на Р₂О₅.

В случаях обработки воды гексаметафосфатом или триполифосфатом натрия без щелочных реагентов при вводе в эксплуатацию участков новых трубопроводов для снижения интенсивности коррозии следует предусматривать заполнение их на 2—3 сут раствором гексаметафосфата или триполифосфата натрия концентрацией 100 мг/л (в расчете на Р₂О₅) с последующим сбросом этого раствора и промывкой трубопроводов водой с дозами указанных реагентов (в расчете на Р₂О₅): 5—10 мг/л — для производственных водопроводов и 2,5 мг/л — для хозяйственно-питьевых водопроводов.

6. Приготовление растворов гексаметафосфата и триполифосфата натрия для обработки воды должно производиться в растворорасходных баках с антикоррозионной защитой. Концентрацию растворов надлежит принимать от 0,5 до 3 % в расчете на товарные продукты, при этом продолжительность растворения с применением механических мешалок или сжатого воздуха — 4 ч при температуре воды 20 °С и 2 ч при температуре 50 °С.

7. При стабилизационной обработке воды следует предусматривать возможность введения щелочных реагентов в смеситель, перед фильтрами и в фильтрованную воду перед вторичным хлорированием.

При введении реагента перед фильтрами и в фильтрованную воду должна быть обеспечена высокая степень очистки щелочных реагентов и их растворов. Приготовление известкового молока и раствора соды и их дозирование следует предусматривать согласно пп. 6.34—6.39

Введение щелочных реагентов перед смесителями и фильтрами допускается производить в тех случаях, когда это не ухудшает эффекта очистки воды (в частности, снижения цветности).

8. Для формирования защитной пленки карбоната кальция на внутренней поверхности трубопровода в первый период его эксплуатации надлежит предусматривать возможность увеличения доз щелочных реагентов по сравнению с определяемыми по формулам (6) и (7) в два раза, а в дальнейшем длительно на 10—20 % больше определяемой по тем же формулам.

9. Уточнение доз щелочных реагентов, а также продолжительности периода формирования защитной карбонатной пленки производится в процессе эксплуатации трубопровода на основе проведения технологических и химических анализов воды, а также наблюдений за индикаторами коррозии. Этими наблюдениями определяется также целесообразность поддержания небольшого пересыщения воды карбонатом кальция после начального периода формирования защитной карбонатной пленки на стенках труб.

10. При формировании защитной карбонатной пленки в трубопроводах систем хозяйственно-питьевого водоснабжения значение рН обработанной щелочными реагентами воды не должно превышать величины, допускаемой ГОСТ 2874—82.

11. Проектирование стабилизационной обработки маломинерализованных вод с содержанием кальция менее 20—30 мг/л и щелочностью 1—1,5 мг-экв/л следует производить только на основе предпроектных технологических изысканий. При необходимости повышения концентраций в воде кальция Са²⁺ и гидрокарбонатов (НСО₃) следует предусматривать совместную обработку воды двуокисью углерода (СО₂) и известью.

Приложение 6

Рекомендуемое

ФТОРИРОВАНИЕ ВОДЫ

1. В качестве реагентов для фторирования воды следует применять кремнефтористый натрий, фтористый натрий, кремнефтористый аммоний, кремнефтористоводородную кислоту.

Примечание. При обосновании допускается по согласованию с Главным санитарно-эпидемиологическим управлением Минздрава СССР применение других фторсодержащих реагентов.

2. Дозу реагентов Д_ф, г/м³ надлежит определять по формуле

(1)

где m_ф — коэффициент, зависящий от места ввода реагента в обрабатываемую воду, принимаемый при вводе в чистую воду — 1, при вводе перед фильтрами при двухступенчатой очистке воды — 1,1;

а_ф — необходимое содержание фтора в обрабатываемой воде в зависимости от климатического района расположения населенного пункта, устанавливаемое органами санитарно-эпидемиологической службы, г/м³;

Ф — содержание фтора в исходной воде, г/м³.

К_ф — содержание фтора в чистом реагенте, %, принимаемое для натрия кремнефтористого — 61, для натрия фтористого — 45, для аммония кремнефтористого — 64, для кислоты кремнефтористоводородной — 79;

С_ф — содержание чистого реагента в товарном продукте, %.

3. Ввод фторсодержащих реагентов надлежит предусматривать, как правило, в чистую воду перед ее обеззараживанием. Допускается введение фторсодержащих реагентов перед фильтрами при двухступенчатой очистке воды.

4. При использовании кремнефтористого натрия следует принимать технологические схемы с приготовлением ненасыщенного раствора реагента в расходных баках или насыщенного раствора реагента в сатураторах одинарного насыщения.

При применении фтористого натрия, кремнефтористого аммония и кремнефтористоводородной кислоты следует принимать технологические схемы с приготовлением, ненасыщенного раствора в расходных баках.

Для порошкообразных реагентов допускается применение схем с сухим дозированием реагентов.

5. Производительность сатуратора q_с, л/ч (по насыщенному раствору реагента), следует определять по формуле

(2)

где q_с — расход обрабатываемой воды, м³/ч;

n_с — количество сатураторов;

Р_ф — растворимость кремнефтористого натрия, г/л, составляющая при температуре 0°С — 4,3; 20°С — 7,3; 40°С — 10,3.

При определении объема сатураторов время пребывания в них раствора следует принимать не менее 5 ч, скорость восходящего потока воды в сатураторе — не более 0,1 м/с.

6. Концентрацию раствора реагента при приготовлении ненасыщенных растворов в расходных баках следует принимать: для кремнефтористого натрия — 0,25 % при температуре раствора 0 °С и до 0,5% при 25 °С; фтористого натрия — 2,5 % при 0 °С; кремнефтористого аммония — 7 % при 0 °С; кремнефтористоводородной кислоты — 5 % при 0 °С.

Перемешивание раствора следует производить с помощью механических мешалок или воздуха.

Интенсивность подачи воздуха надлежит принимать 8—10 л/(с×м²).

7. Растворы фторсодержащих реагентов должны быть перед использованием отстоены в течение 2 ч.

8. При применении схемы с использованием дозаторов сухого реагента необходимо предусматривать специальную камеру для смешения с водой и растворения отдозированного реагента.

Перемешивание раствора в камере следует предусматривать с помощью гидравлических или механических устройств. При этом концентрацию раствора в камере рекомендуется принимать до 25 % растворимости реагента при данной температуре, а минимальное время пребывания раствора в камере 7 мин.

9. При применении в качестве реагента кремнефтористого натрия, кремнефтористого аммония и кремнефтористоводородной кислоты следует предусматривать мероприятия против коррозии баков, трубопроводов и дозаторов.

10. Фторсодержащие реагенты следует хранить на складе в заводской таре.

Кремнефтористоводородную кислоту следует хранить в баках с выполнением мероприятий, предотвращающих ее замерзание.

11. Помещение фтораторной установки и склада фторсодержащих реагентов должно быть изолировано от других производственных помещений.

Места возможного выделения пыли должны быть оборудованы местными отсосами воздуха, а растаривание кремнефтористого натрия и фтористого натрия должно производиться под защитой шкафного укрытия.

12. При применении фторсодержащих реагентов, учитывая их токсичность, необходимо предусматривать общие и индивидуальные мероприятия по защите обслуживающего персонала.

Приложение 7

Рекомендуемое

УМЯГЧЕНИЕ ВОДЫ

1. Количество воды, подлежащей умягчению, q_у, выраженное в процентах общего количества воды, следует определять по формуле

(1)

где Ж_о.исх — общая жесткость исходной воды, мг-экв/л;

Ж_ос — общая жесткость воды, подаваемой в сеть, мг-экв/л;

Жу — жесткость умягченной воды, мг-экв/л.