空調(diào)用水系統(tǒng)水質(zhì)指標(biāo)水中的雜質(zhì)及其危害性

天然水中的雜質(zhì)是多種多樣的，這些雜質(zhì)按其顆粒大小的不同可分成三類：顆粒最大的稱為懸浮物；其次是膠體；最小是離子和分子，即溶解物質(zhì)。

懸浮物是指水流動(dòng)時(shí)呈懸浮狀態(tài)存在，但不溶于水的顆粒物質(zhì)，其顆粒直徑在10mm以上，通過濾紙可以被分離出來。主要是沙子、粘土以及動(dòng)植物的腐敗物質(zhì)。

膠體是顆粒直徑在10^-6～10^-4之間的微粒，是許多分子和離子的集合體，通過濾紙不能分離出來。它們?cè)谒胁荒芟嗷フ澈希欠€(wěn)定在微小的膠體顆粒狀態(tài)下，不能依靠重力自行下沉。天然水中的有機(jī)膠體多半是由動(dòng)植物腐爛和分解后生成的腐殖質(zhì)，同時(shí)還帶有一部分礦物膠質(zhì)體，主要是鐵、鋁和硅的化合物。

天然水中的溶解物質(zhì)(主要是鈣、鎂、鉀、鈉等鹽類)和一些溶解氣體，大都是以離子狀態(tài)存在，其顆粒小于10mm。離子是由于水溶解了某些礦物質(zhì)而帶入的。例如鈣離子Ca主要來自地層中石灰石(CaC0₃)和石膏(CaS0₄·2H₂0)的水溶解，鎂離子Mg是由白云石(MgC0₃· CaC0₃)受含C0₂的水溶解而成的。天然水中的溶解氣體主要有氧O₂和二氧化碳C0₂，氧的來源是由于水中溶解了大氣中的氧。至于C0₂，主要是水中或泥土中有機(jī)物的分解和氧化的產(chǎn)物。

通常，天然水中的懸浮物和膠體雜質(zhì)在水廠里通過混凝和過濾處理后，大部分被清除。但如果就將這外觀上看來澄清的水作為鍋爐給水，水中的一部分溶解鹽類(主要是鈣、鎂鹽類)就會(huì)析出或濃縮沉淀出來。沉淀物的一部分成為鍋水中的懸游雜質(zhì)-水渣；而另一部分則附著受熱面的內(nèi)壁上，形成水垢。

水垢導(dǎo)熱性能很差(約為鋼的1/30～1/50)，它的存在使受熱面的傳熱情況顯著變壞，從而使鍋爐的排煙溫度升高，降低了鍋爐的出力和效率。根據(jù)試驗(yàn)，在汽鍋內(nèi)壁附著1mm厚的水垢，就要多消耗煤2%～3%左右。與此同時(shí)，受熱面的壁溫大為增高，引起金屬的過熱而使其機(jī)械強(qiáng)度降低，導(dǎo)致管壁起皰或出現(xiàn)裂縫。

鍋爐水管中結(jié)垢后，會(huì)減少管內(nèi)流通截面，增加水循環(huán)的流動(dòng)阻力，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)堵塞水管，破壞循環(huán)回路的正常工作，結(jié)果使管子燒壞。

消除水垢不僅需要耗費(fèi)較大的人力、物力；而且還會(huì)使受熱面受到損傷，降低鍋爐壽命。汽鍋中的水，隨著不斷蒸發(fā)，其所含的懸浮物、油脂及鹽分等濃度也會(huì)有所增加。當(dāng)其濃度達(dá)到某一限度時(shí)，鍋水的蒸發(fā)面上便會(huì)產(chǎn)生大量泡沫和形成汽水共騰現(xiàn)象。此時(shí)，鍋水及其所含的鹽分隨蒸汽大量溢出，嚴(yán)重影響蒸汽品質(zhì)；同時(shí)還會(huì)造成過熱器及蒸汽管道中的積鹽及結(jié)垢現(xiàn)象。過熱器結(jié)垢后使管壁溫度增高很多，以致燒損。

水中溶有的氧和二氧化碳會(huì)對(duì)鍋爐的受熱面產(chǎn)生化學(xué)腐蝕。鍋爐的給水和鍋水又都是電解質(zhì)(酸、堿、鹽的水溶液)，金屬在電解質(zhì)中會(huì)產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕作用。這兩種腐蝕均為局部腐蝕，即在金屬表面產(chǎn)生潰傷性或點(diǎn)狀腐蝕，俗稱起麻點(diǎn)。腐蝕到一定階段，常形成穿孔，造成鍋爐事故。

由此可見，供熱鍋爐水處理的主要任務(wù)是：降低水中鈣、鎂等鹽類的含量(俗稱軟化)，防止鍋內(nèi)結(jié)垢現(xiàn)象，減少水中的溶解氣體(俗稱除氧)，以減輕對(duì)受熱面的腐蝕。

對(duì)大部分供熱鍋爐，給水經(jīng)預(yù)先處理后進(jìn)入鍋爐，稱為鍋外水處理；對(duì)一些小容量的供熱鍋爐，水處理在汽鍋內(nèi)部進(jìn)行，則稱為鍋內(nèi)水處理。

空調(diào)系統(tǒng)用水水質(zhì)的優(yōu)劣，直接影響到空調(diào)裝置的制冷或供熱能力，若水質(zhì)不符合要求，就會(huì)使空調(diào)設(shè)備受到腐蝕或結(jié)垢，降低換熱系數(shù)和制冷(熱)效率，造成運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用高，浪費(fèi)能量。因此必須對(duì)空調(diào)用水進(jìn)行處理，使之符合空調(diào)用水要求，才能達(dá)到提高效率和節(jié)能的目的。

對(duì)于水質(zhì)的要求，可以歸納為如下主要幾點(diǎn)：

(1)為了保證使鍋爐、熱變換器等設(shè)備和管道內(nèi)壁不致結(jié)垢，影響安全和運(yùn)行，必須基本上除去水中的硬度。對(duì)于不同型式的鍋爐，可以有不等的允許殘余硬度，例如，對(duì)于筒式鍋爐，允許殘余總硬度0.12毫克當(dāng)量/升，強(qiáng)制循環(huán)鍋爐為0.07毫克當(dāng)量/升。

(2)熱水系統(tǒng)中設(shè)備和部件的制作材料絕大部分是鋼、不銹鋼和鐵，但也有少數(shù)設(shè)備，例如空氣加熱器、熱水和熱器等熱交換器，往往部分地采用黃銅和青銅之類的非鐵金屬。對(duì)于鋼、不銹鋼和鐵來說，高pH值能防止腐蝕。但是，黃銅和青銅等非鐵金屬在高pH值的水中，則會(huì)因產(chǎn)生所謂除鋅作用而引起一種特殊形式的腐蝕。

為了使鋼鐵材料不受腐蝕，水的pH值應(yīng)保持10.0～10.5。但對(duì)于黃銅和青銅之類的非鐵金屬(不包括鋁)時(shí)，則pH值最好能提高到10.0～10.5甚至10.5～11.5。

(3)必須從水中除去所有氣體，特別是氧氣以及二氧化碳。這些氣體在冷水進(jìn)行化學(xué)處理過程的前后，往往都或多或少地存在于水中。

如果滿足了上述三點(diǎn)要求，則系統(tǒng)的防止腐蝕和結(jié)垢問題將可基本上得到解決。

為了表示水中所含雜質(zhì)的品類和數(shù)量，這里提出幾個(gè)常用的水質(zhì)指標(biāo)。

(1)懸浮固形物：即水通過濾紙后被分離出來的固形物，經(jīng)干燥至恒重。它的含量是以1升水中所含固形物的mg數(shù)來表示，即(mg/l)。

(2)溶解固形物：將已被分離出懸浮固形物后的水，經(jīng)蒸發(fā)、干燥后所得的殘?jiān)?；單位為mg/l。溶解固形物包括了水中所含有機(jī)物，故與水的含鹽量稍有出入。

(3)硬度(H)：硬度是指溶解于水中能形成水垢的物質(zhì)—鈣、鎂鹽類的總含量。因此，把水中鈣(Ca)、鎂(Mg)離子的總含量稱為總硬度(H)，其單位以mge/l表示。

溶解于水中的重碳酸鈣Ca(HC0₃)₂、重碳酸鎂Mg(HC0₃)₂和鈣、鎂的碳酸鹽稱為碳酸鹽硬度(H_T)。但一般天然水中鈣、鎂的碳酸鹽硬度的含量很少，所以可將碳酸鹽硬度看作是鈣、鎂的重碳酸鹽。

重碳酸鈣、鎂在水加熱至沸騰后能轉(zhuǎn)變?yōu)槌恋砦镂龀?，所以又稱為暫時(shí)硬度。由于水中尚溶解少量的CaC0₃，故暫時(shí)硬度近似于碳酸鹽硬度，或粗略地認(rèn)為兩者是相等的。

水的總硬度和碳酸鹽硬度之差就是非碳酸鹽硬度(H_FT)，如氯化鈣CaCl₂、氯化鎂MgCl₂，硫酸鈣CaS0₄和硫酸鎂MgS0₄等，這些鹽類在加熱至沸騰時(shí)不會(huì)立即沉淀，只有在水不斷蒸發(fā)后使水中所含的濃度超過飽和極限時(shí)才會(huì)沉淀析出，所以又叫永久硬度，它近似于非碳酸鹽硬度。因此，總硬度=暫硬 永硬=碳酸鹽硬度 非碳酸鹽硬度。

(4)堿度(A)：是指水中含有能接受氫離子的物質(zhì)的量。例如氫氧根(OH^-)、碳酸鹽(CO₃^2-)、重碳酸鹽(HC0₃^-)、磷酸鹽(PO₄^3-)以及其它一些弱酸鹽類(諸如硅酸鹽、亞硫酸鹽、腐殖酸鹽)和氨等，都是水中常見的堿性物質(zhì)，它們都能與酸進(jìn)行反應(yīng)。在天然水中，堿度主要由HC0₃^-和CO₃^2-的鹽類組成。堿度的單位用mge/l表示。

水中所含的各種硬度和堿度，它們之間有內(nèi)在的聯(lián)系和制約。例如水中不可能同時(shí)存在氫氧根堿度和重碳酸鹽堿度，因?yàn)槎邥?huì)起反應(yīng)。水中暫時(shí)硬度都是鈣、鎂與CO₃^2-及HC0₃^-根形成的鹽類，也都是屬于水中的堿度。另外，當(dāng)水中含有鈉鹽堿度時(shí)，應(yīng)不會(huì)存在非碳酸鹽硬度(永硬)，因?yàn)槎邥?huì)起反應(yīng)。

因此，水中堿度和硬度的內(nèi)在關(guān)系可歸結(jié)為三種情況，見表1。

表1硬度與堿度的相互關(guān)系

(5)相對(duì)堿度：它指鍋水中游離的NaOH和溶解固形物含量之比值。所謂游離NaOH是指水中氫氧根堿度折算成NaOH的含量。相對(duì)堿度是為防止鍋爐苛性脆化而規(guī)定的一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。我國規(guī)定的相對(duì)堿度值必須小于0.2，這是一經(jīng)驗(yàn)數(shù)值，尚無嚴(yán)格的理論根據(jù)。

(6)pH值：它是表示水的酸堿性指標(biāo)。當(dāng)pH=7，水呈中性；pH<7時(shí)，水呈酸性；pH>7時(shí)，水則呈堿性。

天然水的pH值一般在6～8.5范圍內(nèi)。呈酸性的水會(huì)對(duì)金屬有腐蝕性，因此鍋爐給水都要求pH>7；而鍋水的pH值通?？刂圃?0.12。

(7)溶解氧(O₂)：氣體能溶解于水中，諸如氧、氮和二氧化碳等氣體；水溫愈高，則氣體溶解度愈小。其中溶解氧會(huì)腐蝕金屬，所以對(duì)壓力較高、容量較大的鍋爐，給水必須除去溶解氧。含氧量的單位是mg/l。

(8)磷酸根(PO₄^3-)：為消除鍋爐給水帶入汽鍋的殘留硬度，或?yàn)榱朔乐蛊亙?nèi)壁腐蝕，可向鍋內(nèi)加入一定量的磷酸鹽，從而磷酸根PO₄^3-也作為鍋水的一項(xiàng)控制指標(biāo)。

(9)亞硫酸根(SO₃^2-)：給水中的溶解氧可用化學(xué)方法去除，常用的化學(xué)藥劑為亞硫酸鈉。給水中亞硫酸鈉相對(duì)于氧的過剩量越多，則反應(yīng)速度越快越完全，在此情況下鍋水中亞硫酸根(SO₃^2-)的含量也是一項(xiàng)控制指標(biāo)。

(10)含油量：天然水一般不含油，可是蒸汽的凝結(jié)水或給水在使用過程中有可能混入油類。鍋水含油及堿類等物質(zhì)，在水位表面易形成泡沫層，使蒸汽帶水量增加，影響蒸汽品質(zhì)，因此也規(guī)定了鍋爐給水的含油量。 2100433B

水質(zhì)指標(biāo)是指水樣中除去水分子外所含雜質(zhì)的種類和數(shù)量，它是描述水質(zhì)狀況的一系列標(biāo)準(zhǔn)。水質(zhì)指標(biāo)分為：物理指標(biāo)（嗅味、溫度、渾濁度、透明度、顏色等）；化學(xué)指標(biāo)；生物指標(biāo)（細(xì)菌總數(shù)、大腸菌群、藻類等）；放射性指標(biāo)（總α射線、總β射線、鈾、鐳、釷等）。表示生活飲用水、工農(nóng)業(yè)用水以及各種受污染水中污染物質(zhì)的最高容許濃度或限量閾值的具體限制和要求。它是判斷水污染程度的具體衡量尺度。

水質(zhì)指標(biāo)是判斷和綜合評(píng)價(jià)水體質(zhì)量并對(duì)水質(zhì)進(jìn)行界定分類的重要參數(shù)。