Jakość wody w instalacjach

Tak jak zapowiedziałem w poprzednim artykule dziś przyjrzymy się parametrom wpływającym na jakość wody w wodociągowych sieciach dystrybucyjnych, w systemach chłodniczych, grzewczych…

Do oceny korozyjności wody został opracowany indeks Larsona (IL) określający zależność korozyjności od zasadowości wody oraz zawartości chlorków i siarczanów:

2[SO42-] + [Cl]

IL = ———————

[HCO3]

Gdzie:

[SO42-] – stężenie jonów siarczanowych [mmol/l]

[Cl] – stężenie jonów chlorkowych [mmol/l]

[HCO3] – stężenie jonów wodorowęglanowych [mmol/l]

Z powyższego wynika, że własności korozyjne wody rosną ze wzrostem zawartości jonów chlorkowych i siarczanowych, a maleją ze wzrostem zasadowości wody. Ocena korozyjności wody w oparciu o indeks Larsona jest następująca [2]:

IL < 0,8 – chlorki i siarczany nie oddziałują na naturalnie wytworzoną warstewkę ochronną;

1,0 <IL < 1,2 – w układzie może mieć miejsce korozja, gdyż jony chlorkowe i siarczanowe

mogą oddziaływać na naturalnie utworzoną warstewkę ochronną;

IL > 1,2 woda ma wyraźne własności korozyjne, które rosną ze wzrostem wartości indeksu.

Kończąc omawianie czynników określających wpływ jakości wody na powierzchnie materiałów pozostających z nią w kontakcie spróbujmy omówić je w odniesieniu do poszczególnych zastosowań

Jakość wody a wodociągowe sieci dystrybucyjne

Z licznych obserwacji wynika, że indeks Larsona poprawnie charakteryzuje własności korozyjne wód wodociągowych w stosunku do stalowych i żeliwnych sieci wodociągowych [2, 4]. Korozja sieci dystrybucyjnych oprócz generowania zmian jakości wody u odbiorcy uruchamia również mechanizmy tworzenia się na wewnętrznych powierzchniach rur osadów charakteryzujących się najczęściej budową warstwową i zbudowanych zazwyczaj z krystalicznych (hydroksy) tlenków żelaza na drugim i trzecim stopniu utlenienia [4]. Ich skład i struktura zależą od składu chemicznego wody, jej temperatury i prędkości przepływu, rodzaju materiału, a także aktywności mikrobiologicznej.

Dostępne publikacje wskazują m.in. na konieczność starannej obserwacji wpływu zmian jakości wody wprowadzanej do sieci na jakość wody u odbiorców, co ma szczególne znaczenie w przypadku wód o niskiej zasadowości i wartościach indeksów Langeliera i Ryznera klasyfikujących je do wód silnie korozyjnych [5]. W warunkach zmian jakości transportowanej wody zmienia się bowiem także struktura i skład utworzonej w poprzednich warunkach specyficznej antykorozyjnej warstwy przyściennej [5].

Na uwagę zasługuje również niekorzystny wpływ okresów stagnacji, np. w rejonie końcówek sieci, na jakość dystrybuowanej wody (zanik tlenu rozpuszczonego, wzrost mętności i zawartości żelaza) [4]. Krótkie omówienie problematyki dotyczącej wodociągowych sieci dystrybucyjnych pozwala jedynie zasygnalizować jej złożoność i z całą pewnością nie wyczerpuje całości zagadnienia, szczególnie w obszarze zastosowania środków zapobiegających lub minimalizujących niekorzystny wpływ jakości wody na korozję rurociągów.

Jakość wody a systemy chłodnicze

Wymagania w stosunku do wody przeznaczonej dla celów chłodniczych oparte są na ocenie jej stabilności chemicznej, korozyjności, termostabilności i stabilności biologicznej. Stabilność chemiczną wody ocenia się, stosując omówione powyżej kryteria oceny stanu równowagi węglanowo-wapniowej przy pomocy indeksu Langeliera (JL) oraz indeksu Ryznera (JR). Do oceny korozyjności wód chłodzących stosuje się opisane w niniejszym artykule obliczenia zmodyfikowanego indeksu Larsona [IL], jednak z uwagi na to, że odnosi się do wód o podwyższonej temperaturze, interpretacja wyników różni się od opisanych poprzednio i przedstawia się następująco:

* JL < 0,2 – jony chlorkowe i siarczanowe nie mają tendencji do oddziaływania na naturalnie utworzoną warstewkę ochronną węglanu wapnia,

* 0,2 < JL < 0,6 – w układzie może mieć miejsce korozja, gdyż jony chlorkowe i siarczanowe mogą negatywnie wpływać na naturalną warstewkę ochronną węglanu wapnia,

* JL > 0,6 – woda wykazuje tendencje do wyraźnej lokalnej korozji zwiększającej się wraz ze wzrostem indeksu [2].

Termostabilność wody ocenia się w oparciu o oznaczenie twardości węglanowej i przedstawia się następująco:

– wody uważa się za termostabilne, jeśli ich twardość węglanowa jest ≤ 2,86 mval/l, a ponadto zawierają koloidalną materię organiczną utrudniającą wytrącanie się węglanu wapnia (CaCO3) nawet po dwukrotnym ich zagęszczeniu,

– wody o ograniczonej termostabilności charakteryzują się twardością węglanową w zakresie 2,86 – 5,71 mval/l,

– wody charakteryzujące się twardością węglanową większą niż 5,71 mval/l ocenia się jako nietermostabilne [6].

Masowemu rozwojowi mikroorganizmów tworzących obrosty na elementach systemów chłodniczych sprzyja obecność organizmów żywych oraz związków biogennych: fosforanów i azotanów, a także żelaza odpowiedzialnego za rozwój bakterii żelazistych [6]. Oprócz bakterii mikroorganizmami powodującymi obrosty hydrobiologiczne są grzyby, wodorosty i glony.

Czytelników zainteresowanych problematyką uzdatniania wód przeznaczonych do chłodzenia odsyłam do artykułu zamieszczonego w „Magazynie Instalatora” nr 6-7, 2016 [7].

Jakość wody a obiegi ciepłownicze

Jakość wody obiegowej w sposób bezpośredni zależy od jakości wody dodatkowej kierowanej do uzupełniania strat w tych obiegach. Zapobieganie procesom korozyjnym powinno być realizowane głównie poprzez podniesienie pH wody kierowanej do poszczególnych układów, dobre jej odgazowanie i związane z tym usunięcie tlenu.

Z kolei procesy osadotwórcze powinny być ograniczone głównie poprzez utrzymywanie praktycznie zerowej twardości wody oraz ograniczenie jej zasadowości ogólnej do poniżej 1,0 mval/l. Wodę spełniającą te warunki można uzyskać, stosując dekarbonizację wody wapnem i zmiękczanie przy pomocy wymienników sodowych. Do dekarbonizacji wody można też stosować słabo kwaśne wymienniki jonitowe, jednak w tym przypadku wymagane jest również zastosowanie desorberów CO2 oraz precyzyjnej korekty pH.

W każdym przypadku konieczne jest zastosowanie procesu odgazowania wody celem pozbycia się możliwie dużej ilości tlenu zawartego w wodzie dodatkowej.

W przypadku wody stosowanej w instalacjach ogrzewania wodnego niskotemperaturowego przy eksploatacji instalacji centralnego ogrzewania wodnego dopuszcza się stosowanie wody o twardości ogólnej niższej niż 4 mval/l oraz w celu obniżenia korozyjności ogranicza zawartość sumy chlorków i siarczanów do 150 mg/l [8]. W tym kontekście warto zwrócić uwagę na szkodliwość nieuzasadnionego opróżniania instalacji centralnego ogrzewania. Działanie takie dopuszczalne jest jedynie w sytuacjach awaryjnych lub przy wykonywaniu remontu [9].

Jakość wody a instalacje miedziane

Czynnikami stymulującymi korozję instalacji miedzianych są: niski odczyn pH i niska zasadowość wody oraz obecność wolnego dwutlenku węgla. Również obecność chloru wolnego w stężeniach rzędu 0,2 mg/l może stymulować korozję instalacji miedzianych i efekt ten jest zwiększany niskim odczynem pH wody. Przy zawartości chloru wolnego przekraczającej 2,0 mg/l korozja powoduje wyraźne podwyższanie zawartości miedzi w transportowanej wodzie powodowane intensywną korozją, jednak w polskich warunkach nie spotyka się tak wysokich stężeń chloru w wodzie wodociągowej. Nie zaobserwowano natomiast, aby wysokie stężenia tlenu rozpuszczonego stymulowały korozję instalacji miedzianych.

Z kolei zbyt niskie stężenie chloru wolnego w wodzie zwiększa jej podatność na generowanie korozji mikrobiologicznej. Opisano szereg przypadków podwyższenia stężenia miedzi w transportowanej wodzie wywołanego obecnością kolonii bakterii na powierzchni metalu, przy czym dotyczyło to głównie budynków użyteczności publicznej (np. szpitali). Czynnikami zwiększającymi podatność na korozję mikrobiologiczną instalacji miedzianych są: niskie stężenie chloru wolnego lub jego brak, niski odczyn pH wody i towarzysząca mu niska twardość i zasadowość wody, wysoka zawartość materii organicznej, a także krótsze lub dłuższe okresy stagnacji wody i jej podwyższona temperatura [10].

dr Sławomir Biłozor

Literatura:

1. Nawrocki J., Biłozor S. (red.): „Uzdatnianie wody. Procesy chemiczne i biologiczne”. Wyd. Naukowe PWN Warszawa-Poznań 2000.

2. Nawrocki J. (red.): „Uzdatnianie wody, Procesy fizyczne, chemiczne i biologiczne”. Wyd. Naukowe PWN Warszawa-Poznań 2010.

3. Norma PN-EN 72/C-04609, Woda i ścieki. Wstępna jakościowa ocena korozyjnego działania zimnych wód naturalnych na przewody z żeliwa, stali zwykłej i ocynkowanej, PKN, Warszawa.

4. Laskowski T., Świetlik J., Raczyk-Stanisławiak U., Piszora P., Nawrocki J.: „Korozja żeliwa w systemach dystrybucji wody”, mat. konferencji „Zaopatrzenie w wodę, jakość i ochrona wód”, Poznań 2012, s. 107.

5. Szuster Janiaczyk A., Jeż-Walkowiak J., Dymaczewski Z., Sozański M. M.: „Wpływ zmian jakości wody zasilającej stem dystrybucji wody na jakość wody u odbiorców”, mat. konferencji „Zaopatrzenie w wodę, jakość i ochrona wód”, Poznań 2012, s. 189.

6. A. L. Kowal, M. Świderska-Bróż: „Oczyszczanie wody”, wyd. Naukowe PWN Warszawa-Wrocław 1997.

7. Biłozor S.: „Woda w systemach chłodzenia”, „Magazyn Instalatora” nr 6-7 (2016), s. 30.

8. Biłozor S.: „Woda kotłowa i w obiegach ciepłowniczych”, „Magazyn Instalatora” nr 5 (2015) s. 30.

9. Skomorowski R.: „Woda w instalacjach centralnego ogrzewania”, „Magazyn Instalatora” nr 11 (2012), s. 27.

10. Biłozor S.: „Miedź w instalacjach wodociągowych”, „Magazyn Instalatora” nr 5 (2012), s. 54.



Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij