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吉林大学精品课专门水文地质学教材专门水文地质学 7.2工业用水水质评价 各种工业生产几乎都离不开水，不同的生产部门对水质的要求也不同。中有了解这些要求，才能在供水水文地质勘察中有的放矢地确定水质分析项目，对水质做出正确的评价。由于工业种类繁多，没有必要一一列举，现仅简述主要工业的水质评价 一、锅炉用水评价 在工业用水中，锅炉用水是比较普遍的，对水质的要求也较高。水在蒸汽锅炉中是处在高温、高压下的条件下，水中的一些化学物质会发生各种不良化学反应，主要有成垢作用、起泡作用和腐蚀作用，这些化学作用能给锅炉带来一些不良影响。 （一）成垢作用 当水被煮沸时，水中所含的一些离子、化合物可以相互作用而生成沉淀，并依附于锅炉壁上，形成锅垢，这种作用称为成垢作用。当锅垢较厚时，不仅不易传热，浪费燃料，而且易使金属炉壁过热融化，引起锅炉爆炸。锅垢的成分通常有CaO、CaCO3、CaSO4、CaSiO3、MgOH2、MgSiO3、Al2O3、Fe2O3及悬浊物质的沉渣等。这些物质是由于溶解于水中的钙、镁盐类及胶体SiO2、Al2O3、Fe2O3和悬浊物沉淀而产生的。例如 MgCO3再分解，沉淀出镁的氢氧化物 与此同时，还可以沉淀出CaSiO3 及MgSiO3，有时还沉淀出CaSO4等。所有这些产物沉淀在锅炉壁上，便形成了锅垢。可根据水质分析资料用下式计算锅垢的总重量 式中H0锅垢的总重量（g/m3）； S悬浮物的重量（mg/L）； C胶体物（SiO2Al2O3Fe2O3）重量（mg/L）； rFe2，rAl3各种离子的含量（mol/L离子价数）。 式中的系数是按所生成的沉淀物重量计算出来的 按锅垢总量对成垢作用进行评价时，可将水分为四个等级（1）H0500时，为锅垢很多的水。 锅垢中包括硬质的垢石（硬垢）及软质的垢泥（软垢）两部分。硬垢主要是由碱土金属的碳酸盐、硫酸盐构成，附壁牢固，不易清除，故在评价锅垢时，还要计算硬垢的数量，评价锅垢的性质。硬垢量常用下式计算 式中 硬垢总量（g/m3） 二氧化硅重量mg/L 如果括弧中结果为负数时，说明水中没有钙镁的碳酸盐和硫酸盐，则可略去不计。 对锅垢的性质进行评价时，可采用硬垢系数（Kn），即。当Kn＜0.25时，为具有软沉淀物的水；当Kn0.25-0.5时，为具有中等沉淀物的水；当Kn0.5时，为硬沉淀物的水。 （二）起泡作用 起泡作用系指水在锅炉中煮沸时，在水面上产生大量气泡的作用。如果气泡不能立即破裂，就会在水面以上形成很厚的极不稳定的泡沫层。当泡沫太多时，会使锅炉内水的汽化作用极不均匀，水位急剧地升降，致使锅炉不能正常运转。 产生这种现象的原因是水中易溶解的钠盐、钾盐以及油脂和悬浊物受炉水的碱度作用，发生皂化的结果。钠盐中促使水起泡的物质为苛性钠和磷酸钠。苛性钠除了可使脂肪和油质皂化外，还能促使水中的悬浊物变为胶体悬浊物。磷酸根与水中的钙、镁离子作用，能在炉水中形成高度分散的悬浊物。水中的胶体状悬浊物，增强了气泡薄膜的稳固性，因而加剧了起泡作用。 起泡作用可用起泡系数（F）评价。起泡系数据钠、钾的含量计算 当F＜60时，为不起泡的水（机车锅炉，须一周换一次水）； 当F＝60～200时，为半起泡的水（机车锅炉，须2-3d换一次水）； 当F＞200时，为起泡的水（机车锅炉，须1-2d换一次水）。 （三）腐蚀作用 由于水中氢置换铁，使炉壁受到损坏的作用称为腐蚀作用。氢离子可以是水中原有的，也可以是某些盐类因炉中水温增高水解而生成的。此外，溶解于水中的气体成分，如氧、硫化氢及二氧化碳等也是造成腐蚀作用的重要因素。锰盐、硫化铁、有机质及脂肪油类皆可作为接触剂而加强腐蚀作用。温度增高及由此而产生的局部电流，均可促进腐蚀作用。随着锅炉中蒸气压力的加大，水对铜的危害也随之加重，往往对汽机叶片上产生腐蚀。腐蚀作用对锅炉的危害极大，不仅能减少锅炉的寿命，还可能发生爆炸事故。从文献上看到，美国曾对640台锅炉进行过调查。在1956-1970年的15a中，由于腐蚀原因，至少发生一次爆炸事故的锅炉有119台之多，占多数的19。我国也发生过这类事故。因此，应引起水对锅炉腐蚀性评价的重视。 水的腐蚀性可以按腐蚀系数（Kk）进行评价、 对酸性水 对碱性水 当＞0，为腐蚀性水；当＜0，但0.0503Ca20时，为半腐蚀性水；当0.503Ca21000mg/L,且满足下式时，即有侵蚀性 式中Me水中Mg2、Fe2、Fe3、Ca2、Zn2、NH4等的总量（mg/L）； SO42-水中硫酸根离子的含量（mg/L）； K3随水泥种类不同而异的一个常数，介于6000-9000之间，可由有关手册中查得。当Me1000mg/L,不论SO42-含量多少，均无侵蚀性。 （二）地下水对铁质材料的侵蚀作用 当设计长期的侵蚀性主要与水的离子的铁质管道或其他铁质构件时，应当考虑地下对铁的侵蚀性。特别是在硫化物矿床和煤矿床中，地下水常呈酸性，对探矿、采矿设备的破坏性很大。 水对铁的侵蚀性主要与水中的氢离子浓度、溶解氧、游离硫酸、H2S、CO2及其它重金属硫酸盐含量有关。当水的PH值小于6.8时，有侵蚀性；PH＜5的水，对铁有强烈的侵蚀性。水中的溶解氧可与铁发生氧化作用，使铁管锈蚀；当O2与CO2同时存在于水中时，可使氧的侵蚀性加剧。水中含有游离H2SO4时的侵蚀作用，同样是由于氢离子置换而引起的。为了防止铁管受硫酸的侵蚀，水中SO42-的含量最好不超过25mg/L。当水中溶有CO2或H2S时，可以使水成为电导体而不断发生电化学作用，并引起侵蚀过程加速，其反应式为 此时，铁放出电荷，氢接受电荷，即 这样，使铁成为离子状态溶于水中。 当水中含有重金属硫酸盐时，如CuSO4，也会加速对铁的侵蚀。因为金属铜和金属铁构成微电池而使反应不断地进行，加速了腐蚀作用。此时，铁放出电荷，铜接受电荷，即 地下水对铁的侵蚀性评价，目前尚无统一的评价标准；需要评价时，可参照各部门的规定。 三、其他工业用水对水质的要求 不同工业部门对水质的要求不同，纺织、造纸及食品等工业对水质的要求较严格。硬度过高的水，对于肥皂、染料及酸、碱生产的工业都不太合适。硬水能防碍纺织品着色，使纤维变脆；使皮革不坚固，糖类不结晶。如果水中有来硝酸盐存在时，会使糖制品大量减产。当水中存在过量的铁、锰盐类时，能使纸张、淀粉及糖等出现色斑，影响产品质量。食品工业用水，首先必须符合饮用水标准，然后还要考虑影响质量的其他成分。 由于工业企业的种类繁多，生产形式各异，各项生产用水还没有统一的水质标准。目前，只能依照本部门的要求与经验，提出一些试行规定。现将几种工业用水要求列于表7-2中 造纸 （上等纸） 人造纤维用水 粘液涤生产用水 纺织用水 印染工业用水 制革工业用水 制糖用水 制淀粉用水 造酒用水 粘胶纤维用水 胶片制造用水 备注 浑浊度mg/L 2-5 0 5 5 5 10 0 0 2 色度（度） 5 15 0 10-20 5-10 10-20 10-20 总硬度（德国度） 12-16 2 0.5 4-6 0.4-4 10-20 ＜20 ＜20 2-6 2.7 3 硬水防碍染色，使皮革柔性变坏 耗氧量mg/L 10 6 2 8-10 8-10 ＜10 ＜10 ＜10 5 氯mg/L 50 30-40 50 60 30-60 30 10 使皮革具吸水性，糖不易结晶 硫酐mg/L 50 60-80 50 60 10 CaSO4,NaSO4防碍染色，制糖起不良影响 亚硝酐mg/L 0 0 0 0 0 0 5-25（NO2） 0.002 0 N2O3存在可使糖大量减产 硝酐mg/L 0 0 痕迹 痕迹 痕迹 0 0.3 0.2 0 氨mg/L 0 0 痕迹 0 0 0 0.1 0 0 铁mg/L 0.1 0.2 0.03 0.2 0.1 0.1 痕迹 0.5 0.1 0.05 0.07 使染色物、纸张起斑点，淀粉糖着色 锰mg/L 0.05 0.03 0.3 0.1 0.1 痕迹 0.05 痕迹 使染色物、纸张起斑点，淀粉糖着色 碳酸mg/L 100 硫化氢mg/L 1.0 氧化钙mg/L 120 氧化镁mg/L 20 使淀粉灰份增多，Ca和Mg过多使纤维物变硬变脆 氧化硅mg/L 20 25 固形物mg/L 300 100 300-600 200-300 400-600 80 100 pH值 7-7.5 7-7.5 7-8.5 7-8.5 6.5-7.5 硬水碱水防碍染色 表9-2 某些企业生产用水对水质的要求