Водоподготовка в системах ГВС

Вода в системе горячего водоснабжения (ГВС) должна соответствовать качеству, регламентируемому СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества». В то же время условия работы и организация систем ГВС иные, чем в случае с холодным питьевым водоснабжением. С этим связан целый ряд специфических требований, предъявляемых к устройству и работе данных систем. Они сформулированы в таких нормативных документах, как СанПиН 4723-88 «Санитарные правила устройства и эксплуатации систем централизованного горячего водоснабжения», РД 34.37.506-88 «Методические указания по водоподготовке и водно-химическому режиму водогрейного оборудования и тепловых сетей», СП 41-101-95 «Проектирование тепловых пунктов» и др.

Водные проблемы ГВС

Нагрев воды для горячего водоснабжения происходит на оборудовании, имеющем незамкнутый контур. По мере необходимости в него поступает подпиточная вода.

Важной особенностью ГВС является то, что горячая вода в точке раздачи должна иметь определенную температуру. Открывая кран, потребитель не должен ждать, пока стечет остывшая вода. Эта задача обычно решается путем организации постоянной циркуляции воды через теплообменные аппараты с целью поддержания ее температуры в сетях в заданном интервале.

Кроме того, возникновение в системах ГВС застойных зон с относительно низкой температурой приводит к размножению микроорганизмов, в том числе – болезнетворных; отложения биологического происхождения отрицательно влияют на работоспособность сетей и оборудования.

С другой стороны, эксплуатация систем при повышенных температурах связана с активизацией процессов коррозии металлов. Продукты коррозии совместно с частицами биомассы и другими нерастворимыми примесями образуют отложения на поверхности трубопроводов и теплообменных аппаратов, сужая проход для воды и затрудняя ее нагрев.

В основном, наличие нерастворимых примесей связано с низким качеством подпиточной воды, которое во многих случаях определяют состояние источника, а также изношенность либо маломощность оборудования для водоподготовки.


Для подготовки воды систем ГВС используют те же приемы, что и во всех остальных случаях, о которых уже неоднократно рассказывалось на страницах журнала «Аква-Терм».

Нехимическая обработка

Чаще всего нарушение действующих нормативов по качеству воды для ГВС касается содержания растворенного кислорода: обычно оно составляет 0,1–0,17 мг/л, хотя допустимая концентрация – 40–60 мкг/л. В то же время присутствие в воде растворенного кислорода вызывает в системах ГВС более интенсивную коррозию труб, нежели при холодном питьевом водоснабжении.

Требуемой концентрации остаточного кислорода можно добиться деаэрацией. А присутствующий в воде в виде микропузырьков воздух удаляется с помощью сепараторов различной конструкции. Кроме усиления коррозии, воздух, скапливаясь в различных участках системы и образуя так называемые воздушные пробки, препятствует нормальному течению воды.

Коррозии металлов способствует и тот факт, что при массовом строительстве в системе ГВС часто используют трубы из черной стали совместно с трубами, имеющими оцинкованную поверхность. При их смешанном монтаже, вследствие образования гальванических пар, происходит ускоренное разрушение противокоррозионного покрытия. Отметим также, что оцинкованные трубы отечественного производства, выпускаемые по ГОСТ 3262-75*, имеют толщину цинкового покрытия в 30 мкм, срок службы которого составляет всего 1,5–2 года. Как правило, толщина покрытия оцинкованных труб зарубежного изготовления – 70–80 мкм.

Серьёзная для систем ГВС проблема – образование минеральных отложений на поверхности водогрейного оборудования, труб и сантехники.

Для предотвращения этого в некоторых случаях на водогрейном оборудовании устанавливают ультразвуковые излучатели, препятствующие осаждению шлама на поверхности оборудования и трубопроводов. В дальнейшем он удаляется из системы путем фильтрования. Один из видов такого оборудования – аппараты марки «Зевсоник», предназначенные для защиты от накипи водогрейных котлов малой и средней мощности, а также различного теплообменного оборудования. Действие этих аппаратов основано на возбуждении интенсивных акустических импульсов. Применяются в системе ГВС и электрохимические антинакипные устройства, защитные катоды. Например, аппарат АЭА-Т, выпускаемый ОАО «Азов» (г. Дзержинск, Нижегородская обл.).

Ингибиторы и антинакипины

Большое распространение для предотвращения образования отложений и шлама в системах ГВС получило дозирование химических реагентов. Однако на их использование имеются ограничения, регламентированные величинами предельно допустимых концентраций этих реагентов в воде ГВС. Здесь следует руководствоваться «Перечнем материалов, реагентов и малогабаритных очистных устройств, разрешенных Государственным комитетом санитарно-эпидемиологического надзора РФ для применения в практике хозяйственно-питьевого водоснабжения».

Так, согласно Перечню, остаточное содержание в воде применяемого для защиты систем ГВС от коррозии и образования накипи цинкового комплексоната оксиэтилидендифосфоновой кислоты (ОЭДФК) не должно превышать 5,0 мг/л. А максимально допустимое остаточное содержание используемой в тех же целях оксиэтилидендифосфоновой кислоты – 0,6 мг/л.

Среди химических препаратов для обработки горячей воды есть как реагенты, обладающие узконаправленным – антикоррозионным или антинакипным – действием, так и комплексные, улучшающие качество воды сразу по нескольким параметрам.

Например, реагент коррекционной подготовки воды для водогрейных котлов Advantage К 350 фирмы Ashland (Финляндия) элиминирует коррозию металлов, снижает скорость образования отложений, связывает растворенный в воде кислород и поглощает углекислоту.

Комплексное действие реагента вызвано тем, что в его состав входят амины (диэтилгидроксиламин и 2-амино-, 2-метил-пропанол), щелочь (едкий калий) и синтетические полимеры. При дозировании в воду щелочь связывает свободную углекислоту, амины регулируют уровень рН и поглощают растворенный кислород, а присутствующие полимеры, создавая покрытие из тонкой пленки, препятствуют формированию отложений на внутренних поверхностях элементов системы.

В основе другого реагента фирмы Ashland – Drewgard 120 – смесь пирофосфата и гидроксида калия. Эта система также образует пленки, препятствующие протеканию негативных процессов на внутренних поверхностях трубопроводов и оборудования.

Как и в закрытых контурах, в системах открытого типа в качестве ингибиторов коррозии и минеральных отложений применяют реагенты на основе силиката натрия. В основном, эти препараты содержат натриевую соль кремневой кислоты и гидроокись натрия. Действие этой композиции также основано на ее пленкообразующих свойствах.

В системах ГВС силикатная обработка рекомендована для воды со средним значением коррозионной активности, то есть имеющим положительный индекс насыщения, при общей концентрации хлоридов и сульфатов менее 50 мг/л.

Для воды с высокой коррозионной активностью силикатная обработка может применяться лишь в случае, если индекс насыщения меньше 0 и больше –1,5, а суммарное содержание сульфатов и хлоридов находится в диапазоне 50–75 мг/л. При более высокой коррозионной активности применение силикатной обработки воды не продуктивно, особенно в случаях большого содержания сульфатов.

Среди хорошо зарекомендовавших себя реагентов силикатной обработки – «Силифос» фирмы ВК Giulini Chemie (Германия), в состав которого входят полифосфаты и силикаты.

В качестве антинакипинов широко применяются комплексоны – вещества, которые за счет содержащихся полярных групп взаимодействуют с осадками, переводя их в раствор. К ним относится уже упомянутый цинковый комплексонат ОЭДФК.

В результате действия многих видов химических реагентов при водоподготовке в системе ГВС образуются легкие взвеси, легкоудаляемые осадки. Однако и они могут причинить вред оборудованию и участвовать в формировании отложений на внутренней поверхности труб и оборудования.

Фильтры

Для удаления из горячей воды нерастворимых примесей используют фильтры механической очистки и гидроциклоны. В основном, эти устройства подобны тем, которые применяют в системах холодного водоснабжения (разумеется, с поправкой на более высокую температуру), но особенности очистки горячей воды после точек ввода следует рассмотреть отдельно.

Обычно непосредственно у потребителя ставится фильтр грубой очистки с размером ячейки сетки 400–500 мкм. Главное его назначение – защита водомеров и арматуры. Более тонкие фильтры в этом месте нецелесообразны, так как будут очень быстро забиваться. А вот после водомеров, как правило, устанавливают промывные фильтры, назначение которых – удалять большую часть взвешенных веществ. Чаще всего для этой цели применяют фильтры с порогом задержания от 20 до 100 мкм. Они надежно защищают запорную арматуру и смесители, но также требуют периодической чистки. Можно применять фильтры с программируемой автоматической промывкой, но они значительно сложнее и дороже.

Более доступный вариант организации удаления мельчайших механических примесей – фильтры со сменными картриджами с размером пор в диапазоне 1–20 мкм. Они имеют различную производительность, а срок их службы изменяется от 3 до 12 мес. Следует отметить, что такие малые размеры пор позволяют задерживать примеси железа в различных степенях окисления (Fe3+ и Fe2+), защищая фаянсовую и эмалированную сантехнику от рыжих подтеков. Картриджные фильтры для ГВС подобны тем, что используют для очистки холодной питьевой воды; различие лишь в материалах корпуса и собственно фильтра.

Биологическая безопасность

Помимо удаления механических примесей, качество воды в ГВС характеризует отсутствие биологической зараженности. Наиболее опасны легионеллы, которые особенно быстро размножаются в накопительных резервуарах, застойных зонах трубопроводов, а также при периодическом использовании горячей воды и отключении ГВС. Благоприятной средой для их размножения являются стоячие воды с температурой 25–45 °С.

Обычно эффективной дезинфекции вода подвергается на стадии подготовки. Однако любые нарушения в работе ГВС повышают опасность ее заражения. Наиболее распространенный способ борьбы с легионеллами – термическая обработка воды: нагрев воды до температуры 70–80 °С мгновенно приводит к полной дезинфекции воды от этого вида бактерий. При понижении температуры время обработки должно, соответственно, быть увеличено. Так, при 65 °С время обработки воды должно быть не менее 10, а при 60 °С – 20 мин. Недостаток метода заключается в том, что горячая вода, подаваемая потребителю, имеет более низкую температуру, а нагрев в местах установки нагревателей не исключает образования застойных зон.

Для борьбы с легионеллами предлагаются различные технические решения. Накопительные бойлеры всё чаще оснащают функцией автоматического периодического нагрева воды до температуры, обеспечивающей дезинфекцию; трубопроводы проектируются таким образом, чтобы в них не было места застойным зонам; в циркуляционных линиях устанавливают специальные термостатические клапаны, не допускающие опасного понижения температуры и т.д.

Распространенным методом дезинфекции является применение УФ-излучения. В процессе такой обработки не образуются токсичные продукты, не ухудшаются органолептические показатели воды. Различные системы обеззараживания воды отечественного и зарубежного производства не раз рассматривались в журнале «Аква-Терм».

Применительно к теме данной статьи целесообразно коснуться модели GenoBreak производства фирмы Grunbeck (Германия). Эта установка одновременно обрабатывает воду ультрафиолетовым и ультразвуковым излучением. Ценность такого сочетания заключается в том, что кавитационное воздействие ультразвуковых сигналов позволяет уничтожать не только легионелл, но и их переносчиков – амеб, присутствие которых позволяет легионеллам избежать поражения при некоторых других видах обработки воды.

Имеются и другие способы борьбы с легионеллами, например, электрохимическое анодное генерирование ионов, которые обладают выраженным антисептическим действием серебра или меди. По утверждению некоторых специалистов, снижает опасность заражения легионеллами и использование медных трубопроводов.

При борьбе с легионеллами не следует исключать и применение химических препаратов, в частности, белильного щелока в концентрации свободного хлора не менее 10 мг/л, с продолжительностью обработки 1–2 ч. Однако при этом необходимо жестко соблюдать действующие нормы по присутствию в питьевой воде подобных реагентов. В этой связи, особо ценным представляется совместное применение гипохлорита натрия и УФ-облучениия, которое позволяет снизить концентрацию химического реагента.

По материалам сайта: http://aqua-therm.ru