извлеченный из водозабора "Неманица"
г. Борисова
Опыт эксплуатации водозаборных скважин показывает, что их производительность и дренирующая способность существенно снижаются во времени вследствие зарастания фильтров и прифильтровых зон скважин различными химическими соединениями (рис. 1). Эти соединения образуются в результате нарушения химического равновесия в пласте, связанного с действием в нем гидродинамического возмущения. Нарушение химического равновесия обуславливается смещением наиболее динамического газового равновесия, выражающегося в гидролизе бикарбоната железа, окислении закисного железа до трехвалентной формы и избыточном образовании карбонат – ионов с одновременным увеличением рН при удалении свободной углекислоты .
В результате нарушения химического равновесия в прифильтровой зоне за счет понижения давления, происходит десорбция свободной углекислоты из подземных вод. При этом интенсифицируется гидролиз бикарбоната железа, в результате чего Fe2+ окис-ляется до Fe3+ с образованием гидроксида трехвалентного железа Fe(ОН)3, основного кольматирующего соединения .
Кроме так называемой «свободной» углекислоты, находящиеся в виде растворен-ного в воде газа СО2 и недиссоциированных молекул Н2СО3, содержится «полусвязанная» углекислота в виде бикарбонатных ионов НСО3-, а в некоторых случаях и «связанная» уг-лекислота в виде карбонатных ионов СО32 -. В подземных водах существует динамическое равновесие между различными формами угольной кислоты:
Из этого уравнения следует, что для поддержания в растворе определенной кон-центрации бикарбонатных ионов НСО3- требуется, чтобы в воде присутствовало соответ-ствующее этой концентрации количество свободной углекислоты СО2 , называемой рав-новесной углекислотой .
Если количество свободной углекислоты больше равновесной концентрации, то избыток способен вызывать растворение карбоната кальция. При недостатке СО2 будет существовать тенденция к распаду части бикарбонатных ионов, т. е. к сдвигу вправо рав-новесия (2.1). Это приведет к дополнительному образованию СО32 -, которые будут реаги-ровать с присутствующими в подземных водах катионами кальция, с выделением из рас-твора осадка карбоната кальция в соответствии с уравнением:
Склонность воды выделять осадок карбоната кальция или растворять его, определя-ется индексом насыщения, предложенным Ланжелье в 1936 году. Индекс насыщения рав-няется разнице между замеренной (фактической) и расчетной (равновесной), для данной гидрохимической системы величинами рН [3]:
Для расчета рН s И. Э. Апельциным составлена номограмма, в котором рН s оп-ределяется как функция температуры f1 (t), содержания кальция f2(Са2+), величины ще-лочности f3 (Щ) и общего солесодержания f4 (р):
Если рН > рН s , то вода склонна к выделению карбоната кальция, а при рН < рН s вода способна растворять карбонат кальция.
Индекс Ланжелье не является объективным показателем стабильности воды, так как различные растворы, характеризующиеся одинаковым индексом Ланжелье, могут значительно отличатся по величине кислотности (щелочности). Более объективную оценку условий стабильности раствора дал Ризнер в 1944 го-ду. Индекс стабильности по Ризнеру определяется по формуле:
Установлено, что при Ri < 7,0 воды всегда склонны к выделению кольматирую-щих образований .
Любые вопросы напровлять сюда