Умягчение воды методом ионного обмена (стр. 2 из 3)

работы (работают все рабочие фильтры).

Для Н-катионит. фильтров:

V_нор. = q^H_пол./( f_н*n_н) м/ч (15)

Где f_н- площадь одного Н- кат. фильтра,

n_н- количество рабочих Н-кат. фильтров.

V_нор. = 17.5/(0.785*2) = 11 м/ч

Для Na-катионит. фильтров:

V_нор. = q^Na_пол./( f_Na*n_Na) м/ч (16)

V_нор. = 28.3/(1.76*2) = 8 м/ч

Скорость фильтрования воды через катионит при нормальном режиме,

не должна превышать при общей жесткости воды до 10 ^гр-экв/_м3 (6.4),

скорость не должна превышать 15 м/ч < 15 м/ч.

3.6. Определяется скорость фильтрования воды через катионит при формированном режиме

(один рабочий фильтр отключен на

регенерацию).

V^H_форс.= q^H_пол./f_H*(n_H-1), м/ч (17)

V^H_форс.= 17.5/0.785*(2-1) = 22.3 м/ч

V^Na_форс.= q^Na_пол./f_Na*(n_Na-1), м/ч (18)

V^Na_форс.= 28.3/1.76*(2-1) = 16 м/ч

При форсированном режиме допускаетс увеличение скорости фильтрования на 10 м/час по сравнению с вышеуказанной.

4. Расчет вспомогательного оборудования станции умягчения воды.

Восстановление обменной способности, т.е. регенерации

кат. фильтров осуществляется путем вытеснения из ка-

тионита ионов Ca²⁺ , Mg²⁺ионнами H⁺ , Na⁺ .

Для реализации указанного процесса требуется устройство

вспомогательного оборудования.

К вспомогательному оборудованию относятся:

1). Кислотное хоз-во.

2). Солевое зоз-во.

3). Насосы и аппараты для подачи воды и регенерирующих растворов

на фильтры.

4.1. Серное хоз-во для хранения, приготовления и перекачки раствора H₂SO₄.

Кислотное хоз-во включает:

1). Цистерны для хранения кислоты.

2). Бак мерник конц. серной кислоты.

3). Бак для регенерационного раствора.

4). Вакуумнасосы.

5). Эжектор.

На станцию H₂SO₄ поставляется в ж/д цистернах в виде 100%

раствора. Затем H₂SO₄ перекачивается в стационарные цистерны

(цистерны хранилища) с месячным запасом реагента.

Расчет начинают с определения расхода 100% H₂SO₄ на одну

Регенерацию Н-кат. фильтра по [1,прил.7,п.31]:

P_H = (f_H*H_k*E_раб^Н*a_н)/1000 , кг (19)

P_H = 73.7 кг

Определяется суточный весовой расход H₂SO₄ для регенерации

всех рабочих Н-кат. фильтров.

P_Hсут. = P_H *n_н*n_р^н = 73.7*2*2 = 294.8 кг/сут (20)

Определяется суточный весовой расход H₂SO₄ для регенерации

всех рабочих Н-кат. фильтров.

W_Hсут. = (P_{H сут.}*100%)/(85%*r_85%) м³/сут (21)

W_Hсут. = 0.195 м³/сут

Определяется месячный расход H₂SO₄ для регенерации

Н-кат. фильтров.

W_Hмес. = 30* W_Hсут. м³ (22)

W_Hмес. = 6 м³

Промышленностью выпускаются цистерны для хранения кислоты

емкостью 15 м³ в проекте принимается не менее двух цистерн

емкостью 15 м³ (вторая цистерна на случай аварии).

4.1.2. Определяется объем бакомерника из условия регенерации одного фильтра при количестве рабочих

Н-кат. фильтров до 4 , [1.прил.7,п.32]:

W_85% = (P_н*n_р*100%)/(85%*r_85%) = 0.05 м³ (23)

Принимается бак мерник объемом 0.09 м³ , наружный диаметр

450 мм, строит. высота 45 мм, вес 98 кг.

Подача серной к-ты из цистерн хранилищ в баке мернике происходит

за счет вакуума создаваемого насосом, затем с помощью эжектора

H₂SO₄ перемешивается с водой и поступает в бак

регенерационного раствора.

4.1.3. Определяется объем бака для 1% регенерационного раствора H₂SO₄ на регенерацию одного

Н-кат. фильтра.

W1% = (P_н*n_р*100%)/(1%*r_1%) = 7.3 м³ (24)

Принимается бак 1% регенерационного раствора H₂SO₄ размерами:

B = 2 м

H = 1.5 м 7.5 м³

L = 2.5 м

Для перекачки регенерационного раствора H₂SO₄ принимается

2 насоса серии ”Х” (химически стойкие) напором Н_н = 20 м

и подачей Q_н = 3 м³/ч , (Q_н = 3 м³/ч).

Q_н = V_н*f_н = 4*0.785 = 3 м³/ч (25)

К установке принимается 1 рабочий и один резервный насос.

4.2. Устройства для хранения, приготовления и перекачки

раствора поваренной соли NaCl.

Для регенерации Na-кат. фильтров устраивается солевое хозяйство.

Регенерация Na-кат. фильтров производится 8% раствором NaCl.

4.2.1. Определяется расход поваренной соли NaCl на 1

регенерацииNa-кат. фильтра [1,прил.7,п21]:

P_Na = (f_Na*H_k*E^Na_раб.*а_с) / 1000 кг (26)

P_Na = (1.76*2*280.5*100) / 1000 = 98.7 кг

Определяется суточный весовой расход NaCl для регенерации

всех рабочих Na- кат. фильтров:

Р_Naсут = P_Na*n_Na*n_p^Naкг/сут (27)

Р_Naсут = 98.7*2*2 = 394.8 кг/сут < 500 кг/сут

При суточном расходе NaCl до 500 кг/сут устраивают сухое

хранение соли на складе с последующим приготовлением

8% регенерационного раствора.

Принимается Сухое хранение.

Определяется месячный весовой расход поваренной соли для регенерации Na-кат.ф-ов.

P_Naмес = 30*P_Naсут, т (28)

P_Naмес = 30*394.8 = 12 т

4.2.2. Определяется площадь склада для сухого месячного

хранения соли из условия, что высота NaCl не должна

превышать 2.5 метра.

F_{Nacyх.хран.} = P_Naмес/r_Na*25 , м² (29)

F_{Nacyх.хран.} = 6 м²

Принимается склад сухого хранения размерами:

H = 2.5

B = 2 6 м

L = 3

Определяется объем напорного солерастворителя из расчета расхода соли на 1 регенерацию фильтра.

Принимается напорный солерастворитель со след.

техническими характеристиками по [6]:

- полезная емкость (100 кг)

- объем (0.4 м³)

- диаметр (45 мм)

Определяется объем бака для 8% регенерационного раствора NaCl на

одну регенерацию Na-кат.ф.

W_8% = (W_H.C. * 26%) / 8% = 1.3 м³ (30)

Принимается бак 8% регенерац. Раствора NaCl размерами:

L = 1.3

B = 1 1.3 м³

H = 1

4.2.3. Для перекачки раствора NaCl устанавливаются

2 насоса:

- один рабочий,

- один резервный.

Характеристики насоса:

Напор: H_Na = 20 м

Подача: Q_Na = V_Na*f_Na м³ /час (32)

Где V_Na – скорость движения р-ра NaCl

черезкатионитную загрузку,

f_Na – S одного кат. ф-ра.

Q_Na = 4*1.76 = 7 м³ /час

4.2.4. Перед регенерацией H-Na – кат. ф-ов необходимо проводить взрыхление загрузки для более эффективной регенерации.

W_б.взр. = (2*W_взр.*f*60*t_вр.) / 1000 м³ (33)

Где W_взр. – интенсивность подачи воды для взрыхления катионита

Где W_взр. = 4 л/с на 1м²

f = 1.76 (наибольшая S катион. Ф-ов)

t_вр.–продолжит. взрыхления катионита

(20-30мин.)

W_б.взр. = (2*4*1.76*60*25) / 1000 = 21.2 м³

L = 7

B = 2 22.4 > 22 м³

H = 1.6

4.3. Устройство для удаления из воды углекислоты.

Для удаления CO₂из Н-Na-кат. Воды предусматривается дегазатор

С насадкой из колец Рашега – кислотоупорных керамических

[1.прил.№7.,п.34]

4.3.1. Определяется содержание CO₂или двуокиси углерода в воде подаваемой на дегазатор.

(CO₂)_св. = (CO₂ )_о + 44*Щ_о , г/м³ (34)

где (CO₂ )_о- содержание CO₂ в исходной воде.

(CO₂ )_о = (CO₂)^**b

(CO₂)^*- содержание углерода в воде в зависимости от pH

рН = 6.8…7.5

(CO₂)^* = 80 г/м³

b = 0.5

(CO₂ )_о = 40 г/м³

(CO₂)_св. = 40+44*5.1 = 264.4 г/м³

По полученному значению содержание CO₂ в воде

Определяется высота слоя насадки h_н , м необходимая для понижения

Содержания CO₂ в катионированной воде [1.прил.№7.,п.34,табл.5]

Для (CO₂ )св. = 264.4 г/м³h_н =5.7

Пленочный дегазатор представляет собой колонну загруженную

насадкой из керамических кислотоупорных колец Рашига,

по которым вода стекает тонкой пленкой, на встречу потоку

воды поток воздуха нагнетаемой вентилятором.

4.3.2. Определяется S поперечного сечения дегазатора.

из условия плотности орошения согласно

[1.прил.№7.,п.34,табл.5].

Плотность орошения при керамической насадке r = 60 м³/г на 1м²

F_g = q_пол. / r , м², (35)

q_пол. – полезная производительность H-Na-кат.ф.

F_g = 45.8/60 = 0.76 м²

Определяется объем слоя насадки:

V_н = F_g * h_н , м³ (36)

V_н = 0.76*5.7 = 4.3 м³

Опред. Диаметр дегазатора:

D = Ö(4* F_g )/p = 0.96 м (37)

Характеристика насадки колец Рашига:

Размеры эл-та насадки: 25*25*4 мм

Кол-во эл-ов в 1 м³ : 55 тыс.

Удельная пов-ть насадки: 204 м²/м³

Вес насадки: 532 кг

Вентилятор дегазатора должен обеспечивать подачу воздуха из расчета

15 м³ воздуха на 1 м³ воды по [1.прил.№7.,п.34], тогда производительность вентилятора определяется:

Q_вент. = q_пол. * 15 , м³/час (38)

Q_вент. = 45.8*15 = 687 м³/час

Напор вентилятора определяется с учетом сопротивления в