Материал: Подготовка воды для технического водоснабжения промышленных предприятий. Ионообменные методы умягчения воды. Бахметьева Л.К., Бахметьев А.В
Щ0 – щелочность исходной воды, при рН ≤ 8,4
Щ0 [HCO3 
]0 1,88 мг-экв/л. 61,02
Д Щ 28 |
30 |
1,88 1 |
10,1 мг/л. |
|
|
||||
57,62 |
||||
|
|
|
Подщелачивание не требуется.
Содержание свободной углекислоты в исходной воде [CO2]0 до коагулирования может быть определено по номограмме (рис. 15.40 [14]).
Для этого необходимо предварительно определить общее солесодержание:
Р0 24,3 11,2 4,6 115 4,6 14 173,7 мг/л.
Тогда при рН = 6,7 [CO2]0 = 45 мг/л и при рН =6,9 [CO2]0 =29 мг/л. Щелочность воды после коагуляции определяется по формуле
Щк Щ0 Dк / ек 1,88 30 / 57,62 1,36 мг/л.
Соответственно количество свободной углекислоты можно найти из выражения:
|
СО2 к |
СО2 0 44 Д к / ех ; |
||
СО2 |
кI |
45 |
44 30 / 57.62 |
67.9 мг/л; |
СО2 |
кII |
29 |
44 30 / 57,62 |
44,9 мг/л. |
Определим изменение солесодержания в результате коагулирования:
НСО 3 к 1,36 61,02 83 мг/л;
SО2 4 к 14 48,03 30 / 57,62 39 мг/л.
Новое значение величины рН после коагулирования воды найдем по номограмме (см. рис. 15.40 [14]) для
Р |
Р |
НСО 3 |
к |
НСО 3 |
0 |
SО2 4 |
к |
SО2 4 |
0 |
к |
0 |
|
|
|
|
166,7 мг/л, рН = 6,4-6,6.
Определяем количество механических примесей, поступающих на установку
сисходной водой после ее коагулирования [8]:
Мк 
30 0,55 30 0,25 25
52,8 мг/л.
56
Общее солесодержание коагулированной воды
|
|
Рк экв |
К к |
А к |
К 0 |
А 0 |
4,63 мг-экв/л. |
||
|
|
4.2.3. Расчёт анионитовых фильтров II ступени |
|||||||
|
Количество кремниевой кислоты, подлежащее удалению, равно |
||||||||
|
|
|
[SiO32-]0 = 2,3/38,04 = 0,06 мг-экв/л. |
||||||
|
Согласно [8] при содержании SiO32- в обессоленной воде до 100 мкг/л крем- |
||||||||
неемкость анионита АВ-17 |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
Е АII |
A H E АII |
0,8q АII SiO2 |
I |
, |
||
|
|
|
раб |
э полн |
|
отм |
3 |
|
|
где |
A H |
коэффициент эффективности регенерации анионитовых фильтров II |
|||||||
э |
|||||||||
ступени. Так как через анионитовые фильтры II ступени пропускается регенерационный раствор, предназначенный для регенерации обеих ступеней, то можно
принять Э |
I; qотм удельный расход воды (м |
) на отмывку одного м |
|
сильно- |
|
АН |
АII |
3 |
|
3 |
|
или среднеосновного анионита, qотмАII |
10 м3/ м3 ; [SiO32-]I – концентрация SiO32- в |
||||
отмывочной воде.
Так как для отмывки анионитов II ступени используется частично обессоленная вода после I ступени, то
[SiO32-]I = [SiO32-]0 =0,06 мг-экв/л.
Тогда
Е рабАII 420
1 0,8 10 0,06 419,5 экв/м3.
Определим расчётную скорость фильтрования для анионитовых фильтров II ступени исходя из условия одновременной регенерации анионитовых фильтров обеих ступеней (фильтр I ступени регенерируется обработанным регенерационным раствором после регенерации фильтра II ступени).
Тогда количество регенераций анионитовых фильтров I и II ступеней в сутки принимается одинаковым и равным согласно [8]
n АI n АII 2.
Продолжительность работы каждого анионитового фильтра между промывками определяем по [8]:
Т АI Т АII |
24 |
t АII |
t АII |
t АII , |
|
||||
|
n АII |
1 |
2 |
3 |
|
|
|
|
|
где t АII ,t АII ,t АII |
[14]; |
|
||
1 |
2 |
3 |
|
|
57
Т АII |
24 |
0,25 1,5 3,0 7,25 |
ч. |
|
|
||||
2 |
||||
|
|
|
Расчётную скорость фильтрования на анионитовых фильтрах II ступени определим по формуле
|
|
|
Е АII |
H AII |
|
|
|
|
|
|
АII |
|
|
раб |
|
|
|
|
|
|
, |
р |
|
|
|
|
|
SiO2 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
T AII SiO2 |
|
0.04Е АII |
d 2 |
ln |
3 |
I |
|||
|
|
|
|
|
||||||
3 |
I |
|
раб |
AII |
|
SiO2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
II |
||||
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|||
где Н АII |
высота слоя анионита, Н АII 1,2 |
||
та, |
d 2 |
1мм; SiO2 |
содержание SiO2 |
|
AII |
3 II |
3 |
ступени,
м; средний диаметр зерен аниони- в воде после анионитовых фильтров II
|
SiO2 |
|
0,1 |
0,0026 |
мг-экв/л; |
|
|
||||
|
II |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
||||||||
3 |
38,04 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
АII |
|
|
419,5 1,5 |
|
|
|
|
11,8 |
м/ч, |
||
р |
|
|
|
|
|
0,06 |
|
|
|||
7,25 0,06 |
|
0,04 419,5 1,02 |
ln |
|
|
|
|
||||
|
0,0026 |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
что отвечает требованиям [14, табл.15.45].
Площадь анионитовых фильтров II ступени определяем по формуле
|
|
|
F AII |
|
24Q АII |
|
|
|||
|
|
|
|
n АII Т |
АII АII |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
р . |
(48) |
|
|
Так как на собственные нужды катионитовых и анионитовых фильтров вто- |
|||||||||
рой ступени расходуется частично обессоленная после анионитовых фильтров I |
||||||||||
ступени вода, то количество воды, поступающее на катионитовые фильтры II сту- |
||||||||||
пени |
Q KII |
и на анионитовые |
фильтры |
II ступени (Q AII ) , равно |
Q , т.е. |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
эф |
Q KII |
Q AII |
Qэф , тогда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
F AII |
|
24 |
200 |
|
28,05 м2. |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
2 |
7,25 |
11,8 |
|
|
|
|
||
|
К установке принимаем: mАII |
4 рабочим фильтрам диаметром DАII |
3000мм |
|||||||
и резервный фильтр того же диаметра, не загруженный анионитом и предназначенный для приема анионита из одного рабочего фильтра во время его ремонта. Перегрузка анионита производится гидравлическим способом.
Площадь одного фильтра AII=7,07 м2. Площадь рабочих фильтров F AII 28,3 м2. Объем загрузки в рабочих фильтрах W AII 4 7,07 1,5 42,42 м3. Скорость фильтрования при нормальном режиме равна
58
АII |
|
200 |
7,07 |
м/ч < 10-15 м/ч; |
|
4 |
7,07 |
||||
|
|
||||
при регенерации одного из рабочих фильтров
АII
ф
|
200 |
9,43 |
м/ч < 10-15 м/ч; |
|
|
|
|||
3 |
7,07 |
|||
|
|
Для подачи воды на анионитовые фильтры II ступени устанавливаем цен-
тробежные насосы производительностью Qн 200 м3/ч [11,12]. |
|
|
|
||
Согласно [8] потеря напора в фильтре принята равной h AII |
5 м. |
|
|
||
|
|
ф |
|
|
|
Необходимый напор, развиваемый насосами, равен H |
н |
h AII |
Н Н |
зап |
, |
|
ф |
|
|
||
где Н зап запас напора, Н зап 3 м, тогда H í 5 25 3 |
|
33 м. |
К установке при- |
||
няты насосы марки Д320-50 с электродвигателями А2-82-4 мощностью 55 кВт, частотой вращения 1450 мин-1 (один агрегат – рабочий, второй – резервный) [11].
4.2.4. Расчёт водород-катионитовых фильтров II ступени
Согласно [14, табл. 15.33] расчётную скорость фильтрования на водородкатионитовых фильтрах II ступени надлежит принимать в пределах
КII |
50 |
60 |
м/ч. |
|
||
р |
|
|
||||
Тогда |
|
|
|
|
|
|
F КII |
|
QэфKII |
200 |
4 |
м2. |
|
|
|
|
|
|||
|
КII |
50 |
||||
|
|
|
|
|||
|
|
р |
|
|
||
|
|
|
|
|
||
К установке принимаем: mKII |
|
5 рабочим и 1 резервным фильтрам диамет- |
||||
ром 1000 мм. Площадь одного |
фильтра |
f КII |
0,8 м2, высота слоя загрузки |
|||
H КII 1,5 м.
Площадь рабочих катионитовых фильтров II ступени F КII 4 м2.
Объем загрузки в рабочих фильтрах W КII |
4 |
|
1,5 |
6 м3. |
||||||
Определим количество регенераций водород-катионитовых фильтров II сту- |
||||||||||
пени в сутки по формуле |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
24Q KII [Ca 2 |
] |
|
[Mg 2 |
] |
|
[Na ] |
|
|
|
n КII |
эф |
|
I |
|
|
I |
|
|
I |
, |
|
E КII |
W КII |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
раб |
|
|
|
|
|
(49) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где [Na 
]I 
количество Na
, подлежащее задержанию. После Н-катионитовых фильтров I ступени с противоточной регенерацией принимаем остаточное содер-
59
жание |
|
[Na ]I |
0,1 мг-экв/л, |
|
соответственно |
[Ca 2 ]I |
[Mg 2 |
]I 0,02 |
мг-экв/л; |
||||||||||||
W КII |
|
|
объем |
загрузки |
|
в |
рабочих |
катионитовых |
фильтрах |
II |
ступени, |
||||||||||
W КII |
|
m КII f КII |
H КII |
5 0.8 |
1.5 |
|
6.0 |
|
м3; |
E КII |
|
рабочая объемная способность ка- |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
раб |
|
|
|
|
|
|
|
|
тионита фильтров II ступени, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
E КII |
|
КII E KII |
0,5q КII {[Ca 2 |
] |
|
[Mg 2 ] |
|
[Na ] }, |
|
(50) |
||||||
|
|
|
|
|
раб |
|
э |
полн |
|
|
отм |
|
|
I |
|
I |
I |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
где |
|
КII |
коэффициент эффективности регенерации катионитов при удельном |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
э |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
расходе 100%-ной H2 SO 4. При 100 г H2 SO 4 |
на 1 г-экв/м3 поглощенных катионов, |
||||||||||||||||||||
согласно табл. 15.37 [14], |
|
КII |
|
0,85; |
E KII |
полная объемная способность для ка- |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
э |
|
|
|
полн |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
тионита КУ-2, |
EполнKII |
750 г-экв/м3; qотмКII |
удельный расход отмывочной воды (час- |
||||||||||||||||||
тично обессоленной после анионитовых фильтров I ступени), |
qотмКII |
10 м3 на 1 м3 |
|||||||||||||||||||
катионита. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
E рабКII |
|
0,85 |
750 0,5 10 0,12 |
636,9 г-экв/м3; |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
nКII |
24 |
200 |
0,12 |
0,15 регенераций в сутки. |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
636,9 |
|
6,0 |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Принимая согласно [14] продолжительность простоя фильтров во время взрыхления, регенераций и отмывки t КII 3ч, определим продолжительность работы Н-катионитового фильтра II ступени по формуле
Т КII |
24 |
t КII |
24 |
|
0,3 157 ч 6,54 сут. |
(55) |
|
|
|
|
|||||
nКII |
0,15 |
||||||
|
|
|
|
||||
Скорость фильтрования при нормальном режиме
60