Материал: Подготовка воды для технического водоснабжения промышленных предприятий. Ионообменные методы умягчения воды. Бахметьева Л.К., Бахметьев А.В

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

КII

ф

КII

ф

 

 

 

КII

 

QэфKII

 

200

50 м / ч

(56)

 

 

 

 

 

F КII

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Скорость

фильтрования

при

 

регенерации

одного из фильтров

200

62,5

м/ч, что незначительно превышает

рекомендуемый предел

 

 

4

0,8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

60 м/ч.

4.2.5. Определение расходов реагентов и воды на собственные нужды катионитовых и анионитовых фильтров II ступени

Определим расход едкого натра, необходимого для регенерации анионитовых фильтров II ступени, по формуле

 

 

 

 

 

 

 

 

24Q AII

q AII

SiO2

 

 

 

 

 

 

 

GNaOHAII

 

эф

NaOH

3

I

,

 

 

 

 

 

 

 

 

1000

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(57)

где q AII

удельный расход NaOH,

согласно [8] q AII

 

500 г/г-экв поглощенного

NaOH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NaOH

 

SiO2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

G AII

24

200

500

0.06

144

кг/сут.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NaOH

 

 

1000

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расход частично обессоленной воды после анионитовых фильтров I ступени

для приготовления 4%-го раствора NaOH:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S AII

144 96

 

3,5 м3/сут.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p p

4

1000

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расход частично обессоленной воды для отмывки анионитовых фильтров II ступени:

 

S AII

n AII

W AII

q AII

2 42,42 10

848,4 м3 / сут.

(58)

 

отм

 

 

отн

 

 

 

 

Расход воды на взрыхление анионитовых фильтров II ступени определяем

по формуле

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S AII

0,06nAII F AII q AII

t AII ,

 

(59)

 

 

 

âç

 

âç

âç

 

 

где q AII

интенсивность подачи воды для взрыхления анионитовых фильт-

âç

 

 

 

 

 

 

 

 

ров II ступени,

для зерен крупностью 1,0 мм qвзAII

4 л/с м2; tвзAII

продолжитель-

ность взрыхления анионитовых фильтров II ступени, t AII

15 мин.

 

 

 

 

 

 

 

вз

 

 

SвзAII 0,06

2 28,3

4 15

203,8 м3/сут.

 

 

 

Для взрыхления анионитовых фильтров II ступени используется вторая половина отмывочной воды этих же фильтров. Емкость бака для взрыхления анионитовых фильтров II ступени принимаем из расчёта хранения запаса воды на 2 взрыхления:

61

W AII

0,06 2 7,07 4 15

51 м3.

вз

 

 

Секундный расход при взрыхлении равен q AII

4 7,07 28,3 л/c. К установке

 

вз

 

для взрыхления принимаем насосы марки 6К-12 (Q=110-200 м3/ч, Н=22,7-17 м)

[16].

Один агрегат – рабочий, второй – резервный.

Определим количество 100%-й серной кислоты, необходимое для регенерации Н-катионитовых фильтров II ступени, по формуле

 

 

 

 

 

 

24QKII

qÊII

 

{[Ca2 ]

 

 

[Mg 2

]

 

[Na ]

}

 

 

 

 

 

 

SHÊIISO

 

 

ýô

 

H2SO4

 

I

 

 

I

I

 

,

 

 

(60)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1000

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где q КII

 

удельный расход H SO , согласно [14, табл. 15.48] q КII

 

100 г/г-экв по-

H

SO

 

 

 

2

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

SO

 

2

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

4

 

глощенных катионов;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

GHКIISO

24

200

 

100

 

0,12

57,6

кг/сут.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1000

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расход частично обессоленной воды для приготовления 1%-го раствора сер-

ной кислоты равен

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S КII

57,6

99

5,7 м3/сут.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p p

1

1000

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расход частично обессоленной воды для отмывки катионитовых фильтров

II ступени:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S КII

 

nКII

W КII

q КII

0,15 6 10

9 м3/сут.

 

 

 

 

 

 

отм

 

 

 

 

 

отн

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расход воды на взрыхление катионитовых фильтров II ступени определяем по формуле

 

SвзКII

0,06nКII

F КII

qвзКII

tвзКII ,

(61)

где, согласно [14, пп. 6.287 и 6.320], qвзКII

4 л/с м2;

tвзКII

15 мин.

SвзКII

0,06

0,15 4

4 15

2,2 м3/сут.

Емкость бака взрыхления согласно [11] равна

 

W

КII

0,06 2 0,8 4

15

5,8 м3.

вз

 

 

 

 

 

 

Секундный расход при взрыхлении равен qКII

4

0,8 3,2 л/c.

 

 

 

 

 

вз

 

 

К установке для взрыхления катионитовых фильтров II ступени принимаем насосы марки 2К-9 (Q=11-22 м3/ч; Н=21-17 м) [16].

Для взрыхления катионитовых фильтров II ступени используется вторая половина обработанной отмывочной воды этих же фильтров.

Количество воды, расходуемое на собственные нужды II ступени обессоливающей установки, определяется из выражения

II

AII

AII

КII

КII

(62)

SCH

S p p

Sотм

S р р

Sотм .

 

SCH II 3,5

848,4

5,7 9,0

866,6 м3/сут.

 

Так как одновременно с регенерацией анионитовых фильтров II ступени производится регенерация анионитовых фильтров I ступени 4%-м раствором

62

NaOH, пропущенным предварительно через фильтры II ступени, то общее количество обессоленной воды для собственных нужд обеих ступеней равно

S I I

S II

S AI

 

,

чо

CH

p

p

 

где S AI

p

расход частично обессоленной воды на приготовление 4%-го рас-

p

 

твора NaOH для регенерации анионитовых фильтров I ступени.

4.2.6. Расчёт анионитовых фильтров I ступени

Количество частично обессоленной воды, которое должно быть подано анионитовыми фильтрами I ступени на II ступень обессоливания, без учета воды, расходуемой на приготовление раствора NaOH для регенерации анионитовых фильтров I ступени, определяется из выражения

 

 

 

 

S

I

S

 

II

24Q

 

 

866,6 24

200

 

 

5666,6 м3/сут.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

CH

 

 

 

эф

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рабочую обменную способность анионита АН-2Ф определяем по формуле

 

 

 

 

 

 

S

 

 

АI

 

AI

 

 

 

E AI

0,8q AI {[Cl ]

 

[SO 2

]

 

}

,

 

 

 

 

 

 

 

(63)

 

 

 

 

 

 

 

раб

 

 

э

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

отм

 

 

K

4

 

 

K

 

 

 

 

 

 

 

 

где

AI

коэффициент

эффективности регенерации,

при

 

 

удельном

 

расходе

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ý

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

100%-й NaOH q AI

 

70 г/г-экв [14, табл. 15.48]

 

AI 0,9;

[Cl ]

K

,[SO 2

]

K

содержа-

 

 

 

 

NaOH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

э

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

ние хлоридов и сульфатов в воде, поступающей на анионитовый фильтр I ступени

(после коагулирования), [Cl

]

 

 

 

 

 

4,6

 

 

 

0,13мг-экв/л, [SO 2

]

 

 

 

 

 

39

 

0,81 мг-экв/л;

K

 

 

 

 

 

 

 

 

 

K

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

35,46

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

48,03

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E AI

полная обменная способность анионита марки АН-2Ф,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

согласно E AI

500 г-экв/м3 по Cl-

и

E AI

2

 

700 г-экв/м3 по SO 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Cl

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SO4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E AI

[Cl ]

 

E AI

[SO 2

]

 

 

 

E AI 2

 

 

0.13

500

 

 

0.81 700

 

672 г экв / м3 ,

(64)

 

 

 

 

K

Cl

 

 

 

4

 

K

 

SO4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[Cl ]

K

[SO 2

]

K

 

 

 

 

 

 

0.13

 

 

0.81

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

qAI

- удельный расход воды на отмывку анионита,

 

q AI

 

 

 

10 м33 анионита

 

отм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

отм

 

 

 

 

 

 

[14, табл. 15.45].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S раб АI 0,9

672

 

 

 

 

0,8

10

(0,13

0,81)

597 г-экв/м3.

 

 

 

 

Расчётную скорость фильтрования на анионитовых фильтрах I ступени определяем из уравнения

63

AI

 

 

 

 

 

E рабAI

H AI

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

р

 

 

 

 

 

 

 

 

{[Cl

]

 

 

[SO 2

]

 

 

}

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T AI {[Cl ]

 

[SO 2

 

 

} 0,03E AI

d 2

 

 

 

 

 

 

 

 

]

 

ln

 

 

K

4

 

K

 

 

K

K

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

раб

AI

 

{[Cl ]

 

[SO 2

]

 

}

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

I

(65)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где H AI высота слоя анионита в фильтре,

H AI = 2,5 м;

 

 

T AI - продолжительность

работы анионитового фильтра между регенерациями,

T AI

T AII , так как регенера-

ция анионитовых фильтров I и I I ступеней производится одновременно последовательным пропуском регенерационного раствора через аниониты фильтров I и I I

ступеней,

 

T AI 7,25ч,

[Cl

]

K

[SO

2 ]

K

0,13

0,81

0,94

мг-экв/л;

d 2 - крупность зе-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

AI

рен анионита, принимаем d AI

 

1,0 мм;

 

 

 

 

 

 

 

 

[Cl

]

I

[SO 2

]

I

содержание

анионов

сильных

кислот

после анионитовых

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

фильтров I ступени,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[Cl ]

K

[SO 2

]

K

0,01 мг-экв/л.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

AI

597

2,5 :

7,25

 

0,94

0,03 597 12

ln

0,94

16,9м / ч . 4

AI

30 м/ч,

 

 

р

 

 

р

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,01

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

что отвечает требованиям [8].

Площадь фильтрования анионитовых фильтров I ступени определим по формуле

 

F AI

 

 

SII

 

 

,

 

 

 

 

 

(66)

 

 

n AI

T AI

AI

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

где n AI количество регенераций анионитовых фильтров I ступени в сутки,

n AI 2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F AI

5666,6 / 2 7,25 16,9

 

23,1м2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

К установке принимаем: m AI

4 рабочим фильтрам диаметром 2600 мм и 1

резервный фильтр того же диаметра.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Площадь одного фильтра

f AI

5,3

 

м2. Площадь рабочих фильтров F AI

21,2

м2. Объем загрузки в рабочих фильтрах W AI

53 м3.

 

 

 

 

 

Расход 100%-го едкого натра на регенерацию анионитовых фильтров I

сту-

пени может быть найден из выражения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q AI

S I

 

S AI

[Cl ]

 

[SO 2

]

 

 

 

 

G AI

 

NaOH

I

 

p p

 

K

4

 

K

,

 

 

NaOH

 

 

 

 

1000

 

 

 

 

 

(67)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где q AI

удельный расход NaOH, при регенерации анионитовых фильтров I сту-

NaOH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

пени, принимается согласно [14, табл. 15.45].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q AI

 

70 г/г-экв.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NaOH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

64

При приготовлении 4%-го раствора NaOH для регенерации анионитов I ступени расход частично обессоленной воды равен

 

S pAI p

GNaOHAI

 

96

 

 

 

 

 

.

 

 

4 1000

(68)

 

 

 

Решая совместно уравнения (67) и(68), получим

 

G AI

374 кг/сут. и S AI

p

 

9,0 м3/сут.

 

NaOH

 

p

 

 

 

Общее количество воды, подаваемое анионитовыми фильтрами I ступени,

равно

 

 

 

 

 

 

SсумAI S I

S pAI p 5666,6 9

 

5675,6 м3/сут.

 

Проверим скорость фильтрования на анионитовых фильтрах I ступени при нормальном режиме:

AI SсумAI / 24F AI 5675.6 / 24 21.2 11.2 м/ч.

Скорость фильтрования при регенерации одного их фильтров

AI

ф

5675,6

14,9

м/ч.

 

 

 

24

3

5,3

 

 

Скорости фильтрования в обоих случаях отвечают требованиям [14].

Расход Н-катионированной воды на отмывку анионитовых фильтров I ступени равен

 

 

 

SотмAI

W AI qAI ,

(69)

 

 

 

 

 

где q AI -

удельный

расход

воды

на отмывку анионита, q AI 10 м3/ м3

[14, табл.

15.45]; SотмAI

53 10

530 м3/сут.

 

Расход воды на взрыхление анионитовых фильтров I ступени определяем по формуле

 

 

 

SвзAI

0,06n AI

F AI

qвзAI tвзAI ,

(70)

где q AI

интенсивность

взрыхления,

q AI

4

л/с м2; t AI

продолжительность

âç

 

 

 

 

вз

 

âç

 

взрыхления, t AI

15мин.

 

 

 

 

 

 

 

вз

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SвзAI

0,06 2

4 15

21,2

 

152,6 м3/сут.

 

Взрыхление анионитовых фильтров I ступени производится водой, использованной ранее для отмывки этих фильтров.

Первая часть отмывочной воды сбрасывается в сток, вторая часть – в требуемом количестве направляется в бак для взрыхления.

Едкий натр поступает в цех водоподготовки в бочках в твердом виде. Его растворяют в специальном баке. Приготовленный крепкий раствор (РNaOH=42 %) насосом марки 1,5Х-6Д-1-41 перекачивается в цистерну-хранилище, откуда компрессором выдавливается в мерник едкого натра. Насосами-дозаторами крепкий

65

Источник: https://studfile.net/preview/16565708/