Материал: Подготовка воды для технического водоснабжения промышленных предприятий. Ионообменные методы умягчения воды. Бахметьева Л.К., Бахметьев А.В
4.1.9. Определение расходов воды на собственные нужды Na-катионитовых фильтров II ступени
Определение расходов воды на взрыхление
Расход воды на взрыхление катионита одного фильтра
|
qвзр |
Wвзр Fф tвзр 60 |
4 1.77 15 60 |
6,37 |
|
|
|
|
1000 |
|
1000 |
м3 |
(16) |
||
|
|
|
|
||||
где W |
- интенсивность взрыхления, принимаемая равной W |
|
4 л/с м2 при круп- |
||||
взр |
|
|
|
взр |
|
||
ности зерен катионита 0,5÷1,1 мм [14]; tвзр = 15 мин – продолжительность взрыхления.
Часовой расход воды равен
qвзр" Wвзр 
Fф 4 
6,37 25.48 м3/ч.
Необходимое среднесуточное количество воды для взрыхления катионита в фильтрах равно
Qвзр qвзр 
N 
n 6,37 
2 
0,167 2,13 м3/сут.
Определение расходов воды на отмывку катионита
Расход воды на отмывку катионита одного фильтра после его регенерации
q |
отм |
q |
уд |
F |
|
H |
5 1,77 1,5 |
13,28 м3, |
|||||||
|
|
|
ф |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
где qуд - удельный расход воды на отмывку катионита при продолжительно- |
|||||||||||||||
сти отмывки 45 мин равен |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
qотм |
60 |
|
13,28 60 |
|
3 |
|
||||||
qотм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
17,7 м |
/ч. |
|
|
|
|
tотм |
|
|
|
45 |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Скорость фильтрования при отмывке |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
qотм |
17,7 |
10 |
м/ч. |
|
|||||
|
|
отм |
|
Fф |
|
1,77 |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
По п. 6.289 [14] скорость должна составлять 8-10 м/ч.
Среднесуточное количество воды для отмывки катионита в фильтрах определится из выражения
Qотм qотм 
n 
N 13,28
0,167
2 4,44 м3/сут.
Первая половина общего расхода воды при отмывке отводится в специальные баки или в канализацию (2,31 м3/сут. ), вторая половина направляется в баки
отмывочной воды для дальнейшего использования на взрыхление катионита (2,31 м3/сут.).
36
Отмывка производится фильтратом I ступени [14].
Расход воды для приготовления 5%-го раствора NaCl
Расход воды для приготовления 5-процентного раствора NaCl определяется по формуле
q рс |
Pc |
S |
157,71 19 |
3,0 |
|
||
|
|
|
|
|
(17) |
||
|
1000 |
|
1000 |
м3, |
|||
где S - расход воды на растворение 1 кг технической соли для приготовле- |
|||||||
ния 5%-го раствора NaCl, S=19 л. |
|
|
|
|
|
|
|
Суточный расход воды Qр с равен |
|
|
|
|
|||
Qрс qрс n N |
3,00 0,167 2 |
1,00 м3/сут. |
|
||||
Для растворения поваренной соли и промывки солерастворителя используется неумягченная вода. Расчёт расхода воды для промывки солерастворителя см.
пп. 4.1.14.
4.1.10.Расчёт Na-катионитовых фильтров I ступени
Вкачестве загрузки фильтров принимаем катионит сульфоуголь
скрупностью зерен от 0,5 до 1,1 мм. Паспортная обменная емкость сульфоугля – 500 г-экв/м3 (табл. 15.39 [14]).
Рабочая обменная емкость Na-катионита в фильтрах I ступени определяется по формуле
E NaI раб э Na Nпол 0,5qуд Жcм , м3 / сут. . |
(18) |
где э 0,74 при расходе соли на регенерацию катионита 150 г/г-экв поглощенных
катионов жесткости [14]; |
Na |
при |
|
CNa2 сa |
|
9,62 |
|
|
|
204 |
(полученное значение больше |
||||||||||||||
|
Жсм |
0,452 |
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
10) находится по формуле |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CCa |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
1 |
|
0,5 |
CNa |
|
1 |
|
2 |
|
1 |
|
||||||||||||
|
|
Na |
|
|
CCa |
|
CNa |
2 |
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
1 |
0,5 |
|
9,62 |
|
1 |
|
|
2 |
0,0015 |
1 |
0,50; |
(19) |
||||||||||||
|
0,0015 |
|
|
|
9,62 |
|
|
|
|||||||||||||||||
|
qуд 5 м/3м3 катионита [8]; |
|
|||||||||||||||||||||||
Жсм |
0,452 мг-экв/л=0,452 г-экв/м3, |
|
|||||||||||||||||||||||
E NaI раб |
0,74 0,50 500 |
0,5 5 |
0,452 |
|
|
184 г-экв/м3. |
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
37 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Объем катионита в фильтрах равен
|
|
|
|
|
|
|
|
WNaI |
qсут |
Жсм |
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
n E |
рабNaI |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(20) |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где q |
сутI |
q |
сутII |
q |
NaII |
900 |
4,44 |
1,00 905,44 м3/сут. |
|||
|
|
|
сI |
|
|
|
|
|
|
||
|
qсутI , qсутII |
|
производительность Na-катионитовых фильтров соответственно |
||||||||
I и II ступеней м3/сут.; |
qсн |
5,44 |
м3/сут. – расход умягченной воды на собственные |
||||||||
нужды Na-катионитовых фильтров, равный расходу воды на отмывку катионита в фильтрах II ступени (4,44 м3/сут.) и приготовление 5%-го регенерационного раствора (1,00 м3/сут.); n – число регенераций каждого фильтра в сутки; так как фильтры работают не круглосуточно, принимаем предварительно n=0,5.
Тогда
|
|
|
|
WNaI |
905,44 0,452 |
4,45м3. |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
0,5 184 |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Площадь фильтров равна |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
F |
WNaI |
|
4.45 |
2.23, м2 |
(21) |
|||||||||||
|
|
|
H |
|
2 |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
где H |
2 м – высота слоя катионита в фильтре [8]. |
|
|
||||||||||||||||
|
Принимаем к установке |
2 |
|
|
рабочих Na-катионитовых фильтра Д-1,5 м |
||||||||||||||
(Fф=1,77 м2), выпускаемые Бийским котельным заводом [14, табл. 15.33]. |
|||||||||||||||||||
|
Проверим действительные скорости фильтрования при нормальном и фор- |
||||||||||||||||||
сированном режимах. При нормальном режиме |
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
qчас |
|
|
59,32 |
|
16,8 |
м/ч < 25, |
||||||||||
|
н |
|
N Fф |
|
2 1,77 |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
где |
qчас |
|
qсут |
|
|
|
|
|
|
905.44 |
|
|
59.32 |
м3/ч ; |
|||||
Т |
nt1 |
|
16 |
0.5 1.5 |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
при регенерации одного из фильтров (форсированном режиме)
59,32 ф 1
1,77 33,5 м/ч.
Фактическое количество регенераций каждого из фильтров в сутки
38
t |
E NaI |
раб |
H |
0,025d802 ln Жсм |
|
184 2 |
|
0,025 0,82 ln 0,452 48,5ч . |
(22) |
|
Жсм |
16,8 0,452 |
|||||||
|
|
|
|
|
|||||
С точки зрения эксплуатации установки принимаем время работы ее равным целому числу суток, т. е. t=3 cут. (48 ч), из которых полезное время работы будет составлять 46,5 ч, а время регенерации – 1,5 ч. Тогда
n |
16 |
|
0,333. |
|
|
|
|||
46,5 |
1,5 |
|||
|
|
Так как установка работает некруглосуточно (Т=16 ч), то резервные фильтры не предусматриваются.
4.1.11. Определение расхода поваренной соли для регенерации Na-катионитовых фильтров I ступени
Расход соли для регенерации одного Na-катионитового фильтра I ступени определяется по формуле
Pc |
Fф H EрабNaI a |
1,77 2 184 150 |
97,7, кг |
(23) |
||
1000 |
|
1000 |
|
|||
|
|
|
|
|||
где a 150 г/г-экв – удельный расход соли [14]. Суточный расход соли для всех фильтров равен
Pcуу |
Pс n N |
|
97,7 0,333 2 |
0,065, т |
(24) |
|
1000 |
1000 |
|||||
|
|
|
||||
Запас соли на 30 суток [8]
Pз Pсут 
Т 0,065
30 1,95, т.
4.1.12. Определение расходов воды на собственные нужды Na-катионитовых фильтров I ступени
Определение расходов воды на взрыхление
Расход воды на взрыхление катионита одного фильтра
|
W |
F t |
взр |
60 |
4 1,77 15 60 |
|
|
||||
q |
|
взр |
ф |
|
|
|
|
|
6,37, м3 |
(25) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
взр |
|
|
1000 |
|
|
1000 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
W |
4 л/с м2, |
t |
взр |
25,48 мин. |
|
|||||
|
|
взр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Часовой расход воды равен
39
|
qвзр 60 |
3 |
|
qвзр |
|
|
6,37 4 25,48 м /ч. |
15 |
|
||
|
|
|
|
Необходимое среднесуточное количество воды для взрыхления катионита в фильтрах равно
Q |
q N n 6,37 2 0,333 4,25, м3 |
/ сут. |
взр |
взр |
|
Определение расходов воды на отмывку катионита
Расход воды на отмывку катионита одного фильтра после его регенерации
равен
qотм qуд 
Fф 
H 5 
1,77 
2 17,7 м3.
Часовой расход воды на отмывку катионита при продолжительности отмывки 1 час составит
|
|
qотм 60 |
17,7 60 |
|
|
3 |
||||||
qотм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
17,7 |
м /ч. |
|
|
|
60 |
|
60 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Скорость фильтрования при отмывке |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
qотм |
17,7 |
|
10 |
м/ч. |
||||
|
отм |
|
Fотм |
|
1,77 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
По [14] скорость должна составлять 8-10 м/ч. |
|
|||||||||||
Среднесуточное количество воды для отмывки катионита в фильтрах равно
Qотм qотм 
N 
n 17,7 
0,333
2 11,80 м3/сут.
Первая половина общего расхода воды при отмывке отводится в специальные баки или в канализацию (7,55 м3/сут.), вторая половина направляется в баки отмывочной воды для дальнейшего использования на взрыхление катионита (4,25 м3/сут) .
Отмывка производится неумягченной водой.
Определение расхода воды для приготовления 5%-го раствора NaCl
Расход воды для приготовления 5%-го раствора NaCl определяется по фор-
муле
qо р.с |
Pс S |
|
97.7 19 |
1.86 м3, |
|
1000 |
|
1000 |
|
||
|
|
|
|||
где S 19 л на 1 кг технической соли.
40