Жесткость воды: способы умягчения и технологические схемы

ционного р-ра соли. 

0.06 

1.19 

12 

Полиэтилен 

5. Трубопровод  подачи 100% 

кислоты. 

0.002 

0.47 

6 

Сталь 

6. Трубопровод  отвода  

умягченной воды. 

12.7 

1 

125 

Чугун 
 
 

Для перекачки  р-ов кислот и щелочей применяются  трубы из нержавеющей стали или  полиэтилена . 

Для перекачки  концентрированных растворов кислот и щелочей 

(более 80%) используются  трубы из углеродистой стали  или пластмассовые. 

Для перекачки  воды используются трубы чугунные, асбесто-цеме- 

нтные и железобетонные. 
 

  

  

7. Компоновка  основных и вспомогательных помещений  станции умягчения воды. 
 

К основному  помещению станции относится  главный зал 

размещения H-Na-кат. ф. 

Зал имеет высоту на 2-2.5 м выше полной высоты фильтров. 

В плане фильтры  распологаются в 2 ряда. 

Расстояние м/у  фильтрами не < 1 метра для удодного прохода 

и обслуживания оборудования. 
 

К вспомогательным  помещениям относятся: 
 

Помещения для  складирования и приготовления регенерац. 

р-ов кислоты  и соли. 

Помещения как  правило одноэтажные с заглубленными  

участками для  размещения емкостей и насосного  оборудования. 
 

Основным компоновочным  требованием явл. одинаковая 

отметка пола платформы  для выгрузки соли и отметки  

верха баков. Помещение  кислотного хоз-ва должно быть 

изолировано от солевого и иметь не менее 2-х выходов. 

Цистерны для  хранения к-ты рекомендунтся распологать 

в отапливаемом помещении во избежание ее замерзания. 

Помещения лабораторий, мастерских, административного 

и рабочего персонала. 

Помещения поектируются в соответствии с требованиями 

жилой застройки. 

Дегазатор следует  размещать в непосредственной близости 

от H-Na-кат.ф. в  главном зале. 

Основные и  вспомогательные помещения станции рекомендуется 

блокировать, что  сокращает протяженность трубопроводов  и 

повышает удобство в эксплуатации. 
 
 
 
 
 
 

Литература 

   1. В.А.  Присяжнюк «С.О.К.», 2004, №4, стр. 14-29.

   2. Химический  энциклопедический словарь. М., «Советская  Энциклопедия», 1983.

   3. В.А.  Присяжнюк «С.О.К.», 2003, №10, стр. 26-30.Литература

   Введение.                               

На железнодорожном  транспорте имеются предприятия, для  работы которых

требуется вода с малой жесткостью.

Известно, что  жесткость воды обусловлена наличием в ней солей кальция и

магния. Использование  жесткой воды приводит к образованию  накипи на

внутренней поверхности  котлов и теплообменных аппаратов, что снижает

эффективность их работы.

В настоящее  время один из наиболее распространенных способов умягчения воды

является метод  ионного обмена. Снижение жесткости  воды ионным обменом основано

на способности  определенных или некоторых искусственных  материалов (катионитов)

которые имеют  в своем составе обменные ионы Na+, Н+.

Способные обмениваться на ионы Са2+, Мg2+. Реакция

обмена:

2 Na [Кат.] + Ca (HCO3)2 Û Ca [Кат.] + 2 NaHCO3

       2 H [Кат.] + MgCl2 Þ Mg [Кат.]2 + 2 HCl      

К катионитам относятся  глауконитовый песок, гумусовые  угли, сульфоуголь,

искусственные смолы (КУ-1, КУ-2).

В процессе фильтрации воды через катиноитную загрузку ее обменная способность

уменьшается, поэтому  необходимо периодически регенерировать (восстанавливать

фильтрирующий материал). Реакции регенерации:

      Ca [Кат.]2 + 2 NaCl Þ 2 Na [Кат.] + CaCl2     

Na – катионидные фильтры регенерируются раствором NaCl

Mg [Кат.]2 + H2SO4 = 2 H [Кат.] + MgSO4

Н – катионидные  фильтры регенерируются раствором  серной кислоты – Н2SO4.

Для реализации представленных химических процессов  устраивают специальное

сооружение –  станцию умягчения воды.

Целью курсового  проекта является расчет основного  технологического оборудования

– Н-Na- катионитных  фильтров и вспомогательного оборудования - кислотное

хозяйство, солевое, дегазатор для удаления газов  – СО2.

    

1. Предварительная  обработка исходных данных. 

Проверка данных химического анализа воды производится путем сопоставления суммы

катионов: Ca+2, Mg+2, Na+, К+ с

суммой анионов: Cl-, SO4-2, НСО3

-:

(1). К = [Ca+2] + [Mg+2] + [Na+] + [K+] = 4.0 + 2.4 + 0.9 = 7.3 мг-экв/л

(2). А = [HCO3-] + [Cl-] + [SO4-2] = 5.1 + 0.7 + 1.5 = 7.3 мг-экв/л

     Вывод:  Сумма катионов равна сумме  анионов, следовательно, данные

химического анализа  воды верны.

    

1.1. Определяется  общая жесткость исходной воды. 

Жо = [Ca+2] + [Mg+2] = 4.0 + 2.4 = 6.4  мг-экв/л           (3).

    

1.2. Определяется  карбонатная жесткость исходной  воды. 

Жк = [HCO3-] = 5.1  мг-экв/л                                          (4).

    

1.3. Определяется  щелочность исходной воды. 

Що = Жк = 5.1  мг-экв/л                                                   (5).

    

1.4. Определяется  не карбонатная жесткость. 

Жнк = Жо – Жк = 6.4 – 5.1 = 1.3  мг-экв/л                       (6).

    

2. Выбор и  обоснование принципиальной схемы  умягчения воды. 

Умягчение воды методом ионного обмена может осуществлять: параллельным

катионированием, последовательным катионированием,

совместным H-Na-катионированием.

Выбор схемы  умягчения воды осуществляется на основании  сопоставления данных

химического анализа  исходной воды.

    

Параллельное H-Na-катионирование применяется при условии: 

Жк / Жо ³ 0,5

5.1 / 6.4 = 0.79 ³ 0.5

+

Жнк £ 3.5 мг-экв/л                                   Жнк 

= 1.3 £ 3.5 мг-экв/л                +

SO4-2 + Cl- £ 3 . 4 мг-экв/л

1.5 + 0.7 = 2.2 £ 3 мг-экв/л           +

Na+ + K+ £ 1 .2 мг-экв/л                      0.9

£ 2 мг-экв/л                             +

     Последовательное H-Na-катионирование применяется при  условии:

Жк / Жо £ 0.5

5.1 / 6.4 = 0.79 > 0.5

-

Жнк ³ 3.5 мг-экв/л                                   Жнк 

= 1.3 < 3,5 мг-экв/л                -

SO4-2 + Cl- ³ 3 . 4 мг-экв/л

1.5 + 0.7 = 2.2 < 3 мг-экв/л           -

Na+ + K+ не лимитируются

-

На основании  полученных результатов принимается  параллельная

схема H-Na-катионирования.

     Техническая  схема параллельного H-Na-катионирования:

      

      
 
 
 

      

    

3. Расчет основного  технологического оборудования                  

станции умягчения  воды 

К основному  технологическому оборудованию станции  умягчения

Воды Н-Na-катионитные  фильтры.

Расчет ведется  на основании нормативной литературы.

     3.1. Определяется соотношение расходов  воды подаваемой на Н-Na

                            -катионитные фильтры.                           

При параллельной схеме Н-Na-катионирования расчет ведется  согласно

[1,прил.7,п.25]:

Определяется расход воды подаваемой на Н-катионитные фильтры.

qHпол.= qпол.( Що-Щу ) / ( А+Що )  м3/час                (7)

где  qпол.- полезная производительность Н-Na-катионитных  фильтров,

    qпол.= Qсут.  / 24=1100/24=45.8  м3/час,   

Що- щелочность исходной воды,

Що=5.1 гр-экв/м3,

Щу- щелочность умягченной воды,

А- сумма концентраций анионов,

А= 7.3  гр-экв/м3,

     qHпол.= 45.8*( 5.1-0.35 ) / ( 7.3+5.1 ) = 17.5 м3/час

               Определяется расход воды на Na-катионитные  фильтры:              

qNaпол.= qпол.- qHпол.   м3/час                      (8)

      qNaпол.= 45.8 - 17.5 = 28.3  м3/час     

      3.2. Выбирается катионит для загрузки  фильтров по [6]:     

Принимается сульфауголь  мелкий 1 сорта с техническими характеристиками:

Внешний вид  катионита – черные зерна  неправильной формы.

Диаметр зерен  катионита – 0.25.0.7 мм.

Полная обменная способность - Еполн. = 570   экв/м3

     3.3. Определяется объем катионита  в Н-Na-катионитных фильтрах.

Объем катионита  в Н- катионитных фильтрах, вычисляется

по [1,прил.7,п.26]:

WH = 24*qHпол.(Жо+СNa)/(nHp*EHраб.)    м3              (9)

где СNa- концентрация в исходной воде,

СNa=0.9   гр-экв/м3 ,

nHp- число регенераций  каждого Н-катионитного фильтра  в сутки,

принимается по [1,прил.7,п.14]:  от 1.2.

nHp=2,

EHраб.- рабочая обменная емкость Н-катионита, вычисляется по

Формуле [1,прил.7,п.27]:

EHраб.= aн*  Еполн.  – 0.5*qуд.*Ск   гр-экв/м3                 (10)

Где  aн- коэффициент  эффективности регенерации Н-катионитных

фильтров, принимается  по [1,прил.7,п.27,табл.4]:

При удельном расходе Н2SO4 на регенерацию 100 гр./гр.-экв.

                              aн=0.85,

qуд.- удельный  расход воды на отмывку 1 м3  катионита (для сульфо-