Жесткость воды: способы умягчения и технологические схемы

угля принимается 4 м3),

qуд.=4 м3,

Ск – общее  содержание в воде катионидов,

Ск =7.3  гр-экв/м3  ,

EHраб.= 0.85*570 –  0.5*4*7.3 = 469.9   гр-экв/м3,

        WH = 24*17.5(6.4+0.9)/(2*469.9) = 3.6   м3,       

            Объем катионита в Na-катионитных  фильтрах вычисляется по           

                            формуле [1,прил.7,п.26]:                           

WNa = 24*qNaпол.(Жо* nNap)*ENaраб.    м3                      (11)

Где nNap- число  регенераций каждого Na-кат. фильтра  в сутки

принимается согласно [1,прил.7,п.14] от 1.3.

nNap=2,

ENaраб.- рабочая  обменная емкость Na-катионит. фильтра

вычисляется по [1,прил.7,п.15]:

ENaраб.= aNa*bNa*Еполн.  – 0.5*qуд.*Жо  гр-экв/м3               (12)

      Где aNa – коэффициент эффективности  регенерации Na-катион.     

            фильтров  принимается при удельно  расходе поваренной соли           

                                   NaCl   100 гр./гр.-экв.  aNa=0.62

bNa- коэфф. Учитывающий  снижение обменной емкости,

принимается [1,прил.7,п.15,табл.2] из соотношения:

      
 
 

      СNa / Жо= 0.1              bNa= 0.83     

ENaраб.= 0.62*0.83*570 –  0.5*4*6.4 = 293.3-12.8   гр-экв/м3,

           WNa = 24*28.3(6.4/2)*280.5=7.7    м3.          

       3.4. Определяется площадь H-Na-кат.  фильтров.      

Площадь Н-кат. фильтров опред. по [1,прил.7,п.16]:

Fн = Wн/Hк,   м2                                                 (13)

где Hк- высота слоя катионита в фильтрах,

Площадь Na-кат. фильтров определяется по [1,прил.7,п.16]:

FNa = WNa/Hк,   м2                                              (14)

Технические характеристики H-Na-кат. фильтров приведены в таблице:

    

Диаметр 

Фильтра, 

Мм. 

Высота кати- 

онита, 

Нк, м. Основные Размеры 

Вес, 

т. 

Строительная 

Высота Диаметр прово-дящего патрубка

Н-катионитные  фильтры.

700 1800 3200 40 1.7

700 2000 3200 40 2.1 

1000 

2000 

3600 

50 

5.3

1500 2000 3950 80 10

2000 2500 4870 125 15

Na-катионитные  фильтры.

1000 2000 3597 50 5 

1500 

2000 

3924 

80 

10

2000 2500 4870 125 15 
 

    Fн  = Wн/Hк = 3.6/2 = 1.7  м2   

                        Площадь одного Н-катион. фильтра:                       

           fн = (p*d2)/4 = 0.785 м2 ,          

                     Количество рабочих Н-катион. фильтров:                    

         Fн/ fн = 1.7/0.785 = 2 шт.        

                Принимается 2 рабочих Н-катионид. фильтра.               

   FNa = WNa/Hк  = 7.7/2 = 3.85  м2  

                       Площадь одного Na-катион. фильтра:                      

            fн = (p*d2)/4 = 1.76 м2           

                     Количество рабочих Na-катион. фильтров:                    

        FNa/ f Na= 3.85/1.76 = 2 шт.       

        Принимается 2 рабочих Na-катионид. фильтра.       

     3.5. Определяется скорость фильтрования  воды через  

     катионитные  фильтры при нормальном режиме 

     работы (работают все рабочие фильтры).

Для Н-катионит. фильтров:

Vнор. = qHпол./( fн*nн)  м/ч                                   (15)

               Где  fн- площадь одного Н-  кат. фильтра,              

               nн- количество рабочих Н-кат.  фильтров.              

             Vнор. = 17.5/(0.785*2) = 11  м/ч            

Для Na-катионит. фильтров:

Vнор. = qNaпол./( fNa*nNa)  м/ч                              (16)

              Vнор. = 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).                             

VHфорс.= qHпол./fH*(nH-1),   м/ч                      (17)

          VHфорс.= 17.5/0.785*(2-1) = 22.3   м/ч         

VNaфорс.= qNaпол./fNa*(nNa-1),   м/ч                  (18)

           VNaфорс.= 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]:

PH = (fH*Hk*EрабН*aн)/1000 , кг                       (19)

PH = 73.7 кг

Определяется  суточный весовой расход H2SO4  для  регенерации

всех рабочих  Н-кат. фильтров.

PHсут. = PH *nн*nрн = 73.7*2*2 = 294.8   кг/сут             (20)

Определяется  суточный весовой расход H2SO4  для  регенерации

всех рабочих  Н-кат. фильтров.

WHсут. = (PH сут.*100%)/(85%*r85%)   м3/сут             (21)

WHсут. = 0.195  м3/сут

Определяется  месячный расход H2SO4  для регенерации

Н-кат. фильтров.

WHмес. = 30* WHсут.   м3                                            (22)

WHмес. = 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]:

W85% = (Pн*nр*100%)/(85%*r85%) = 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% = (Pн*nр*100%)/(1%*r1%) = 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  Нн = 20 м

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

Qн = Vн*fн = 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]:

PNa = (fNa*Hk*ENa раб.*ас) / 1000    кг                   (26)

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

Определяется  суточный весовой расход NaCl для регенерации

всех рабочих Na- кат. фильтров:

РNaсут = PNa*nNa*npNa   кг/сут                             (27)

РNaсут = 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.

PNaмес = 30*PNaсут  ,    т                              (28)

PNaмес = 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.

FNacyх.хран. = PNaмес  / rNa*25 ,    м2                    (29)

FNacyх.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