Водоснабжение промышленных предприятий. Метод умягчения воды

Регенерация загрузки катионитовых фильтров проводится технической солью.

 

2.4. Расчет второй ступени Na-катионирования

 

2.4.1. Объем катионита

                                           (2.7)

где  – коэффициент запаса по жесткости для второй ступени принимается ;

 – рабочая обменная емкость  катионита, опреляется по формуле  2.8

 

                  (2.8)

где – коэффициент, учитывающий снижение обменной емкости катионита по Ca²⁺ и Mg²⁺ вследствие частичного задержания катионов Na⁺, принимается по табл. 2 [1] или по формулам:

   (2.9)

где – для расчета второй ступени катионирования – это концентрация Na⁺ в воде после первой ступени умягчения:

   (2.10)

мг-экв/л;

т.к. b^II_Na > 10, то для фильтров второй ступени эта величина определяется по формуле:

 (2.11)

где , – концентрации ионов кальция и натрия, мг-экв/л; – коэффициенты активности соответствующих ионов, которые можно найти по прил. 3 [3], если ионная сила раствора - m ³ 0,005. Ионная сила раствора в этом случае определяется:

 (2.12)

 т.к , то-

где =0,5*(С_Na+2*C_Ca)*10^-3 ; z-валентность иона.

 

 

 мг-экв/л

 

 – полная обменная емкость  катионита, принимается по п. 15 [1], для катионита КУ-2-8, г-экв/м³;

 – число регенераций каждого фильтра в сутки, принимается для второй ступени:

 (2.13)

где – продолжительность работы станции в течение суток, =20ч; – продолжительность межрегенерационного периода работы фильтра второй ступени, ч:

 

                          

 (2.14)

где   – высота загрузки фильтра, м, п. 22 [1]; – скорость фильтрования, м/ч, п. 22 [1]; – 80%-ный калибр зерен катионита в мм; t^II – продолжительность всех операций регенерации фильтров (взрыхления, регенерации и отмывки), ч (прил. 2) [3].

 

Взрыхление катионита  происходит с интенсивностью 5 л/с  м² в течение 30мин, продолжительность регенерации составляет – 75 мин, отмывки – 60 мин согласно (прил. 2) [3].

 

2.4.2. Площадь катионитовых фильтров

 

 (2.15)

 

 

Фильтры принимаются  типовые напорные диаметром D =2 типа ТКЗ

Необходимое количество фильтров определяется:

 (2.16)

 

 принимается 3 рабочих и 1 резервный

 

2.4.3. Проверка фактической и расчетной скорости фильтрования

 (2.17)

 

 

- Фактическая скорость фильтрования

 

 (2.18)

 

- Фактическое время межрегенерационного периода

 

                                  (2.19)

Принимается 1 промывка в 16 смен, ч

 

2.4.4. Расход соли на 1 регенерацию одного фильтра

 (2.20)

где  – удельный расход поваренной соли на регенерацию, принимается по табл. 1 и п. 21 прил. 7 [1], ;

  – количество поглощенных  (задержанных) катионов жесткости  за 1 фильтроцикл, г-экв:

 

 (2.21)

 

где – фактическая площадь одного фильтра, м².

 

 

 

 

5. Суточный расход соли для всех рабочих фильтров, т.

 (2.22)

 

5.  Определение расходов воды на собственные нужды станции.

 

Для взрыхления загрузки фильтров второй ступени катионирования, ее регенерации и отмывки используется частично умягченная вода, т.е. после первой ступени катионирования. Поэтому первая ступень должна быть рассчитана с учетом этих дополнительных расходов воды.

Таким образом, общий  расход, поступающий на фильтры первой ступени катионирования (прил. 1) [3], определяется, м³/сут:

 (2.23)

где  – расход воды для взрыхления загрузки, м³/сут;

 – расход воды для приготовления  регенерационного раствора, м³/сут;

–расход воды для отмывки катионитовой загрузки от регенерационного раствора, м³/сут.

 

Для собственных нужд при эксплуатации Na-катионитовых фильтров первой ступени используется исходная вода или остатки регенерационных растворов и отмывочных вод фильтров второй ступени..

 

6.  Алгоритм расчета расходов воды на собственные нужды второй ступени Na-катионирования.

 

2.6.1. Объем воды на взрыхление загрузки одного фильтра, м³

 (2.24)

где  – интенсивность подачи воды для взрыхления, принимается по п. 21 [1]

л/с*м²;

 – продолжительность взрыхления (п. 21 [1]).

 

- среднесуточный расход воды на взрыхление рабочих фильтров, м³/сут:

 (2.25)

 

 

 

2.6.2. Объем воды для приготовления раствора NaCl, м³.

 (2.26)

где  – активная концентрация технической соли, по [8] п. 15.12 – С = 93 %;

- плотность раствора, по прил. 5 [3], для 5 % - 1,036 т/м³, 10 % - 1,07 т/м³;

 – концентрация рабочего  раствора соли, %, принимается по  п. 21 прил. 7 [1].

 

 

Для повышения эффекта регенерации  следует применять ступенчатую  регенерацию катионитовой загрузки. В этом случае сначала регенерация проводится 5 %-ным раствором поваренной соли, а затем через загрузку пропускается 10 %-ный раствор поваренной соли.

Среднесуточный расход воды для регенерации рабочих фильтров, м³/сут:

 

 (2.27)

 

 

2.6.3. Объем воды для отмывки загрузки фильтров от продуктов регенерации, м³.

 

 (2.28)

 

где – удельный расход на отмывку загрузки, принимается по п. 15 прил. 7 [1]. м³/м³

 

 

Среднесуточный отмывочный расход, м³/сут:

 

 (2.29)

 

 

 

2.6.4. Определение скоростей при различных режимах эксплуатации фильтров: взрыхлении, регенерации, отмывке, м/ч.

 

 (2.30)

где – расход при взрыхлении (регенерации, отмывке), м³/ч:

 

 (2.31)

где – продолжительность операций, мин (прил. 2).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. Расчет первой ступени Na-катионирования.

 

2.7.1. Объем катионита первой ступени.

 

 (2.32)

 

Рабочая обменная емкость  для первой ступени Na-катионирования, г-экв/м³:

 

 (2.33)

 

где – коэффициент, учитывающий снижение обменной емкости катионита по Ca²⁺ и Mg²⁺, рассчитывается по формуле:

 

 (2.34)

 

где С_Na – при расчете первой ступени – это концентрация натрия в исходной воде.

 

 г-экв/м³

 

 

2.7.2. Площадь фильтров первой ступени определяется аналогично второй ступени по формулам (2.23 – 2.24). Затем по той же литературе принимаются типовые фильтры и назначается количество рабочих и резервных.

 

 

Фильтры принимаются  типовые напорные диаметром D = 2м типа ТКЗ.

Необходимое количество фильтров определяется:

 

 принимаем 2 раб и 1 резервный

 

3. Проверка фактической и расчетной скорости фильтрования.

 

 (2.35)

 

где - продолжительность межрегенерационного периода, час,

 

 (2.36)

 

 

 

 

Затем определяется фактическая скорость фильтрования на первую ступень и  сравнивается с расчетной скоростью, м/ч:

 

                                                   

                                      (2.37)

 

 

Потом рассчитывается фактической время  межрегенерационного периода:

 

 (2.38)

 

 

4. Расход поваренной соли для регенерации одного фильтра.

 

Определяется аналогично второй ступени по формуле (2,20).

- количество поглощенных (задержанных)  катионов жесткости за 1 фильтроцикл,  г-экв:

 

 (2.39)

 

 

 

 

5. Суточный расход поваренной соли для всех рабочих фильтров.

 

Определяется  аналогично второй степени по формуле (2.22).

 

 

6. Расходы на собственные нужды первой ступени.

 

Определяются  аналогично второй ступени по формулам (2.23) – (2.29).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.8. Солевое хозяйство

 

Для нормальной эксплуатации солевого хозяйства  в соответствии с п. 6.202 – 6.203 [1] склады реагентов следует рассчитывать на 30-суточное хранение (для поваренной соли – до 40 сут). Поэтому на станции умягчения предусматриваются склады на хранения реагента.

Принимается «мокрое» хранение соли, так как  суточный расход соли более 500 кг.

При «мокром» хранении за пределами здания устраиваются баки-хранилища 20%-ной соли на месячный запас, а в здании станции умягчения предусматриваются насосы для перекачки насыщенного раствора из баков-хранилищ в расходные баки 5-10% - ного раствора.

 

1. Общий суточный расход соли:

 

 

2. Баки-хранилища

 

Для надежности эксплуатации рекомендуется принимать и устанавливать в здании станции умягчения баки для взрыхления, регенерации и отмывки на объемы воды, найденные по формулам (2.23, 2.24, 2.25). Конструкция и размеры баков принимаются в соответствии с разделом 14 п. 14.11 [1].

Объем баков рассчитывается, м₃

 

 (2.40)

 

где - время, на которое заготавливается соль, пп. 6.202 – 6.203 [1]; сут

- плотность 20 %-ного раствора, 1,15 т/м³;

- концентрация раствора в  баке-хранилище.  =20%

 

 

Принимается 2 бака следующих размеров:

м – ширина;