3. Розрахунок натрій-катіонітових фільтрів

Під час іонообмінного процесу необхідно зменшити твердість води з 9 до 0,6 ммоль/л на Na- катіонітовому фільтрі завантаженому сульфовугіллям з величиною зерен 0,5-1,12 мм. Потужність установки становить 140м³/год

Необхідний об єм катіоніту у фільтрах:

;

де - потужність Na- катіонітових фільтрів,

-загальна твердість води, що поступає на фільтри ммоль/л;

-число регенерацій кожного фільтра за добу, яке попередньо прийняте рівне трьом;

-робоча обмінна ємність катіоніту, , яка визначена за формулою:

;

де -коефіцієнт ефективності регенерації Na- катіоніту,який залежить від питомої витрати солі на регенерацію (питома витрата солі прийнята рівною 120 г/г-екв, оскільки твердість води, що надходить на фільтри не перевищує 9 ммоль/л за Табл.2.18 методичних вказівок), тоді =0,67 за Табл.2.19 методичних вказівок;

-коефіцієнт, що враховує зменшення обмінної здатності катіоніту по і за рахунок часткового затримання катіонів . Цей коефіцієнт залежить від співвідношення (де -концентрація натрію у воді, мг-екв/л, за відсутності даних прийнято, що концентрація натрію у воді становить від загальної твердості води), для прийнято за Табл.2.17 методичних вказівок;

-питома витрата води на відмивання катіоніту, приймаємо за Табл.2.18 методичних вказівок, тобто при завантажені фільтра сульфовугіллям ;

0,5-доля пом’якшення відмивної води;

-повна обміна ємність катіоніту, прийнята для сульфовугілля з величиною зерен 0,5-1,12 мм рівною 500 , за Табл.2.20 методичних вказівок.

Необхідна площа катіонітових фільтрів

;

де H-висота шару катіоніту, м, приймаємо рівною 2,5 м.

До встановлення прийнято чотири робочих і один резервний фільтр діаметром 3,4м і площею 9,1 кожен.

Для підібраних фільтрів перевіряємо швидкість фільтрування за рівнянням:

• нормальну - під час роботи усіх фільтрів, м/год:

;

• максимальну – під час регенерації одного із фільтрів, м/год:

;

де і -відповідно нормальна і максимальна швидкості фільтрування, м/год, прийняті залежно від твердості води яка поступає на фільтр, за Табл.2.18 методічних вказівок;

-потужність Na- катіонітових фільтрів,

-площа фільтрування натрій-катіонітового стандартного фільтра,

-кількістьпрацюючих фільтрів, окрім резервного, який в розрахунку не враховується.

Кількість солей твердості, г-екв/доб, які видаляють за добу на Na- катіонітових фільтрах:

;

Кількість регенерацій кожного фільтра за добу:

Регенерацію катіоніту виконують технічною кухонною сіллю.

Витрата 100%-ної солі на одну регенерацію Na- катіонітового фільтра, кг:

де -питома витрата солі на регенерацію, прийнято 110 г/г-екв, за Табл.2.18 методичних вказівок.

Витрата технічної солі за добу, кг/доб, становитиме:

де -вміст солі в технічному продукті, %, для харчової солі другого сорту

Витрати води на регенерацію Na- катіонітового фільтра складаються з витрат води на:

• розпушення фільтра;

• приготування регенераційного розчину;

• відмивання катіоніту від продуктів регенерації й надлишку солі.

Розпушення шару катіоніту необхідне для усунення злежування й видалення подрібнених частинок катіоніту. Витрата води на одне розпушення,

де -інтенсивність розпушення фільтра, прийнято для величини зерен сульфовугілля 0,5-1,1 мм;

-тривалість розпушення, прийнята 25 хв.

Витрата води на приготування регенераційного розчину солі

,

де -концентрація регенераційного розчину, прийнятого для фільтрів першого ступеню за Табл.2.18 методичних вказівок, приймаємо 6%;

-густина регенераційного розчину, прийнята залежно від величини за Табл.2.21 методичних вказівок.

Витрата води на відмивання катіоніту від продуктів регенерації

де -питома витрата води на відмивання катіоніту, прийнято для фільтрів завантажених сульфовугіллям.

Витрата води на одну регенерацію фільтра, із використанням промивної води доля розпушування:

Середня година витрата води на власні потреби Na- катіонітового фільтра

Час між регенераціями фільтра, год:

де -час регенерації фільтра, хв., який визначено за формулою:

де -тривалість розпушення, прийнята 25хв;

-час пропускання регенераційного розчину крізь фільтр,хв., визначається за рівнянням:

де -швидкість пропускання регенераційного розчину, прийнято 4 м/год;

-час відмивання від продуктів регенерації, хв., визначається за рівнянням:

де -швидкість відмивання, прийнято за Табл.2.18 методичних вказівок 7 м/год.