2. Расчет вспомогательного оборудования станции

Восстановление обменной способности (регенерация) катионитных фильтров осуществляется путем вытеснения из катионитов ионов кальция и магния, поглощенных ими при умягчении воды, ионами водорода и натрия. Для реализации указанного процесса требуется устройство вспомогательного оборудования.

К вспомогательному оборудованию относятся: емкости для хранения реагентов, баки с регенерационными растворами, бак с водой для взрыхления катионита в фильтрах, дегазаторы, мерники, насосы и аппараты для подачи на напорные фильтры воды и регенерирующих растворов, контрольно-измерительные приборы.

1. Устройства для хранения, приготовления и перекачки раствора серной кислоты

Для регенерации водород-катионитных фильтров устраивается кислотное хозяйство (рис. 2.), которое включает цистерны для хранения реагента, бак-мерник концентрированной кислоты, бак для регенерационного раствора, вакуум-насосы, эжектор и кислотные насосы.

Рис.2. Схема кислотного хозяйства

Регенерация водород-катионитных фильтров осуществляется обычно 1..1,5%-ным раствором серной кислоты. На станцию умягчения воды серная кислота поставляется в железнодорожных цистернах в виде 100%-ного раствора. Затем концентрированная серная кислота перекачивается в стационарные цистерны с месячным запасом реагента.

Расход 100%-ной серной кислоты Р_Н, кг, на одну регенерацию водород-катионитного фильтра определяется по формуле:

Р_Н = f_H H_KE^H_раб a_H /1000 = 5,31*2*469,7*50/1000 = 249,4 кг

где а_Н — удельный расход кислоты для регенерации катионита, г/г-экв, определяемый в зависимости от требуемой жесткости фильтрата.

Определяем суточный весовой расход серной кислоты для регенерации рабочих водород-катионитных фильтров, кг/сут:

Р_{Н сут} = Р_Н n_H n^H_P = 249,4*2*2 = 997,6 кг/сут.

Определяется суточный объемный расход серной кислоты для регенерации рабочих водород-катионитных фильтров, м³/сут:

W_{H сут} = Р_{Н сут} 100% / (85%*_85%H) = 997,6*100/(85*1779) = 0,66 м³/сут,

где _85%H = 1779 кг/м³ – плотность 85%-ной серной кислоты.

Определяется месячный расход серной кислоты для регенерации водород-катионитных фильтров, м³:

W_{H мес} = 30 W_{H сут} = 30*0,66 = 19,8 м³.

Принимаем две цистерны для хранения кислоты емкостью 15 м³. Цистерна имеет длину 5764 мм и диаметр 2000 мм.

Объем бака-мерника крепкой кислоты определяется из условия регенерации одного фильтра при количестве рабочих водород-катионитных фильтров до четырех и для регенерации двух фильтров при большем количестве.

Объемный расход 85%-ной серной кислоты на регенерацию водород-катионитных фильтров определяется по формуле, м³:

W_85%H = P_H n_P 100% / (85%*_85%H) = 249,4*1*100/(85*1779) = 0,17 м³.

Подача серной кислоты из цистерн-хранилищ в бак-мерник происходит за счет вакуума, создаваемого вакуум-насосом. Затем с помощью эжектора серная кислота поступает в бак регенерационного раствора.

Определяется объем бака для 1%-ного регенерационного раствора серной кислоты на одну регенерацию при количестве рабочих водород-катионитных фильтров до четырех, м³:

W_{1% Р.Р.} = P_H n_P 100% / (1%*_1%H) = 249,4*1*100/(1*1005) =24,82 м³.

где _1%H = 1005 кг/м³ – плотность 1%-ной серной кислоты.

Принимаются следующие баки-мерники:

Объем, м3	Основные размеры, мм		Вес, кг
	Наружный диаметр	Строительная высота
Бак-мерник (1 шт)
0,25	670	1135	190

Для перекачки регенерационного раствора серной кислоты применяются насосы серии «Х» - химически стойкие насосы напором до 20 м.

При разбавлении кислоты до требуемой концентрации непосредственно в трубопроводе подача насоса определяется по формуле, м³/ч:

Q_H = V_H f_H K_H / B_H = 4*5,31*1/85 = 0,25 м³/ч

где V_H – скорость движения регенерационного раствора серной кислоты через катионитную загрузку, V_H = 3..5 м/ч;

К_Н – концентрация регенерационного раствора серной кислоты, К_Н=1%;

В_Н – концентрация серной кислоты, В_Н=85%.

При перекачке готового регенерационного раствора кислоты подача насоса определяется по формуле:

Q_H = V_H f_H = 4*5,31 =21,24 м³/ч.

К установке принимаются один рабочий и один резервный насосы.