Додаток 30. Схеми підготовки води

Рисунок 6. Схема одноступеневого Na-катіонування води

Пояснення до рисунка 6:

Споруди: 1 – натрій-катіонітовий фільтр; 2 – резервуар „мокрого” зберігання солі; 3 – насоси; 4 – фільтр; 5 – бак регенераційного розчину; 6 – бак із водою для розпушення фільтра;

Трубопроводи: 7 – подачі води на пом'якшення; 8 – пом'якшеної води; 9 – подачі води для розпушення катіоніта; 10 – скидання води після розпушення; 11 – подачі регенераційного розчину; 12 – скидання регенераційного розчину й продуктів регенерації; 13 – подачі води після відмивання катіоніта в бак для накопичення 6 і використання для наступного розпушення; 14 – дренажний трубопровід у систему каналізації; 15 – подачі води для приготування регенераційного розчину заданої концентрації; 16 – подачі насиченого розчину солі.

Баки 5 і 6 обладнуються переливними трубопроводами, які на схемі не показано.

Рисунок 8. Схема руху води під час двоступеневого Na-катіонування:

1 – натрій-катіонітові фільтри І ступеня; 2 – натрій-катіонітовий фільтр другого ступеня; 3 – резервний фільтр; 4 – бак пом'якшеної води; 5 – насос; 6 – трубопровід подачі води на пом'якшення; 7 - подача води на ІІ ступінь; 8 – пом'якшена вода; 9 – подача води в деаератор.

Приклад розрахуноку Na-катіонітових фільтрів I ступеня

Склад початковоъ води.

1. Сухий залишок S_ИВ = 147 мг/ л (з завдання).

2. Концентрація катіонів(з завдання):

Са ²⁺= 30,2 мг/ л;

Mg²⁺= 9,3 мг/ л;

Na⁺= 9,2 мг/ л.

3. Бікарбонатна лужність початкової води, , г·екв/л (з завдання) 2,1 г·екв/л.

4. Загальна жорсткість Ж_ив= мг- єкв / л

Початковими даними для розрахунку катіонного фільтру є: продуктивність, склад початкової води, що поступає на фільтри, залишкова жорсткість фільтру.

2.5.1 Розрахунок катіонного фільтру починають з підбору діаметру фільтру по швидкості фільтрування, яка визначається з рівнянь:

а) нормальна швидкість:

=17,67/0,76*3=7,75м/год (2.7)

де – нормальна швидкість фільтрування, приймається ( м/год).

– продуктивність водопідготовки, м³/год; приймається з розрахунку теплової схеми;

– площа фільтрування катіонного фільтру м²; визначається підбором за табл. 5.3. [5].

– кількість працюючих фільтрів (для 1 ступеня катіонування мінімальне значення працюючих фільтрів а=3).

б) максимальна швидкість:

=17,67/0,76*2=11,63м/год (2.8)

де – максимальна швидкість фільтрування, приймається ( м/год);

– кількість працюючих фільтрів при регенерації одного з них, шт.

2.5.2 Кількість солей жорсткості А, , що видаляється на NH₄-Na і Na-катіонітних фільтрів І ступеня визначається за формулою:

=24*17,67*9,5=4029,29г*екв/діб (2.9)

де – кількість солей жорсткості, залишене на катіонітному фільтрі І ступеня, ;

2.5.3 Кількість солей жорсткості видаляється на Na-катіонітних фільтрах при «голодній» регенерації за добу, визначається за формулою:

=24*17,67*(4,5-1) = =1484,28г*екв/діб (2.10)

де – карбонатна жорсткість початкової води, ;

– залишкова карбонатна жорсткість залежно від вимог до обробленій воді і якості початкової води приймається рівної 0,7-1,5 .

2.5.4 Число регенерацій кожного фільтру в добу «n» визначається за формулою:

=4029,29/0,76*2,5*275.2*2=3.85 (2.11)

де n – число регенерацій кожного фільтру в добу;

– висота шаруючи катіоніта, м [5];

– робоча обмінна особливість катіоніта при катіонуванні, , визначається після рівняння:

=0,64*0,86*500-0,5*110*0.07=275.2(2.12)

де – коефіцієнт ефективності регенерації, що враховує неповноту регенерації катіоніта залежно від питомої витрати солі на регенерацію, [5];

– коефіцієнт, що враховує зниження обмінної здатності катіоніта по Са⁺² і Mg⁺² за рахунок часткового затримання катіонітів Na⁺, приймається за табл. 5-6. [5], де значення приведені залежно від відношення , де

– концентрація натрію в зм'якшуваній воді, ;

– повна обмінна здатність катіоніта, за заводськими даними, [5];

– питома витрата води на обмивання катіоніта, [5];

0,5 – частка пом'якшування відмивочної води.

2.5.5 Витрата куховарської солі 100%-ного реагенту на одну регенерацію фільтру визначається з рівняння.

=275.2*3,1*2,5*110/1000=213,28кг (2.13)

де =110,– питома витрата реагенту на регенерацію катіоніта, .

2.5.6 Витрата 26 %-ного насиченого розчину NaCl на одну регенерацію при Na-катіонітному фільтрі:

=213,28*100/93=229,33м³ (2.14)

де – густина розчину регенерації при t=20ºС, кг/л, приймаємо за табл. 15-6. [5];

26 – 26-відсотковий вміст солі (NaCl),в насиченому розчині солі при t=20 ºС.

2.5.7 У разі сумісного NH₄-Na-катіонуванні витрату реагентів на одну регенерацію визначають за формулами:

а) витрата сульфату амонія , кг:

(2.15)

б) витрата куховарської солі :

(2.16)

2.5.8 Визначаємо добову витрату технічного реагенту на регенерацію фільтрів, кг/діб.

=213,28*3.85*1*100/93=82,1кг/діб (2.17)

де 93 – відсотковий вміст реагенту в технічному реагенті, використовуваному для енергетичних цілей.

2.5.9 Визначаємо витрату води на одну регенерацію катіонітного фільтру складається з:

а) витрати води на взрихляючу промивку фільтру, м³.

=4*0,76*60*30/1000=22,32м³ (2.18)

де – кількість води на одну взрихляючу промивку фільтру, м³

– інтенсивність взрихляючої промивки фільтрів, л/см2;

=30 – тривалість взрихляючої промивки, хв. [5];

б) витрата води на приготування розчину регенерації солі,

=213,28*100/100*5*1,041=40,97 м³ (2.19)

де – концентрація розчину регенерації, % [5];

– густина розчину регенерації, т/м³ за табл. 15.6 [5].

в) витрата води на відмивання катіоніта від продуктів регенерації, м³:

=4*3.1*2,5=31 м³ (2.20)

де – питома витрата води на відмивання катіоніта, м³/м³ [5].

Витрата води на одну регенерацію катіонітного фільтру без використання відмивочної води на розпушування складає:

=22,32+40,97+31=94,3 м³ (2.21)

При використовуванні відмивочної води на взрихляючу промивку витрата води на одну регенерацію:

=40,97+31=71,97м³ (2.22)

де – витрата води на власні потреби катіонітного фільтру без використання відмивочних вод на розпушування, м³, на одну регенерацію;

– те ж саме, з урахуванням використання відмивочних вод на взрихління фільтру, м³.

2.5.10 Середньочасова витрата води на власні потреби катіонітних фільтрів, м³/год., визначається за формулою:

=94,3*2*3.85/24=30,25м³/год (2.23)

2.5.11 Період міжрегенерації роботи фільтру визначається з рівняння:

=24/1-303,24/60=18.9 год. (2.24)

де – період міжрегенерації кожного катіонітного фільтру;

– час регенерації фільтру, год.

2.5.12 Час регенерації катіонітного фільтру у зв'язку з великими коливаннями, залежними від ряду чинників, слідує визначати для кожного конкретного випадку розрахунковим шляхом за формулою:

=30+198,24+75=303,24 (2.25)

а) – час взрихляючої промивки фільтру, хв [5];

б) – час пропуску розчину регенерації через фільтр, хв., визначається з рівнянь;

=40,97*60/4*3,1=198,24 хв (2.26)

де – швидкість пропуску розчину регенерації, м/год., [5];

в) – час відмивання фільтру від продуктів регенерації, хв. визначається з рівнянь:

=31*60/8*3,1=75хв (2.27)

де – швидкість відмивання, м/год., [5].