Порядок расчета катионитовых фильтров.

1. Обменная емкость катионитов в натриевой форме (г-экв/м³) вычисляется по формуле:

Е_раб=Е_п α_N β_N – 0,5 q_уд Ж_о,

где Е_п – полная обменная емкость катионита, г-экв/м³, (для сульфоугля – 500, для КУ-2- 1500-1700);

α_N и β_N - понижающие коэффициенты, учитывающие неполноту регенерации и зависящие от удельного расхода соли;

q_уд - удельный расход воды на отмывку смолы, обычно 4-6 м³/м³;

Ж_о- жесткость исходной воды, г-экв/м³.

Второй член этой формулы учитывают потерю части обменной емкости, происходящую во время отмывки загрузки. При расчете Nа- катионитовых фильтров второй ступени используют ту же формулу, но в качестве Ж_о принимают жесткость воды после первой ступени.

Расчет обменной емкости Н- катионитовых фильтров проводят по очень похожей формуле

Е_раб=Е_п α _н – 0,5 q_удС_к,

где α_н - коэффициент эффективности регенерации, зависящий от удельного расхода соляной кислоты a_к, г/ г-экв;

С_к- общее содержание в воде катионов кальция, магния, натрия и калия, г-экв/ м³.

Жесткость воды после Nа- катионитовых фильтров первой ступени определяется в зависимости от содержания этих же катионов и удельного расхода соли. При необходимости увеличивают расход соли.

2. Объем катионита в фильтрах (м³) равен

W= 24qЖ_о/nE_р,

где 24q =Q- суточный расход умягченной воды, м³;

N – число регенераций одного фильтра в сутки, принимаемое равным от 1 до 3.

3. общая площадь фильтров (м²) -

F=W/H,

где Н—высота слоя катионита, принимаемая равной 2-2,5 м для Nа - катионитовых фильтров 1 ступени и для Н- катионитовых фильтров, и 1,5 м для Nа - катионитовых фильтров 2 ступени. При этом большая высота принимается при жесткости Жо>10 мг-экв/л.

4. Число фильтров принимается не менее 2, число резервных фильтров: для Nа - катионитовых фильтров 1 ступени –1, для 2-ой ступени этих фильтров резерв не предусматривается, для Н-катионитовых фильтров должен быть 1 резервный фильтр при числе рабочих фильтров до 6 или 2 резервных при большем числе.

5. При назначении числа рабочих фильтров проверяют скорости фильтрования при нормальном и форсированном режиме (один из фильтров находится на регенерации):

Vн = q /mFт, V_ф=q/(m-1)Fт,

где m—число рабочих фильтров;

Fт—площадь стандартного фильтра.

Скорости фильтрования должны быть равны: 10-25 м/ч для Nа—катионитовых фильтров

1-ой ступени и до 40 м/ч для фильтров 2-ой ступени, а для Н- катионитовых фильтров скорости при нормальном режиме принимаются от 10 до 20 м/ч. При форсированном режиме допускается повышение скоростей на 10 м/ч. выбор скорости внутри этого диапазона зависит от жесткости исходной воды- чем она выше, тем меньшей должна быть скорость. При этом скорость должна быть не менее 5 м/ч во избежание снижения эффекта умягчения. При проектировании можно предусмотреть большее число рабочих фильтров малого диаметра, но это увеличивает стоимость станции в целом.

6. уточняют число регенераций каждого фильтра в сутки (это необходимо для последующего расчета реагентного хозяйства)—

N=Q_сутЖо/F_тНЕ_рm,

где Q_сут—суточная производительность фильтров,м3/сут.

7. при параллельном включении Н- и Nа- катионитовых фильтров расход воды, подаваемой в каждую ступень, рассчитывается по формулам:

q_Н=q(Щ_о-Щ)/(А+Щ_о), q_Nа=q- q_Н,

где Щ_о, Щ—щелочность исходной и умягченной воды, мг-экв/л;

А - суммарная концентрация хлоридов, сульфатов и нитратов, мг-экв/л.

Расчет ведется на 2 случая:

1) максимальная щелочность Щ_о и минимальное значение А,

2) минимум Щ_о и максимум А.

На первый случай рассчитывают Н-катионитовые фильтры, а на второй- Nа- катионитовые.