Умягчение воды на натрий-катионитовых фильтрах

Принимаем тип катионита марки КУ-2 с полной обменной емкостью Е_ПОЛ=1400 г-экв/м³.

Задаются удельным расходом поваренной соли NaCl на регенерацию а=160-180 г/г-экв, при сумме ионов до 1200 мг/л.

Рабочая обменная емкость катионита:

Е_p = α •β• Е_ПОЛ - 0,5q_уд •Ж,

Ж - жесткость воды, мг-экв/л; α - коэффициент, зависящий от удельного расхода соли на регенерацию:

а, г/г-экв	160
α	0,768

β - коэффициент, учитывающий противоположный эффект и зависящий от отношения концентраций ионов Na⁺ к жесткости воды, мг-экв/л,

Na+/Ж	0,1
β	0,83

q_уд - удельный расход воды на отмывку, q_уд =6 м³/м³.

Тогда Е_p=0,768*0,83*1400-0,5*6*9,6=863,62 г-экв/м³.

Скоростью фильтрования _Vф =10 м/ч при величине Ж до 20 мг-экв/л (Ж=9,6 мг-экв/л ) .

Площадь фильтрования: f = Q_ч/v_ф,

Q_ч=1080/24=45 м³/ч, тогда f=45/10=4,5 м²

Диаметр фильтра: D= =2,6м.

Принимаем два стандартных фильтра с D=2,6 и высотой загрузки Н=2,5 м

Пересчет площади фильтра и скорости фильтрации:

F= = м²

=8,5м/ч, диаметр подобран верно.

Продолжительность фильтроцикла Т_ф,ч:

T_ф=W_ф Е_р/(Q_ч Ж_в),

Где W_ф - общий объем катионита, м³;

W_ф=f_ст×H_ст × n,

W_ф=3,14×2,5×2=15,7 м³

T_ф=15,7×863,62/(90×9,6)=16(ч)

Число регенераций в сутки m = 24/Т_ф.

m=24/16=1,5

Концентрацию регенерационного раствора принимаем С_р=6 %, тогда р_р -плотность раствора, кг/м³ :

р_р=1000+ С_п(10 -b+К¹× С_п),

р_р=1000+7×(10-3,6+0,05×7)=1047,25 кг/м³

Объем раствора соли на одну регенерацию одного фильтра W_рр, м³:

W_рр=W_ф×Е_р× а×100/ (n× 1000 × С_р×р_р) ,

W_рр=15,7×863,62×170×100/(2×1000×7×1047,25)=15,72 м³

Объем воды на одно взрыхление W_взр = f_ст×ω×T_ВЗР/1000,

f_ст - площадь одного стандартного фильтра, м²; Ѡ - интенсивность взрыхления,Ѡ=3...4 л/ (с×м²) ,принимаем Ѡ=3; Т_ВЗР - продолжительность взрыхления, Т_взр=600...900 с, принимаем Т_взр =600с.

W_взр=3,6×3×700/1000=6,594м³

Объем отмывочной воды W_от = W_ф×q_уд/n, м ³

W_от=15,7×6/2=47,1 м³

За сутки с отработанным регенерационным раствором будет сброшено солей,г:

G_CaCl2 = 55,5Са²⁺ × Q_сут=55,5×6,8×2160=815184 г или 815,2кг;

G_MgCl2= 47,7Mg²⁺ ×Q_сут=47,7×2,8×2160=288489,6 г или 288,5 кг;

G_NaCl = (Ga²⁺ + Mg²⁺)×Q_сут×(а-58,5)=(6,8+2,8)×2160×(160-58,5)=2104704г или 2104,7 кг.

Общий объем сбрасываемых вод за сутки,м³ :

W_общ =(W_рр+W_ВЗР+W_ОТ) ×m×n,

W_общ=(15,72+6,6+47,1)×1,5×2=208,26 м³

Реагентное хозяйство

Для регенерации ионообменных фильтров вместо расходных баков используют мерники с концентрированным раствором (рис.10), объем которых рассчитан на одну регенерацию одного фильтра. В этом случае разбавление раствора до рабочей концентрации производится в эжекторе.

Рис.10. Схема установки Na-катионитового фильтра:

1- фильтр; 2- насос; 3- бак с водой для взрыхления; 4- мерник; 5- эжектор;6- сброс отмывочной воды;7- сброс взрыхляющей воды; 8- подача исходной воды.

Объем мерника для Na -катионитовых фильтров:

W_м=E_р×W_кат×a_уд/(C_н×p_н),

где Е_р- рабочая обменная емкость катионита, г-экв/м³;

W_кат-объем катионита в одном фильтре,м³;

а_уд - удельный расход соли на регенерацию,г/г-экв;

С_н, р_н - концентрация и плотность крепкого раствора соли из баков «мокрого» хранения, С_н=25 %.

р_р=1000+ С_п(10 -6+К¹× С_п)=1000+7×(10-3,6+0,05×7)=1047,25 кг/м³,

W_м=863,62×15,7×160/(25×1047,25)=82,86 м³.

Диаграмма состава воды после натрий-катионирования, мг-экв/л;

0,1 10,45

	Са2+ Mg 2+		Na++K+
	Сl-	S042-	НСО3

=10,55мг-экв/л

=10,55мг-экв/л 4,9 15,5 0,5