3. Примеры решения задач по обессоливанию

Рассчитать фильтры для полного ионитового обессоливания воды производительностью Q_полез = 100 м³/час, установка работает по схеме №3 (прилодение 1 рис.1) полного обессоливания воды с двухступенчатым катионированием и анионированием.

Исходная вода имеет следующие показатели: жесткость общая – 5,35 мг-экв/л, жесткость карбонатная – 3,22 мг-экв/л, содержание (в мг/л):

Сa²⁺ – 86; Cl^- -62; Mq²⁺ – 13; SO^2-₄ - 192; Na⁺ - 21; НСO^-₃ - 19,5; SiО^2-₃ – 8.

Н-катионитовые фильтры первой ступени отмываются исходной водой, анионитовые фильтры первой ступени Н-катионтрованной водой, Н-катионитовые и анионитовые фильтры второй ступени – водой после анионитовых фильтров первой ступени.

В Н-катионитовые фильтры загружается катионит КУ–2, в анионитовые фильтры – анионит АН-2Ф, в анионитовые фильтры второй ступени – анионит ЭДЭ – 10П.

Расход Н – катионированной и частично обессоленной воды на собственные нужды установки принимаем в размере 20% от полезной производительности.

Так как Н-катионитовые фильтры первой ступени отмываются исходной водой, анионитовые фильтры первой ступени Н-катионитовой водой. Н-катионитовые фильтры и анионитовые фильтры второй ступени – водой после анионитовых фильтров первой ступени.

Решение

3.1 Катионитовые фильтры

3.1.1 I -ступень Н-катионирования

Так как расход Н – катионированной и частично обессоленной воды на собственные нужды установки принимаем в размере 20% от полезной производительности, тогда расчетный расход будет определен по формуле (3.1) [1]

Требуемое количество катионита КУ-2 для загрузки в Н-катионитовые фильтры первой ступени найдем по формуле (3.2):

; [1]

заменив Ж₀ на суммарное содержание катионов (ΣК),

поскольку в этом случаи фильтр должен задерживать не только катионы жесткости, но и натрия.

Переводим содержание исходной воды в г-экв\ м³ и считаем ΣК – суммарное содержание катионов;

Далее находим n –число фильтроциклов в сутки

t- продолжительность фильтрования от 10 – 22 часов.

t ₁ продолжительность регенерации 1,5 часа.

Так же как и при умягчении воды

α_Э^Н определяется в зависимости от удельного расхода Н₂SО₄ равный 70 г\г-экв (приложение 1,рис. 1) принимаем 0,78

Е_полн (по приложению 3, таб.1) принимаем 1500 г-экв\м³

q–удельный расход осветленной воды на отмывку катионита принимается в пределах 4-5 м³\м³, принимаем 5 м³\м³ .

Далее находим Е_раб по формуле

;

Где Υ – коэффициент, учитывающий снижение рабочей обменной способности по катионитам натрия, по сравнению с обменной способностью по катионам кальция, Υ принимают 0,5-0,7.

Подставляем значения в формулу (3.2) и находим требуемое количество загрузки

;

Принимаем высоту загрузки 2,8 м (приложение 2 рис.1)тогда необходимая площадь рабочих фильтров определяют по формуле (3.3)

; [1]

Принимаем к установке два рабочих фильтра диаметром 2000 м и один резервный фильтр такого же размера.

Площадь фильтрования двух рабочих фильтров

Выполняется проверка V,F расчитаных и выпускаемых промышленностью.

Скорость фильтрования определяется по формуле (3.4):

[1]

Где Q_{расч -} расчетный расход, м³/час

Скорость отвечает обычным скоростям фильтрования на ионитовых фильтрах первой ступени, которая принимается 5-25м\час, найденная скорость удовлетворяет данные требованиям.

3.1.2. П-ступень Н-катионирования

Необходимое количество того же катионита КУ-2, для загрузки в Н-катионитовые фильтры второй ступени найдем по формуле (3.2):

величина ΣК в данном случае обуславливается содержанием натрия (Na),который принимается в пределах 0,2-0,25 мг-экв\л принимается равным 0,25 мг-экв\л.

Продолжительность работы фильтров между регенерациями принимается t = 10 суток, так как Н-катионитовые фильтры второй ступени имеют более продолжительный межрегенерационный период, потому что на них поступает вода с малым содержанием катионов Сa²⁺ и Мq²⁺ уже задержанных на фильтрах первой ступени, а длительность регенерации t _{1 =} 3 часа. 10сут*24=240час.

.

Определяется Е_раб. по формуле (2.2):

где 0,5qΣК - может быть упущен, так как относительно мал и в практических расчетах им можно пренебрегать;

α_Э^Н - определяется в зависимости от удельного расхода Н₂SО₄ равный 100% , принимается 100 г\г-экв для фильтров П-ступени Н-катионирования, по приложению 1 рис.2 α_Э^Н равна 0,85

Е_полн.- определяется по приложению 3, таб.1принимается 1500 г.-экв.\м³

Подставляют в формулу (2.2):

Для определения общей площади фильтров, задаются высотой загрузки фильтров П-ступени-1,5 (вторая ступень принимается 1,5м) и определяется по формуле (3,3):

Принимаем два рабочих фильтра диаметром 1525 мм ( приложение 2, таб.1)

2*1,77=3,54 – площадь фильтрования двух рабочих фильтров.

(f-1,77 – площадь фильтрующей поверхности) и один резервный того же размера.

Выполняется проверка V,F расчитаных и выпускаемых промышленностью.

Допускается увеличение скорости в пределах 50-60 м\час.

Q_расч – расчетный расход м³/час;