Катионитовые фильтры

В качестве первой ступени ионообменной установки принимаем Н-катионитовые фильтры, загруженные сильным кислотным коагулянтом

КУ-1.

Объем катионитовых фильтров:

V_к=(1)

V_к=²

где: К_с.н. – коэффициент для учета расхода воды на собственные нужды

установки.

Q_пол – полезный расход обезвреженной сточной воды, м³/сут.

n_фц – число фильтроциклов в сутки.

Рабочая обменная способность катионита:

Е_раб.к.=К_эр·К_обм·Е_пол.к-0,5·qΣ[К] (2)

Е_раб.к.=0,91·0,9·1700-0,5·4·17,75=1356,8 г-экв/м³

где: К_эр – коэффициент эффективности регенерации, при удельных расходах

кислоты в г/г-экв поглощенных катионитов (К_эр=0,91).

К_обм – коэффициент для учета снижения обменной способности

катионита (К_обм=0,8-0,9).

Е_пол.к. – полная обменная способность катионита, равная для КУ-2.

q – удельный расход осветленной воды на отмывку 1м³ Н-катионита

(q=4-6 м³).

Общая площадь катионитовых фильтров:

F_к=(3)

F_к=²

где: Н_к – высота загрузки, принимаем 2м.

Площадь одного фильтра, м²

м²

Количество фильтров

Принимаем три рабочих и один резервный катионитовых фильтра диаметром D_к=2,6 м, тогда общая площадь рабочих фильтров составит 15,93 м².

Скорость фильтрования воды через катионитовые фильтры:

V_к=(7)

V_к=

Скорость фильтрации воды для напорных фильтров не должна превышать 10 м/ч согласно СНиП 2.04.03.85 при общем солесодержании 15-20 мг-экв/гр.

12. Анионитовые фильтры

В качестве второй ступени ионообменной установки принимаем анионитовые фильтры со слабоосновным анионитом АН-18.

Расчетная скорость фильтрования:

V_а=(8)

V_а=

где: Н_а – высота загрузки анионитового фильтра, принимаем равной

(Н_а =2,5м).

[А] – содержание анионов сильных кислот в сточной воде

([А]=14,29 г-экв/м³).

Е_раб.а. – рабочая обменная способность анионитов для АН-18

1 000 г-экв/м³.

Продолжительность работы фильтра между регенерациями:

Т=(9)

T=

где: n – число регенираций в утки (n=2).

t₁ – продолжительность взрыхления анионита (t₁=0,25).

t₂ – продолжительность пропускания через анионит регенерационного

раствора щелочи (t₂=1,5).

t₃ – продолжительность отмывки анионита после регенерации (t₃=3).

Общая площадь анионитовых фильтров:

F=(10)

F=²

Принимаем два рабочих и один резервный анионитовых фильтра диаметром D_а=2,6 м; тогда общая площадь рабочих фильтров составит 10,62 м².

Фактическая скорость фильтрации:

V_А.факт.=(11)

V_А.факт=

Регенирацию катионов предусматриваем серной кислотой, анионитовых раствором щелочи.

13. Электрокоагулятор

Усреднитель – фильтр грязевик – электролизер с железными анодами – вертикальный отстойник с камерй хлопьеобразования – скоростной фильтр с зернистой загрузкой – РЧВ.

Электрокоагуляторы с железными анодами относятся к нестандартизированному оборудованию. Предподчтительно использование электрокоагуляторов горизонтального типа с пластинчатыми электродами. Электрокоагуляторы могут быть как переодического, так и неприрывного действия. Электрокоагулятор состоит из корпуса с наклонным дном и крышкой, электродной системы, пеноудоляющего устройства. Электрокоагуляторы неприрывного действия, кроме того, должны быть снабжены устройствами рассредоточенного впуска и выпуска воды и устройством для поддержания уровня воды в аппарате на заданном уровне. Электрокоагуляторы обоих типов должны быть снабжены патрубками с вентилями для выпуска и впуска воды, пены, емкостями для сбора пены и вентиляционной системой удаления водорода.

Корпус электролизера прямоугольной формы следует изготовлять из листовой углеродной стали с последующим нанесением на внутреннюю поверхность защитного покрытия, например, из винипласта или эпоксидных смол.

Крышка электролизера, предназначенная для предотвращения выделения водорода в рабочем помещение, изготавливается из листовой стали с окрашенной внутренней поверхности водостойкой краской. Крышка устанавливается своим фланцем к фланцу корпуса и герметизируется. Дно корпуса электролизера должно иметь уклон.

Электродный блок, собираемый из железных пластин, выполняется в виде параллелепипеда и располагается равномерно по объему электролизера. Электроды в блоке устанавливаются плоскопараллельно на одинаковом расстоянии друг от друга (10-20 мм). Объем жидкости над электродами не должен превышать 20% общего объема электрокоагулятора. Электродные пластины прямоугольной формы следует изготовлять одинаковыми для обеспечения их взаимозаменяемости. Механическая жесткость электродного блока создается с помощью диэлектрических гребенок. Для удобства монтажа в блоках предусматривают проушины (крючки).

Соединение электродов в блок производится либо сваркй, либо стягиванием (разъемное соединение). Токоподводные к электродным блокам внутри электролизера в местах соприкосновения их с жидкостью должны быть изолированы. Их следует изолироваь и от корпуса электрокоагулятора.

Пеноудаляющее устройство может быть, выполнено либо в виде приспособления, сгоняющего пену струями сжатого воздуха в пеносборный лоток, либо и виде доски с пневматическим приводом. Пеноудаляющее устройство перемещается как вручную, так и автоматически по заданной программе.

В процессе электролиза выделяется водород, который необходимо ностоянно удалять из аппарата с помощью вытяжного вентиляционного устройства. Для обеспечения безопасности, работа электрокоагулятора должна быть сблокирована с работой вентилятора: в случае остановки вентилятора должна быть прекращена подача электроэнергии на электрокоагулятор.

Время обработки сточной воды при соответствующей силе тока выбирают экспериментально по степени ее осветления. При изменении состава воды время ее обработки также изменяется.

Необходимая доза железа: Д_Fe=48 мг/л

Q_ч=62,5 м³/ч.

Часовой расход железа, который необходимо ввести в обрабатываемую воду:

Q_Fe=Д_Fe·Q_ч (12)

Q_Fe=48·52,5=3 000 г/ч

Сила тока, обеспечивающая растворение железа:

J=(13)

J=

где: k – электрохимический эквивалент железа (k=1,04 г/А·ч).

ɳ - выход металла по току (ɳ=80%).

t – время обработки сточных вод в электрокоагуляторе (t=0,45ч).

Принимаем анод размерами 0,8 м х 1,0 м, площадь поверхности тогда равна:

F_pI=0,8·1=0,8 м² (14)

Общая поверхность анодов определяется из условия оптимальной плотности тока:

f_pI=(15)

f_pI=²

где: i_an – анодная плотность тока (i_an=200 А/м²).

Общее количество электродных пластин:

N_pI=(16)

N_pI=

Бщее число электродных пластин в одном электродном блоке должно быть не более 30. Тогда принимаем 4 коагулятора, в каждом по 25 пластин: 13 анодов и 12 катодов.

Необходимая толщина анодов:

δ=(17)

δ=

где: γ – удельный вес анодного материала (γ=7,8 г/м³).

Ширина электрокоагулятора:

В=b+2·a (18)

В=0,8+2·0,03=0,86 м

где: а – расстояние между последним электродом и стенкой корпуса

(а=0,03 м).

b – ширина коагулятра ( b=0,8 м).

Полная высота электроагулятора:

Н=h_эл+а₁+а₂ (19)

Н=1+0,05+0,02=1,07 м

где: а₁ – расстояние от нижнего конца электрода до электрокоагулятора

(а₁=0,05).

а₂ – расстояние от верхнего конца электрода до верха коагулятора

(а₂=0,02 м).

h – высота анода (h=1 м).

Полная длина электролизера:

L=n·δ+(n-1)·а₂+2а (20)

L=25·0,042+(25-1)·0,02+2·0,03=1,56 м

где: а₁ – расстояние между электродами (а₁=0,02 м).

n – количество анодов и катодов (n=25 шт).

2а – расстояние между последним электродом и стенкой корпуса

(2а=0,06м).

Рабочий объем электрокоагулятора

W_ek=f_pI·a₂ (21)

W_ek=40,06·0,02=0,8 м³

где: а₂ – расстояние между соседними электродами (а₂=0,02 м).

Общий объем ванны электрокоагулятора:

W=B·L·H (22)

W=0,86·1,96·1,07=1,8 м³