- •Технологические данные для расчета осветлительных фильтров [3, 8]
- •Таблица 2.3
- •Площадь фильтрования стандартных фильтров [9]
- •Таблица 2.11
- •Значение полной обменной способности катионитов
- •Таблица 2.12
- •Таблица 2.14
- •Коэффициент снижения обменной емкости катионита [3]
- •Таблица 2.17
- •Таблица 2.18
- •Показатели качества исходной воды
- •Органические вещества
- •Жесткость общая
- •Кальций – ионы
- •Магний – ионы
- •Свободная углекислота
- •в котором Еп – полная обменная емкость катионита, г-экв/м3, принимаемая по заводским данным согласно табл. 2.11.
- •Технологические данные для расчета осветлительных фильтров [3]
- •Таблица 2.23
- •Площадь фильтрования стандартных фильтров [9]
- •Таблица 2.24
- •Показатель
- •Таблица 2.27
- •Показатели качества исходной воды
- •Сухой остаток
- •Окисляемость; мгО2/дм3
- •Общая жесткость
- •Карбонатная жесткость
- •Некарбонатная жесткость
- •Бикарбонат – ионы
- •Сульфат – ионы
- •Хлорид – ионы
- •Бисиликат – ионы
- •Натрий – ионы
- •Свободная углекислота
- •*В пересчете на бикарбонат – ионы
- •Таблица 2.28
- •Таблица 2.29
- •Таблица 2.30
- •Таблица 2.31
- •Таблица 2.36
- •Показатели качества исходной воды
- •Окисляемость; мгО2/л
- •Общая жесткость
- •Карбонатная жесткость
- •Некарбонатная жесткость
- •Бикарбонат-ионы
- •Сульфат-ионы
- •Хлорид-ионы
- •Бисиликат-ионы
- •Кальций
- •Магний
- •Натрий-ионы
- •Свободная углекислота
- •*В пересчете на бикарбонат-ионы
- •Плотность водных растворов солей, кислот, щелочей
2.9.5. Расчет осветлителей для коагуляции
иизвесткования воды
1.Осветлители для коагуляции, известкования и магнезиального обескремнивания воды должны иметь среднечасовую нагрузку с учетом промывки механических фильтров, равную:
Q = Qмех + Qпром.(сут)/24 = 221 + (800 /24) = 254 м3/ч.
Кроме того, в предварительных расчетах производительность установки должна быть увеличена на 10 % от общей производительности с учетом собственных нужд осветлителя. Таким образом, осветлители
должны обеспечивать среднечасовую нагрузку, равную: Qосв = Q · 1,1 = 254· 1,1 ≈ 280 м3/ч.
2. Осветлители выбираются из конструкций, разработанных специализированными организациями, по производительности, табл. 2.25, 2.26. Выбираем ближайший по производительности осветлитель для коагуляции и известкования воды марки ЦНИИ-А4 со следующими показателями, табл. 2.24 [1]. Некоторые типы осветлителей ЦНИИ и ВТИ приведены в табл. 2.25, 2.26. Всего устанавливается два осветлителя, один из которых – резервный.
Таблица 2.24
Технологические характеристики осветлителя для коагуляции и известкования воды
Показатель |
Характеристика |
Производительность, м3/ч, Qосв |
320 |
Объем общий, м3, Vосв |
505 |
Площадь сечения зоны осветления, м2, f |
72,5 |
Диаметр, м |
9,2 |
Высота общая, м |
14,38 |
3. Количество шлама, образующегося при известковании, коагуляции и магнезиальном обескремнивании приближенно определится по формуле [12, 13]:
Qшл = В + 50 ( ЖиCa + Ди) + 0,56 α Ди + 53 К + 0,29 ЖиMg +
+ [(SiO3)исх ДMgO / αMgO] 100 + 0,75 Орг, |
(2.10) |
где В – количество взвешенных веществ в исходной воде, г/м3, равное
100 г/м3;
ЖиCa , ЖиMg – кальциевая и магниевая жесткость, соответственно, удаляемые при известковании, мг-экв/дм3;
70
Ди – доза извести, мг-экв/дм3; К – доза коагулянта – сернокислого железа, мг-экв/дм3;
α – количество примесей в дозируемом известковом молоке; принимается равным из диапазона значений 20…50 %;
ДMgO – доза MgO (мг) на 1 мг исходного содержания SiO32¯; обычно принимается 15 г на один грамм SiO32¯;
α MgO – содержание MgO в техническом продукте;
(SiO3)исх – исходное содержание SiO32¯, мг/дм3;
Орг – исходное содержание в обрабатываемой воде органических загрязнений, мг/л. Орг (мг/дм3) = 3,5 Ок ( мг/дм3О2 ).
Чтобы рассчитать по выражению (2.10) количество образующегося при известковании и коагуляции шлама, требуется установить дозу из-
вести Ди.
Дозировка Ди извести при коагуляции осуществляется в зависимости от состава исходной воды. При этом может быть два случая.
А. Если имеет место условие: |
|
Саи.в + Дк ≥ (НСО3)и.в – (НСО3)ост, |
(2.11) |
то доза извести принимается равной: |
|
Ди = (СО2)и.в + (НСО3)и.в – (НСО3)ост + Дк |
(2.12) |
и тогда на этапе предварительной очистки не требуется выделения магния из воды.
Б. Если имеет место условие: |
|
Саи.в + Дк < (НСО3)и.в – (НСО3)ост, |
(2.13) |
то требуется удаление магния, для полного осаждения которого необходимо взять избыток извести. Доза извести при этом определяется из уравнения:
Ди = (СО2)и.в + 2(НСО3)и.в – 2(НСО3)ост – Саи.в + Ии, |
(2.14) |
где в выражениях 2.11…2.14:
Саи.в – содержание кальция в исходной воде, мг-экв/дм3; (НСО3)ост – остаточная карбонатная щелочность известкованой воды, мг-экв/дм3;
71
(СО2)и.в – содержание свободной углекислоты в исходной воде, мгэкв/дм3; Дк – доза коагулянта, мг-экв/дм3;
(НСО3)и.в – щелочность исходной воды, мг-экв/дм3; Ии – избыток извести, обычно составляющий 0,05…0,3 мг-экв/дм3.
Учитывая, что обрабатываемая вода обладает качеством, при котором выполняется соотношение (2.11):
Саи.в + Дк ≥ (НСО3)и.в –(НСО3)ост; 4 + 0,75 > 5 – 0,5,
доза извести рассчитывается по уравнению (2.12) и выделения магния из воды не требуется.
Тогда доза извести составит:
Ди = (СО2)и.в + (НСО3)и.в – (НСО3)ост + Дк = 0,5 + 5 – 0,5 + 0,75 = = 5,75 мг-экв/дм3.
Содержание магния после осветлителя, следовательно, такое же, как и в исходной воде, т. е. Mg = 2 мг-экв/дм3.
Общая жесткость воды, поступающей на натрий-катионитовые фильтры первой ступени составляет Жо = 2,3 мг-экв/дм3. Из них 2 мгэкв/дм3 приходится на магниевую жесткость и только 0,3 мг-экв/дм3 – на кальциевую. Значит, при известковании удаляется кальций в количестве:
ЖиCa = Саи.в – 0,3 = 4 – 0,3 = 3,7 мг-экв/дм3.
Тогда количество шлама, выделившегося при известковании с коагуляцией и магнезиальным обескремниванием, рассчитывается согласно выражению (2.10):
Qшл = 100 + 50 (3,7 + 5,75) + 0,56 50 5,75 + 53 0,75 + 0,29 0 +
+(38 15 100) / 75 + 0,75 20 = 1548 г/м3.
4.Образующиеся осадки выводятся из осветлителя путем непрерывной продувки из шламосборника. Величина продувки осветлителя может быть определена по формуле [3]:
P = [(Qшл – Bo)/(1000 δср)] 100 % = [(1548 – 10)/(1000 75)] 100 = 2 %,
72
где Во – остаточное содержание взвешенных веществ в обработанной воде после осветлителей (остаточное содержание взвеси должно быть от
5 до 10 мг/дм3);
δср – средняя концентрация взвешенных веществ в уплотненном осадке, г/дм3, принимается в размере 75…150 г/дм3.
Обычно допустимый размер продувки находится в диапазоне значений
Р ≈ 1,5…3,0 %.
Тогда расход продувочной воды из осветлителя составит:
Qосв Р/ 100 = 280 2,0 / 100 = 5,6 ≈ 6 м3.
Таким образом, с учетом непрерывной продувки на осветлитель должно подаваться исходной воды в количестве:
Q = Qосв + Р Qосв / 100 = 280 + (2,0 280) /100 = 286 м3/ч.
Таблица 2.25
Осветлители для коагуляции и известкования воды [1]
Показатель |
|
|
Типы осветлителей |
|
||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
Вид обработки |
Коагуляция – известкование или содоизвесткование |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
ЦНИИ- |
|
ЦНИИ- |
ЦНИИ- |
ЦНИИ- |
ЦНИИ- |
|
А 1 |
|
А 2 |
А 3 |
А 4 |
А 5 |
Диаметр, м |
3,37 |
|
4,9 |
6,7 |
9,2 |
12,2 |
Площадь сечения зоны ос- |
8,9 |
|
18,8 |
35,2 |
72,5 |
118 |
ветления, м2 |
|
|
|
|
|
|
Объем общий, м3 |
45 |
|
140 |
266 |
505 |
921 |
Высота общая, м |
8,16 |
|
12,5 |
13,12 |
14,38 |
16,1 |
Производительность, м3/ч |
30 |
|
85 |
160 |
320 |
550 |
Скорость подъема в зоне за- |
6,6 |
|
7 |
7 |
7 |
7 |
шламления, м/ч |
|
|
|
|
|
|
Скорость подъема в зоне ос- |
3,35 |
|
3,2 |
3,25 |
3,17 |
3,4 |
ветления, м/ч |
|
|
|
|
|
|
Высота зоны осветления, м |
2,0 |
|
2,05 |
2 |
2 |
2 |
Время пребывания воды в |
<1,5 |
|
<2,33 |
<2,31 |
<2,2 |
<2,3 |
осветлителе, ч |
|
|
|
|
|
|
73
Таблица 2.26
Осветлители для коагуляции и известкования воды [1]
Показатель |
|
|
Типы осветлителей ВТИ |
|
|
|||
Вид обработки |
63-И |
100-И |
160-И |
250-И |
400-И |
|
630-И |
1000-И |
|
|
Известкование |
, содоизвесткование. |
|
||||
|
Коагуляция – известкование или содоизвесткование |
|||||||
Диаметр, м |
4,25 |
5,5 |
7 |
9 |
11 |
|
14 |
18 |
Площадь сечения зоны |
11,3 |
19,5 |
31 |
53 |
80 |
|
135 |
225 |
осветления, м2 |
|
|
|
413 |
|
|
|
|
Объем общий, м3 |
76 |
133 |
236 |
650 |
|
1240 |
2127 |
|
Высота общая, м |
8,0 |
8,45 |
9,65 |
10,7 |
11,9 |
|
14,6 |
16,5 |
Производительность, |
63 |
100 |
160 |
250 |
400 |
|
630 |
1000 |
м3/ч |
|
|
|
5,0 |
|
|
|
|
Скорость подъема в зо- |
5,65 |
5,45 |
5,21 |
5,15 |
|
5,17 |
4,8 |
|
не зашламления, м/ч |
|
|
|
4,0 |
|
|
|
|
Скорость подъема в зо- |
4,52 |
4,35 |
4,18 |
4,12 |
|
4,1 |
3,9 |
|
не осветления, м/ч |
|
|
|
2,1 |
|
|
|
|
Высота зоны осветле- |
1,9 |
1,9 |
1,95 |
2,2 |
|
2,3 |
2,5 |
|
ния, м |
|
|
|
1,65 |
|
|
|
|
Время пребывания воды |
1,2 |
1,33 |
1,47 |
1,63 |
|
1,97 |
2,13 |
восветлителе, ч
2.10.Пример расчета схемы глубокого обессоливания и обескремнивания методом водород-катионирования с «голодной» регенерацией фильтра, двукратного
водород-катионирования, однократного анионирования через сильноосновный анионит с промежуточной декарбонизацией воды
Исходные данные для расчета.
1.Требуется рассчитать водоподготовительную установку, предназначенную для подготовки 200 м3/ч добавочной воды для питания паро-
вых котлов высокого давления (100 атм и выше) со ступенчатым испарением и промывкой пара, и 600 м3/ч подпиточной воды для теплосетей
соткрытой системой теплоснабжения.
2.В качестве исходной используется вода из артезианской скважины с показателями, представленными в табл. 2.27
3.Качество питательной воды для паровых котлов, работающих на твердом топливе при указанных давлениях, приведено в табл. 1.4 (Приложение 1).
74