4.3.2. Витрата солі для регенерації Na-катіонітових фільтрів

Витрата солі для регенерації одного Na-катіонітового фільтра:

Р_С = F_Ф∙ Н∙ Є^Na_РОБ ∙ а/1000 = 1,77∙2∙612,83∙150/1000 = 325,41кг,

де а – питома витрата солі, 150 г/г-екв [1, додаток 7, п.21].

Добова витрата солі для всіх фільтрів:

Р_ДОБ =Р_С n N/1000 = 325,41∙0,17∙2/1000 = 0,11 т = 110 кг.

Запас солі на 30 діб:

Р₃₀ = 0,11∙30 = 3,3 т.

4.3.3. Витрата води на власні потреби Na-катіонітових фільтрів

4.3.3.1. Розпушування фільтрів

Витрата води на розпушування катіоніту одного фільтра:

W_РОЗ = ω_РОЗ∙ F_Ф∙ t_РОЗ∙ 60/1000 = 4∙1,77∙30∙60/1000 = 12,74 м³,

де ω_РОЗ – інтенсивність розпушування, ω_РОЗ = 4 л/с∙м² [1, додаток 7, п.20]);

t_РОЗ = 30 хв – тривалість розпушування.

Необхідна середньодобова кількість води для розпушування катіоніту у фільтрах:

Q_РОЗ =W_РОЗ n N= 12,74∙0,17∙2 = 4,33 м³/доб.

Вода для розпушування фільтра накопичується у спеціальному баці. Ємність бака повинна забезпечувати розпушування двох фільтрів.

W_Б.РОЗ = 2∙ W_РОЗ = 2∙12,74 = 25,48 м³.

Приймається бак із двох відділень Н = 3 м, F_Б = 9 м².

4.3.3.2. Відмивання катіоніту

Витрата води на відмивання катіоніту одного фільтру після його регенерації:

W_ВІД = q_{П ВІД}∙ F_Ф ∙ H = 6 ∙ 1,77 ∙ 2 = 21,24 м³/добу,

де q_{П ВІД} – питома витрата води на відмивання, м³/м³ [1, додаток 7, п.21].

Годинна витрата води на відмивання катіоніту:

q_ВІД = W_ВІД ∙ 60/t_ВІД = 21,24∙60/60 = 21,24 м³/год.

Швидкість фільтрування при відмиванні:

V_ВІД = q_ВІД / F_Ф= 21,24/1,77 = 12 м/год.

Середньодобова витрата води для відмивання фільтрів:

Q_ВІД = W_ВІД∙n∙N= 21,24∙0,17∙2 = 7,22 м³/добу.

Перша половина загальної витрати води для відмивання відводиться у спеціальні баки чи каналізацію (3,61 м³/добу), друга – після відмивання направляється у баки мийної води для подальшого використання на розпушування катіоніту (3,61 м³/добу).

Відмивання проводиться водою після реагентного пом’якшення.

4.3.3.3. Визначення витрати води для приготування

5-відсоткового розчину NaCl

Витрата води для приготування 5-відсоткового розчину NaCl:

q_NaCl = P_C ∙ S/1000 = 325,41∙19/1000 = 6,18 м³,

де S – витрата води на розчинення 1-го кг технічної солі для приготування 5-відсоткового розчину солі, S = 19 л.

Добова витрата води для приготування 5-відсоткового розчину NaCl:

Q_NaCl = q_NaCl ∙ n ∙ N = 6,18∙0,17∙2 = 2,10 м³/добу.

Для розчинення кухонної солі і промивання солерозчинника використовується не пом’якшена вода.

4.4. Вибір солерозчинника

Так як добова витрата солі Р_ДОБ = 110 кг (за п.4.3.2) є меншою за 500 кг, то можна прийняти сухе зберігання солі. Прийнято сховище сухого зберігання солі товщиною не більше ніж 2 м.

Розчинення солі проводиться в проточному солерозчиннику безпосередньо перед регенерацією Na-катіонітового фільтра.

Розрахункова кількість солі на одну регенерацію одного фільтра Р_С = 325,41 кг (за п.4.3.2). За таблицею 1 вибираємо солерозчинник.

Таблиця 1 – Розміри солерозчинників

Діаметр, мм	Корисна ємність за сіллю, кг	Висота корпусу, мм
400	100	1185
600	240	1025
1000	550	1205

Прийнято солерозчинники Д = 1000 мм (1 робочий і 1 резервний).

Об’єм води, який пропускається через фільтруючі шари солерозчинника для очищення солі від забруднення, для регенерації фільтрів визначається за формулою:

W_РС =P_С ∙ S/(N_с ∙ _с ) = 325,41∙19/(1∙1034) = 5,98 м³,

де P_С – витрата солі для регенерації одного Na-катіонітового фільтра, кг;

N_с – кількість робочих солерозчинників;

_с = 1034 кг/м³ – густина 5-відсоткового розчину NaCl.

Годинна витрата розчину солі при подачі його протягом t_рег = 30 хв:

q_С = W_РС∙60/ t_рег = 5,98∙60/30 = 11,96 м³/год.

Швидкість фільтрування розчину солі через катіоніт:

V_РЕГ = q_С/F_Ф1 = 11,96/1,77 = 6,76 м/год.

За [1, додаток 7, п.21] швидкість повинна бути 3-4 м/год. Під час роботи станції необхідно збільшити тривалість регенерації.

Швидкість фільтрування розчину солі через фільтруючі шари солерозчинника повинна бути не більше 6 м/год.

Приймемо швидкість фільтрування розчину солі через фільтруючі шари солерозчинника V_С = 5,5 м/год. Тоді час, за який розчин профільтрується через солерозчинник для регенерації фільтра буде:

t₁= W_РС /( f_C V_C ) = 5,98/(0,785∙5,5) = 1,39 год,

де f_C = π∙D²/4 = 3,14∙1²/4 = 0,785 м² – площа солерозчинника.

Корисний об’єм кожного солерозчинника приймається на 35 – 40% більше, ніж розрахункова кількість солі, тобто:

W_С =1,35∙ P_С /(N_C ∙ _с ) = 1,35∙325,41/(1∙1034) = 0,42 м³,

а це не більше ніж корисний об’єм прийнятого солерозчинника 0,785∙1,205 = 0,946 м³.

Висота корисного об’єму кожного солерозчинника:

H = W_С/ f_C = 0,42/0,785 = 0,54 м.

Повна висота корпусу – 1,205 м.

Об’єм води для промивки солерозчинника при регенерації:

W_ПРС = 60∙ f_C ∙ ω_ПР ∙ t_ПРС/1000 = 60∙0,785∙5∙5/1000 = 1,178 м³,

де ω_ПР = 5 л/(с∙м²) – інтенсивність промивки солерозчинника;

t_ПРС = 5 хв – тривалість промивки солерозчинника.

Добова витрата води на промивку солерозчинника для регенерації фільтрів:

q _ПРС1 = W_ПРС ∙ n∙ N = 1,178∙0,17∙2 = 0,40 м³/добу.

Так як концентрація солі у розчині, що виходить із солерозчинника змінюється протягом фільтроциклу, то для регенерації Na-катіонітових фільтрів його концентрацію потрібно усереднювати. Для цього розчин із солерозчинника збирають у проміжний бак і з нього насосами подають на фільтр, який регенерують. Об’єм проміжного баку повинен бути рівним об’єму катіоніту у фільтрі, який регенерується.

Об’єм катіоніту в Na-катіонітовому фільтрі:

W_Na = F_Ф ∙ Н = 1,77∙2 = 3,54 м³.

Приймається бак об’ємом 4 м³; висота баку – 1,8 м; площа – 2,6 м².