5.2.1. Расчет II ступени Na-катионирования

Расчет Na-катионитных фильтров начинают обычно с подбора диаметра выпускаемых стандартных фильтров по скорости фильтрования. При этом расчетную скорость фильтрования, , для Na-катионитных фильтров II ступени допускается принимать до 40 м/ч.

Расчетная площадь фильтрации, м², определяется по формуле

,

где – расход воды на II ступень водоподготовки, т/ч, принимаемый из расчета тепловой схемы следующим образом:

– для отопительной ТГУ;

– для производственно-отопительной ТГУ с закрытой системой теплоснабжения;

– для производственно-отопительной ТГУ с открытой системой теплоснабжения.

Исходя из расчетной площади фильтрации, определяется расчетный минимальный диаметр фильтра, м:

.

По величине по прил. 4 выбирается стандартный фильтр с диаметром , имеющим ближайшее и большее значение к расчетному.

Действительная скорость фильтрования, м/ч, определится из выражения

,

где – площадь фильтрования стандартного фильтра, м² (прил. 4); – количество работающих фильтров на II ступени очистки (принимается не менее одного, кроме резервного, который в расчете не учитывается).

Число регенераций каждого Na-катионитного фильтра в сутки определяется по формуле

,

где – общая жесткость воды, поступающей на II ступень водоподготовки:

– при одноступенчатой схеме катионирования – принимается равной общей жесткости исходной воды (прил. 2);

– при двухступенчатой схеме катионирования – принимается равной 0,1 мг-экв/л;

– высота слоя катионита, м (прил. 4); – рабочая обменная емкость катионита (принимается около 250÷300 г-экв/м³).

Необходимо учесть, что число регенераций каждого фильтра в сутки должно быть в пределах от одной до трех. При большем количестве регенераций необходимо увеличивать либо диаметр фильтра, либо число фильтров.

Объем катионита, м³, в фильтрах II ступени следует определять по формуле

.

Регенерацию катионита производят технической поваренной солью. Расход 100 %-й соли NaCl на одну регенерацию фильтра определяется по формуле

,

где – удельный расход соли на 1 г-экв рабочей обменной емкости катионита, принимаемый в размере, г/г-экв:

– 150÷200 – при одноступенчатой схеме катионирования;

– 300÷400 – при двухступенчатой схеме катионирования.

Расходы воды на регенерацию Na-катионитного фильтра складываются из расходов воды на взрыхляющую промывку, приготовление регенерационного раствора, отмывку катионита от продуктов регенерации и избытка NaCl.

Взрыхление слоя катионита необходимо для устранения слеживаемости и удаления измельченных частиц катионита.

Расход воды, м³, на одну взрыхляющую промывку фильтра определяется из выражения

,

где – интенсивность взрыхляющей промывки фильтров, л/(с∙м²), принимаемая равной 4 л/(см²) при крупности зерен катионита 0,5÷1,1 мм и 5 л/(см²) при крупности 0,8÷1,2 мм; – продолжительность взрыхляющей промывки, мин, принимаемая равной 20÷30 мин.

Расход воды на приготовление регенерационного раствора соли, м³, определяется из выражения

,

где – концентрация регенерационного раствора, %, принимаемая для фильтров II ступени 8÷12 %; 1,203 – плотность регенерационного раствора, т/м³.

Расход воды на отмывку катионита от продуктов регенерации, м³, определяется по формуле

,

где – удельный расход воды на отмывку 1 м³ катионита, принимаемый равным для сульфоугля – 4 м³ и для КУ-2 – 6 м³.

Общий расход воды на одну регенерацию фильтра, м³, без использования отмывочных вод на взрыхляющую промывку составит

.

Время регенерации фильтра, мин, определяется из выражения

,

где – продолжительности взрыхляющей промывки, мин; – время пропуска регенерационного раствора через фильтр, мин; – время отмывки фильтра от продуктов регенерации, мин.

Время пропуска регенерационного раствора через фильтр определяется из выражения

,

где – скорость фильтрования регенерационного раствора через фильтр, принимаемая в размере 3÷4 м/ч.

Время отмывки фильтра от продуктов регенерации определяется по зависимости

,

где – скорость фильтрования исходной воды для отмывки катионита, принимаемая в размере 6÷8 м/ч.

Время между регенерациями фильтра, ч, определяется из формулы

.