3. Расчет механических (антрацитных) фильтров

Полезная среднечасовая нагрузка механических фильтров с учетом расхода осветленной воды на регенерации основных и вторичных натрий-катионитовых фильтров будет равна

Qмех= Q_Na1+Qc.н.=191,59+37,07=228,66 м³

Скорость фильтрования через механические фильтры, если они стоят после осветлительных, составляет (10-12) м/ч, табл.19.

Необходимая площадь фильтрования должна быть равна

F=228,66/10÷228,66/12=22,87÷19,06 м².

Из существующих стандартных фильтров [табл.22,1] выбираем:

Диаметр D = 3000мм,

Площадь фильтрования f = 6,95 м²,

Принимаем их к установке в количестве 5 шт., из которых четыре, загруженные антрацитом, будут находиться в работе, а пятый будет служить для гидроперегрузки антрацита и подключения в работу, когда один из первых четырех фильтров выключается на ремонт или ревизию.

Нормальная скорость фильтрования

Wн=Q/f×a=228,66/6,95×4=8,23 м/ч,

а в периоды промывки одного из них

Wн=Q/f×a=209,46/6,95×3=10,97 м/ч

Согласно данным табл. 19 выбираем интенсивность взрыхляющей промывки фильтров равную 12 л/с×м², продолжительность взрыхляющей промывки фильтров составит t=20 мин.

При такой длительности каждая промывка фильтра потребует следующего количества осветленной воды:

Qпром.=i×f×60×t/1000==100,08 м².

Суточный расход из четырех работающих фильтров будет равен

Qпром.(сут)= Qпром.×2×а=100×2×4=800 м².

3. Расчет устройства для частичной нейтрализации щелочности серной кислоты.

Смеситель известкованно-обескремненной воды с раствором серной кислоты должен быть включен в трубопровод, идущий от механических фильтров к основным натрий-катионированным фильтрами (рис. 1). Следовательно, нейтрализации будет подвергаться осветленной воды.

Емкость смесителя достаточна в размере, обеспечивающем пребыванием в ней нейтрализуемой воды в течении 0,25 мин, и составляет:

V=Qмех.×0,25/60=228,66×0,25/60=0,95 м³.

В работе установки предусматривается дополнительное снижение щелочности осветленной воды на 0,3 мг-экв/л. Значит, суточный расход 100%-ной серной кислоты будет равен

Qк=К₁×Qмех×24/100==80,67 кг.

К₁-доза кислоты в мг/л, К₁=0,3×49 (49-эквивалентная масса серной кислоты)

Суточный расход технической 75%-ой серной кислоты с удельным весом 1,67 составит

Qк(сут)=Qк×100/75=80,67×100/75=107,56 кг

или

107,56/1,67=64,41 л.

Месячный расход технической серной кислоты равен

107,56×30=3226,8 кг

Или

64,41×30=1932,3 л.

3. Расчет осветлителей для коагуляции и известкования воды

Осветлители должны иметь среднечасовую нагрузку с учетом промывки механических фильтров, равную

Qосв.= 228,66+800/24=261,99 м³/ч

Выбираем ближайший по производительности осветлитель для коагуляции и известкования воды марки ЦНИИ-А со следующими показателями [1], табл.31

Показатель	Характеристика
1	2
Производительность м3/ч,Qосв	320
Общий объем, м3, Vосв.	505
Площадь сечения зоны осветления,м2,f	72,5
Диаметр, м	9,0
Высота общая, м	14,38

Обычно устанавливают два осветлителя на половинную нагрузку, каждый для обеспечения непрерывной работы установки в моменты остановки одного из осветлителей на продувку. При установленной среднечасовой нагрузке осветлителей, равной 261,99 м³/ч, время пребывания обрабатываемой воды в осветлителях равно [1]:

t=Vосв×N/Qосв=505×2/261,99=3,86 ч.

N - количество осветлителей.

Скорость подъема обрабатываемой воды в выходной зоне осветлителя составит

W=Qосв/f×N=261,99/72,5×2=1,81 м/ч

Количество шлама, образующегося при известкования, коагуляции и магнезиальном обескремнивании, приближенно определиться по формуле [1]:

Qшл=В+50(Ж_Са^и+Ди)+0,56×α×Ди+0,53×К+0,29×Ж_Mg^и+[(SiO₃)_исх×

×Д_МgO/α_MgO]×100+0,75×Орг.

В-количество взвешенных частиц в исходной воде, равное 100г/м³

Ж_Са^и, Ж_Mg^и – кальциевая и магниевая жесткость , соответственно, удаляемые при известковании, мг-экв/л;

Ди - доза извести, мг-экв/л;

К – доза коагуляции – сернокислого железа, мг-экв/л;

α – количество примесей в дозируемой известковом молоке; принимается равным 50%;

Д_МgO - доза MgO (мг) на 1 мг исходного содержания SiO₃^2-, обычно принимается 15 г на один грамм SiO₃^2-, мг/л;

α_MgO – содержание MgO в техническом продукте;

(SiO₃)_исх – исходное содержание SiO₃^2-, мг/л;

Орг – исходное содержание в обрабатываемой воде органических загрязнений, мг/л.

Доза извести определяется из уравнения [1,стр77]:

Ди=СО_2ИСХ.+НСО_3ИСХ.- НСО_3ОСТ.+К=5,8-0,5+0,75=6,05 мг-экв/л.

Содержание магния после осветлителей такое же, как и в исходной воде, т.е. Mg=0,8 мг-экв/л. Общая жесткость воды, поступающей на натрий-катионированый фильтры первой ступени, составляет Жо=8,2 мг-экв/л, значит, при известковании удаляется кальций в количестве:

Ж_Са^и= 11,6-(8,2-0,8)=4,2 мг-экв/л.

Тогда количество шлама, выделяющегося при известковании с коагуляцией и магнезиальном обескремнивании, будет равно:

Qшл=100+50(4,2+6,05)+0,56×50×6,05+0,53×0,75+0,29×0,8+[35,6×

×15×100/75]+0,75×0,29=1496,71 г/м³.

Образующиеся осадки выводятся из осветлителей путем непрерывной продувки из их шламосборников. Величина продувки осветлителя определяется по формуле [1, стр77]

P=(Qшл.-Во/1000×δср.)×100=[(1496,71- 10)/(1000×75)]×100=1,98%

Во – остаточное содержаниевзвешенных веществ в обработанной воде после осветлителей (остаточное содержание взвеси от 5 д 10 мг/л), [1];

δср – средняя концентрация взвешенных веществ в уплотненном осадке, г/л, принимается в размере (75-150) г/л.

Обычно продувка допускается в количестве (1,5-3,0)%.

Расход продувочной воды из обоих осветлителей составит

261,99×1,98/100=5,19 м³

Таким образом, с учетом непрерывной продувки на осветлители должно подаваться исходной воды в количестве:

Q=Qосв.+P×Qосв./100=261,99+1,98×261,99/100=267,06 м³/ч.