Расчет анионитовых фильтров

1. Фильтр загружен слабоосновным анионитом АН-31 с Е_раб = 600-900 г-экв/м³

2. Рабочая обменная емкость анионита:

3. Необходимый объем:

где: С₀ – суммарное содержание сульфатных, хлоридных и нитратных ионов в исходной воде, 1,88 г-экв/м³;

4. Необходимая площадь фильтров:

где: α=1,02;

υ₁ =4-30м/ч - расчетная скорость фильтрования;

T – продолжительность работы каждого фильтра между регенерацией:

где: τ_р – общая производительность регенерации анионита, включая в него взрыхление, обработку регенерационным раствором и отмывку, ч:

Принимаем 3 рабочих и 1 резервный фильтр D=1,0м площадью F=0,78м². - условие выполняется.

5. Проверяем скорость фильтрования:

- условие выполняется.

Расчет кислотного хозяйства ( регенерация н-катионитовых фильтров)

В состав кислотного хозяйства, обеспечивающего месячный запас реагента, входят: цистерны-хранилища, мерники для концентрированной серной кислоты, вакуум-насосы и оборудование для подачи рабочего раствора на фильтры (эжектор или насосы).

1. Расход серной кислоты, кг, на одну регенерацию Н-катионитового фильтра определяют по формуле:

где: f - площадь одного фильтра, 0,8м²;

а_н - удельный расход кислоты для регенерации катионита, 140г/г-экв.

2. Объем цистерн-хранилищ, м³, концентрированной серной кислоты рассчитывают следующим образом:

где:Ск – суммарное содержание катионов в исходной воде=5,05 г-экв/м³;

т - срок хранения запаса кислоты (обычно 30 суток), сут.;

р_к - плотность кислоты=1.83 г/см³;

С_к - концентрация серной кислоты, принимается равной 92%.

Полученное значение W_ц округляется до величины, кратной емкости железнодорожной цистерны, в которой осуществляется доставка реагента на станцию водоподготовки. Количество и размеры цистерн-хранилищ определяют из расчета грузоподъемности ж/д цистерны, равной 50-60 т, что соответствует объему серной кислоты порядка 15 м³ при ее плотности ≈ 1,8 г/см³.

Принимаем одну цистерну для глубокого обессоливания и умягчения, что соответствует объему серной кислоты порядка 15 м³.

3. Полезная емкость бака-мерника, м³, составляет:

Е_пол^н - паспортная полная обменная емкость катионита в нейтральной среде=1500 г-экв/м³

Принимаем 2 бака - мерника для глубокого обессоливания и умягчения, объемом по 90 л.

4. Емкость бака с водой для взрыхления КУ2 в Н-катионитовом фильтре определяем с учетом возможности последова­тельного взрыхления катионита в двух фильтрах. Тогда

где w_взр – интенсивность взрыхления катионита, равная 4 л/сек · м²;

t_взр – продолжительность взрыхления, равная 25 мин.

Принимаем 2 бака размерами 1,8х1,8х1,5м.

Расчет реагентного хозяйства для регенерации анионитовых фильтров

Для анионитовых фильтров в составе I ступенчатой схемы обессоливания рекомендуется использовать в качестве реагента для регенерации кальцинированную соду, гидрокарбонат натрия или гидроксид натрия.

Расчет расходов на собственные нужды установки по обессоливанию — аналогично, как для установок по глубокому умягчению.

Расход соды на регенерацию одного фильтра:

где: F – площадь фильтра=0,78м³;

Н – высота загрузки=1.8 м;

Е_раб – рабочая обменная емкость=679,6 г-зкв/м³;

а_с, а_щ – удельный расход соответственно соды и щелочи, г/г-экв.

В состав содового хозяйства входят: бак для растворения или для приема раствора из контейнеров; цистерна для хранения запаса концентрированного раствора ; расходный бак раствора ; мерник; насосное оборудование.

1.Объем цистерны-хранилища, м³, концентрированного раствора соды определяют по формуле:

где: q – расход обессоливаемой воды с учетом расхода на собственные нужды установки=24,07 м³/ч;

А – суммарная концентрация анионов, задерживаемых анионитом г-экв/м³;

а_щ – удельный расход 100%-го Na₂CO₃ на регенерацию анионита, г/г-экв;

т – срок хранения запаса раствора Na₂CO₃ (для бака т принимают равным 1-2);

р_щ – плотность раствора Na₂CO₃, т/м³;

С – концентрация раствора реагента, %.

Значения а_щ, т, р_щ и С (=110-120,20-40,0.95,95%)соотвесттвенно).

Количество баков – не менее двух. Принимаем 1 цистерну – хранилище с W=15м³.

Суточный расход товарной соды (с содержанием безводного продукта С=80-95 %):

где: N – количество рабочих фильтров.

Объем растворного бака (приготовление 8-12 %-го раствора):

Полученный суточный объем на количество растворных баков (не менее двух) и определяем их размеры в плане (при высоте h=0,5-2 м). Принимаем 1,3x1,3x1,0м

Объем расходного бака соды (приготовления 4%-го раствора):

где: Т – период затворения, ч; Т=3 ч; принимаются два бака. Принимаем 0,66x0,66x0,5м

В случае принятой подачи щелочного раствора на фильтр насосом, производительность последнего:

где следует принимать 10-12 м/ч;

С_н и С_р – концентрации насыщенного и разбавленного раствора соды соответственно, %; С_р=4%.