5.2.2. Расчет I ступени Na-катионирования

Расчет Na-катионитных фильтров первой ступени аналогичен расчету фильтров второй ступени. При этом необходимо учесть, что отмывку катионита II ступени предусматривают фильтратом (очищенной водой) первой ступени катионирования.

В этой связи расход воды, т/ч, на I ступень водоподготовки определится следующим образом:

– для производственно-отопительной ТГУ с закрытой системой теплоснабжения

;

– для производственно-отопительной ТГУ с открытой системой теплоснабжения

.

Допустимая расчетная скорость фильтрования, , через Na-катионитные фильтры I ступени принимается в зависимости от общей жесткости исходной воды (см. прил. 2): при Ж_о  5 мг-экв/л – м/ч, при Ж_о = 5÷10 мг-экв/л – м/ч, при Ж_о = 10÷15 мг-экв/л – м/ч.

Расчетная площадь фильтрации, м², определяется по формуле

.

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 I ступени очистки (принимается в количестве не менее двух, кроме резервного, который в расчете не учитывается).

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

,

где – общая жесткость исходной воды, поступающей на Na-катионитные фильтры, мг-экв/л (прил. 2); – высота слоя катионита, м (прил. 4); – рабочая обменная емкость катионита, г-экв/м³, определяемая по формуле

,

где – коэффициент эффективности регенерации натрий-катионита, учитывающий неполноту регенерации катионита, принимаемый по табл. 5.1; – коэффициент, учитывающий снижение обменной емкости катионита, принимаемый по табл. 5.2; – полная обменная емкость катионита, г-экв/м³ (допускается принимать: для сульфоугля с крупностью зерен 0,5÷1,1 мм – 500 г-экв/м³; для катионита КУ-2 крупностью 0,8÷1,2 мм – 1500÷1700 г-экв/м³); – удельный расход воды на отмывку 1 м³ катионита, принимаемый равным для сульфоугля – 4 м³ и для КУ-2 – 6 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.

Для выбора коэффициента необходимо знать удельный расход соли на регенерацию катионита, , который принимается в размере 120÷150 г/г-экв.

Таблица 5.1

Удельный расход поваренной соли на регенерацию катионита, , г/г-экв, рабочей обменной емкости	100	150	200	250	300
Коэффициент эффективности регенерации катионита	0,62	0,74	0,81	0,86	0,9

Таблица 5.2

	0,01	0,05	0,1	0,5	1	5	10
	0,93	0,88	0,83	0,7	0,65	0,54	0,5

Примечание: С_Na – концентрация натрия в исходной воде, г-экв/м³, определяемая по формуле , где – содержание ионов в исходной воде, мг/л (прил. 2); 23 – молекулярная масса натрия.

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

.

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 по табл. 5.1.

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 около 20÷30 мин.

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

,

где – концентрация регенерационного раствора, %, принимаемая для фильтров I ступени в размере 5÷8 %; 1,203 – плотность регенерационного раствора, т/м³.

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

.

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

.

Время регенерации фильтра, мин, определяется из выражения

,

где – продолжительность 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 выражения

.