2. Расчет натрий-катионитовых фильтров второй ступени

Вода, поступающая на эти фильтры в количестве 155 т/ч, должна иметь жесткость Жо=12,4 мг-экв/л.

Допустимая скорость фильтрования составляет для Na-катионитовых фильтров второй ступени(30-60) м/ч

Исходя из этого, определяется необходимая суммарная площадь фильтрования:

F=155/30÷155/60=5,16÷2,58м²

На второй ступени катионирования обычно устанавливается не менее двух фильтров, которые выбираются из существующих стандартных фильтров [2], табл. 22.

Диаметр D = 2000мм.

Площадь фильтрования f = 3,14 м²

Высота слоя катионита Hсл = 1,5 м

После выбора фильтров расчет начинается с определения скорости фильтрования:

Нормальная скорость фильтрования при этом составляет

Wн=Q/f×a=155/3,14×2=24,68 м/ч

Максимальная скорость фильтрования равна

Wм=Q/f×(a-1)= 155/3,14=49,36 м/ч

Далее расчет производиться в следующем порядке.

1. Определяется количество солей жесткости, удаляемых на фильтрах второй ступени [1], равное

A=24×Жо×Q=24×0,8×155=2904 г-экв/сут

Жо-общая жесткость воды, поступающей на натрий-катионитовые фильтры

2. Число регенераций каждого фильтра в сутки n рассчитывается по формуле:

n=A/f×Hсл×Ер×а=2904/3,14×1,5×1220,8×2=0,25 регенераций в сутки

Ер-рабочая обменная способность катионита, в качестве которого выбран Катионит КУ-2. Рабочая обменная емкость может быть равной Ер=250-300 г-экв/м³ или может быть рассчитана по соотношению [1]:

Ер=α×β×Еп-0,5×q×Жо, где

Еп-полная обменная емкость катионита, г-экв/м³, которая принимается по заводским данным согласно табл. 23[1]. Еп=1700 г-экв/м³

q-удельный расход воды на отмывку катионита, м³/м³, определяемый по технологическим данным для расчета натрий-катионитовых фильтров [1], табл. 24, и составляющий q=8 м³/м³.

α – коэффициент эффективности регенерации при принятом удельном расходе соли – равен α = 0,9 и выбирается по табл.26[1].

β – коэффициент, учитывающий снижение обменной емкости по Са²⁺ и Mg²⁺ за счет частичного задержания катионов Na⁺, принимаемый в соответсвии с данной табл. 27[1]. т.к. => β=0,8

Значение рабочей обменной емкости катионита составляет:

Ер=0,9*0,8*1700-0,5*8*0,8=1220,8 г-экв/м³

3. Расход 100%-ной поваренной соли на одну регенерацию фильтра, определяется уравнением

Qс=Ер×f×Hсл×q_с/1000=1220,8 ×3,14×1,5×300/1000=1724,99 кг

q_с – удельный расход соли на регенерацию г/г-экв, равный 300 г/г-экв.

4. Суточный расход технической соли на регенерцию фильтров рассчитывается по уравнению

Qт.с.= Qс×n×a×100/93=1724,99 ×0,25×2×100/93=927,41 кг/сут

В этом выражении «93» - содержании NaCI в технической соли,%

5. Расход воды на одну регенерацию натрий-канионитового фильтра слагается из

а) расхода воды на взрыхляющую промывку фильтра, м³, определяемого из соотношения

Qвзр.=i×f×60×t/1000=4×3,14×60×30/1000=22,61 м³

i,t – интенсивность и длительность взрыхляющей промывки соответственно, принимаемые по табл. 28 [1].

б) расхода воды на приготовление регенерационного раствора соли, м³

Qр.р.=Qс×100/1000×b×p=1724,99 ×100/1000×10×1,071=16,11 м³

b=10%-концентрация регенерационного раствора1]

p=1,071 т/м³-плотность 10%-ного регенерационного раствора, принимается по табл.30[1].

в) расхода воды на отмывку катионита от продуктов регенерации, м³

Qотм=q×f×Hcл=8×3,14×1,5=37,68 м³

Расход воды на одну регенерацию составит

Qс.н.=Qвзр+Qр.р.+Qотм=22,61+16,11 +37,68=76,4 м³

6. Среднечасовой расход воды на собственные нужды натрий-катионитовых фильтров второй ступени определяется в соответствии с выражением :

Qс.н.(час) =Qc.н.×а×n/24=76,4 ×2×0,25/24=1,59 м³/ч

Это количество воды будет подвергаться первичному натрий- катионированию для собственных нужд натрий-катионитовых фильтров второй ступени.