2.9.5. Расчет осветлителей для коагуляции

иизвесткования воды

1.Осветлители для коагуляции, известкования и магнезиального обескремнивания воды должны иметь среднечасовую нагрузку с учетом промывки механических фильтров, равную:

Q = Qмех + Qпром.(сут)/24 = 221 + (800 /24) = 254 м3/ч.

Кроме того, в предварительных расчетах производительность установки должна быть увеличена на 10 % от общей производительности с учетом собственных нужд осветлителя. Таким образом, осветлители

должны обеспечивать среднечасовую нагрузку, равную: Qосв = Q · 1,1 = 254· 1,1 ≈ 280 м3/ч.

2. Осветлители выбираются из конструкций, разработанных специализированными организациями, по производительности, табл. 2.25, 2.26. Выбираем ближайший по производительности осветлитель для коагуляции и известкования воды марки ЦНИИ-А4 со следующими показателями, табл. 2.24 [1]. Некоторые типы осветлителей ЦНИИ и ВТИ приведены в табл. 2.25, 2.26. Всего устанавливается два осветлителя, один из которых – резервный.

Таблица 2.24

Технологические характеристики осветлителя для коагуляции и известкования воды

Показатель	Характеристика
Производительность, м3/ч, Qосв	320
Объем общий, м3, Vосв	505
Площадь сечения зоны осветления, м2, f	72,5
Диаметр, м	9,2
Высота общая, м	14,38

3. Количество шлама, образующегося при известковании, коагуляции и магнезиальном обескремнивании приближенно определится по формуле [12, 13]:

Qшл = В + 50 ( ЖиCa + Ди) + 0,56 α Ди + 53 К + 0,29 ЖиMg +

+ [(SiO3)исх ДMgO / αMgO] 100 + 0,75 Орг,

(2.10)

где В – количество взвешенных веществ в исходной воде, г/м3, равное

100 г/м3;

ЖиCa , ЖиMg – кальциевая и магниевая жесткость, соответственно, удаляемые при известковании, мг-экв/дм3;

70

Ди – доза извести, мг-экв/дм3; К – доза коагулянта – сернокислого железа, мг-экв/дм3;

α – количество примесей в дозируемом известковом молоке; принимается равным из диапазона значений 20…50 %;

ДMgO – доза MgO (мг) на 1 мг исходного содержания SiO32¯; обычно принимается 15 г на один грамм SiO32¯;

α MgO – содержание MgO в техническом продукте;

(SiO3)исх – исходное содержание SiO32¯, мг/дм3;

Орг – исходное содержание в обрабатываемой воде органических загрязнений, мг/л. Орг (мг/дм3) = 3,5 Ок ( мг/дм3О2 ).

Чтобы рассчитать по выражению (2.10) количество образующегося при известковании и коагуляции шлама, требуется установить дозу из-

вести Ди.

Дозировка Ди извести при коагуляции осуществляется в зависимости от состава исходной воды. При этом может быть два случая.

А. Если имеет место условие:
Саи.в + Дк ≥ (НСО3)и.в – (НСО3)ост,	(2.11)
то доза извести принимается равной:
Ди = (СО2)и.в + (НСО3)и.в – (НСО3)ост + Дк	(2.12)

и тогда на этапе предварительной очистки не требуется выделения магния из воды.

Б. Если имеет место условие:
Саи.в + Дк < (НСО3)и.в – (НСО3)ост,	(2.13)

то требуется удаление магния, для полного осаждения которого необходимо взять избыток извести. Доза извести при этом определяется из уравнения:

Ди = (СО2)и.в + 2(НСО3)и.в – 2(НСО3)ост – Саи.в + Ии,

(2.14)

где в выражениях 2.11…2.14:

Саи.в – содержание кальция в исходной воде, мг-экв/дм3; (НСО3)ост – остаточная карбонатная щелочность известкованой воды, мг-экв/дм3;

71

(СО2)и.в – содержание свободной углекислоты в исходной воде, мгэкв/дм3; Дк – доза коагулянта, мг-экв/дм3;

(НСО3)и.в – щелочность исходной воды, мг-экв/дм3; Ии – избыток извести, обычно составляющий 0,05…0,3 мг-экв/дм3.

Учитывая, что обрабатываемая вода обладает качеством, при котором выполняется соотношение (2.11):

Саи.в + Дк ≥ (НСО3)и.в –(НСО3)ост; 4 + 0,75 > 5 – 0,5,

доза извести рассчитывается по уравнению (2.12) и выделения магния из воды не требуется.

Тогда доза извести составит:

Ди = (СО2)и.в + (НСО3)и.в – (НСО3)ост + Дк = 0,5 + 5 – 0,5 + 0,75 = = 5,75 мг-экв/дм3.

Содержание магния после осветлителя, следовательно, такое же, как и в исходной воде, т. е. Mg = 2 мг-экв/дм3.

Общая жесткость воды, поступающей на натрий-катионитовые фильтры первой ступени составляет Жо = 2,3 мг-экв/дм3. Из них 2 мгэкв/дм3 приходится на магниевую жесткость и только 0,3 мг-экв/дм3 – на кальциевую. Значит, при известковании удаляется кальций в количестве:

ЖиCa = Саи.в – 0,3 = 4 – 0,3 = 3,7 мг-экв/дм3.

Тогда количество шлама, выделившегося при известковании с коагуляцией и магнезиальным обескремниванием, рассчитывается согласно выражению (2.10):

Qшл = 100 + 50 (3,7 + 5,75) + 0,56 50 5,75 + 53 0,75 + 0,29 0 +

+(38 15 100) / 75 + 0,75 20 = 1548 г/м3.

4.Образующиеся осадки выводятся из осветлителя путем непрерывной продувки из шламосборника. Величина продувки осветлителя может быть определена по формуле [3]:

P = [(Qшл – Bo)/(1000 δср)] 100 % = [(1548 – 10)/(1000 75)] 100 = 2 %,

72

где Во – остаточное содержание взвешенных веществ в обработанной воде после осветлителей (остаточное содержание взвеси должно быть от

5 до 10 мг/дм3);

δср – средняя концентрация взвешенных веществ в уплотненном осадке, г/дм3, принимается в размере 75…150 г/дм3.

Обычно допустимый размер продувки находится в диапазоне значений

Р ≈ 1,5…3,0 %.

Тогда расход продувочной воды из осветлителя составит:

Qосв Р/ 100 = 280 2,0 / 100 = 5,6 ≈ 6 м3.

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

Q = Qосв + Р Qосв / 100 = 280 + (2,0 280) /100 = 286 м3/ч.

Таблица 2.25

Осветлители для коагуляции и известкования воды [1]

Показатель			Типы осветлителей
1	2	3		4	5	6
Вид обработки	Коагуляция – известкование или содоизвесткование
	ЦНИИ-		ЦНИИ-	ЦНИИ-	ЦНИИ-	ЦНИИ-
	А 1		А 2	А 3	А 4	А 5
Диаметр, м	3,37		4,9	6,7	9,2	12,2
Площадь сечения зоны ос-	8,9		18,8	35,2	72,5	118
ветления, м2
Объем общий, м3	45		140	266	505	921
Высота общая, м	8,16		12,5	13,12	14,38	16,1
Производительность, м3/ч	30		85	160	320	550
Скорость подъема в зоне за-	6,6		7	7	7	7
шламления, м/ч
Скорость подъема в зоне ос-	3,35		3,2	3,25	3,17	3,4
ветления, м/ч
Высота зоны осветления, м	2,0		2,05	2	2	2
Время пребывания воды в	<1,5		<2,33	<2,31	<2,2	<2,3
осветлителе, ч

73

Таблица 2.26

Осветлители для коагуляции и известкования воды [1]

Показатель			Типы осветлителей ВТИ
Вид обработки	63-И	100-И	160-И	250-И	400-И		630-И	1000-И
			Известкование	, содоизвесткование.
	Коагуляция – известкование или содоизвесткование
Диаметр, м	4,25	5,5	7	9	11		14	18
Площадь сечения зоны	11,3	19,5	31	53	80		135	225
осветления, м2				413
Объем общий, м3	76	133	236		650		1240	2127
Высота общая, м	8,0	8,45	9,65	10,7	11,9		14,6	16,5
Производительность,	63	100	160	250	400		630	1000
м3/ч				5,0
Скорость подъема в зо-	5,65	5,45	5,21		5,15		5,17	4,8
не зашламления, м/ч				4,0
Скорость подъема в зо-	4,52	4,35	4,18		4,12		4,1	3,9
не осветления, м/ч				2,1
Высота зоны осветле-	1,9	1,9	1,95		2,2		2,3	2,5
ния, м				1,65
Время пребывания воды	1,2	1,33	1,47		1,63		1,97	2,13

восветлителе, ч

2.10.Пример расчета схемы глубокого обессоливания и обескремнивания методом водород-катионирования с «голодной» регенерацией фильтра, двукратного

водород-катионирования, однократного анионирования через сильноосновный анионит с промежуточной декарбонизацией воды

Исходные данные для расчета.

1.Требуется рассчитать водоподготовительную установку, предназначенную для подготовки 200 м3/ч добавочной воды для питания паро-

вых котлов высокого давления (100 атм и выше) со ступенчатым испарением и промывкой пара, и 600 м3/ч подпиточной воды для теплосетей

соткрытой системой теплоснабжения.

2.В качестве исходной используется вода из артезианской скважины с показателями, представленными в табл. 2.27

3.Качество питательной воды для паровых котлов, работающих на твердом топливе при указанных давлениях, приведено в табл. 1.4 (Приложение 1).

74