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

n = А / (f Нсл Ер а) = 151,2 / (3,14 1,5 234 2) ≈ 0,07 регенераций в сутки или 1 раз в течение 15 суток,

где в этом выражении Ер – рабочая обменная способность катионита, в качестве которого выбран сульфоуголь с крупностью зерен 0,5…1,1 мм, равная 234 г-экв/м3. Расчет Ер приводитсяниже.

3. Рабочая обменная емкость рассчитывается по соотношению

(2.9):

Ер = α β Еп – 0,5 q Жо,

в котором Еп – полная обменная емкость катионита, г-экв/м3, принимаемая по заводским данным согласно табл. 2.11.

Для выбранного типа катионита Еп = 500 г-экв/м3.

Ввыражении (2.9) для расчета рабочей обменной способности при-

няты следующие обозначения:

q – удельный расход воды на отмывку катионита, м3/м3, определяе-

мый по технологическим данным для расчета натрий-катионитовых фильтров, табл. 2.12, и составляющий q = 6 м3/м3.

Удельный расход поваренной соли NaCI qс на регенерацию катионита определяется в соответствии с данными, табл. 2.12, и составляет qс

=300 г/г-экв.

Ввыражение (2.9) входит величина α – коэффициент эффективности регенерации. Эффективность регенерации зависит от удельного расхода соли на регенерацию фильтра и при принятом удельном расхо-

де соли коэффициент эффективности равен α = 0,9 и выбирается по табл. 2.13.

Вформуле (2.9) величина β – коэффициент, учитывающий снижение обменной емкости катионита по Са 2+ и Mg 2+ за счет частичного задержания катионов Na+, принимаемый в соответствии с данными табл. 2.14.

Втабл. 2.14 величина СNa – это концентрация катионов натрия в умягчаемой воде, мг-экв/л, равная 0,5 мг-экв/дм3 (исходная концентра-

ция).

Тогда отношение СNa2 /Жо = 0,52/0,035 = 7,14; при этом, как следует из табл. 2.14, коэффициент снижения обменной емкости катионита

β= 0,52.

Тогда значение рабочей обменной емкости катионита, определяемое по соотношению (2.9), составляет:

Ер = 0,9 0,52 500 – 0,5 6 0,035 = 234 мг-экв/м3.

63

4. Расход 100%-й поваренной соли на одну регенерацию фильтра определяется уравнением:

Qс = (Ер f Нсл qс) /1000 = (234 3,14 1,5 300)/1000 = 331 кг,

где qс – удельный расход соли на регенерацию, qс = 300 г/г-экв.

5. Суточный расход технической соли на регенерацию фильтров рассчитывается по уравнению:

Qт.с. = (Qс n а 100) / 93 = (331 0,07 2 100)/93 = 50 кг/сут,

где в этом выражении «93» – содержание NaCI в технической соли, %.

6. Расход воды на одну регенерацию натрий-катионитового 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 = 23 м3,

где i, t – соответственно, интенсивность и длительность взрыхляющей промывки, принимаемые по табл. 2.12;

б) расхода воды на приготовление регенерационного раствора соли, м3

Qр.р = (Qс 100) / (1000 b ρ) = 331 100 / 1000 10 1,071 = 3 м3,

где b – концентрация регенерационного раствора, %. Концентрация регенерационного раствора для первой ступени ионирования составляет 5…8 %, для второй ступени ионирования – 8…12 %. Принимаем концентрацию регенерационного раствора b = 10 %;

ρ – плотность 10%-го регенерационного раствора, т/м3, принимается по таблице плотностей водных растворов (Приложение 3) и составля-

ет ρ = 1,071 т/м3 для b =10 %;

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

Qотм = q f Нсл = 6 3,14 1,5 = 29 м3,

где q – удельный расход воды на отмывку катионита, равный 6 м3 / м3,

табл. 2.12.

Таким образом, расход воды на одну регенерацию слагается из сле-

дующих составляющих:

Qс.н. = Qвзр + Qр.р. + Qотм = 23 + 3 + 29 = 55 м3.

7. Среднечасовой расход воды на собственные нужды натрий-ка- тионитовых фильтров второй ступени определяется в соответствии с выражением:

Qс.н. (час) = (Qс.н. а n)/ 24 = (55 2 0,07) / 24 ≈ 0,5 м3/ч.

64

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

2.9.2. Расчет натрий-катионитовых фильтров первой ступени

1. Через эти фильтры будет пропускаться следующее количество воды:

QNaI= 180 + 20 + 0,5 ≈ 202 м3/ч (принимаем округленно с запасом). 2. На первичные натрий-катионитовые фильтры вода поступает по-

сле известкования с коагуляцией и подкислением для частичной нейтрализации щелочности известкованной воды. Общая жесткость осветлен-

ной воды составляет:

Жо = Жнк + К + К1 + Щост = 1 + 0,75 + 0,3 + 0,5 = 2,55 мг-экв/дм3,

где Жнк – исходная некарбонатная жесткость обрабатываемой воды;

Ки К1 – дозы коагулянта и серной кислоты, соответственно.

3.Скорость фильтрования через основные натрий-катионитовые фильтры допускается в пределах 15…30 м/ч. Следовательно, необходи-

мая площадь фильтрования должна быть равна:

F = 202 / 15…202 / 30 = 13,4…6,7 м2.

Из существующих стандартных фильтров (табл. 2.10) выбираем фильтры с характеристиками:

диаметр – D = 3000 мм;

площадь фильтрования каждого – f = 7,1 м2;

высота слоя сульфоугля – Нсл = 1,8 м.

Принимаем их к установке в количестве 3 шт. с таким расчетом, чтобы в наихудшем случае один из них был в полезной работе, один – на регенерации и один, не загруженный сульфоуглем, служил для гидроперегрузки угля и замены катионитного фильтра, выключаемого на ремонт или ревизию.

4.Таким образом, количество нормально работающих фильтров равно а = 2.

5.Средняя и максимальная скорости фильтрования составляют:

wн = QNaI/(f а) = 202/ (7,1 2) = 14,4 м/ч и только на периоды реге-

нерации в работе будет оставаться один фильтр со средней скоро-

стью фильтрования wмах = QNaI/[f (а–1)] = 202 / 7,1 = 28,8 м/ч.

6. Рабочая обменная емкость сульфоугля определяется выражением

(2.9):

Ер = α β Еп – 0,5 q Жо = 0,67 0,83 500 – 0,5 4 2,55 = 270 г-экв/м3,

65

где q – удельный расход воды на отмывку катионита, равный для первой ступени ионирования q = 4 м3/ м3 и определяемый по табл. 2.12.

По табл. 2.12 находится также удельный расход соли на регенерацию, который составит qс = 120 мг-экв/дм3. По удельному расходу соли, пользуясь табл. 2.13, определяется коэффициент эффективности регенерации α = 0,67. Коэффициент β находится по табл. 2.14 и при величине соотношения СNa2/Жо = 0,25/2,55 ≈ 0,1 он составляет β = 0,83.

7. Число регенераций каждого фильтра в сутки «n» равно:

n = (24 Жо QNa1)/(f Нсл Ер а) = (24 2,55 202)/ (7,1 1,8 270 2) ≈ 2.

8. Расход 100%-й поваренной соли на одну регенерацию фильтра определяется уравнением:

Qс = (Ер f Нсл qс) / 1000 = 270 7,1 1,8 120/ 1000 ≈ 420 кг.

9. Суточный расход технической соли составит:

Qт.с. = (Qс n а 100)/93 = 420 2 2 100 /93 = 1807 кг/сут.

10. Расход воды на взрыхляющую промывку фильтра равен:

Qвзр = (i f 60 t) /1000 = 4 7,1 60 30 /1000 = 52 м3,

где i, t – интенсивность и время взрыхления, соответственно, эти величины определяются по табл. 2.12.

11. Расход воды на приготовление регенерационного раствора рассчитывается согласно выражению:

Qр.р = (Qc 100)/(1000 b ρ) = (420 100)/(1000 8 1,056) = 5 м3,

где b и ρ – концентрация и плотность регенерационного раствора, b = 8 %, табл. 2.12; ρ (при b = 8 %) = 1,056 (Приложение 3).

12.Расход воды на отмывку катионита определяется по формуле: Qотм = q f Нсл = 4 7,1 1,8 = 52 м3.

13.Тогда расход воды на одну регенерацию натрий-катионитового

фильтра составит:

Qс.н. = Qвзр + Qр.р. + Qотм = 52 + 5 + 52 = 109 м3.

14. Среднечасовой расход воды на собственные нужды натрий-ка- тионитовых фильтров равен:

Qс.н.(час) = (Qс.н. n a) / 24 = (109 2 2) /24 = 19 м3/ч.

66

2.9.3.Расчет механических (антрацитных) фильтров

1. Полезная среднечасовая нагрузка механических фильтров с учетом расхода осветленной воды на регенерации основных и вторичных

натрий-катионитовых фильтров будет равна: Qмех = 202 + 19 = 221 м3/ч.

2.Скорость фильтрования через механические фильтры, если они стоят после осветлительных, составляет 10…12 м/ч, табл. 2.22.

3.Необходимая площадь фильтрования должна быть равна:

F = 221 / 10…221 / 12 = 22,1…18,4 м2.

4.Из имеющихся стандартных фильтров, табл. 2.23, принимаем к установке фильтры с характеристиками:

диаметр – D = 3000 мм;

площадь фильтрования – f = 6,95 м2.

5.Принимаем количество фильтров 5 шт. (округленно), 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 выключится на ремонт или ревизию. а = 5.

6.Нормальная скорость фильтрования составит:

wн = Qмех/(f а) = 221/(6,95 4) = 8 м/ч.

В периоды промывки одного из фильтров максимальная скорость фильтрования равна:

wмах = Qмех/[f (а–1)] = 221 /6,95 3 = 11 м/ч.

7. Согласно данным табл. 2.22 выбираем интенсивность взрыхляющей промывки фильтров, равную i = 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 = (12 6,95 60 20) / 1000 = 100 м3.

67