Умягчение воды методом ионного обмена
вспомогательного оборудования.
К вспомогательному оборудованию относятся:
1). Кислотное хоз-во.
2). Солевое зоз-во.
3). Насосы и аппараты для подачи воды и регенерирующих растворов
на фильтры.
4.1. Серное хоз-во для хранения, приготовления и перекачки раствора H2SO4.
Кислотное хоз-во включает:
1). Цистерны для хранения кислоты.
2). Бак мерник конц. серной кислоты.
3). Бак для регенерационного раствора.
4). Вакуумнасосы.
5). Эжектор.
На станцию H2SO4 поставляется в ж/д цистернах в виде 100%
раствора. Затем H2SO4 перекачивается в стационарные цистерны
(цистерны хранилища) с месячным запасом реагента.
Расчет начинают с определения расхода 100% H2SO4 на одну
Регенерацию Н-кат. фильтра по [1,прил.7,п.31]:
PH = (fH*Hk*EрабН*aн)/1000, кг (19)
PH = 73.7 кг
Определяется суточный весовой расход H2SO4 для регенерации
всех рабочих Н-кат. фильтров.
PHсут. = PH *nн*nрн = 73.7*2*2 = 294.8 кг/сут (20)
Определяется суточный весовой расход H2SO4 для регенерации
всех рабочих Н-кат. фильтров.
WHсут. = (PH сут.*100%)/(85%*r85%) м3/сут (21)
WHсут. = 0.195 м3/сут
Определяется месячный расход H2SO4 для регенерации
Н-кат. фильтров.
WHмес. = 30* WHсут. м3 (22)
WHмес. = 6 м3
Промышленностью выпускаются цистерны для хранения кислоты
емкостью 15 м3 в проекте принимается не менее двух цистерн
емкостью 15 м3 (вторая цистерна на случай аварии).
4.1.2. Определяется объем бакомерника из условия регенерации одного фильтра при количестве рабочих
Н-кат. фильтров до 4, [1.прил.7,п.32]:
W85% = (Pн*nр*100%)/(85%*r85%) = 0.05 м3 (23)
Принимается бак мерник объемом 0.09 м3, наружный диаметр
450 мм, строит. высота 45 мм, вес 98 кг.
Подача серной к-ты из цистерн хранилищ в баке мернике происходит
за счет вакуума создаваемого насосом, затем с помощью эжектора
H2SO4 перемешивается с водой и поступает в бак
регенерационного раствора.
4.1.3. Определяется объем бака для 1% регенерационного раствора H2SO4 на регенерацию одного
Н-кат. фильтра.
W1% = (Pн*nр*100%)/(1%*r1%) = 7.3 м3 (24)
Принимается бак 1% регенерационного раствора H2SO4 размерами:
B = 2 м
H = 1.5 м 7.5 м3
L = 2.5 м
Для перекачки регенерационного раствора H2SO4 принимается
2 насоса серии «Х» (химически стойкие) напором Нн = 20 м
и подачей Qн = 3 м3/ч, (Qн = 3 м3/ч).
Qн = Vн*fн = 4*0.785 = 3 м3/ч (25)
К установке принимается 1 рабочий и один резервный насос.
4.2. Устройства для хранения, приготовления и перекачки
раствора поваренной соли NaCl.
Для регенерации Na-кат. фильтров устраивается солевое хозяйство.
Регенерация Na-кат. фильтров производится 8% раствором NaCl.
4.2.1. Определяется расход поваренной соли NaCl на 1
регенерацииNa-кат. фильтра [1,прил.7,п21]:
PNa = (fNa*Hk*ENaраб.*ас) / 1000 кг (26)
PNa = (1.76*2*280.5*100) / 1000 = 98.7 кг
Определяется суточный весовой расход NaCl для регенерации
всех рабочих Na- кат. фильтров:
РNaсут = PNa*nNa*npNa кг/сут (27)
РNaсут = 98.7*2*2 = 394.8 кг/сут < 500 кг/сут
При суточном расходе NaCl до 500 кг/сут устраивают сухое
хранение соли на складе с последующим приготовлением
8% регенерационного раствора.
Принимается Сухое хранение.
Определяется месячный весовой расход поваренной соли для регенерации Na-кат.ф-ов.
PNaмес = 30*PNaсут, т (28)
PNaмес = 30*394.8 = 12 т
4.2.2. Определяется площадь склада для сухого месячного
хранения соли из условия, что высота NaCl не должна
превышать 2.5 метра.
FNacyх.хран. = PNaмес / rNa*25, м2 (29)
FNacyх.хран. = 6 м2
Принимается склад сухого хранения размерами:
H = 2.5
B = 2 6 м
L = 3
Определяется объем напорного солерастворителя из расчета расхода соли на 1 регенерацию фильтра.
Принимается напорный солерастворитель со след.
техническими характеристиками по [6]:
- полезная емкость (100 кг)
- объем (0.4 м3)
- диаметр (45 мм)
Определяется объем бака для 8% регенерационного раствора NaCl на
одну регенерацию Na-кат.ф.
W8% = (WH.C. * 26%) / 8% = 1.3 м3 (30)
Принимается бак 8% регенерац. Раствора NaCl размерами:
L = 1.3
B = 1 1.3 м3
H = 1
4.2.3. Для перекачки раствора NaCl устанавливаются
2 насоса:
— один рабочий,
— один резервный.
Характеристики насоса:
Напор: HNa = 20 м
Подача: QNa = VNa*fNa м3 /час (32)
Где VNa — скорость движения р-ра NaCl
через катионитную загрузку,
fNa — S одного кат. ф-ра.
QNa = 4*1.76 = 7 м3 /час
4.2.4. Перед регенерацией H-Na — кат. ф-ов необходимо проводить взрыхление загрузки для более эффективной регенерации.
Wб.взр. = (2*Wвзр.*f*60*tвр.) / 1000 м3 (33)
Где Wвзр. — интенсивность подачи воды для взрыхления катионита
Где Wвзр. = 4 л/с на 1 м2
f = 1.76 (наибольшая S катион. Ф-ов)
tвр. — продолжит. взрыхления катионита
(20−30мин.)
Wб.взр. = (2*4*1.76*60*25) / 1000 = 21.2 м3
L = 7
B = 2 22.4 > 22 м3
H = 1.6
4.3. Устройство для удаления из воды углекислоты.
Для удаления CO2 из Н-Na-кат. Воды предусматривается дегазатор
С насадкой из колец Рашега — кислотоупорных керамических
[1.прил.№ 7., п.34]
4.3.1. Определяется содержание CO2 или двуокиси углерода в воде подаваемой на дегазатор.
(CO2)св. = (CO2)о + 44*Що, г/м3 (34)
где (CO2)о— содержание CO2 в исходной воде.
(CO2)о = (CO2)**b
(CO2)*— содержание углерода в воде в зависимости от pH
рН = 6.8…7.5
(CO2)* = 80 г/м3
b = 0.5
(CO2)о = 40 г/м3
(CO2)св. = 40+44*5.1 = 264.4 г/м3
По полученному значению содержание CO2 в воде
Определяется высота слоя насадки hн, м необходимая для понижения
Содержания CO2 в катионированной воде [1.прил.№ 7., п. 34,табл.5]
Для (CO2)св. = 264.4 г/м3 hн =5.7
Пленочный дегазатор представляет собой колонну загруженную
насадкой из керамических кислотоупорных колец Рашига,
по которым вода стекает тонкой пленкой, на встречу потоку
воды поток воздуха нагнетаемой вентилятором.
4.3.2. Определяется S поперечного сечения дегазатора.
из условия плотности орошения согласно
[1.прил.№ 7., п. 34,табл.5].
Плотность орошения при керамической насадке r = 60 м3/г на 1 м2
Fg = qпол. / r, м2, (35)
qпол. — полезная производительность H-Na-кат.ф.
Fg = 45.8/60 = 0.76 м2
Определяется объем слоя насадки:
Vн = Fg * hн, м3 (36)
Vн = 0.76*5.7 = 4.3 м3
Опред. Диаметр дегазатора:
D = Ц (4* Fg )/p = 0.96 м (37)
Характеристика насадки колец Рашига:
Размеры эл-та насадки: 25*25*4 мм
Кол-во эл-ов в 1 м3: 55 тыс.
Удельная пов-ть насадки: 204 м2/м3
Вес насадки: 532 кг
Вентилятор дегазатора должен обеспечивать подачу воздуха из расчета
15 м3 воздуха на 1 м3 воды по [1.прил.№ 7., п.34], тогда производительность вентилятора определяется:
Qвент. = qпол. * 15, м3/час (38)
Qвент. = 45.8*15 = 687 м3/час
Напор вентилятора определяется с учетом сопротивления в
керамической насадке:
Sн = 30 мм водяного столба на 1 м.
Прочие сопротивления принимаются по [1.прил.№ 7., п.34]
Sпр = 30…40 мм вод. Столба.
Напор: Hвент. = Sнас. * hн + Sпрочие (39)
Hвент. = 30*5.7 + 35 = 206 мм
5.0. Определение расходов воды.
Определение расходов воды слагается из потребления воды на
следующие процессы:
- взрыхление кат. ф-ра перед регенерацией (Q1)
- приготовление регенерац. р-ов к-ты и соли (Q2)
- отмывка катионита после регенерации (Q3)
На все технологич. проц. Используют исходную неумягченную воду.
Qтех. = Q1 + Q2 + Q3, м3/сут (40)
5.1. Определяется расход воды на взрыхление катионита ф.
перед регенерацией.
Q1 = (Wвзр. * f * nн * nрн * nNa *npNa * tвзр. * 60) /1000 (41)
Q1 = (4 * 1.76 * 2 * 2 * 2 * 2 * 25 * 60) / 1000 = 169 м3/сут
5.2. Определяется расход воды на приготовление
регенерационных растворов кислоты и соли.
Q2 = q1% * nн * nнр + (q26% + q8%)*nNa * nрNa, м3/сут (42)
q1% = 7.3 м3/сут
q26% = 0
q8% = (Wнс * 26%) / 8% * 1000 = 1.3 м3/сут
Q2 = 7.3 * 2 * 2 + (0 + 1.3) * 2 * 2 = 34.4 м3/сут
5.3. Определяется расход воды на отмывку катионита после регенерации.