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.с) / 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 м23

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.