РАСЧЕТ ВЫСОКООСНОВНЫХ АНИОНИТНЫХ ФИЛЬТРОВ

 

Расчет схемы водоподготовки начинают с оборудования, установленного в хвостовой части схемы, т.е. в данном случае с фильтра А₂ с тем, чтобы учесть дополнительную нагрузку на предшествующие фильтры по обработке воды собственных нужд.

3.1 Суммарное количество анионов, подлежащих удалению из H – катионированной воды в анионитных фильтрах, равно:

SAн = K +HCO₃^¯ + HSiO₃^¯ = 2,44+0,1+0,79 = 3,33 мг – экв/л.

3.2 Фильтры А2 загружаются зернами сильноосновного анионита АВ–17. Принимаю экономически приемлемый расход едкого натрия на регенерацию 81 кг/м³.

3.3 Определяем величину соотношения:

SiO₃/ SAн = 0,79/3,33 =0,237

где SiO₃ – содержание кремнекислоты, мг – экв/л, SAн – сумма всех анионов, присутствующих в фильтруемой воде.

3.4 Находим по [1, рис.2.4 а] удельный расход NaOH, равный q_NaOH = 89 г/г-экв., при отношении SiO₃/ SAн = 0,237.

3.5 По [1, рис. 2.4 б] определяется кремнеемкость анионита, которая составляет Е_р^а =160 г – экв./ м³.

3.6 Необходимое количество анионита оценивается по формуле:

 

3.7 Учитывая максимально допустимую высоту слоя загрузки анионита в фильтрах второй ступени Н_слоя = 1,5 м, находим необходимую суммарную площадь фильтрования работающих анионитных фильтров:

F = V_a/ Н_слоя =89,91/1,5 = 59,94 м².

3.8 Принимаем к установке 8 стандартных фильтров диаметром D = 3400 мм с площадью фильтрования каждого f = 9,1 м, [1, табл. 2.10], из которых 7 будут в работе, а восьмой фильтр будет служить для гидроперегрузки анионита и подключения в работу в конце выхода одного из фильтров на ремонт или ревизию.

3.9 После предварительного выбора количества и диаметра анионитных фильтров рассчитываются следующие параметры:

Скорости фильтрования

W_н = Q_a/(f_a a) = 180/(9,1 7) = 2,826 м/ч;

Mаксимальная скорость фильтрования

W_макс = Q_a/(f_a (a-1) = 180/(9,1 (7-1)) = 3,297 м/ч;

где (а-1)–количество фильтров при регенерации одного из них, т.к. каждый из работающих анионитных фильтров ежесуточно будет выключаться на регенерацию, во время чего оставшиеся в работе фильтра должны будут обеспечить выдачу 180 м³/ч обессоленной воды для котлов.

3.10 Количество анионов сильных и слабых кислот, удаляемых на анионитных фильтрах:

А_н = 24 Q_а SA_н = 24 180 3,33 = 14385,6 г–экв/сут.

3.11 Число регенераций анионитных фильтров в сутки

n = А_н/(f_a a Н_слоя Е_р^а) = 14385,6 /(9,1 7 1,5 160) = 0,939 раз/сут.

3.12 Расход 100 % NaOH на одну регенерацию анионитного фильтра:

Q_NaOH = q_NaOH f_a Н_слоя Е_р^а/1000 = 89 9,1 1,5 160/1000 = 194,376 кг.

3.13 Расход технического 42 %-ного едкого натра, м³, в сутки определяется по формуле

 

где p₄₂ = 1,45 определяется по [1, Приложение 3].

3.14 Расход технического NaOH в месяц:

30 = 62,94 м³;

в сутки: 2,098 1,5 = 3,147 т;

в месяц: 62,94 1,5 = 94,41 т.

3.15 Расход частично обессоленной воды на регенерацию анионитного фильтра слагается из

а) расхода воды на взрыхление анионита;

Q_взр = i_взр f_a t _взр 60/1000 = 3 9,1 30 60/1000 = 49,14 м³;

i_взр , t_взр – интенсивность и продолжительность взрыхления анионита, равные:

i_взр = 3 л/с м²; t_взр = 30 мин;

б) расхода воды на приготовление регенерационного раствора NaOH;

Q_р.р. = 100 Q _NaOH /(1000 b p) = 100 194,376 /(1000 4 1,043) = 4,659 м³,

где b – концентрация регенерационного раствора, 4%;

p – плотность регенерационного раствора, 1,043 т/ м³; [1,табл. 30].

в) расхода воды на отмывку анионита от продуктов регенерации;

Q_отм = q_отм f_a H_слоя = 20 9,1 1,5 = 273 м³, где

q_отм – удельный расход воды на отмывку анионита;

удельный расход воды - 20 м³/ м³;

скорость пропуска отмывочной воды принимаем 10 м/ч.

3.16 Расход воды на одну регенерацию анионитного фильтра (на собственные нужды) составляет:

Q_с.н. = Q_взр + Q_р.р. + Q_отм = 49,14 + 4,659 + 273 = 326,8 м³.

3.17 Среднечасовой расход воды на собственные нужды анионитных фильтров:

Q_{с.н.(час)} = Q_с.н. n a/24 = 326,8 0,939 7/24 =89,502 м³/ч.

3.18 Время регенерации анионитного фильтра (час):

t_рег = t_взр + t_р.р. + t_отм , где

t_взр – время взрыхляющей промывки анионитного фильтра, составляет 30 мин;

t_р.р. – время пропуска регенерационного раствора через анионитный фильтр, составляет

t_р.р. = Q_р.р. 60/ (w_р.р. f_a) = 4,659 60/(4 9,1) = 7,68 мин (0,128 ч),

w_р.р. - скорость пропуска регенерационного раствора, 4 м/ч

t_отм – время отмывки анионита от продуктов регенерации, равно

t_отм = Q_отм 60/ (w_отм f_a) = 273 60/(10 9,1) = 180 мин (3 ч),

где w_отм – скорость отмывки анионита от продуктов регенерации, принимаем w _отм = 10м/ч.

t _рег = 0,5 + 0,128+ 3 = 3,628 ч.

3.19 Межрегенерационный период работы каждого фильтра, час

Т_а = 24/n - t _рег = (24/0,939) – 3,628 = 21,931 ч.

3.20 Количество одновременно регенерируемых анионитных фильтров

n_о.р.=n а t_рег/24=0,939 7 3,628/24=0,994.

Принимается один регенерируемый фильтр.