ЦЕЛЬ: научиться определять объема ионитов, кол-во и размер устанавливаемых фильтров.
Рабочая обменная способность, Н-катионитовых фильтров первой ступени, определяется по формуле (2.1):
[1]
- коэффициент, учитывающий снижение рабочей обменной способности по катионитам натрия по сравнению с обменной способностью по катионитам кальция.
Можно принимать = 0,5-0,7
- сумма катионов в обессоленной воде, в мг-экв\л;
остальные обозначения те же, что и в формуле при Н-Na- катионированием.
В остальном расчет, Н-катионитовых фильтров первой ступени, производится так же, как и для водоумягчительных установок.
Н-катионитовые фильтры второй ступени служат в основном для задержания катионов натрия, не задержанных Н-катионитовыми фильтрами первой ступени.
Рабочую обменную способность, Н-катионитовых фильтров II-ступени, определяют по формуле (2.2):
[1]
по приложению 1рис.2 для удельного расхода 100%-ой серной кислоты 100 г/г – экв.
q – удельный расход отмывочной воды (после анионитовых фильтров I-ступени) – 8-10 м3/м3
- содержание натрия в отмывочной воде, которое принимается равным 0,2-0,25 мг-экв\л; такое же содержание натрия в воде, поступающей на Н-катионитовые фильтры второй ступени.
Последний член формулы 0,5q ∙ относительно мал, и в практических расчетах им можно пренебрегать.
Скорость фильтрования на этих фильтрах допускается до 40-50 м/час при высоте слоя катионита до 1,5 м.
Рабочая обменная способность анионитов разных марок приведена в приложении 3. таб.1.
В схемах полного ионитового обессоливания воды кремниевая кислота поглощается фильтрами, загруженными сильноосновными анионитами. Для этой цели используют анионит ЭДЭ – 10П, АВ-17.
По данным эксплуатации, рабочая обменная способность анионита ЭДЭ-10П зависит от начального содержания кремниевой кислоты в воде и колеблется в пределах от 6 до 60 г – экв/м3 (приложение 1 рис.3).
Такая кремнеемкость анионита ЭДЭ-10П получается в случае отключения фильтра на регенерацию в момент проскока Si 
в фильтрат в кол-ве 0,1 мг/л; при этом средняя концентрация Si в фильтрате получается 0,03-0,04 мг/л.
Если допустимая большая концентрация Si в фильтрате, то обменную способность этого анианита по кремниевой кислоте можно поднять примерно в два раза.
В зависимости от того, какой водой отмывается анионит, от продуктов регенерации, в рабочую обменную способность вносят следующие поправки:
а) при отмывке слабоосновного анионита Н-катионитовой водой по формуле (2.3):
; [1]
б) при отмывке такого анионита исходной осветленной водой или обессоленной по формуле (2.4):
[1]
в) при отмывке сильноосновного анионита водой после анионитовых фильтров первой ступени , по формуле (2.5):
[ 1]
- расчетная обменная способность в г-экв/м2
q – удельный расход на отмывку анионита; q = 10-11 м3/м3 – для слабоосновного анионита; q = 7-8 м3/м3 для сильноосновного анионита
А – концентрация анионов в отмывочной воде, г-экв/м2
Ак – концентрация кремниевой кислоты в отмывочной воде г-экв/м2.
Длительность операции регенерации анионитовых фильтров составит для фильтров со слабоосновным анионитом ~ 4 час для фильтров с сильноосновным анионитом ~ 2,5 час.
ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ПО ОБЕССОЛИВАНИЮ
Рассчитать фильтры для полного ионитового обессоливания воды производительностью Qполез = 100 м3/час, установка работает по схеме №3 (прилодение 1 рис.1) полного обессоливания воды с двухступенчатым катионированием и анионированием.
Исходная вода имеет следующие показатели: жесткость общая – 5,35 мг-экв/л, жесткость карбонатная – 3,22 мг-экв/л, содержание (в мг/л):
Сa2+ – 86; Cl- -62; Mq2+ – 13; SO2-4 - 192; Na+ - 21; НСO-3 - 19,5; SiО2-3 – 8.
Н-катионитовые фильтры первой ступени отмываются исходной водой, анионитовые фильтры первой ступени Н-катионтрованной водой, Н-катионитовые и анионитовые фильтры второй ступени – водой после анионитовых фильтров первой ступени.
В Н-катионитовые фильтры загружается катионит КУ–2, в анионитовые фильтры – анионит АН-2Ф, в анионитовые фильтры второй ступени – анионит ЭДЭ – 10П.
Расход Н – катионированной и частично обессоленной воды на собственные нужды установки принимаем в размере 20% от полезной производительности.
Так как Н-катионитовые фильтры первой ступени отмываются исходной водой, анионитовые фильтры первой ступени Н-катионитовой водой. Н-катионитовые фильтры и анионитовые фильтры второй ступени – водой после анионитовых фильтров первой ступени.
РЕШЕНИЕ
КАТИОНИТОВЫЕ ФИЛЬТРЫ
I -ступень Н-катионирования
Так как расход Н – катионированной и частично обессоленной воды на собственные нужды установки принимаем в размере 20% от полезной производительности, тогда расчетный расход будет определен по формуле (3.1) 
[1]
Требуемое количество катионита КУ-2 для загрузки в Н-катионитовые фильтры первой ступени найдем по формуле (3.2):
; [1]
заменив Ж0 на суммарное содержание катионов (Σ К),
поскольку в этом случаи фильтр должен задерживать не только катионы жесткости, но и натрия.
Переводим содержание исходной воды в г-экв\ м3 и считаем ΣК – суммарное содержание катионов;
Далее находим n –число фильтроциклов в сутки
t- продолжительность фильтрования от 10 – 22 часов.
t 1 продолжительность регенерации 1,5 часа.
Так же как и при умягчении воды
αЭН определяется в зависимости от удельного расхода Н2SО4 равный 70 г\г-экв (приложение 1,рис. 1) принимаем 0,78
Еполн (по приложению 3, таб.1) принимаем 1500 г-экв\м3
q–удельный расход осветленной воды на отмывку катионита принимается в пределах 4-5 м3\м3, принимаем 5 м3\м3 .
Далее находим Ераб по формуле
;
Где Υ – коэффициент, учитывающий снижение рабочей обменной способности по катионитам натрия, по сравнению с обменной способностью по катионам кальция, Υ принимают 0,5-0,7.
Подставляем значения в формулу (3.2) и находим требуемое количество загрузки
;
Принимаем высоту загрузки 2,8 м (приложение 2 рис.1)тогда необходимая площадь рабочих фильтров определяют по формуле (3.3)
; [1]
Принимаем к установке два рабочих фильтра диаметром 2000 м и один резервный фильтр такого же размера.
Площадь фильтрования двух рабочих фильтров
Выполняется проверка V,F расчитаных и выпускаемых промышленностью.
Скорость фильтрования определяется по формуле (3.4):
[1]
Где Qрасч - расчетный расход, м3/час
Скорость отвечает обычным скоростям фильтрования на ионитовых фильтрах первой ступени, которая принимается 5-25м\час, найденная скорость удовлетворяет данные требованиям.
П-ступень Н-катионирования
Необходимое количество того же катионита КУ-2, для загрузки в Н-катионитовые фильтры второй ступени найдем по формуле (3.2): 
величина Σ К в данном случае обуславливается содержанием натрия (Na),который принимается в пределах 0,2-0,25 мг-экв\л принимается равным 0,25 мг-экв\л.
Продолжительность работы фильтров между регенерациями принимается t = 10 суток, так как Н-катионитовые фильтры второй ступени имеют более продолжительный межрегенерационный период, потому что на них поступает вода с малым содержанием катионов Сa2+ и Мq2+ уже задержанных на фильтрах первой ступени, а длительность регенерации t 1 = 3 часа. 10сут*24=240час.
.
Определяется Ераб. по формуле (2.2):
где 0,5qΣК - может быть упущен, так как относительно мал и в практических расчетах им можно пренебрегать;
αЭН - определяется в зависимости от удельного расхода Н2SО4 равный 100% , принимается 100 г\г-экв для фильтров П-ступени Н-катионирования, по приложению 1 рис.2 αЭН равна 0,85
Еполн.- определяется по приложению 3, таб.1принимается 1500 г.-экв.\м3
Подставляют в формулу (2.2):
Для определения общей площади фильтров, задаются высотой загрузки фильтров П-ступени-1,5 (вторая ступень принимается 1,5м) и определяется по формуле (3,3):
Принимаем два рабочих фильтра диаметром 1525 мм ( приложение 2, таб.1)
2*1,77=3,54 – площадь фильтрования двух рабочих фильтров.
(f-1,77 – площадь фильтрующей поверхности) и один резервный того же размера.
Выполняется проверка V,F расчитаных и выпускаемых промышленностью.
Допускается увеличение скорости в пределах 50-60 м\час.
Qрасч – расчетный расход м3/час;
АНИОНИТОВЫЕ ФИЛЬТРЫ
Дата: 2019-02-19, просмотров: 117.
