Обзор методов очистки воды на основе классификации примесей по фазово-дисперсному состоянию

lign="justify">      Расход  воды на взрыхление катионита для  фильтра первой и второй ступени:

      

      Найдем  необходимое количество воды на взрыхлении фильтра первой ступени:

      

      Найдем  необходимое количество воды на взрыхлении фильтра второй ступени:

      

      Методика  расчета стадии регенерации катионитного фильтра предусматривает вычисление суточного расхода технического реагента (кислоты НCl), затрачиваемого на этот процесс.

      Расход 100%-ой кислоты на одну регенерацию фильтра определяется из уравнения

      

      где Н – высота фильтрующего слоя (для  фильтра первой ступени  – 1,5 м, для фильтра второй ступени – 1,5 м),

      f – площадь фильтрования (для обеих ступеней – 0,78 м²), по таблице 3.2.,

      g_с – удельный расход кислоты на регенерацию г/г-экв, обменной способности катионита, определяется по графику, рис 1.3. [1] (для фильтра первой ступени  – 148 г/г-экв, для фильтра второй ступени – 350 г/г-экв),

      Е_р – рабочая обменная способность катионита, г-экв/м³.

      Расход  кислоты на регенерацию фильтра первой ступени:

      

      Расход  кислоты на регенерацию фильтра второй ступени:

      

      Суточный  расход технического реагента на регенерацию  фильтров определяется по формуле:

      

      где G_т.р. = 96,72 – содержание активного вещества (NaCl) в технической

      соли, % (таблица 3.2.).

      Суточный  расход технической соли на регенерацию фильтра первой ступени:

      

      Суточный  расход технической соли на регенерацию  фильтра второй ступени:

      

      Таким образов в процессе фильтрования расходуется соли в количестве:

      

      Для приготовления регенерационного раствора соли затрачивается следующий объем  воды:

      

      где С_р.р. – концентрация регенерационного раствора соли (для обоих ступеней фильтрования – 12 %), по таблице 3.2.,

      ρ = 1,086 – плотность регенерационного раствора, определяем по таблице 3.3.

      Таблица 3.3.

 

      Объем воды, затраченный для регенерационного раствора соли, для фильтра первой ступени:

      

      Объем воды, затраченный для регенерационного раствора соли, для фильтра второй:

      

      Количество  воды в сутки, затрачиваемой для  регенерации раствора соли для фильтра первой ступени:

      

      Количество  воды в сутки, затрачиваемой для  регенерации раствора соли для фильтра  второй ступени:

      

      Таким образом, для приготовления регенерационного раствора соли для первого и второго фильтра затрачивается следующий объем воды:

      

      Расход  насыщенного раствора соли на регенерацию  рассчитывается по формуле:

      

      где r=0,197 кг/м³ – плотность регенерационного раствора, имеющего концентрацию С_р.р.=26%.

      - для фильтра первой ступени:

      

      - для фильтра второй ступени:

      

      Время пропуска регенерационного раствора соли через фильтр, определяют по уравнению:

      

      где w_р.р.=3 м/ч – скорость пропуска раствора соли через фильтр, табл. 3.2.

      - для фильтра первой ступени:

      

      - для фильтра второй ступени:

      

      По  окончании регенерации проводят отмывку катионита от продуктов  регенерации.

      Для определения объема воды, затрачиваемой на эту стадию, используют показатель, называемый удельным расходом воды на отмывку q_отм (принимаем равным 6 м³/м³ для фильтра первой и второй ступени).

      Расход  воды на отмывку, определяем по формуле:

      

      - для фильтра первой ступени:

      

      - для фильтра второй ступени:

      

      Найдем  необходимое количество воды для  отмывки катионита, сбрасывающееся после процесса умягчения в дренаж:

      

      - для фильтра первой ступени:

      

      - для фильтра второй ступени:

      

      Время отмывки, рассчитывается по формуле:

      

      где w_отм.=8 м/ ч – скорость отмывки, таблица 3.3..

      - для фильтра первой ступени:

      

      - для фильтра второй ступени:

      

      Суммарный расход воды на одну регенерацию, без  использования воды на взрыхление:

      

 

      - для фильтра первой ступени:

      

      - для фильтра второй ступени:

      

      Количество  воды, сбрасываемой за один час, рассчитывается по формуле:

      

      - для фильтра первой ступени:

      

      - для фильтра второй ступени:

      

      Время необходимое на одну регенерацию  рассчитывается по формуле:

      

      где t_взр.=40 мин – продолжительность взрыхляющей промывки, принимается по таблице 3.2..

      - для фильтра первой ступени:

      

      - для фильтра второй ступени:

      

      Время работы катионитового фильтра между двумя последовательными остановками, называется межрегенерационным периодом.

      Межрегенерационный  период фильтра вычисляется по формуле:

      

      - для фильтра первой ступени:

      

      - для фильтра второй ступени:

      

      Как правило межрегенерационный период фильтра второй ступени не рассчитывают, т.к. он работает до истощения обменной емкости на 85-90%[2].

      Проведем  часовой расчет умягчения воды и  регенерации катионита на фильтрах первой ступени.

      Расчет  процесса умягчения воды

      Уравнения реакций, с помощью которых происходит процесс Na-катионитрования:

      2NaR+CaCl₂=CaR₂+2NaCl,        (1)

      2NaR+MgCl₂=MgR₂+2NaCl,      (2

      2NaR+CaSO₄=CaR₂+Na₂SO₄,      (3)

      2NaR+MgSO₄=MgR₂+Na₂SO₄,    (4)

      Найдем среднее содержание солей в 1 мг/мг-экв исходной воды

      

      где 108.1 солесодержание исходной воды, мг/кг, (таблица 3.3.),

                 4.02 количество анионов / катионов исходной воды, мг-экв/кг, (таблица 3.2.).

      Количество  солей жесткости, удаляемое на фильтрах первой ступени,

г-экв/сут,

      

       

      Количество  катионитов кальция, удаляемое на фильтрах первой ступени, г-экв/сут:

      

      где a_Са – доля кальция в общем количестве катионитов жесткости.

      

      

      Количество  катионитов магния удаляемое на фильтрах первой ступени,  г-экв/сут:

      

      где a_Mg – доля магния в общем количестве катионитов жесткости.

      

      

      Количество  СаCl₂, умягчаемое в исходной воде, кг/ч, определяется по уравнению:

      

      где 15991,78 г-экв/сут – количество катионита кальция, умягчаемое по

уравнению 1,

             55,5 – эквивалентная масса СаCl₂.

      Количество СаSO₄, умягчаемое в исходной воде, кг/ч, определяется по уравнению:

      

      где 15991,78 г-экв/сут – количество катионита кальция, умягчаемое по

уравнению 3,