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

            68,07 – эквивалентная масса СаSO₄.

      Количество MgСl₂, умягчаемое в исходной воде, кг/ч, определяется по уравнению:

      

      где 12409,05 г-экв/сут – количество катионита магния, умягчаемое по

уравнению 2,

             47,61 – эквивалентная масса MgСl₂.

      Количество MgSO₄, умягчаемое в исходной воде, кг/ч, определяется по уравнению:

      

      где 12409,05 г-экв/сут – количество катионита магния, умягчаемое по

уравнению 4,

             60,18 – эквивалентная масса MgSO₄.

      Количество Na⁺, выделяемое в процессе умягчения воды из катионита, принимая во внимание, что катионы кальция и магния более или менее полностью заменяются катионами натрия.

      

      где 23 – эквивалентная масса иона натрия.

      

      Вследствие замены катионитов кальция и магния катионами натрия, остаточная жесткость воды будет снижаться и составит 0,1 мг-экв/кг. Значит реакции умягчения воды (уравнения 1-4) пройдут не полностью. Найдем эффективность реакций умягчения.

      4,2 - 100 %

      0,1    - х %

      Таким образом, реакция идет на 98,4 %.

      Зная  это, найдем количество солей жесткости, которые останутся в умягченной воде после фильтра первой ступени.

      Количество  СаСl₂, удалившееся из исходной воды в процессе умягчения:

      

      Количество СаСl₂, оставшееся в умягченной воде после фильтра первой ступени:

      

      Количество MgСl₂, удалившееся из исходной воды в процессе умягчения:

      

      Количество MgСl₂, оставшееся в умягченной воде после фильтра первой ступени:

      

      Количество CaSO₄, удалившееся из исходной воды в процессе умягчения:

      

      Количество CaSO₄, оставшееся в умягченной воде после фильтра первой ступени:

      

      Количество MgSO₄, удалившееся из исходной воды в процессе умягчения:

      

      Количество MgSO₄, оставшееся в умягченной воде после фильтра первой ступени:

      

      Найдем  количество солей натрия, образующихся в процессе умягчения исходной воды.

      Количество NaСl, образующееся в умягченной воде, кг/ч, определяется по уравнению:

      

      где 28400,83 г-экв/сут – количество катионита натрия, образующееся по уравнению 1,2,

              58,44 – эквивалентная масса NaCl.

      Количество Na₂SO₄, образующееся в умягченной воде, кг/ч, определяется по уравнению:

      

      где 28400,83 г-экв/сут – количество катионита натрия, образующееся по уравнению 3,4

             71,02 – эквивалентная масса Na₂SO₄.

      Найдем  количество катиона кальция, перешедшего на катионит в процессе умягчения воды:

      

      где 31983,55  г-экв/сут – количество всего катионита кальция, содержащегося в воде,

             20,04 – эквивалентная масса иона  кальция.

      Найдем  количество катиона магния, перешедшего на катионит в процессе умягчения воды:

      

      где 24818,1 г-экв/сут – количество всего катионита магния, содержащегося в воде,

             12,16 – эквивалентная масса магния.

      Найдем  количество катионита на начало процесса умягчения воды

      

      где m- насыпная масса катионита, т/м³.

      

      Найдем  количество катионита после процесса умягчения воды

      

      где 0,1 – механический износ катионита, в первый год эксплуатации – 20%, в  последующие – 10%.

      Найдем  механический износ катионита за один процесс умягчения воды:

      

      

      Таким образом, в химических реакциях умягчения  воды участвует катионита в количестве:

      

      Найдем  необходимое количество исходной воды на начало процесса умягчения воды для фильтров первой ступени:

      

      Отметим, что для взрыхления используется исходная вода. А так как расчет материального баланса ведется  на часовую производительность фильтров первой ступени (24 м³/ч), то исходная вода на процесс поступает без учета на взрыхляющую промывку.

      Вода, сбрасываемая в дренаж после отмывки  катионита равна 0,124 м³/ч.

      Значит, количество умягченной воды будет равно:

      

      Полученные  значения сведем в таблицу материального баланса процесса умягчения воды.

      Таблица.

      Материальный  баланс процесса умягчения  воды

      фильтрами первой ступени.

 

      Рассчитываем  состав умягченной воды после фильтра  первой ступени.

      Анионитный  состав умягченной воды остается неизменным (данные возьмем по умягчаемой воде, сумма анионитов равна 4,124 мг-экв/кг).

      Жесткость умягченной воды составляет 0,1 мг-экв/кг.

      Содержание  кальция в умягчаемой воде составит:

      

      где 0,5964 – доля кальция в общем количестве солей жесткости (принимается по исходной воде).

      Содержание  магния в умягченной воде составляет:

      

      где 0,4036 – доля магния в общем количестве солей жесткости (принимается по исходной воде).

      Необходимо  помнить, что сумма катионитов равна сумме анионов в воде.

      Сумма катионов в умягченной воде после  фильтра первой ступени равна 6,6005 мг-экв/кг.

      Содержания  натрия в умягченной воде равно:

      

      

      Найдем  солесодержание умягченной воды, мг/кг.

      

      

      Проверяем правильность расчета умягченной воды. Проверочным расчетом является расчет сухого остатка (солесодержания) умягченной воды, используя данные исходной воды.

      

      

      Умягченная вода после фильтра первой ступени является исходной водой для фильтра второй ступени. Следовательно, результаты данного расчета сведены в таблицу 3.2.

      По  данным этого расчета представим гипотетический состав солей в умягченной воде после фильтра первой ступени (рис. 3.5.)

      Данные  для расчета фильтра 2 ступени: 

 
 
 

      Найдем  среднее содержание солей в 1 мг-экв  умягченной воды после фильтра первой ступени:

      Расчет процесса умягчения воды фильтрами второй ступени аналогичен расчету процесса умягчения воды фильтрами первой ступени. Эффективность реакций, протекающих в фильтрах второй ступени составляет 90 %. Представим материальный баланс процесса умягчения воды фильтрами второй ступени.

      Количество  солей жесткости, удаляемое на фильтрах второй ступени,

г-экв/сут,

      

      

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

      

      где a_Са – доля кальция в общем количестве катионитов жесткости.

      

      

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

      

      где a_Mg – доля кальция в общем количестве катионитов жесткости.

      

      

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

      

      где 0,0075 г-экв/сут – количество катионита кальция, умягчаемое по

уравнению 1,

             55,5 – эквивалентная масса СаCl₂.

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

      

      где 0,0075 г-экв/сут – количество катионита кальция, умягчаемое по

уравнению 3,

             68,07 – эквивалентная масса СаSO₄.

      Количество MgСl₂, умягчаемое в воде, кг/ч, определяется по уравнению: