Расчет схемы подготовки добавочной воды

Расчет схемы подготовки добавочной воды

 

1 Выбор схемы подготовки  добавочной воды

 

В соответствии с [4] применяется трехступенчатая схема обессоливания добавочной воды с предварительной очисткой.

Структурная схема подготовки добавочной воды (ВПУ) представлена на рис. 1

Рис. 1 Трехступенчатая схема очистки воды

1- осветлитель; 2- бак известкованной и коагулированной воды; 3- насос известкованной и коагулированной воды;4- осветлительный фильтр;5- Н-катионитный фильтр 1-й ступени

6- ОН-анионитный фильтр 1-й ступени; 7- Н-катионитный фильтр 2-й ступени;

8- декарбонизатор;9-насос  декарбонизованной воды; 10-ОН- анионитный фильтр 2-й ступени; 11- фильтр смешанного действия.

 

Назначение ВПУ

Так как щелочной исходной воды больше 2.5 мг-экв/дм3, то применяем коагуляцию с известкованием.  Подготовка добавочной воды осуществляется на водоподготовительной установке (ВПУ) методом трехступенчатого обессоливания. Исходная вода  поступает в осветлитель, в который дозируются известь, флокулянт, и коагулянт. В качестве коагулянта используется сернокислое железо. В осветлители происходит декарбонизация воды, т.е. снижение щелочности; также снижается жесткость, концентрация органических примесей, грубодисперсных примесей и удаляется углекислота. Далее вода поступает в бак известкованной и коагулированной воды, из которого насосом прокачивается через осветлительный фильтр, в котором происходит удаление взвешенных примесей, содержащихся в известкованной и коагулированной воде. После этого вода поступает на 1-ю ступень обессоливания, которая включает в себя Н-катионитный и ОН-анионитный фильтры. Н-катионитный фильтр загружен сильнокислотным катионитом, а ОН-анионитный фильтр- слабоосновным анионитом. В Н-катионитном фильтре из воды удаляются катионы ,,, в результате чего снижается жесткость. В ОН-анионитном фильтре 1-й ступени из воды удаляются анионы , . Далее вода поступает на 2-ю ступень обессоливания, которая включает в себя Н-катионитный фильтр и ОН-анионитный фильтр. Н-катионитный фильтр загружен сильнокислотным катионитом, ОН-анионитный фильтр- сильноосновным анионитом. После прохождения 2-й ступени обессоливания из воды удаляются оставшиеся после 1-й ступени растворенные в воде примеси. Декарбонизатор располагается после после Н-катионитного фильтра 2-й ступени и обеспечивает удаление углекислоты из воды. После чего вода поступает на3-ю ступень обессоливания, которая состоит из фильтра смешанного действия (ФСД). В ФСД происходит полное обессоливание воды. ФСД загружен смесью сильнокислотного катионита и сильноосновного анионита.

 

2 Расчет производительности ВПУ

 

В соответствии с [3] производительность ВПУ рассчитывается с учетом потерь теплоносителя в тепловом тракте:

Q ВПУ = 0.03*, т/ч,                     (2.1)       

 где  Q ВПУ – производительность ВПУ, т/ч; n=3– число блоков,

=*256,05=921,78 т/ч,

Производительность ВПУ:  Q ВПУ =3*0.03*921,78 =82,96 т/ч

Принимаем Q ВПУ =90 т/ч

3 Проверка достоверности показателей качества исходной воды

  Источником водоснабжения является река Ахангаран.

В табл. 2.1 представлены данные по качеству воды источника водоснабжения.

Таблица 1. Показатели качества воды реки Ахангаран. [4]

Концентрация	Примесь
	Ca 2+	Mg 2+	K++Na+	SO4 2-	Cl -	HCO3-	Жо	ГДП	SiO3 -	ОК
мг/дм3	102	16,56	6,9	93,2	7,1	-	-	40	10,2	8,5
мг – экв / дм3	5,1	1,38	0.3	1,942	0.2	4,34	6,48	-	-	-

 

 

 

Проверка достоверности химического анализа исходной воды производится по уравнению:

ΔС=*100%,                                                                                                              (2.2)

где  , - соответственно сумма концентраций катионов и анионов в исходной воде, мг-экв/дм3.

мг-экв/дм3

Тогда получаем:

Тогда получаем:

мг-экв/дм3

 

мг-экв/дм3

 

 

ΔС==2,247 %

ΔС > 1 %, поэтому проводим коррекцию концентраций химического состава исходной воды

Примем CCl = 0,49 мг-экв/дм3

ΔС==0,059 %

Химический анализ исходной воды выполнен правильно, так как ΔС˂1 %

Так как щелочность исходной воды больше 2.5 мг-экв/дм3, то в качестве предварительной очистки воды предусматривается коагуляция совместно с известкованием.

Расчет представлен в приложении П2

 

4 Изменение качества воды  по ступеням очистки

В табл. 2 представлены данные по изменению качества воды по ступеням ВПУ

Таблица 2 Изменение качества воды по ступеням ВПУ

Показатель качества воды	Исходная вода	К+И	М	Н1	A1	H2	Д-К	A2
СCa2++CMg2+, мг-экв/дм3	6,48	3,67	3,67	0.02	0.02	-	0.02	-
СNa+, мг-экв/дм3	0.3	0.3	0.3	0.1	0.1	-	0.1	-
CHCO3-, мг-экв/дм3	4,34	0.36	0.36	-	-	-	-	-
CSO42-, мг-экв/дм3	1,942	2,642	2,642	2,642	-	-	-	-
CCl-, мг-экв/дм3	0.49	0.49	0.49	0.49	0.03	0.03	0.03	-
CCO2, мг/дм3	40,54	-	-	-	-	-	4.0	-
CГДП, мг/дм3	40	10	1	-	-	-	-	-
СSiO32-, мг/дм3	10,2	6,36	6,36	6,36	6,36	6,36	6,36	0,02
Ок, мг/дм3	8,5	4,25	4,25	-	-	-	-	-

 

 

 

5 Расчет ФСД с внутренней регенерацией производительностью Q=90 т/ч

 

1)Требуемая площадь фильтрования  при скорости фильтрования w= 35 м/ч

F= м2

2)Выбираем из номенклатуры  оборудования ВПУ стандартный  фильтр ФСД-2.0-0.6  f=3.14 м2 высотой слоя hсл=1.2 м при соотношении катионита и анионита К:А=1:1

3)Длительность фильтроцикла ФСД с учетом  регенерируемости после пропуска 104 м3 на 1 м2 смеси ионитов:

T+τ= 104*f*hсл*n/Q=104*3.14*1.2*1/60=628 ч

 

4)Суточное число регенераций  фильтра:

m=24n/(T+τ)= 24*1/628= 0.038

5) Расход 100%-ой Н2SO4 на регенерацию ( b= 70 кг/м3)

 кг

6) Суточный расход 100%-ой Н2SO4 на регенерацию:

кг

7)Расход 100%-ой NaOH на регенерацию ( bщ= 100 кг/м3)

= 3.14*0.60*100= 188,4 кг

8) Суточный расход 100%-ой NaOH на регенерацию:

 

9) Расход воды на разделение  смешанной шихты( wразд= 10 м/ч ; τразд=25 мин.)

Vразд= wразд*f* τразд/60 мин= 10*3.14*25/60= 13.08 м3/ч

10) Объем воды на установление  встречных потоков воды до  начала регенерации (wв.п= 5 м/ч ; τв.п= 10 мин.)

Vв.п= wв.п*f* τв.п/60 мин= 5*3.14*10/60= 2.62 м3/ч

11) Расход воды на приготовление 3%-ой Н2SO4:

= м3

12)Расход воды на приготовление 4 %-ой NaOH:

= 4.71 м3

 

13) Расход воды на раздельную  одновременную отмывку катионита  и анионита встречными потоками (wр.о= 5 м/ч ; τр.о= 60 мин )

Vр.о= 2*wр.о*f* τр.о/60 мин= 2*5*3.14*60/60=31.4 м3 

14) Расход воды на доотмывку смешанной шихты после перемешивания ее воздухом ( м3/м3)

Vдо= f* hcл* 3.14*1.2*5= 18,84 м3

15) Суммарный расход воды  на собственные нужды ФСД:

VΣ= Vразд+ Vв.п+++ Vр.о+ Vдо= 13.08+2.62+4,396+4.71+31.4+18,84=75,04 м3

16) Часовой расход воды  на собственные нужды:

 VΣ/24= 0.038* 75,04/24= 0.1188 м3/ч

 

6 Технологический расчет  фильтров

Технологический расчет фильтров ОН2 – Н2 – ОН1 – Н1 – М приведен в табл. 3.

Таблица 3 Технологический расчет фильтров

Показатель	Формула	А2	Н2	А1	Н1	М
Расчетная произво-дительность,м3/ч		90,12	91,66	91,94	95,82	101,24
Требуемая площадь сечения фильтров, м2
Число фильтров в работе, шт.		2 1	2 1	2 1	2 1	3 1
Характеристика стандартного фильтра, м/м2,м2	D/f;	1,5/1,77;2	1.4/1.54;1,5	2.0/3.14;2	2.0/3.14;2	2.6/5.31;1.0
Действительная скорость фильтрования, м/ч		25,46	29,75	14,64	15,26	9,53
Тип загружаемого материала	-	AB-17	КУ-2-8	АН-31	КУ-2-8	Антрацит
Рабочая емкость материала, г-экв/м3		200	400	800	600	1.5кг/м3
Продолжительность фильтроцикла, ч	T+	60,84	168,01	35,23	20,43	17,48
Суточное число регенераций всех фильтров, рег/сут	m=24n/(T+)	0,79	0,29	1,36	2,35	2,75
Удельный расход реагента, кг/м3	b	100	60	50	60	-
Расход 100%-ного реагента на одну регенерацию, кг	=	354	180	314	377	-
Удельный расход воды на взрыхлен., дм3/(см2с)	i	2.8	3,0	2,8	3,0	12,0
Время взрыхления фильтра, мин		20	20	20	20	20
Расход взрыхляющей воды, м3/рег		5,95	5,544	10,55	11,4	76,9
Концентрация регенерационного раствора ,%	Ср.р	4	3	4	3	-
Расход воды на приготовление раствора, м3/рег		8,85	6	7,85	12,57	-
Удельный расход воды на отмывку, м3/м3	a	9	5	8	5	1
Расход воды на отмывку, м3/рег		31,86	11,55	50,24	31,4	5,3
Суммарный расход воды на регенерацию, м3/рег		46,66	23,09	68,64	55,37	82,2
Часовой расход на собственный нужды, м3/ч		1,54	0,28	3,88	5,42	9,42
Время пропуска регенерационного раствора, мин		60	23,37	30	24,02	-
Скорость отмывки, м/ч		5	10	5	10	8
Время отмывки, мин		216	45	192	60	7,5
Суммарное время регенерации, мин		296	88,37	242	104,05
Используемый фильтр	-	ФИПаII-1.5-0.6	ФИПаII-1.4-0.6	ФИПаI-2.0-0.6	ФИПаI-2.0-0.6	ФОВ-2.6-0.6

 

 

 

7 Расчет производительности  осветлителя

Часовой расход воды до осветлителя

Расчетная производительность одного осветлителя

 =72,48

n- количество осветлителей (По нормам проектирования систем  обработки воды требуется не  менее двух осветлителей).

Часовой расход воды на продувку осветлителей

При данной производительности выбираем тип осветлителя ВТИ-100И с производительность 100 .

 

Таблица 2.5 Сводная таблица выбранного оборудования для ВПУ

Наименование оборудования	Количество шт.	Технические характеристики
Осветлитель ВТИ-100И	2	Производительность: 100 м3/ч; Общий объем: 133 м3 Диаметр: 4 250 мм; Высота: 8,45 м;
Фильтр ФИПа-I-2,0-0,6	4 + 2(резерв)	Диаметр сечения фильтра: 2.0 м; Высота фильтрующей загрузки: 2,0 м; Давление: 0,6 МПа;
Фильтр ФИПаII-1,5-0.6	2 + 1(резерв)	Диаметр сечения фильтра: 1,5 м; Высота фильтрующей загрузки: 2,0 м; Давление: 0,6 МПа;
Фильтр ФИПаII-1.4-0.6	2 + 1(резерв)	Диаметр сечения фильтра: 1,4 м; Высота фильтрующей загрузки: 1,5 м;  Давление: 0,6 МПа;
Фильтр ФОВ-2,6-0,6	2 + 1(резерв)	Диаметр сечения фильтра: 2,6 м; Давление: 0,6 МПа; Высота фильтрующей загрузки: 1,0 м;