Водоподготовка для водогрейных котлов

Эксплуатационные затраты на соль:

, где

;

Эксплуатационные затраты на кислоту:

, где

;

;

.

Приведенные затраты:

Экономический эффект от принятой схемы определяется как:

Исходя из экономического эффекта для водоснабжения промышленного предприятия, принимаем отбор воды из поверхностного источника, так как приведенные затраты на водоподготовку воды из поверхностного источника гораздо меньше по сравнению с приведенными затратами на подготовку воды из подземного источника. Так как содержание мутности и цветности в реке сравнительно большое, то необходимо ввести ступень предочистки воды.

Расчет предварительной очистки воды

В качестве предварительной очистки выбираем технологическую схему с осветлителями со слоем взвешенного осадка и со скорыми фильтрами.

3. Реагентное хозяйство

3.1 Расчет сооружений для мокрого хранения коагулянтов

В состав сооружения для мокрого хранения и приготовления коагулянта входят: емкость мокрого хранения коагулянта; насос подачи раствора коагулянта на осветлительный фильтр; осветлительный фильтр раствора коагулянта; бак-хранилище раствора коагулянта; насосы гидравлического перемешивания раствора коагулянта; расходный бак раствора коагулянта; насос-дозатор; воздушный колпак.

3.2 Расчёт ёмкости для хранения коагулянта

Расчет дозы коагулянта:

Коагулянт хранится в резервуарах мокрого хранения в растворных и расходных баках. В качестве коагулянта применим Al₂(SO₄)₃ - сернокислый алюминий, действие которого основано на его гидролизе, заканчивающимся образованием геля гидроокиси алюминия и свободной углекислоты.

При обработке воды, имеющей большую мутность, выбор дозы коагулянта производится по табл.16 СНиП.

При мутности 850 мг/л доза коагулянта Д= 65 мг/л.

Выбор дозы коагулянта по цветности определяем по формуле:

мг/л,

Ц - цветность исходной воды в градусах;

Дк - доза коагулянта в расчете на безводный продукт, мг/л.

Принимаем большую дозу коагулянта 65 мг/л.

Расчёт сооружения ведётся для условий применения неочищенного сернокислого алюминия с содержанием в нем безводного продукта в количестве 33,5%

Суточный расход товарного сернокислого алюминия составит:

,

где =33,5%,-содержание безводного продукта в коагулянте.

Q_сут = 240Ч24 = 5760 м³/сут

Q_k = 5760Ч65 Ч100/(1000000*33,5)=1,12 т/сут.

По СНиП 2.04.02-84^* п. 6.2.1, в баке-хранилище должен быть концентрированный 20% раствор коагулянта. Расход 20% раствора сернокислого алюминия из суточного расхода товарного коагулянта составит:

,

где _ концентрация раствора коагулянта в растворном баке,

,257 т/м³ - объемный вес раствора коагулянта (принимаем при Т=15⁰С);

Q_к^20% = 1,12 * 100/(20*1,257)=4,46 м³/сут.

Принимаем время хранения раствора при максимальном расходе коагулянта 15 суток, тогда объём ёмкости для хранения коагулянта составит:

W_xp = Q_k^20% * 15 = 4,46 * 15 = 66,9 =67 м³.

Согласно СНиП 2.04.02-84 п.6.205 - количество растворных баков необходимо принимать не менее трех. Принимаем 3 бака-хранилища, по 22,33 м³ каждый, с размерами в плане 3,0 х 3,6 х 2,1 м.

Принимаем гидравлическое перемешивание раствора коагулянта при помощи циркуляционного насоса, который служит и для подачи раствора коагулянта в растворный бак.

Расчет емкости расходного бака:

Ёмкость расходного бака определяется по формуле:

W_р = Q_час * n * Д_к / (10000 * b_p * г),

где Q_час - часовой расход в м³/ч;

Д_к - максимальная доза коагулянта в пересчете на безводный продукт в г/м³;

b_p _ концентрация раствора коагулянта в расходном баке (принимаем 8 %);

г - объемный вес коагулянта в т/м³; принимается равным 1,08 т/м³;

n - время, на которое заготавливают раствор коагулянта; принимаем равным 12ч.

W_р = 240 * 12 * 65/ (10000 * 8 * 1,08) =2,16 м³.

Минимальное количество расходных баков по СНиП 2.04.02-84, п.6.22, не менее 2-х. Принимаем 2 расходных бака, по 1,08 м³ каждый, с размерами в плане 1 х 1 х 1,1 м.

3.3 Выбор дозы флокулянта

Процесс осветления (коагулирования и осаждения взвеси) можно интенсифицировать при помощи высокомолекулярных флокулянтов.

В качестве флокулянта используем полиакриламид _ ПАА, способ ввода - перед осветлителем со взвешенным осадком.

Технический полиакриламид ПАА - прозрачный, б/ц или желтовато-коричневого цвета, вязкий текучий гель, содержащий 7-9% полимера. Поставляется в деревянных бочках, емкостью 100-150 кг.

Доза ПАА рассчитывается в соответствии со СНиПом 2.04.02-84, п.6.17, таб.17.

При М = 900 мг/л и Ц = 75 град доза безводного ПАА составит Д_ПАА = 1,0 мг/л.

Флокулянт следует вводить в воду после коагулянта. Время разрыва между дозированием этих реагентов должно составлять 1,0-1,5 мин.

Расчет растворного узла ПАА:

На практике пользуются 1-% раствором ПАА. Технический ПАА растворяют в водопроводной воде с применением быстроходных мешалок.

В соответствии со СНиП 2.04.02-84 п.6.31 объем расходных баков для растворов ПАА следует определять исходя из сроков хранения 1-% раствора не более 15-ти суток.

Расчёт ёмкости растворного бака.

Требуемый объем растворных баков:

W_p = Q_час * n * Д_ф / (10000 * b_p * г) = 240 * 360 * 1,0 / (10000 * 1 * 1) = 8,64 м³.

где Q_час- часовой расход;

=1,0 мг/л - доза ПАА;

- концентрация ПАА в растворном баке;

= 1 т/м³ - объемный вес ПАА (при Т=15⁰С);

= 360 часов = 15 суток.

Согласно СНиП 2.04.02-84 п.6.205 - количество растворных баков необходимо принимать не менее трех. Принимаем 3 растворных бака, по 2,9 м³ каждый, с размерами в плане 1,0 х 1,6 х 1,9 м.

Принимаем гидравлическое перемешивание раствора коагулянта при помощи циркуляционного насоса, который служит и для подачи раствора коагулянта в расходный бак.

Расчет емкости расходного бака.

Требуемый объём определяется:

W = W_p * b_p / b = 8,64 * 1 / 0,5 =17,28 м³;

где _ концентрация раствора флокулянта;

= 1% _ концентрация ПАА в растворном баке;

= 8,64 м³ - емкость 3 растворных баков.

Принимаем 2 расходных бака по 8,65 м³ каждый с размерами в плане 2х2х2,2 м.

Принимаем гидравлическое перемешивание раствора ПАА при помощи циркуляционного насоса, который служит и для подачи раствора ПАА в насос-дозатор.

3.4 Определение дозы извести для подщелачивания воды

При недостаточности щелочности реакция образования гидроокиси из сернокислого алюминия протекать не может. В этом случае нужно искусственно подщелачивать воду гашенной известь Ca(OH)₂, едким натром NaOH или кальцинированной содой Na₂CO₃, добавляемыми в количестве:

,

где k = 28 мг/л - количество щелочи (извести), необходимое для подщелачивания воды на 1 мг-экв/л (по СНиП п.6.19);

e = 57 мг-экв/л - эквивалентный вес коагулянта (безводного);

Щ = 5,4 мг-экв/л -щелочность исходной воды (по заданию).

мг-экв/л,

Таким образом, подщелачивание не нужно.

3.5 Расчет осветлителя со слоем взвешенного осадка

Расчет площади осветления

,

где F_з.о. - площадь зоны осветления, м²;

F_з.от. - площадь зоны отделения осадка, м²;

Q_расч. - расчетный расход воды;

V_з.о. - скорость восходящего потока воды в зоне осветления, принимается в зависимости от содержания взвешенных веществ в воде (C), поступающей в осветлитель, по СНиП 2.04.02-84*, V_з.о. =1,0 мм/с;

K - коэффициент распределения воды между зоной осветления и осадкоуплотнителем, по СНиП 2.04.02-84*, K=0,7;

Максимальная концентрация взвешенных веществ в воде, поступающей в осветлитель:

C = М + К * Д_к + 0,25 * Ц + И = 900 + 0,55 * 65 + 0,25 * 75 + 0 = 954,5 мг/л,

где:М - количество взвешенных веществ в исходной воде, М = 900 мг/л; К - переводной коэффициент, равный для очищенного сернокислого алюминия - 0,55;

Д_к - доза коагулянта, Д_к = 65 мг/л;

Ц - цветность воды, Ц = 75 град;

И - количество нерастворимых веществ, вводимых с известью для подщелачивания, в нашем случае И = 0.

м²

а площадь осадкоуплотнителя:

м²

n-количество осветлителей, n=2;

Принимаем время уплотнения осадка T = 8 ч, тогда средняя концентрация осадка _ср = 25000 г/м³. Процент воды, теряемой при сбросе осадка из осадкоуплотнителя, т.е. при так называемой продувке осветлителя:

%_ос = K_р * (С - m) / _ср * 100 % = 1,2 Ч (954,5 - 10) / 25000Ч100 % =4,53 %,

где K_р - коэффициент разбавления осадка при его удалении, принимаем K_р = 1,2;

m - количество взвеси в воде, выходящей после обработки в осветлителе, принимаем m = 10 мг/л.

Потеря воды при продувке, т.е. при сбросе осадка, будет равна:

q_ос = Q_час * %_ос / 100 % = 240 * 4,53 / 100 = 10,87 (м³/ч).

Принимаем 2 рабочих осветлителя со слоем взвешенного осадка производительностью по 150 м³/ч каждый и площадью осветления каждый 34 м².

Высота осветлителя, считая от центра водораспределительного коллектора до верхней кромки водосборных желобов равна:

,

где b_кор - ширина коридора осветлителя;

b_ж - ширина одного желоба;

- центральный угол, образуемый прямыми, проведенными от оси водораспределительного коллектора к верхним точкам водосборных желобов.

3.6 Расчет скорых фильтров

Расчет фильтров выполняют исходя из производительности с учетом расхода осветленной воды на собственные нужды всех установленных фильтров.

Общая площадь фильтрования F, м², приближенно вычисляется по формуле

F = Q_сут / (T * V_р.н - 3,6 * n * * t₁ - n * t₂ * V_р.н)

F = 5760 / (24 * 7 - 3,6 * 2 * 14 * 0,12 - 2 * 0,33 * 10) = 38,6 (м²),

Где: T - продолжительность работы станции в течение суток, принимаем T = 24 ч;

V_р.н - расчетная скорость фильтрования при нормальном режиме эксплуатации, равная V_р.н = 10 м/ч;

n - количество промывок каждого фильтра за сутки, принимаем n = 2;

- интенсивность промывки, принимаем = 14 л/(сек*м²);

t₁ - продолжительность промывки, принимаем t₁ = 0,12 ч;

t₂ - время простоя фильтра в связи с промывкой, принимаем t₂ = 0,33 ч.

Количество фильтров должно быть:

N=0,5

Тогда

N=0,5=4 шт.

Принимаем 4 фильтра ФОВ-3,4-0,6 диаметром 3400 мм и площадью фильтрования 9 м².

Скорость фильтрования при форсированном режиме:

V_р.ф = V_р.н * N / (N - N₁) = 10 * 4 / (4 - 1) = 13,3 (м/ч), где

N₁ - количество фильтров, находящихся в ремонте, принимаем N₁ = 1 шт.

Подбор состава загрузки фильтра:

Загрузка двухслойного фильтра состоит из антрацита (верхний слой) и кварцевого песка (нижний слой). Гравий служит поддерживающим слоем. В соответствии с табл. 21 СНиП скорые двухслойные фильтры загружаются (считая сверху вниз):

- антрацитом с крупностью зерен 0,8-1,8 мм и толщиной 0,5 м;

- кварцевым песком с крупностью зерен 0,5-1,2 мм и толщиной слоя 0,8 м;

- гравием с крупностью зерен 2-32 мм и толщиной слоя 0,6.

Общая толщина всей загрузки составит H = 1,9 м. Высота слоя воды над поверхностью загрузки фильтра принимается h = 2,5 м.

3.7 Расчет Н-катионитовых фильтров

Сначала определим расход воды подаваемой на Н-катионитовые фильтры при параллельном водород-натрий-катионировании. Т.к. щелочность исходной воды равна карбонатной жесткости, то требуемый объем находим по формуле:

Q_n^H = q_n * y = q_n * (Щ_u.в. - Щ_yм)/Щ_u.в. = 240*(5,4-5)/5,4=17,8 м³/час

где у - доля воды, подлежащая умягчению на Н-катионитовых фильтров,

q_п - полезная производительность H-Na-катионитовой установки, м³/час;

q_п^Н - полезная производительность H-катионитовых фильтров, м³/час;

Щ_и.в. - щелочность исходной воды, мг-экв/л;

Щ_ум. - щелочность умягченной воды, мг-экв/л;

Принимаю скорость фильтрования = 10 м/ч (табл. 5-10).

Необходимая общая площадь Н - катионитовых фильтров:

F_н = q_n^H / V = 17,8/10 = 1,78 м²

Принимаем 3 рабочих фильтра (а=2) и один резервный:

- площадь фильтрования, м² - 0,76

- диаметр фильтра, мм - 1000

- высота слоя катионита, м - 2,0

Суммарная площадь рабочих фильтров равна:

?f_н=3•0,76=2,28 м²

Проверка скорости фильтрования:

Vф = q_n^Н / ? f_Н = 17,8/2,28 = 7,81 м / ч

а при выключении одного рабочего фильтра на регенерацию (форсированный режим):

V_рег = 17,8 / 1,52 = 11,7 м / ч

Количество задерживаемых солей фильтрами в сутки:

А_н=24Q_н·(Ж_о-Ж_ост), где

Ан-количество солей жесткости, удаляемое в сутки, г-экв/сут

Ж_ост-остаточная жесткость после Н-катионитовых фильтров, принимается обычно 0,1 г-экв/м³

Ж_о--общая жесткость воды, поступающей на Н-катионитовый фильтр.

А_н=24·17,8·(4,9-0,1)=2050,6 г-экв/сут.

Число регенераций в сутки:

, где

n-число регенераций каждого фильтра в сутки, (табл.5-9 )

-высота слоя катионита, м,

а-число работающих фильтров,

-рабочая обменная способность Н-катионита, г-экв/м³,

Рабочая обменная способность катионита при умягчении до «проскока» катионов Ca²⁺ и Mg²⁺ определяется из уравнения:

E_р^Н= б_Н·в_Na·E_п-0,5q·С_к, где

б_Н- коэффициент эффективности регенерации Н-катионита (табл.5-12), принимается в зависимости от удельного расхода серной кислоты на регенерацию, б_э=0,87.

в_Na- коэффициент, учитывающий снижение обменной способности по Са²⁺ и Mg²⁺ за счет частичного задержания катионов Na⁺ (табл.5-6),

мг-экв/л;

в_Na = 0,52

С_к- общее содержание в воде катионов кальция, магния, натрия и калия, С_к=10,8 г-экв/м³.

E_п- полная обменная способность КУ-2-8 = 1700 г-экв/м³

q-удельный расход воды на отмывку катионита, (по табл.5) q=5 м³/м³

E_р^Н= 0,87·0,52·1700-0,5·5·10,8=769,1-27=742,1 г-экв/м³

n = 2050,6 / 0,76*2*742,1*3=0,6?1

Регенерация будет производиться 1 раз в сутки.

Расход серной кислоты на одну регенерацию Н-катионитового фильтра определяется по формуле:

, где

-расход 100% серной кислоты на одну регенерацию, кг.

-удельный расход кислоты на регенерацию катионита, г/г-экв рабочей обменной емкости катионита.

Удельный расход кислоты на регенерацию катионита принимается по графику (рис.5-5), в зависимости от солесодержания исходной воды и требуемой жесткости фильтрата, обеспечивая максимальную эффективность регенерации (табл.5-12)

Расход 92%-х серной кислоты в сутки на регенерацию всех фильтров

Q _Нсут = Q_к^р •n•a•100 / 92 = 137,2•1•3•100 / 92 = 447,4 кг

Расход воды на одну регенерацию Н-катионитового фильтра складывается из расхода на взрыхляющую промывку, расхода на приготовление регенерационного раствора, расхода воды на отмывку катионита.

1) Расход воды на взрыхляющую промывку фильтра, м³

, где

интенсивность промывки i (л/с?м²) и продолжительность взрыхляющей промывки определяется из табл.5-4.

Q_взр=2,5•0,76•60•30/1000 = 3,42 м³

2) Расход воды на приготовление регенерационного раствора кислоты на одну регенерацию определяется по формуле:

, где

b-концентрация регенерационного раствора, % (табл.5-9)

-плотность регенерационного раствора в зависимости от концентрации H₂SO₄, т/м³ (табл.15-7).

Q _р.г. = 137,2•100 / 1000•6•1,824 = 1,25 м³

3) Расход воды на отмывку катионита от продуктов регенерации, м³

Q_от=q_от··, где

q_от-удельный расход воды на отмывку катионита, м³/м³ (табл.5-10)

Q_от = 5·0,76·2,0 = 7,6 м³

Общий расход воды на одну регенерацию Н-катионитого фильтра (на собственные нужды) составляет:

Q^Н_С.Н.=3,42+1,25+7,6=12,27 м³

Межрегенерационный период работы каждого Н-катионитового фильтра Т_н,ч, определяется из уравнения:

, где

n-количество регенераций каждого фильтра в сутки,

-время регенерации фильтра, ч.

Время регенерации фильтра определяется для каждого случая расчетным путем:

, где

-время взрыхляющей промывки фильтра, мин (табл.5-9)

-время пропуска регенерационного раствора зависит от концентрации регенерационного раствора и скорости пропуска его через катионит, определяется по формуле:

t_р.р. = Q_рег •60 / f_н •V_р = 1,25•60/0,76•10 = 9,7 мин

- скорость прохождения раствора кислоты через фильтр, м/ч (табл.5-10).

-время отмывки фильтров от продуктов регенерации, мин, при скорости отмывки =10 м/ч, определяется по формуле:

Межрегенерационный период работы фильтра:

Т_о = 24/2 - 1,66 = 10,34 ч

Проверка суммарной площади рабочих Н-катионитовых фильтров:

, где

-полезная производительность установки, м³/ч

Q_{пол.уст.} = Q_С.Н.^Н + q_n^Н = 12,27+17,8 = 30,1 м³

Т₀-количество часов работы установки в течение суток,

n-число регенераций в течение суток.

м²

3.8 Расчет Na-катионитовых фильтров

Расход через фильтры равен м³/ч

Принимаю скорость фильтрования =15м/ч.

Необходимая площадь Na - катионитовых фильтров:

Принимаем четыре рабочих фильтра (а=4) и один резервный:

- площадь фильтрования, м² - 3,1

- диаметр фильтра, мм - 2000

- высота слоя катионита, м - 2,0

Фактическая скорость фильтрования при нормальном режиме:

что допустимо,

а при выключении одного рабочего фильтра на регенерацию (форсированный режим):

Количество задерживаемых солей фильтрами в сутки:

Величина коэффициента эффективности регенерации ?_Na при расчёте Na-катионовых фильтров определяем по СниПу 2.04.02-84 приложение 7 табл. 4 и принимается равной 0,87.

где q_o - удельный расход осветлённой воды на отмывку катионита, равный 5 м³/м³ ,по СниПу 2.04.02-85 приложение 7;

_Na - коэффициент, учитывающий снижение обменной способности по Ca²⁺ и Mg²⁺ за счет частичного задержания катионов Na⁺;

мг-экв/л;

в_Na = 0,62

Е_полн - паспортная полная обменная ёмкость катионита КУ-2-8.

Число регенераций в сутки:

Расход воды на регенерацию:

на регенерацию

где b-концентрация раствора соли при регенерации,

-плотность раствора соли.

на отмывку

где q- удельный расход осветлённой воды на отмывку катионита, равный 5 м³/м³

=22,32+25,5+31=78,82

Время между регенерациями:

где v - скорость прохождения раствора кислоты через фильтр.

где v - скорость прохождения «отмывочной» воды через фильтр.

Проверка суммарной площади рабочих Na-катионитовых фильтров:

подземный вода коагулянт соль

, где

-полезная производительность установки, м³/ч

Т₀-количество часов работы установки в течение суток,

n-число регенераций в течение суток.

3.9 Расчет устройств для хранения, приготовления и перекачки раствора серной кислоты

Ёмкость цистерн для хранения концентрированной (92%-х) серной кислоты равна

W_сут= Q_Нсут./1000*г = 443,4/1000*1,83 = 0,96 м³

W_ц= W_сут*180*1,3*2/3 = 0,14*180*1,3*2/3 = 21,84 м³

где m - число дней, на которое предусматривается запас кислоты (принимаем 6 месяцев);

b - концентрация кислоты, равная 100%;

- удельный вес 100%-ной кислоты, равный 1,83 т/м³;

Так как серная кислота доставляется железнодорожным транспортом, то значение W_ц округляется до величины, кратной емкости железнодорожной цистерны. Грузоподъемность железнодорожной цистерны 50 т, что соответствует объему концентрированной серной кислоты W_К = 50/1,83 = 27,4 м³. Принимаем 1 бак.

Слив и перемещение серной кислоты из железнодорожной цистерны в стационарную происходит под вакуумом, который создает вакуум-насос или эжектор.

Приготовление 5 % раствора происходит непосредственно в эжекторе.

Отношение объема воды, поступающий в эжектор, к объему засасываемой кислоты регулирует расходомер; расход кислоты устанавливают по понижению ее уровня в мернике при помощи водомерного узла.

Полезная емкость бака-мерника для концентрированной серной кислоты определяется по формуле:

W_мер = 1,3* W_сут *2/3 = 1,3*1*2/3= 0,9 м³

Принимаем 1 мерник диаметром 0,6 м и высотой 0,75 м.

Емкость бака с водой для взрыхления загрузки Н-фильтров определим с учетом возможности последовательного взрыхления загрузки в фильтре:

где _взр - интенсивность взрыхления катионита, равная 4 л/сек*м²;

t_взр - продолжительность взрыхления, равная 30 мин.

Принимаем бак размером 4х3х1,9(h) м.

3.10 Расчет устройств для мокрого хранения соли, приготовления раствора соли и его перекачки

Для хранения соли применяем склады мокрого хранения.

Емкость резервуаров для мокрого хранения соли должна приниматься из расчета 1,5 м³ на 1 т соли. При 35-дневном запасе это составит:

W_р.с.= Р_Naсут.*1,5*(b+p)/1000=*1,5*35/1000 = 316,64 м³

где b-необходимый запас соли на 30 суток, кг;

p-остаток соли на 5-10 суток, предусматриваемый перед поступлением проектируемого запаса,кг.

Принимаем 1 резервуаров общей емкостью 360 м³ (6,0х20,0х3,0).

Необходимая ёмкость мерника:

W_мер= Р_Na*n*a*100/1000*26*p₂₆= 1402,3*1*4*100/1000*26*1,197 = 1,3 м³,

где 1,197- удельный вес 26%-го раствора соли; 26 %- концентрация раствора соли в мернике.

Принимаем 1 бак ёмкостью 1,3 мі для бесперебойного проведения регенерации на Na - катионитовых фильтрах. Размер бака: диаметр 3,3 м и высотой 0,4 м.

Приготовление 5 % раствора соли происходит непосредственно в эжекторе.

Отношение объема воды, поступающий в эжектор, к объему засасываемой 26 % соли регулирует расходомер; расход соли устанавливают по понижению ее уровня в расходном баке и при помощи водомерного узла.

Емкость бака с водой для взрыхления загрузки Na - фильтров определим с учетом возможности последовательного взрыхления загрузки в четырех фильтрах:

где _взр - интенсивность взрыхления катионита, равная 4 л/сек*м²;

t_взр - продолжительность взрыхления, равная 30 мин.

Принимаем бак размером 13х5х1,4(h) м.

3.11 Расчет дегазатора (декарбонизатора)

Декарбонизаторы - аппараты скрубберного типа, служащие для удаления свободной углекислоты, выделяющейся в процессах водород - катионирования или подкисления воды. Декарбонизатор устанавливается для удаления свободной углекислоты после Н - катионитовых фильтров.

Исходными данными для расчета декарбонизатора являются:

ь количество и температура декарбонизуемой воды;

ь содержание углекислоты до и после декарбонизатора.

Концентрацию растворенной углекислоты в воде, поступающей на декарбонизатор, при отсутствии аналитических данных определяют по формуле:

;

- концентрация углекислоты в воде, поступающей в декарбонизатор, кг/м³;

- карбонатная жесткость исходной воды, разрушаемая в процессе водоподготовки, мг-экв/л;

- концентрация растворенной свободной углекислоты (равновесной) в исходной воде, принимаем по номограмме (см. справочник О.В.Лифшиц).

Необходимую поверхность насадки (поверхность десорбции), м², обеспечивающую заданный эффект удаления углекислоты, определяют по формуле:

;

- количество углекислоты, подлежащее удалению в декарбонизаторе, кг/ч, определяемое по формуле:

;

- количество воды, поступающей на декарбонизатор, м³/ч;

- концентрация углекислоты в воде, поступающей на декарбонизатор, кг/м³;

- концентрация углекислоты в декарбонизированной воде, принимают 0,005 кг/м³ (5мг/л);

- коэффициент десорбции углекислоты, м/ч; для декарбонизаторов с кольцами Рашига и плотностью орошения насадки 60 определяют в зависимости от температуры декорбанизированной воды по графику на рисунке 2.

Рис.2.

;

- средняя движущая сила десорбции, кг/м³, определяемая по рисунку 3 в зависимости от концентрации углекислоты в воде до и после декорбанизации.

Рис.3.

Количество углекислоты, подлежащее удалению в декарбонизаторе:

G=240•(0,187 - 0,005)=43,7 кг/ч

Необходимая поверхность насадки (поверхность десорбции):

Площадь поперечного сечения декарбонизатора f, м², определяется по формуле:

;

60 - оптимальная плотность орошения насадки из колец Рашига, , на единицу площади поперечного сечения декарбонизатора.

Диаметр декарбонизатора, м, определяется по формуле:

;

Высота слоя насадки, м: ;

_. - объем, м³, занимаемый кольцами Рашига мм при беспорядочной загрузке в декарбонизаторе, определяется по формуле:

_;

- поверхность десорбции, м²;

204 - поверхность 1 м³ насадки из колец Рашига мм при беспорядочной загрузке, м²/м³.

Объем, м³, занимаемый кольцами Рашига мм:

Высота слоя насадки, м:

Необходимый расход воздуха, подаваемого в декарбонизатор, определяется по формуле, м³/ч:

;

- удельный расход воздуха при насадке из колец Рашига, принимается - 40 м³/ м³ воды.

Суммарное сопротивление проходу воздуха через декарбонизатор, мм вод. ст., определяется по формуле:

;

25 - сопротивление проходу воздуха на 1 м высоты слоя насадки из колец Рашига мм, мм вод. ст.;

40 - сопротивление проходу воздуха конструктивных элементов декарбонизатора, мм вод. ст.

?? = 25•7,5+40 = 227,5 мм вод.ст.

Принимаем к установке декарбонизатор с характеристиками:

· производительность 250 м³/ч;

· внутренний диаметр сечения декарбонизатора ;

· площадь поперечного сечения 4,17 м² ;

Вентилятор к данному декарбонизатору должен обеспечивать расход воздуха не менее 6250 м³/ч .

3.12 Расчет резервуаров для хранения воды

Объём бака осветленной воды.

V_б=0,5 ^. Q_ч

V_б= 0,5 ^.240 =120 м³

Принимаем 2 бака с высотой 2,5 м, размерами в плане 6х4 м.

V_б=1^. Q_ч

V_б= 1 ^. 240 =240 м³

Принимаем 3 бака с высотой 4 м, размерами в плане 4х5 м.

Определение расхода воды на собственные нужды водород-натрий-катионитовой установки.

Этот расход воды (в расчете на одну регенерацию) слагается из следующих величин:

a. расхода воды на отмывку Na-катионитовой загрузки от продуктов регенерации -- определяется по формуле:

b. расходa воды на растворение соли в резервуарах мокрого хранения ( в расчете на одну регенерацию)

Суточный расход воды на регенерации одного Н-катионитового 2 раза в трое суток и одну регенерацию четырех Na-катионитовых фильтров составит

Q_собств= (6,84+2,5+15,2)*1*2/3+(22,32+31+25,5)*7*1 = 568,1 м³

или 568,1/(240*24)=0,1=10%.

4. Принципы компоновки и компоновочные решения станций с ионообменными установками

При компоновке зданий для станций водоочистки намечают и предусматривают основные помещения для:

системы предочистки (с отделениями для осветлителей, механических фильтров, баков осветленной воды, аэраторов и др.)

насосных станций подачи осветленной воды, подачи фильтрованной воды, промывки фильтров предочистки, а также насосов для обслуживания ионообменных фильтров: насосов взрыхления, подачи регенерационных растворов, подачи отмывочной воды

склада реагентов мокрого хранения коагулянта, известкового хозяйства, мокрого хранения поваренной соли, кислотного хозяйства, щелочного хозяйства, расходных и растворных баков

помещения для ионообменного оборудования, где размещаются: ионообменные фильтры, дегазаторы, баки-мерники поваренной соли, кислоты и щелочи, баки отмывочной воды, баки умягченной воды

Размещение ионообменных фильтров должно обеспечивать простор для монтажа и демонтажа соединительных трубопроводов, арматуры, насосных агрегатов.

Для станций водоподготовки энергетических объектов баки сбора умягченной или обессоленной воды выполняют обычно из нержавеющей стали круглыми в плане, вертикального типа, и располагают в зале химводоочистки.

Среди необходимых помещений следует показать примыкающий к залу диспетчерский пункт, механическую мастерскую, электроцех, электрощитовую, химическую лабораторию.

На проекте здания станции необходимо указать пути подвода реагентов (ж/д пути, ворота).

Строительно-конструктивная часть здания должна быть грамотно проработана, указаны длины пролетов, расстояния между колоннами и т.д.

Примеры компоновочных решений станций с различными схемами умягчения и обессоливания воды представлены в приложении.

Литература

1. Алексеев Л.С. Основы промышленного водоснабжения и водоотведения: учебник для студентов ВПО, обучающихся по программе бакалавриата по направлению подготовки 270800 «Строительство» (профиль «Водоснабжение и водоотведение») / Л.С. Алексеев, И.И. Павлинова, Г.А. Ивлева. - М.: АСВ, 2013.

2. Лифшиц О.В. Справочник по водоподготовке котельных установок. Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Энергия, 1976.

3. Кожинов В.Ф. Очистка питьевой и технической воды. Примеры и расчеты: учеб. пособие для вузов. - 4-е изд., репр. - М.: БАСТЕТ, 2008.

4. СП 31.13330.2012 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. Актуализированная редакция СНиП 2.04.02-84».

Размещено на Allbest.ru