Потеря воды при продувке (при сбросе осадка):

Максимальная концентрация взвешенных веществ в воде, поступающей в осветлитель:

C = М + К * Д_к + 0,25 * Ц + И = 250 + 0,55 * 31 + 0,25 * 60 + 0 = 282

Где:

М - количество взвешенных веществ в исходной воде, М = 250 мг/л;

Д_к - доза коагулянта, Д_к = 31 мг/л;

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

К - переводной коэффициент, равный для очищенного сернокислого алюминия - 0,55;

Ц - цветность воды, Ц = 60 град.

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

%_ос = K_р * (С - m) / _ср * 100% = 1,2 * (282 - 10) / 25000 * 100% = 1,3%

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% = 200 * 1,3 / 100 = 2,6

Принимаем 2 рабочих осветлителя со слоем взвешенного осадка производительностью по 100 м³/ч каждый.

7. Расчет открытых безнапорных 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 = 4800 / (24 * 7 - 3,6 * 2 * 14 * 0,12 - 2 * 0,33 * 7) = 31,7 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 = 7 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: 0,5.

Тогда: 0,5 = 3 шт.

Площадь одного фильтра будет 32:3=10,7 м с размером в плане 3,3 м 3,3 м.

Скорость фильтрования при форсированном режиме:

V_р.ф = V_р.н * N / (N - N₁) = 7 * 3 / (3 - 1) = 10,5

Где:

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

Подбор состава загрузки фильтра:

Высота фильтрующего слоя h^ф = 700 мм., с минимальным диаметром зёрен 0,5 мм., и максимальным 1,2 мм. Эквивалентный диаметр зёрен d= 0,9 мм, а коэффициент неоднородности К^н = 1,7. Поддерживающие слои имеют общую высоту 500 мм., и крупность зёрен 2-32 мм.

8. Расчет Na - катионитных фильтров

Технологические данные для расчета Na-катионитовых фильтров.

Таблица 4:

Расчет первой ступени.

Расчет Na-катионитного фильтра начинают с подбора диаметра фильтра по скорости фильтрования. Нормальная скорость:

Максимальная скорость:

Где:

w_н, w_м - нормальная и максимальная скорости фильтрования, м/ч (принимаются в зависимости от жесткости исходной воды).

- производительность Na-катионитного фильтра, м³/ч;

- площадь фильтрования Na-катионитного фильтра, м²;

а - количество работающих фильтров (не менее 2, кроме того, 1 - резервный);

(а-1) - число работающих фильтров при регенерации одного из них.

Принимаю 4 рабочих + 1 резервных фильтра диаметром 2000 мм с площадью фильтрования 3,1 м².

w_н = 200 / (3,1 * 4) = 15,12 м/ч.;

w_м = 200 / (3,1 * (4 - 1)) = 21,5 м/ч.

Количество солей жесткости А, г-экв/сут, удаляемое на Na-катионитных фильтрах, определяется по формуле:

А = 24·* Ж_о·* Q_Na = 24 * 5,2 * 200 = 24960

Где:

Ж_о - общая жесткость воды, поступающей на Na-катионитный фильтр.

Число регенераций каждого фильтра в сутки n определяется по формуле:

Где:

n - число регенераций каждого фильтра первой ступени в сутки;

Н_сл - высота слоя катионита, м.;

а - число работающих фильтров;

- рабочая обменная способность катионита, г. экв/м³, определяется из уравнения:

E_р^Na = б_э·* в_Na·* E_п - 0,5q·* Ж_о

Где:

б_э - коэффициент эффективности регенерации, учитывающий неполноту регенерации катионита в зависимости от удельного расхода соли на регенерацию, б_э = 0,64;

в_Na - коэффициент, учитывающий снижение обменной способности катионита по ионам Са²⁺и Mg²⁺ за счет частичного задержания катионов Na, в_Na = 0,52;

E_п - полная обменная способность катионита, г. экв/м³;

q - удельный расход воды на отмывку катионита, м³/м³;

0,5 - доля умягчения отмывочной воды.

E_р^Na = 0,64 * 0,52 * 1700 - 0,5 * 6 * 5,2 = 550,2 г. экв/м³;

n = 24960 / (3,1 * 2,5 * 550,2 * 4) = 1,46 ? 2.

Расход 100% поваренной соли на одну регенерацию фильтра определяется из уравнения:

Где:

- расход поваренной соли на одну регенерацию, кг;

- площадь фильтрования Nа-катионитного фильтра, м²;

- удельный расход соли на регенерацию обменной способности катионита.

Q_c^Na = 550,2 * 3,1 * 1,5 * 110 / 1000 = 281,4 кг.

Суточный расход технической соли определяется по формуле:

Где:

- расход технической соли на регенерацию фильтров, кг/сут.;

93 - содержание NaCl в технической соли в %;

Q_т.с. = 281,4 * 2 * 4 * 100 / 93 = 2420 кг/сут.

Расход воды на регенерацию:

1) Расход воды на взрыхляющую промывку, м³:

Где:

- количество воды на одну взрыхляющую промывку, м³;

i - интенсивность взрыхляющей промывки фильтров, л/с·м²;

- продолжительность взрыхляющей промывки, мин.

Q_взр. = 4 * 3,1 * 60 * 15 / 1000 = 11,16 м³.

2) Расход воды на приготовление регенерационного раствора соли, м³:

Где:

b - концентрация регенерационного раствора в %;

- плотность регенерационного раствора, т/м³.

Q_р.р.. = 281,4 * 100 / (1000 * 8 * 1,056) = 3,3 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.

Q_от = 6 * 3,1 * 2,5 = 46,5 м³.

Расход воды на одну регенерацию Na-катионитного фильтра составляет:

Q_С.Н. = Q_взр + Q_р.р. + Q_от

Где:

Q_С.Н. - расход воды на собственные нужды Na-катионитового фильтра.

Q_С.Н. = 11,16 + 3,3 + 46,5 = 61 м³.

Меж регенерационный период работы фильтра определяется из уравнения:

Где:

- меж регенерационный период каждого Na-катионитного фильтра;

n - количество регенераций Na-катионитного фильтра в сутки;

- время регенерации фильтра, мин.

Время регенерации фильтра определяется для каждого случая расчетным путем:

Где:

- время взрыхляющей промывки фильтра, мин.

- время пропуска регенерационного раствора, определяется по формуле:

Где:

- количество регенерационного раствора, м³.

- скорость пропуска регенерационного раствора, м/ч.

= 3,3 * 60 / (4 *3,1) = 16 мин.

- время отмывки фильтров от продуктов регенерации, мин, определяется по формуле:

Где:

- расход воды на отмывку катионита, м³;

- скорость отмывки, м/ч.

= 46,5 * 60 / (7 * 3,1) = 129 мин.

= 15 + 16 + 129 = 160 мин ? 2,7 ч.

Т_Na = (24 / 1) - 2,7 = 21,3 ч.

Количество одновременно регулируемых фильтров определяется по формуле:

n_о.р = n * a * / 24 = 2 * 4 * 2,7 / 24 = 0,9 ? 1

9. Расчет Na-катионитного фильтра второй ступени также начинают с подбора диаметра фильтра по скорости фильтрования

Нормальная скорость:

Максимальная скорость:

Где:

w_н, w_м - нормальная и максимальная скорости фильтрования, м/ч (принимаются в зависимости от жесткости);

- производительность Na-катионитного фильтра, м³/ч;

- площадь фильтрования Na-катионитного фильтра, м²;

а - количество работающих фильтров (не менее 2, кроме того, 1 - резервный);

(а-1) - число работающих фильтров при регенерации одного из них.

Принимаю 3 рабочих фильтра диаметром 1500 мм с площадью фильтрования 1,72 м².

w_н = 200 / (1,72 * 3) = 39 м/ч.;

w_м = 200 / (1,72 * (3 - 1)) = 58 м/ч.

Количество солей жесткости А, г. экв/сут, удаляемое на Na-катионитных фильтрах, определяется по формуле:

А = 24·* Ж_о·* Q_Na

Где:

Ж_о - общая жесткость воды, поступающей на Na-катионитный фильтр. После первой ступени очистки принимаю 0,1 мг. экв/л.

А = 24 * 0,1 * 200 = 480 г. экв/сут.

Число регенераций каждого фильтра в сутки n определяется по формуле:

Где:

n - число регенераций каждого фильтра первой ступени в сутки;

- высота слоя катионита, м.;

а - число работающих фильтров;

- рабочая обменная способность катионита, экв/м³.

E_р^Na = 250 г. экв/м³.

n = 480 / (1,72 * 1,5 * 250 * 3) = 0,25 ? 1.

Принимаю 1 промывку в сутки.

Расход 100% поваренной соли на одну регенерацию фильтра определяется из уравнения:

Где:

- расход поваренной соли на одну регенерацию, кг;

-площадь фильтрования Nа-катионитного фильтра, м²;

- удельный расход соли на регенерацию обменной способности катионита.

Q_c^Na = 250 * 1,72 * 1,5 * 350 / 1000 = 226 кг.

Суточный расход технической соли определяется по формуле:

Где:

- расход технической соли на регенерацию фильтров, кг/сут.,

93 - содержание NaCl в технической соли в %.

Q_т.с. = 226 * 1 * 3 * 100 / 93 = 729 кг/сут.

Расход воды на регенерацию:

4) Расход воды на взрыхляющую промывку, м³:

Где:

- количество воды на одну взрыхляющую промывку, м³;

i - интенсивность взрыхляющей промывки фильтров, л/с/м²;

- продолжительность взрыхляющей промывки, мин (табл.).

Q_взр. = 3 * 1,72 * 60 * 15 / 1000 = 4,64 м³.

5) Расход воды на приготовление регенерационного раствора соли, м³:

Где:

b - концентрация регенерационного раствора в %;

- плотность регенерационного раствора, т/м³.

Q_р.р.. = 226 * 100 / (1000 * 8 * 1,056) = 2,8 м³.

6) Расход воды на отмывку катионита от продуктов регенерации, м³:

Q_от = q_от··

Где:

q_от - удельный расход воды на отмывку катионита, м³/м³.

Q_от = 8 * 1,72 * 1,5 = 20,6 м³.

Расход воды на одну регенерацию Na-катионитного фильтра составляет:

Q_С.Н. = Q_взр + Q_р.р. + Q_от

Где:

Q_С.Н. - расход воды на собственные нужды Na-катионитового фильтра.

Q_С.Н.= 4,64 + 2,8 + 20,6 = 28,0 м³.

Меж регенерационный период работы фильтра определяется из уравнения:

Где:

- меж регенерационный период каждого Na-катионитного фильтра;

n - количество регенераций Na-катионитного фильтра в сутки;

- время регенерации фильтра, мин.

Время регенерации фильтра определяется для каждого случая расчетным путем:

Где:

- время взрыхляющей промывки фильтра, мин.

- время пропуска регенерационного раствора, определяется по формуле:

Где:

- количество регенерационного раствора, м³;

- скорость пропуска регенерационного раствора, м/ч.;

= 2,8 * 60 / (5 * 1,72) = 20 мин.

- время отмывки фильтров от продуктов регенерации, мин.

Количество одновременно регулируемых фильтров определяется:

n_о.р = n * a * / 24

n_о.р = 1 * 3 * 3 / 24 ? 1.

10. Оборудование для хранения и расходования поваренной соли NaCl

Хранение реагентов в водоподготовительных установках котельных предусматривают в помещении водоподготовки. Склад рассчитывают на 30-дневный запас реагентов. Мокрое хранение соли для удобства эксплуатации осуществляют не менее чем в двух железобетонных резервуарах.

Объем резервуаров мокрого хранения определяют по формуле:

Где:

- объем резервуара для мокрого хранения реагента, м³;

1,5 - расчетный объем баков мокрого хранения на 1т реагента, м³;

b - необходимый запас соли на 30 суток;

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

м³.

Хранение крепкого (26%-ого) раствора соли осуществляется в мерниках или расходных баках, емкость которых принимается по суточному расходу. водообеспечение фильтр технологический

Объем мерника определяется по формуле:

Где:

- объем крепкого (26%) раствора соли, расходуемого в сутки, м³/сут.;

- расход соли на одну регенерацию фильтра, кг;

- число регенераций каждого фильтра в сутки;

- плотность 26% раствора NaCl, принимаемая 1,197.

Объем мерника для I ступени:

м³.

Объем мерника для II ступени:

м³/сут.

Список литературы

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

2. Кожинов В.Ф. Очистка питьевой и технической воды. Примеры и расчеты. Изд. 3-е, перераб. и доп. М., 1971.

3. СниП 2.04.02 - 84. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.

4. Методические указания.

Размещено на Allbest.ru