Конструкции ионообменного фильтра.

Конструктивно ионообменный фильтр напоминает напорный осветлительный фильтр, но имеет большую высоту корпуса. Представляет собой серийно выпускаемый металлический цилиндрический корпус со сферическим днищем и сферической верхней частью. Выполняют диаметрами: 0,8м; 1м; 1,5м; 2,6м.

Схема противоточного Na-кат. фильтра.

1. подача исх. воды

2. сбор (отвод) умягчённой воды и подача отмывочной воды

3. подача регерационного раствора поваренной соли

4. воздухоотвод

5. верхнее дренажное устройство

6. слой катиона

7. нижнее дренажное устройство

8. сброс в канализацию

9. распределительное устройство подачи поваренной соли (NaCl)

Умягчённая вода подается снизу по 1 в междудонное пространство и при помощи дренажных колпачков (7) равномерно распределяется по всей площади фильтра. Сбор умягчённой воды и подача отмывочной воды производится через 5. Подача 3 осуществляется через 5, а отвод по 8.

 

 

16. Проектирование и расчет ионообменного фильтра.

1) опред. суммарный катионит в фильтрах

а) для H-кат фильтра в схемах параллельного и послед-го H-Na-кат:

W=Qн*(С_Na+Жо^исх)/n*Eраб, м3

б) для Na-кат фильтра в схеме Na-кат

W=Q*Жо^исх/n*Eраб, м3

в) для Na-кат фильтра в схеме H-Na- кат

W= Q_Na*Жо^исх/n*Eраб, м3

Qн, Q, Q_Na – суточные расходы воды, подаваемой на фильтры, м3/сут

n – число регенераций катионитовой загрузки в сутки

n=T/(t1+t) T – кол-во часов работы установки в сутки, t – продолжительность межрегенерационного периода,t1 – продолжительность простоя фильтра

Eраб – рабочая обменная ёмкость катионита, г-экв/сут

· для Na-кат фильтров Iступ

Eраб = αэ*βNa* Eполн-0.5*qуд.*Жо исх

αэ – коэф. эффективности регенерации катионитовой загрузки,βNa – коэф, учитывающий снижение обменной емкости катионита по Са и Mg в следствии частичного задержания Na-кат, qуд. – удельный расход воды на отмывку катионита

· для Na-кат фильтра IIступ

Eраб = αэ*βNa* Eполн

· для Н-кат фильтров

Eраб = αэ* Eполн-0.5*qуд.*С_Na

2)  в соотв с требованиями СНиП прин высота загрузки катионитового фильтра

a) для фильтров Iступ Нк=2-2,5м

b) для IIст Нк=1,5м

3)  опред суммарная площадь всех катионитовых фильтров

F = W/Hк

4) принимаем опред типоразмер фильтра и с учётом его площади F1 опред кол-во фильтров

5) проверяется соответствие фактической скорости фильтрования требуемой

Uф = Q/Nф*F1 м/ч (Iступ = 10-20 м/ч;    II ступ > 60 м/ч)

6)  рассч. расход соли или кислоты на регенерацию загрузки

P=F1*Hк*a*Eраб/1000

7) рассч. расход воды на собственные нужды установки.

a. для приготовления регенерац. р-ров

Qсоли = (100*n*Nф*F1*Нк*a*Eраб)/(1000*1000*b)

b – конц. соли (кислоты) для регенерации

b. для взрыхления загрузки

Qвзрых = 0,06*n*Nф*F1*w*t м3/сут

w – интенсивность подачи воды на врзыхл.,t – продолжительность взрыхления

c. расход на отмывку загрузки

Qотмыв = n*Nф*F1*Нк*qуд. м3/сут

d. опред суммарный расход воды на собственные нужды

 17. Термический метод умягчения.

Воду нагревают до t>100. При этом удаляется Жк и Жнк в виде СaCO3 и Mg(OH)2

Назначение: умягчённая вода исп. для питания котлов

Условия применения метода:

Mисх <= 50 мг/л Жисх: Жк с преобладанием Ca(HCO3)2

                                 Жнк в виде гипса

                                 Жк остат <=0,035 мг-экв/л

                                 Жнк остат в виде сульфата кальция CaSO4

                                 Жнк остат <= 0,7 мг/л

Химизм:

Ca(HCO3)2 = CaCO3$ + СO2# + H2O

Mg(HCO3)2 = MgCO3$ + CO2#+ H2O

MgCO3 + H2O = Mg(OH)2$ + CO2#

 

18. Термохимический метод умягчения и известково-доломитовый.

Термохимическое умягчение применяют исключительно при подготовке воды для паровых котлов, так как в этом случае наиболее рационально используется теплота, затраченная на подогрев воды. Этим методом умягчение воды производят обычно' при температуре воды выше 100°С. Более интенсивному умягчению воды при ее подогреве способствует образование тяжелых и крупных хлопьев осадка, быстрейшее его осаждение вследствие снижения вязкости воды при нагревании, сокращается также расход извести, так как свободный оксид углерода (IV) удаляется при подогреве до введения реагентов. Термохимический метод применяют с добавлением коагулянта и без него, поскольку большая плотность осадка исключает необходимость в его утяжелении при осаждении. Помимо коагулянта используют известь и соду с добавкой фосфатов и реже гидроксид натрия и соду. Применение гидроксида натрия вместо извести несколько упрощает технологию приготовления и дозирования реагента, однако экономически такая замена не оправдана в связи с его высокой стоимостью.

Для обеспечения удаления некарбонатной жесткости воды соду добавляют с избытком. На рис. 7 показано влияние избытка соды на остаточную кальциевую и общую жесткость воды при ее термохимическом умягчении. Как видно из графиков, при избытке соды 0,8 мг-экв/л кальциевая жесткость может быть снижена до 0,2, а общая - до 0,23 мг/экв-л. При дальнейшем Добавлении соды жесткость еще более понижается. Остаточное содержание магния в воде может быть снижено до 0,05.0,1 мг-экв/л при избытке извести (гидратной щелочности) 0,1 мг-экв/л. На рис. 20.8 показана установка термохимического умягчения воды.

Известково-доломитовый метод используют для одновременного умягчения и обескремнивания воды при температуре 120° С. Этим методом умягчения щелочность воды, обработанной известью или известью и содой (без избытка), может быть снижена до 0,3 мг-экв/л при остаточной концентрации кальция 1,5 мг-экв/л и до 0,5 мг-экв/л при остаточной концентрации кальция 0,4 мг-экв/л. Исходная вода обрабатывается известково-доломитовым молоком и осветляется в напорном осветлителе. Затем она проходит через напорные антрацитовые и Na-катионитовые фильтры первой и второй ступеней.

В осветлителях высоту зоны осветления принимают равной 1,5 м, скорость восходящего потока при известковании - не более 2 мм/с. Время пребывания воды в осветлителе от 0,75 до 1,5 ч в зависимости от вида удаляемого загрязнения. Коагулянт соли железа (III) рекомендуется добавлять в количестве 0,4 мг-экв/л.

Рис. 7. Влияние избытка соды на остаточную кальциевую (а) и общую (б) жесткость воды при ее термо-химическом умягчении
 

 

Рис. 8. Установка известково-содового умягчения воды с фосфатным доумягчением: 1 - сброс шлама из накопителя 2,3 - сборник умягченной воды; 4 - ввод извести и соды; 5, 11 - подача исходной и отвод умягченной воды; 6 - ввод пара; 7, 8 - термореактор первой и второй ступени; 9 - ввод тринатрийфосфата; 10 - осветлительный скорый фильтр