РАСЧЕТЫ ИЗМЕНЕНИЯ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ВОДЫ В ПРОЦЕССЕ ЕЕ ОБРАБОТКИ

Таблица 1

№ п/п	Показатель	Ед. изм.	Формула, расчет	Величина
Показатели качества исходной воды
1.	Содержание: ионов кальция ионов магния   Общая жесткость	г-экв/м3 г-экв/м3   г-экв/м3		2,4   2,75   5,15
2.	Щелочность некарбонатная жесткость	г-экв/м3   г-экв/м3		3,15   2,0
3.	Содержание: сульфатов хлоридов содержание	г-экв/м3 г-экв/м3 г-экв/м3		1,9 3,1 3,0
4.	Температура	0С	tисходная tподогрева	5,0 35,0
5.	Общее солесодержание	г/м3
6.	Величина рН	ед. рН	рН	7,4
7.	Содержание СО2 (значения констант и коэффициентов активности см. прил.1 и 2)	г-моль/м3	, где	0,38   -3,42
8.	Содержание взве-шенных веществ, цветность	г/м3 град	М0 Ц0

Продолжение табл.1

9.	Состав исходной воды
Обработка воды коагулянтом – сульфатом алюминия
1.	Доза коагулянта	г/м3 г-экв/м3	табл.	0,614
2.	Состав воды после коагулирования	г-экв/м3		2,4   2,75   3,0   2,536   2,514   3,1   0,994
Умягчение воды известковым методом
1.	Величина рН, при которой производится известковое умягчение	ед. рН
2.	Ориентировоч-ная доза извести	г-экв/м3		5,16
3.	Количество взвешенных веществ после проведения реакции умягчения	г/м3

Продолжение табл.1

4.	Количество кальция и магния, удаляемых известковым методом	г-экв/м3	, , входящие в карбонатную жесткость	2,4 0,75
5.	Содержание активной СаО в товарной извести	%	С
6.	Доза коагулянта	г-экв/м3		0,34
7.	Температура воды после подогрева	0С	30 – 40
8.	Содержание в обработанной воде: сульфатов, гидратной щелочности, магния (если окажется больше чем ,то прини-мают ), натрия и калия	г-экв/м3	=2·103·10А/(ОН-)2,	2,24   0,233   1,91   -1,28     3,0
9.	Остаточное содержание кальция в обработанной воде	г-экв/м3		1,274     -0,653   0,492 1,71
10.	Суммарное содержание и в обработанной воде	г-экв/м3		0,611

Продолжение табл.1

11.	Остаточное содержание карбонатных ионов, гидрокарбонат-ных ионов	г-экв/м3		0,386     0,225
12.	Доза извести	г-экв/м3		5,1
13.	Состав воды после известкового умягчения	ΣКt = ΣAn = 6,184
Умягчение воды известково-содовым методом
1.	Величина рН, при которой проводится умягчение	ед. рН	рН = 10,2 ÷ 10,4	10,2
2.	Ориентировоч-ная доза извести	г-экв/м3		7,16
3.	Доза соды Количество взвешенных веществ после проведения реакции умягчения Далее см. п. 6-12 (с. 13, 14)	г-экв/м3 г/м3		3,0   811,4
4.	Состав воды после известково-содового умягчения	ΣКt = ΣAn = 6,459

Продолжение табл.1

Обработка воды после коагулирования (реагентного умягчения) на Na-катионитовых фильтрах
1.	Остаточная жесткость после Na-катионитовых фильтрах	г-экв/м3		0,061   0,010
2.	Коэффициент эффективности регенерации (прил.3)			0,67 0,9
3.	Удельный расход поваренной соли на регенерацию Na-катионитовых фильтров (прил.3)	г-экв/м3	aNaI aNaII
4.	Сумма катионов в воде, поступа-ющей на Nа-катионитовые фильтры	г-экв/м3		8,15 8,15
5.	Состав воды после Nа-катионитовых фильтров	После Na I После Na II
Обработка воды серной кислотой (подкисление воды)
1.	Доза серной кислоты	г-экв/м3		1,836
2.	Щелочность остаточная (по заданию)	г-экв/м3	Щост	0,7

Продолжение табл.1

3.	Щелочность после коагулирования (реагентного умягчения)	г-экв/м3	Щ2	2,536
4.	Состав воды после подкисления	г-экв/м3		0,01   8,14   0,7   4,35   3,1   2,83
		ΣКt = ΣAn- = 8,15
Обработка воды на дегазаторе (декарбонизация воды)
1.	Содержание углекислоты в обрабатываемой воде	г-моль/м3 г/м3	СО2 вход СО2 вход	2,83   124,52
2.	Содержание уг-лекислоты в об-работанной воде (по заданию)	г-моль/м3 г/м3	СО2 вых СО2 вых	0,068 3,0
3.	Количество удаляемой углекислоты	г-моль/м3 г/м3	СО2 уд СО2 уд	2,762 121,52
4.	Состав воды после декарбонизации	ΣКt = ΣAn = 8,15

Продолжение табл.1

Обработка воды после коагулирования при параллельном Н-Na-катионировании
Параллельное Н-Nа-катионирование применяется с целью корректировки щелочности воды после коагулирования. Коагулированная вода после механических фильтров разделяется на два потока и подается на Н-«голодные» катионитовые фильтры и Nа-катионитовые фильтры. После обработки воды на этих фильтрах оба потока смешиваются и подаются на Nа-катионитовые фильтры II ступени или на дегазатор: Н-катионитовые фильтры регенерируют уменьшенным расходом кислоты так, чтобы при обработке воды на фильтрах снизить до нуля щелочность и получить не кислый фильтрат (это фильтры с «голодной» регенерацией). Соотношение расходов воды, направляемой на Н-«голодные» фильтры и в обход их определяются по формуле . В примере . Остаточная щелочность – по заданию. Состав воды после Н-«голодных» фильтров: Состав смеси, поступающей на Nа-катионитовые фильтры рассчитывается по формуле . Щелочность . Жесткость . г-экв/м3 (111,3 г/м3). Хлориды и сульфаты – без изменения. Количество кислоты на регенерацию Н-«голодных» фильтров:

Продолжение табл.1

г-экв/сут, где Qo – расход воды, м3/сут; Що – щелочность после коагулирования.
1.	Соотношение расходов, напра-вляемых на Nа-катионитовые и Н-катионитовые фильтры при параллельной их работе			3,43
2.	Сумма катионов	г-экв/м3		8,15
3.	Остаточная щелочность	г-экв/м3	По заданию	0,7
4.	Остаточная жесткость фильтрата после Н-катионитовых фильтров	г-экв/м3		0,03
5.	Коэффициент эффективности регенерации (прил.4)		αэ	0,68
6.	Содержание Na+ после Н-катио-нитовых фильт-ров	г-экв/м3		0,077
	Состав воды после Н-катио-нитовых фильт-ров
7.	Остаточная жесткость фильтрата после Na-катионитовых фильтров	г-экв/м3		0,069
8.	Коэффициент эффективности регенерации (прил.3)		α/э	0,67

Продолжение табл.1

	Состав воды после Na-катио-нитовых фильтров		8,081
9.	Содержание раз-личных компо-нентов в смеси Н-катионированной и Na-катио-нированной вод. Расчетная формула
	Для данного примера
	Содержание хлоридов сульфатов натрия кальция+магния ионов водорода ионов гидрокар-боната двуокиси угле-рода	г-экв/м3		3,1 2,51 6,28 0,06 1,24   1,97   1,59
	Состав воды после Н-Na катионирования	ΣКt = ΣAn = 7,58
Так как ионы Н+ и НСО3- взаимодействуют с образованием СО2 (Н++НСО3¯= СО2+Н2О), то окончательно состав воды после смешения Н-катионированной и Na-катионированной вод.

Продолжение табл.1

ΣКt = ΣAn = 6,34
Обработка воды, прошедшей реагентное умягчение, при последовательном Н–Na катионировании
Последовательное Н-Nа катионирование воды применяется с целью корректировки рН воды после проведения реагентного умягчения. В воде, прошедшей реагентное умягчение, необходимо нейтрализовать ОН- и СО32- -ионы перед подачей на Na-катионитовые фильтры. Для этого часть потока воды после механических фильтров направляется на Н-катионитовые фильтры, полученная кислая вода смешивается с остальным потоком воды и направляется на Na-катионитовые фильтры.
1.	Соотношение расходов			2,1
2.	Сумма катионов в известкованной воде	г-экв/м3		5,88
3.	Остаточная жес-ткость фильтрата после Н-катио-нирования	г-экв/м3		0,027
4.	Коэффициент эффективности регенерации (прил.4)		αэ	0,68
5.	Остаточное содержание натрия	г-экв/м3		0,040

Продолжение табл.1

6.	Содержание СО2 в Н-катиониро-ванной воде	г-экв/м3		0,266
7.	Содержание компонентов в смеси Н-катио-нированной воды и воды, прошедшей известкование Содержание: хлоридов сульфатов натрия кальция, магния ионов водорода ионов гидроксила карбонатов бикарбонатов углекислоты	г-экв/м3		3,10 2,23 2,78 2,67 0,393 0,130 0,274 0,109 0,020
	Состав воды после смешения потоков   после взаимодействия	ΣКt = ΣAn = 5,843   НСО3-=0,109+0,011=0,12; СО2=0,02+0,1315-0.0055=0,146

Продолжение табл.1

Обессоливание воды Обработка коагулированной воды на Н-катионитовых и ОН-анионитовых фильтрах
1.	Остаточная жесткость после Н-ка -тионитовых фильтров I сту-пени	г-экв/м3		0,03
2.	Коэффициент эффективности регенерации для Н-катионитовых фильтров I ступени (прил.4)		αэ	0,68
3.	Удельный расход кислоты для регенерации Н-катионитовых фильтров I ступени	г/г-экв	a	50-225
4.	Содержание нат-рия после Н-катионитовых фильтров I ступени	г-экв/м3		0,077
5.	Состав воды после Н-катио-нитовых фильт-ров I ступени     после взаимодействия

Продолжение табл.1

6.	Состав воды после ОН-анио-нитовых фильт-ров I ступени     после взаимодействия	Остаточные концентрации сульфатов и хлоридов принимаются равными остаточным концентрациям жесткости и натрия после Н-катионитовых фильтров I ступени	0,107
7.	Остаточная жесткость после Н-катионитовых фильтров II ступени	г-экв/м3		5·10-5
8.	Коэффициент эффективности регенерации для Н-катионитовых фильтров II ступени (прил.4)		αэ	0,78
9.	Удельный расход кислоты для регенерации Н-катионитовых фильтров II ступени	г/г-экв	a
10.	Содержание натрия после Н-катионитовых фильтров II ступени	г-экв/м3		7·10-5
11.	Состав воды после Н-катионитовых фильтров II ступени

Продолжение табл.1

12.	Состав воды после ОН--анио-нитовых фильт-ров II ступени     после взаимодействия	ОН-анионитовые фильтры II ступени загружены сильноосновным анионитом АВ-17, задерживают анионы слабых кислот. Остаточные концентрации сульфатов и хлоридов равны остаточным концентрациям жесткости и натрия
13.	Общее солесодержание	г/м3	Р	0,008
Обессоливание воды Обработка коагулированной воды на Н-катионитовых и СО3 – анионитовых фильтрах
1.	Остаточная жесткость после Н-катионитовых фильтров I ступени	г-экв/м3		0,03
2.	Коэффициент эффективности регенерации для Н-катионитовых фильтров I ступени (прил.4)		αэ	0,68
3.	Удельный расход кислоты для регенерации Н-катионитовых фильтров I ступени	г-экв/м3	a
4.	Содержание натрия после Н-катионитовых фильтров I ступени	мг-экв/л		0,077

Продолжение табл.1

5.	Состав воды после Н-катионитовых фильтров I ступени   после взаимодействия
6.	Состав воды после СО3-анио-нитовых фильт-ров     после взаимодействия	Остаточные концентрации сульфатов и хлоридов после СО3-фильтров принимаются равными остаточным концентрациям жесткости и натрия после Н-катионитовых фильтров I ступени	0,107
7.	Общее солесодержание	г/м3	Р	11,16
Расчет сооружений Трудно назначить расход, поступающий в начало сооружений так, чтобы в конце сооружений точно обеспечивался заданный (полезный) расход, поэтому расчет необходимо вести «с конца» технологической схемы, начиная с последней ступени ионообменных фильтров или дегазатора. Расчет сооружений производится в соответствии СНиП и прил. 3–14, 17. Выбор оборудования производится в соответствии прил. 15, 16, 18–22.

Продолжение табл.1

Расчет ионообменного фильтра
1.	Выбранный тип ионообменного материала и его полная обменная емкость	г-экв/м3	Тип: Средняя крупность зерен, Еполн
2.	Рабочая обмен-ная емкость	г-экв/л
3.	Коэффициент эффективности регенерации		αэ =0,85 – для ОН-фильтров αэ -для Na и Н-фильтров в зависимости от a
4.	Удельный расход реагента на регенерацию	г/г-экв	α
5.	Коэффициент, учитывающий противоионный эффект (только для Na-фильтров (прил.5).		β в зависимости от отношения:
6.	Коэффициент, учитывающий неполноту обме-на ионов в отмы-вочной воде		φ = 0,5 для Nа и Н-фильтров; φ = 0,8 для ОН-фильтров
7.	Удельный расход отмывочной воды	м3/м3	qу
8.	Суммарная концентрация задерживаемых ионов в отмывочной воде	г-экв/м3	ΣИо
9.	Скорость фильтрования воды в нормальном режиме для Na, Н, ОН-фильтров первой ступени, для ОН-фильтров второй ступени и СО3-фильтров		К ´ = 0,02 – для Na-I К´ = 0,025 для Н-I К´ = 0,03 для ОН-I и СО3 К´ = 0,04 для ОН-II фильтр

Продолжение табл.1

10.	Суммарная кон-центрация задер-живаемых ионов в обрабатывае-мой воде	г-экв/м3	Σ И Примечание: эта величина принимается в зависимости от технологии обработки, равной сумме задерживаемых катионов или анионов в воде, которая поступает на данный ионообменный фильтр
11.	Высота загрузки	м	Н
12.	Продолжитель-ность фильтро-цикла (период между регенера-циями)	ч	Т – принимается равной 8, 12 или 24 часа в зависимости от крупности станции; на крупных станциях Т – меньше
13.	Скорость фильтрования воды в нормальном режиме для Н, Nа–фильтров II ступени	м/ч
14.	Необходимая площадь фильтров	м2
15.	Количество и тип принятых стандартных рабочих фильтров	шт	тип: nр
16.	Количество резервных фильтров	шт	nрез
17.	Площадь фильт-рования одного стандартного фильтра	м2	fcт
18.	Общая площадь фильтров	м2
19.	Высота загрузки	м	Н
20.	Действительная скорость фильтрования в нормальном режиме	м/ч
21.	Скорость фильтрования при отключении одного из фильтров на регенерацию	м/ч

Продолжение табл.1

22.	Объем загрузки фильтров	м3
23.	Число регенера-ций в сутки	раз/сут.
24.	Интенсивность взрыхления	л/с·м2
25.	Расход воды на взрыхление	л/с
26.	Продолжитель-ность взрыхле-ния	мин	tв
27.	Объем воды на одно взрыхление	м3
28.	Крепость реге-нерационного раствора и его объемный вес	%, кг/м3	С, γр
29.	Количество 100%-ного регенерационного раствора	кг
30.	Объем регене-рационного раствора на одну регенерацию	м3
31.	Скорость про-пускания регене-рационного раствора	м/ч	Vp.p/
32.	Продолжитель-ность пропуска-ния регенераци-онного раствора	мин
33.	Объем воды на одну отмывку одного фильтра	м3
34.	Скорость про-пускания отмы-вочной воды	м/ч	Vот
35.	Продолжитель-ность отмывки	мин

Продолжение табл.1

36.	Общая продол-жительность регенерации одного фильтра	мин
37.	Емкость бака для хранения взрыхляющей воды	м3	Wбака = 2W
38.	Потери напора (сопротивление) при фильтрации воды	м	h
39.	Расход воды, который должен поступать на данные фильтры с предыдущей ступени обработки	м3/ч	В соответствии с балансовой схемой! Если на фильтрах теряется только расход на отмывку, то расход воды, поступающий на данные фильтры составит:
Расчет дегазатора для удаления СО2
1.	Концентрация СО2 на входе и на выходе дегазатора	г/м3	Свх – (в соответствии с диаграммой) Свых – по заданию)
2.	Расчетный расход	м3/с		0,1
3.	Принятая плот-ность орошения	м3/ч·м2	П = 50 ÷ 60
4.	Парциальное давление СО2 в атмосферном воздухе	Па	Р0 = 100
5.	Коэффициенты абсорбции и десорбции (для дегазатора с керамическими кольцами)		a k	1,32 0,51
6.	Движущая сила десорбции

Продолжение табл.1

7.	Равновесная концентрация СО2 на выходе воды из дегазатора	г/м3		1,3
8.	Равновесная концентрация на входе в противо-точный дегазатор	Па   г/м3	Рат=101,325 Па	3,0
9.	Парциальное давление выделившейся СО2	Па
10.	Расход воздуха	м3/с	Qв = (15 ÷ 20)q	2,0
11.	Площадь повер-хности насадки (керамических колец)	м2
12.	Площадь попе-речного сечения дегазатора	м2
13.	Объем насадки колец 25х25х3	м3		9,16
14.	Диаметр дегазатора	м		2,78
15.	Высота насадки	м		1,53
16.	Потери напора воздуха	Па	H=250+300 H
Расчет механических фильтров
1.	Выбранный тип загрузки	мм	d
2.	Принятая скорость фильтрования при нормальном режиме	м/ч	Vн
3.	Необходимая площадь фильтрования	м2

Продолжение табл.1

4.	Количество и тип принятых стандартных рабочих фильтров	шт	Тип nр
5.	Количество резервных фильтров	шт	nрез
6.	Площадь фильтрования одного стандартного фильтра	м2	fcт
7.	Общая площадь фильтра	м2
8.	Действительная скорость фильтрования в нормальном режиме	м/ч
9.	Скорость фильт-рования при отк-лючении одного из фильтров на взрыхляющую промывку	м/ч
10.	Интенсивность промывки	л/с·м2	Ω
11.	Продолжитель-ность промывки	мин	tп
12.	Расход на промывку	л/с
13.	Объем воды на одну промывку	м3
14.	Объем бака для хранения промывной воды	м3

Продолжение табл.1

15.	Концентрация взвешенных веществ в воде, поступающей на механические фильтры	мг/л	После осветлителей Сос = 10; После вихревого реактора
16.	Грязеемкость загрузки фильтра	кг/м2	Г
17.	Количество про-мывок каждого фильтра в сутки	раз/сут
18.	Расход воды, который должен поступать на механические фильтры	м3/час	где Qпр – прочие расходы фильтрованной воды, м3/сут.
Расчет вихревого реактора Заключается в подборе геометрических размеров вихревого реактора так, чтобы скорость восходящего потока в верхней части реактора составляла величину в пределах 4–6 мм/сек, угол φ между противоположными образующими конуса – в пределах 15–200; время пребывания воды в вихревом реакторе Т – 10–20 минут, высота реактора Н – не более 10 м. Целесообразно просчитать одновременно четыре варианта и выбрать из них подходящий: № ва-рианта V, мм/с. φ F, м2 W, м3 T, мин H, м                                                           Площадь, диаметр, высота, объем и время пребывания могут быть вычислены по следующим формулам: ; Н ; ; ;

Продолжение табл.1

1.	Скорость входа воды в реактор	м/с	Vвх = 0,8 – 1,0
2.	Диаметр входной трубы	мм
3.	Расход добавля-емой контактной массы	кг/сут.
4.	Потери напора в вихревом реакторе	м	h = 0,3 H
Расчет осветлителя Для известкования воды следует применять осветлители типа ВТИ (рис. 1), для коагуляции воды осветлители типа ЦНИИ (рис. 2). Расчет площадей и сечений производится в соответствии со скоростями, указанными на рисунках.
1.	Количество воды, теряемой при сбросе осадков из осветлителей	%
2.	Коэффициент разбавления осадка		Кр = 1,2 – 1,5
3.	Содержание взвешенных веществ в осветлителе	мг/л	С взв
4.	Остаточное со-держание взве-шенных веществ в осветлителе	мг/л	С ос = (8 ÷ 12)
5.	Средняя концен-трация взвешен-ных веществ в осадкоуплотни-теле в зависимо-сти от М и Т	мг/л	δср
6.	Время уплотнения Т	ч	Т
7.	Расчетный рас-ход воды на осветлители	м3/ч
8.	Коэффициент распределения		К = 0,8

Продолжение табл.1

9.	Площадь зоны осветления	м2
10.	Диаметр зоны осветления	м
11.	Диаметр шламо-уплотнителя	м
12.	Диаметр подво-дящей трубы	м
13.	Диаметр воз-духоотделителя	м
14.	Площадь коль-цевой рабочей зоны	м2
15.	Диаметр нижней цилиндрической части осветлителя	м
16.	Общая площадь шламоприемных окон	м2
17.	Число и размеры шламоприемных окон	шт. мм	n = 16 – 20 ; h = 0,1 – 0,15
18.	Диаметр шламо-отводящей трубы с окнами	м
19.	Диаметр шламо-отводящей трубы без окон	м
20.	Диаметр кольце-вой водосборной трубы в шламо-уплотнителе	м
21.	Общая площадь отверстий в трубе	м2

Окончание табл.1

22.	Диаметр и количество отверстий	мм шт.	d10 = 25 ¸ 40
23.	Диаметр трубы, отводящей воду из шламоуплот-нителя	м
24.	Суммарная пло-щадь отверстий в верхнем дырчатом днище	м2
25.	Диаметр отверстия	мм
26.	Число отверстий	шт.
27.	Шаг отверстий	м
28.	Сечение сборного желоба	м2
29.	Полезная высота желоба (от дна желоба до центра отверстий)	м
30.	Ширина желоба	м	Вж = 1,6 · hп.ж
31.	Число отверстий в стенках жело-ба, принятых d14=d13	шт.
35.	Диаметр отверстий сопел	м

V₁ 500 – 1000 мм|c

V₂ 28

V₃ 4 – 6

V₄ 0,8 – 1,2

V₅ 0,8 – 0,9

V₆ 10

V₇ 15

V₈ 20 – 30

V₉ 150

V₁₀ 300

V₁₁ 300

V₁₃ 800

V₁₄ 300

V₁₆ 1000 – 1800

Рис.1. Осветлитель

конструкции ВТИ

Рис.2. Осветлитель

конструкции ЦНИИ

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: