7. Методика розрахунку катіонітових фільтрів

Пом'якшення води шляхом того, що катіонування можна здійснювати або по одноступінчатій схемі фільтрування через групу катіонних фільтрів, або по двоступінчатій – послідовне фільтрування через фільтри першого і потім другого ступеня.

Число ступенів катіонування визначається вимогами до якості пом'якшення води. Наприклад, приготування води для парогенераторів, коли потрібен глибокого пом'якшення, здійснюється шляхом того, що двоступінчатого катіонування; для тепломереж, коли потрібне зниження тільки карбонатної жорсткості до 0,7 , той, що достатньо одноступінчате катіонування з відключенням фільтру на регенерацію при загальній жорсткості фільтру 0,1-0,2 .

Кількість працюючих фільтрів як на першому ступеня, так і на другому ступеня фільтрування, приймається залежно від вимог проектованої установки. Крім того, встановлюється резервний фільтр для кожної групи однотипних фільтрів.

8. Розрахунок Na-катіонітових фільтрів I ступеня

Початковими даними для розрахунку катіонного фільтру є: продуктивність, склад початкової води, що поступає на фільтри, залишкова жорсткість фільтру.

2.5.1 Розрахунок катіонного фільтру починають з підбору діаметру фільтру по швидкості фільтрування, яка визначається з рівнянь:

а) нормальна швидкість:

(2.7)

де – нормальна швидкість фільтрування, приймається ( м/год).

– продуктивність водопідготовки, м³/год; приймається з розрахунку теплової схеми;

– площа фільтрування катіонного фільтру м²; визначається підбором за табл. 5.3. [5].

– кількість працюючих фільтрів (для 1 ступеня катіонування мінімальне значення працюючих фільтрів а=3).

б) максимальна швидкість:

(2.8)

де – максимальна швидкість фільтрування, приймається ( м/год);

– кількість працюючих фільтрів при регенерації одного з них, шт.

2.5.2 Кількість солей жорсткості А, , що видаляється на NH₄-Na і Na-катіонітних фільтрів І ступеня визначається за формулою:

(2.9)

де – кількість солей жорсткості, залишене на катіонітному фільтрі І ступеня, ;

2.5.3 Кількість солей жорсткості видаляється на Na-катіонітних фільтрах при «голодній» регенерації за добу, визначається за формулою:

(2.10)

де – карбонатна жорсткість початкової води, ;

– залишкова карбонатна жорсткість залежно від вимог до обробленій воді і якості початкової води приймається рівної 0,7-1,5 .

2.5.4 Число регенерацій кожного фільтру в добу «n» визначається за формулою:

(2.11)

де n – число регенерацій кожного фільтру в добу;

– висота шаруючи катіоніта, м [5];

– робоча обмінна особливість катіоніта при катіонуванні, , визначається після рівняння:

(2.12)

де – коефіцієнт ефективності регенерації, що враховує неповноту регенерації катіоніта залежно від питомої витрати солі на регенерацію, [5];

– коефіцієнт, що враховує зниження обмінної здатності катіоніта по Са⁺² і Mg⁺² за рахунок часткового затримання катіонітів Na⁺, приймається за табл. 5-6. [5], де значення приведені залежно від відношення , де

– концентрація натрію в зм'якшуваній воді, ;

– повна обмінна здатність катіоніта, за заводськими даними, [5];

– питома витрата води на обмивання катіоніта, [5];

0,5 – частка пом'якшування відмивочної води.

2.5.5 Витрата куховарської солі 100%-ного реагенту на одну регенерацію фільтру визначається з рівняння.

(2.13)

де – питома витрата реагенту на регенерацію катіоніта, .

2.5.6 Витрата 26 %-ного насиченого розчину NaCl на одну регенерацію при Na-катіонітному фільтрі:

(2.14)

де – густина розчину регенерації при t=20ºС, кг/л, приймаємо за табл. 15-6. [5];

26 – 26-відсотковий вміст солі (NaCl),в насиченому розчині солі при t=20 ºС.

2.5.7 У разі сумісного NH₄-Na-катіонуванні витрату реагентів на одну регенерацію визначають за формулами:

а) витрата сульфату амонія , кг:

(2.15)

б) витрата куховарської солі :

(2.16)

2.5.8 Визначаємо добову витрату технічного реагенту на регенерацію фільтрів, кг/діб.

(2.17)

де 93 – відсотковий вміст реагенту в технічному реагенті, використовуваному для енергетичних цілей.

2.5.9 Визначаємо витрату води на одну регенерацію катіонітного фільтру складається з:

а) витрати води на взрихляючу промивку фільтру, м³.

(2.18)

де – кількість води на одну взрихляючу промивку фільтру, м³

– інтенсивність взрихляючої промивки фільтрів, л/см2;

– тривалість взрихляючої промивки, хв. [5];

б) витрата води на приготування розчину регенерації солі,

(2.19)

де – концентрація розчину регенерації, % [5];

– густина розчину регенерації, т/м³ за табл. 15.6 [5].

в) витрата води на відмивання катіоніта від продуктів регенерації, м³:

(2.20)

де – питома витрата води на відмивання катіоніта, м³/м³ [5].

Витрата води на одну регенерацію катіонітного фільтру без використання відмивочної води на розпушування складає:

(2.21)

При використовуванні відмивочної води на взрихляючу промивку витрата води на одну регенерацію:

(2.22)

де – витрата води на власні потреби катіонітного фільтру без використання відмивочних вод на розпушування, м³, на одну регенерацію;

– те ж саме, з урахуванням використання відмивочних вод на взрихління фільтру, м³.

2.5.10 Середньочасова витрата води на власні потреби катіонітних фільтрів, м³/год., визначається за формулою:

(2.23)

2.5.11 Період міжрегенерації роботи фільтру визначається з рівняння:

(2.24)

де – період міжрегенерації кожного катіонітного фільтру;

– час регенерації фільтру, год.

2.5.12 Час регенерації катіонітного фільтру у зв'язку з великими коливаннями, залежними від ряду чинників, слідує визначати для кожного конкретного випадку розрахунковим шляхом за формулою:

(2.25)

а) – час взрихляючої промивки фільтру, хв [5];

б) – час пропуску розчину регенерації через фільтр, хв., визначається з рівнянь;

(2.26)

де – швидкість пропуску розчину регенерації, м/год., [5];

в) – час відмивання фільтру від продуктів регенерації, хв. визначається з рівнянь:

(2.27)

де – швидкість відмивання, м/год., [5].