2.3 Расчет контактных резервуаров.

Для обеспечения контакта озона с очищаемой водой запроектируем контактные резервуары по типу горизонтальных отстойников.

Объем резервуаров

V_кр=Q_макс.ч•T/60

V_кр=28•0,5/60=0,23 м³

где T=30 мин -продолжительность контакта озона со сточной водой, при скорости движения очищаемой воды в контактных резервуарах v=10 мм/м длина резервуара.

L=vT=10•30•5/1000=1,5 м

Площадь поперечного сечения

w=V_кр/L

w=0,23/1,5=0,15м²

При глубине H=1 м и ширине каждой секции 0,5 м число секций.

n=w/b•H

n=0,15/0,5•1=0,3 =1

Фактическая продолжительность контакта воды с озоном в час максимального притока

T=V_кр/ Q_макс.ч=n•b•H•L/ Q_макс.ч

T=1•0,5•1•1,5/ 28=0,03 ч =1,8 мин

Расход воздуха на продувку сточной воды

V=q_o•Q_расч

V=0,6•28=16,8 м³/ч

где q⁰-удельный расход на 1 м³ воды, м³/ м³

3. Умягчение,обессоливание и дегазация воды.

3.1 Параллельное н–Na–катионирование воды.

Параллельное Н–Na–катионирование воды осуществляется путем разделения общего расхода воды для II и III потоков между группами Н– и Na–катионитовых фильтров с последующим смешением Н– и Na–катионированной воды и ее дегазацией для удаления из смеси свободной углекислоты.

Углекислота образуется в процессе Н–катионирования и при смешении потоков умягченной воды. После дегазации воды для II потока подается в сеть частично умягченной воды, для III потока – в Na–катионитовые фильтры II ступени.

В связи с необходимостью поддерживать постоянную кислотность фильтрата после Н–катионитовых фильтров последние предусматривается выключать на регенерацию по «проскоку» катионов Na⁺ в фильтрат.

Расход воды , которую необходимо подавать на Н–катионитовые фильтры при параллельном Н–Na–катионировании

где – полезная производительность Н–Na–катионитовой установки;

в данном случае

где – щелочность исходной воды – 2,73 мг-экв/л (после коагуляции);

– заданная щелочность умягченной воды – 0,5 мг-экв/л;

– суммарное содержание в умягченной воде анионов сильных кислот

– 3,61 мг-экв/л (после коагуляции).

Дополнительно к расходу 172,8 м³/ч на Н–катионитовые фильтры (см. рис. 1) направляется IV поток (обессоливаемой воды и поток воды на собственные нужды анионитовых фильтров (см. табл. 3).

и

Расход воды, подаваемой на Na–катионитовые фильтры

Принимаем жесткость воды после Н–катионирования равной нулю. Тогда для получения воды с заданной жесткостью – 0,5 мг-экв/л (II поток) – после смешения фильтратов Na–катионитовые фильтры I ступени могут быть выключены на регенерацию при жесткости умягченной воды, равной

Содержание Na⁺ в Н–Na–катионированной воде составит:

где – жесткость исходной воды, мг-экв/л;

, – содержание катионов Na⁺ и К⁺ в исходной воде, мг-экв/л.

3.2 Расчет н–катионитовых фильтров I ступени.

В качестве загрузки фильтров принимаем катионит – сульфоуголь с крупностью зерен от 0,5 до 1,1 мм. Паспортная обменная способность сульфоугля 500 г-экв/м³.

Регенерацию сульфоугля производим раствором серной кислоты с переменной концентрацией от 1 до 4%. Для отмывки катионита используем исходную воду после скорых фильтров. Первая половина отмывочной воды удаляется в канализацию, вторая – используется для взрыхления катионита.

Общая продолжительность регенерации катионита в фильтре составляет  1,5 ч. Продолжительность отдельных операций: а) взрыхления – 15 мин.; б) регенерация – 15 – 25 мин.; в) отмывки – 50 мин.

Исходные данные для расчета:

1. Расчетные расходы воды (см. табл. 3):

а) суточный - 60 м³/сут;

б) средний часовой - 2,9 м³/ч;

в) максимальный часовой - 3,5 м³/ч.

2. Общая жесткость исходной воды - 4,0 мг-экв/м³.

3) Концентрация Na⁺ в исходной воде - 1,15 мг-экв/м³.

4) Концентрация К⁺ в исходной воде - 0,1 мг-экв/м³.

Расчетные данные:

1) Рабочая обменная способность Н–катионита

где – коэффициент эффективности регенерации, зависящий от удельного

расхода кислоты.

Принимаем удельный расход 100%-ной серной кислоты для регенерации катионита 125 г/г-экв поглощенных катионов.

Тогда =0,88 (по табл. 33, СНиП);

– паспортная полная обменная способность катионита в нейтральной

среде, г-экв/м³. При отсутствии паспортных данных = 550

г-экв/м³ для сульфоугля крупностью 0,3 – 0,8 мм и =500 г-экв/м³

при крупности сульфоугля 0,5 – 1,1 мм.

– удельный расход воды для отмывки катионита от продуктов регенерации в м³/м³ катионита(4 – 5).

2) Продолжительность работы фильтра до проскока Na⁺ в фильтрат:

где – высота слоя загрузки в фильтре I ступени. В фильтрах =1; 1,5 м, =2,0 м; =2; 2,6; 3; 3,4 м, =2,5 м;

– скорость фильтрования через катионит.

В фильтрах I ступени при нормальной работе скорость должна быть:

а) до 25 м/ч при общей жесткости исходной воды ( ) до 5 мг-экв/л;

б) до 15 м/ч при до 10 мг-экв/л;

в) до 10 м/ч при до 15 мг-экв/л.

– 80%-ный калибр зерен катионита, мм (0,8 – 1,2 мм).

3) Количество регенераций каждого фильтра в сутки

где – продолжительность работы станции в течение суток, ч;

– продолжительность всех операции регенерации фильтра, ч.

4) Объем катионита в фильтрах

5) Площадь фильтров

Принимаем к установке 2 Н–катионитовых фильтров I ступени (1 рабочий, 1 резервный) =1,5 м ( =1,8 м²).

6) Скорость фильтрования:

а) при нормальном режиме

и при q_макс.ч

б) при регенерации или ремонте одного из фильтров

и при q_макс.ч

где – количество рабочих фильтров.

Разность между и должна быть не более 10 м/ч.

7) Продолжительность работы фильтра до проскока Na⁺ в фильтрат

8) Количество регенераций каждого фильтра в сутки (см. п. 3)

9) Расход серной кислоты:

а) 100%-ной концентрации на 1 регенерацию

где – удельный расход кислоты для регенерации катионита, г/г-экв, принят

равным 125 г/г-экв (см. п. 1).

Объем технической серной кислоты

объем мерника,

где – %-ное содержание в технической серной кислоте

(от 75 до 92,5%);

– удельный вес серной кислоты концентрации (от 1,675 до 1,83 т/м³).

Б) Принимаем режим ступенчатой регенерации фильтров раствором переменной концентрации во избежание загипсования катионита. 30% от общего расхода кислоты на регенерацию подаем в виде раствора 1%-ной концентрации (b₁), 30% – 2%-ной концентрации (b₂) и 40% – 4%-ной концентрации (b₄).

Количество раствора

1%-ной концентрации

,

2%-ной концентрации

,

4%-ной концентрации

,

Общее количество раствора на регенерацию

Продолжительность подачи раствора :

1%-ной концентрации

,

2%-ной концентрации

,

4%-ной концентрации

,

где – скорость фильтрования раствора через катионит, м/ч

(должна быть не менее 10 м/ч).

Общая продолжительность подачи раствора на регенерацию будет равна 0,23 + 0,12 + 0,06 = 0,41 ч.

в) Общий расход 100%-ной серной кислоты в сутки

г) Запас технической серной кислоты на 15 дней

где – число дней, на которое предусматривается запас кислоты

(15–40 дней).

10) Расход воды

а) на взрыхление катионита в одном фильтре

где – интенсивность взрыхления катионита, принимается равной 7–8

л/секм²;

– продолжительность взрыхления катионита – 15 минут.

Расход воды по интенсивности взрыхления (для подбора насосов):

Необходимое количество воды в сутки для взрыхления катионита в фильтрах

б) на отмывку катионита в фильтре после регенерации

,

где – см. п. 1

Продолжительность отмывки при скорости фильтрования 10 м/ч

,

Количество воды в сутки для отмывки катионита в фильтрах

Первая половина от общего количества воды (300 м³) при отмывке отводится в канализацию, вторая половина направляется в баки отмывочной воды для использования на взрыхление катионита. Так как для взрыхления требуется 336 м³, предусматриваем дополнительную подачу неумягченной фильтрованной воды 78 м³/сут в баки отмывочной воды;

в) на приготовление регенерационного раствора серной кислоты – для регенерации одного фильтра:

1%-ной концентрации

2%-ной концентрации

4%-ной концентрации

Общий расход воды q_1-4 = 5,77 + 2,86 +1,45 = 10,1 м³ или по интенсивности подачи

Количество воды в сутки

г) на собственные нужды Н–катионитовой установки