Расчет осветлителей для коагуляции и известкования

К и К₁ - дозы коагулянта и серной кислоты соответственно.

3. Скорость фильтрования через основные натрий-катионитовые фильтры допускается в пределах (15-30) м/ч. Следовательно, необходимая площадь фильтрования должна быть равна:

 

Из существующих стандартных фильтров (табл. 2.10) выбираем фильтры с характеристиками:

диаметр –  D= 3000 мм;

площадь фильтрования каждого f = 7,1 м²;

высота слоя сульфоугля Нсл =1,8 м.

Принимаем их к установке в количестве 4 шт. с таким расчетом, чтобы в наихудшем случае один из них был в полезной работе, один - на регенерации и один, не загруженный сульфоуглем, служил для гидроперегрузки угля и замены катионитного фильтра, выключаемого на ремонт или ревизию.

4. Таким образом, количество нормально работающих фильтров равно: а=3;
5. Средняя и максимальная скорость фильтрования составляют:

 

И  только на периоды  регенерации в работе будет оставаться только один фильтр со средней скоростью фильтрования:

 

6. Рабочая обменная емкость катионит КУ-2 определяется выражением:

;

где =4м³/м³  - удельный расход воды на отмывку катионита для первой ступени катионирования (табл.2.12).

По таблице 2.12 также находится  удельный расход соли на регенерацию, который составит =110 мг-экв/дм³. По удельному расходу соли, пользуясь табл.2.13, определяется коэффициент эффективности регенерации   α=0,64. Коэффициент β находится по табл.2.14 и при величине соотношения

С_Na² /Жо = 4,78²/3,7 = 6,18 он составляет β=0,53.

 

7. Число регенераций каждого фильтра в сутки «n» равно:

 

8. Расход 100%-ной поваренной соли на одну регенерацию фильтра:

 

9. Суточный расход технической соли составит:

 

10. Расход воды на взрыхляющую промывку фильтра:

Qвзр = i · f· 60·t /1000 = 4·7,1·60·30 /1000 =51,12м³,

где i,t - интенсивность и время взрыхления соответственно (табл.2.12).

11. Расход воды на приготовление регенерационного раствора:

Qр.р. =(Q_с·100) / (1000·b·ρ) = (794,98·100)/(1000·8·1,056) = 9,41 м³,

где b и ρ - концентрация и плотность регенерационного раствора, b =8%, (табл. 2.12); ρ (при b =8%)=1,056 (приложение 3).

12. Расход воды на отмывку катионита:

Qотм = q· f·Нсл = 6·7,1·1,8 = 76,68 м³.

13. Тогда расход воды на одну регенрацию натрий-катионитового фильтра составит:

q_сн.= Овзр + Qрр + Qотм = 51,12 + 9,41 + 76,68 = 137,21 м³.

14. Среднечасовой расход воды на собственные нужды натрий-катионитовых фильтров равен:

Qс.н. (час)= Qсн. · n · а / 24 = 137,21·2·3/24 = 34,3 м³/ч.

 

Расчет механических (антрацитных) фильтров

1. Полезная среднечасовая нагрузка механических фильтров с учетом расхода осветленной воды на регенерации основных и вторичных натрий-катионитовых фильтров будет равна:

Q_мех = 267+34,3 = 301,3 м³/ч.

2. Скорость фильтрования через механические фильтры, если они стоят после осветлительных, составляет (10-12) м/ч, (табл. 2.22).

3. Необходимая площадь фильтрования должна быть равна:

301,3 / 10  ̶ 301,3/ 12 = (30,13 – 25,12) м².

4. Из имеющихся стандартных фильтров (табл. 2.23) принимаем к установке фильтры со следующими параметрами:

• Диаметр: D=2600 мм.

• Площадь фильтрования: f=5,2 м².

5. Принимаем количество фильтров 7 штук (округленно), из которых 6, загруженные антрацитом, будут находиться в работе, а седьмой будет служить для гидроперегрузки антрацита и подключения в работу, когда один из первых шести фильтров выключится на ремонт или ревизию. а=6.

6. Нормальная скорость фильтрования составит: w_н = 301,3/5,2 ·6 =8,79,66 м/ч,

а в периоды промывки одного из них: w_м = 301,3 /5,2 ·5= 10,811,59 м/ч.

7. Согласно данным табл. 2.22 выбираем интенсивность взрыхляющей промывки фильтров, равную i = 12 л/с-м², продолжительность взрыхляющей промывки фильтров составит t = 20 мин.

При такой длительности каждая промывка фильтра потребует следующего количества осветленной воды:

Q_пром. = i·f·60·t /1000 = 12·5,2·60·20/1000 =74,88 м³.

8. Суточный расход промывочной воды при двух ежесуточных промывках каждого из четырех работающих фильтров равен: 

Q_{пром.(сут)} = Q_пром. ·m·a= 74,88·2·6=898,56 м³.

 

Расчет  устройства для частичной нейтрализации щелочности серной кислоты

Смеситель известкованно-обескремненной воды с  раствором серной кислоты должен быть включен в трубопровод, идущий от механических фильтров к основным натрий-катионитовым фильтрам. Следовательно, нейтрализации будет подвергаться 301,3 м³ осветленной воды.

1. Емкость смесителя достаточна в размере, обеспечивающем пребывание в нем нейтрализуемой воды в течение 0,25 мин, и составляет:

V = Q_мех·τ/60= 301,3·0,25 /60 = 1,26 м³.

2. В работе установки предусматривается дополнительное снижение щелочности осветленной воды на 0,3 мг-экв/л. Значит, суточный расход 100%-ной серной кислоты будет равен:

Q_к = К₁·Q_мех·24 /100 = (0,3·49) ·301,3·24 / 1000= 106,3 кг, где

К₁ - доза кислоты в мг/л, К₁ = 0,3·49=14,7 (49 - эквивалентная масса серной кислоты).

3. Суточный расход технической 75%-ной серной кислоты с удельным весом 1,67 составит:

Q_к(сут) = Q_к·100 / 75 = 106,3·100 / 75 = 141,7 кг или 141,7/1,67 = 84,9 л.

Месячный  расход технической серной кислоты  равен: 141,7 ·30 = 4251 кг или 84,9 ·30= 2547, л.

 

Расчет осветлителей для коагуляции и известкования

1. Осветлители должны иметь среднечасовую нагрузку с учетом промывки механических фильтров, равную

Q= Q_мех + Q_пром.(сут)= 301,3 + 898,56 /24 = 338,74 м³/ч.

Кроме того, в предварительных расчетах производительность установки должна быть увеличена на 10% от общей производительности  с учетом собственных нужд осветлителя. Таким образом, осветлители должны обеспечивать среднечасовую нагрузку, равную:

Q_осв=Q·1,1=338,74·1,1=373 м³/ч.

2. Выбираем ближайший по производительности осветлитель для коагуляции и известкования воды марки ВТИ 400-И со следующими показателями:

Производительность: Q_осв=400 м³/ч;

Общий объем: V=650 м³;

Площадь сечения зоны осветления: f=80 м²;

Диаметр: D=11 м;

Общая высота: Н=11,9 м;

3. Обычно устанавливаются два осветлителя, на половинную нагрузку каждый для обеспечения непрерывной работы установки в моменты остановки одного из осветлителей на продувку. При установленной среднечасовой нагрузке осветлителей, равной 373 м³/ч, время пребывания обрабатываемой воды в осветлителях равно:

t = V· N/Q_осв  = 650·2 / 373 = 3,49 ч;

4. Скорость подъема обрабатываемой воды в выходной зоне осветлителя составит:

W= Q_осв/ f ·N = 373 /80·2=2,33 м/ч;

5. Количество шлама, образующегося при известковании, коагуляции и магнезиальном обескремнивании, приближенно определится по формуле:

Q_шл = В + 50·(Ж_Са + Д_и) + 0.56·а·Д_и + 0.53·К + 0.29 ·Ж _Мg+

+ [(SiO₃)_исх ·Д_MgО / α_Mgo]·100 + 0.75·О_рг=

=100+50·(2,4+4,3)+0,56·50·4,3+0,53·0,5+

+0,29·0+(19,1·15·100)/75+0,75·13,475=949,8 г/м³,

  где В - количество взвешенных веществ в исходной воде, г/м равное 100г/м³;

Ж_Са , Ж_Mg  - кальциевая и магниевая жесткость, соответственно, удаляемые при известковании, мг-экв/л;

Д_и — доза извести, мг-экв/л;

К - доза коагулянта - сернокислого железа, мг-экв/л;

а - количество примесей в дозируемом известковом  молоке; принимается равным (20-50)%;

α_МgO – содержание MgO в техническом продукте;

Д_MgО – доза MgO (мг) на 1 мг исходного содержания SiO₃^2-, обычно принимается 15 г на 1г SiO₃^2-;

О_рг - исходное содержание в обрабатываемой воде органических загрязнений, мг/л.

Чтобы рассчитать количество образующегося  при известковании и коагуляции шлама, требуется установить дозу извести  Д_и.

Дозировка Д_и извести при коагуляции осуществляется в зависимости от состава исходной воды.

Т.к. имеет место условие:

 

то  доза извести принимается равной:

 

Содержание магния после осветлителей такое же, как и в исходной воде, т.е. Мg=0,8мг-экв/л. Общая жесткость воды, поступающей на натрий-катионитовые фильтры первой ступени, составляет Ж_о = 3,8 мг-экв/л. Из них 0,8 мг-экв/л приходится на магниевую жесткость и только 3 мг-экв/л – на кальциевую.значит при известковании удаляется кальций в количестве:

Ж_Са =Са_и.в.- 3= 5,4-3 = 2,4 мг-экв/л,

где Са_и.в. – содержание кальция в исходной воде, мг-экв/л.

Образующиеся осадки выводятся  из осветлителей путем непрерывной продувки их из шламосборников. Величина продувки осветлителя:

Р = [(Q_шл –В_о)/(1000 ·б_ср)] ·100 = [(949,8 – 5)/1000·75]·100 =1,3%,

 где Во - остаточное содержание взвешенных веществ в обработанной воде после осветлителей (остаточное содержание взвеси от 5 до 10 мг/л),

бср - средняя концентрация взвешанных веществ в уплотненном осадке, г/л, принимается в размере (75 - 150) г/л.

Расход  продувочной воды из обоих осветлителей составит:

Q_осв·Р/100= 373·1,3/100 = 4,85м³.

Таким образом, с учетом непрерывной  продувки на осветлители должно подаваться исходной воды в количестве:

Q=Q_осв+P·Q_осв/100=373+(1,3·373)/100=377,85 м³/ч.