Расчет установок для катионитового умягчения воды

При расчете катионитовой установки д.б. заданы: количество умягчаемой воды, ее солевой состав, требования потребителя к качеству воду и обменная способность намеченного для использования катионита. Основной величиной, определяющей нагрузку катионитной установки за один цикл является количество удаляемых солей жесткости (катионов).

(3) , где Q-количество умягчаемой воды м3/сут, Ж₀ – общая жесткость умягчаемой воды (гэкв/м3), n – предполагаемое число регенераций в сутки. Если полезная (рабочая) способность катионита будет Ераб (гэкв/м3), то требуемый объем катионита м3 будет равен:

(4)

Суммарная площадь фильтров F будет зависеть от принятой высоты слоя катионита Н:

(5)

Если величину n(число регенераций) выразить ч/з полную продолжительность фильтроцикла Т:

(6)

Тогда:

(7)

Таким образом площадь фильтра будет расти с увеличением продолжительности фильтроцикла, также жесткости исходной воды, и уменьшаться с увеличением обменной способности катионита и высоты слоя катионита в фильтре. Скорость фильтрования воды v, в м/ч ч/з катионитные фильтры зависит от жесткости воды и обменной способности катионита.

(8) , Т₀ – продолжительность полезной работы фильтра в течение одного цикла, ч.

Для возможности использования приведенных выше формул надо правильно задаваться величинами Е_раб, Н, Ж₀ и Т₀.

Величина рабочей обменной способности катионита Е_раб всегда будет ниже его полной обменной способности Е_полн, т.к. некоторая доля ее тратится на неизбежное частичное умягчение воды, подаваемой на отмывку катионита после регенерации. Кроме того величина Е_раб зависит от полноты использования объема катионита, высоты его слоя и размера зерен, состава и концентрации растворенных в воде солей. При натрий-катионировании величина рабочей обменной способности катионита м.б. определена по формуле, предложенной Клячко:

(1) , 0,5- коэффициент, учитывающий неполноту умягчения отмывочной воды, q_уд – удельный расход отмывочной воды, α_Na– коэффициент эффективности регенерации, учитывающий неполноту регенерации катионита, β_Na – коэффициент снижения полной обменной способности. Значения коэффициентов есть в снипе.

При расчете водород-натрий-катионитных установок в первую очередь надо установить, какое кол-во воды д. поступать на Na-катионитные фильтры, какое на Н-катионитный фильтры. Эти вел-ны при параллельном Н-Na-катионировании м.б. определены по формулам:

(2)

, Жк – карбонатная жесткость умягчаемой воды, мгэкв/л, а – условная(остаточная) щелочность фильтрата, мгэкв/л (0,2-0,3 мгэкв/л), А – суммарное содержание в воде анионов сильных кислот, Q – количество умягчаемой воды.

Объем натрий-катионита и площадь натрий-катионитовых фильтров м.б. определены по указанным выше формулам. Для определения объема водород-катионита и площади водород-катионитных фильтров надо значение рабочей обменной способности Н-катионитового фильтра.

(3) , α_Н – коэффициент эффективности регенерации Н-катионита, зависит от удельного расхода кислоты, С_к – суммарное содержание в воде катионов Ca, Mg, Na, K.

9. Способы реагентного умягчения воды.