трусики женские украина

На головну

 Пом'якшення води катіонуванням - Хімія

Пом'якшення води катіонуванням

Кінетика роботи катионитового фільтра

Сутність іонного обміну полягає в здатності іоні обмінних матеріалів або іонітів поглинати з води (розчину електроліту) позитивні або негативні іони в обмін на еквівалентну кількість іонів іоніту. Процес водообробки методом іонного обміну, в результаті якого відбувається обмін катіонів, називають катіонуванням. Катіоніти у воді розбухають, збільшуючись в об'ємі. Відношення обсягів однакових мас катионитов в набряклому і повітряно сухому стані називають коефіцієнтом набухання. Він виражається ставленням насипних густин повітряно-сухого і набряклого іонітів.

Іонний склад і ступінь розбухання часток іонообмінної смоли є результатом рівноваги рушійних сил в системі частинка-вода. Поряд з невеликою часткою енергії, що звільняється внаслідок гідратації функціональних груп, рушійні сили виникають в основному через різниці концентрацій між внутрішньою набряклою частиною зерна і навколишнього його водою. Вода набухання у частці смоли з мобільними противоионами функціональних груп має концентрацію 1,5 ... 6 г-екв / л. Слідуючи за перепадом концентрації, протівоіони функціональних груп намагаються покинути частинку смоли і проштовхнути в неї молекули води. Це тягне за собою зсув потенціалу Доннана на граничної поверхні частинки. Міграція противоионов і набухання смоли припиняються після досягнення умов мінімального запасу енергії. Усередині частинки акумулюються ті багатоатомні протівоіони з невеликим радіусом, які вступають з функціональними групами в асоціації з малим запасом енергії. Ця селективність, яка є основою процесу, знижується зі збільшенням концентрації середовища та зменшенням ступеня «зшивання» іонообмінника.

Енергія входження різних катіонів у катіоніт за величиною їх динамічної активності може бути охарактеризована для однакових умов наступним рядом: Na +Основним фактором кінетики процесу є швидкість іонообміну між іонами води і омиваної частинкою смоли. Безпосередньо на зовнішній поверхні омиваної частинки утворюється нерухома водяна плівка, товщина якої залежить від швидкості потоку зм'якшувати води і розмірів зерна смоли. Іон Са2 + або Mg2 +, який прагне потрапити всередину частинки смоли, у функціональну групу, повинен дифундувати з води через плівку, пройти через граничну поверхню частинки і всередині смоли в розчині набухання спрямуватися до асоціації з функціональною групою.

У чистих смол, дифузійні шляху яких не забруднені і не заблоковані, дифузія іонів через плівку є найважливішим етапом процесу. Зі збільшенням швидкості потоку зменшується товщина водяної плівки, що полегшує проходження через неї іонів. Підвищення температури зм'якшувати води спричиняє зменшення її в'язкості, що сприяє збільшенню швидкості дифузії і поліпшенню кінетики іонообміну. Іншим важливим фактором є відношення об'єму частинки до її поверхні. Зі зменшенням діаметра частинки на кожну функціональну групу припадає більша поверхня обміну.

Швидкість обміну катіонів залежить від їх дифузії до поверхні розділу катіоніт - вода і визначається структурою катионита. При компактній структурі катионита обмін відбувається швидко і в основному на зовнішніх поверхнях - екстраміцеллярний обмін. Однак, при цьому не повністю використовується сорбційна ємність катіоніту. При пористій структурі катионита, коли розміри капілярних каналів більше діаметру гідратованих іонів, обмін відбувається на внутрішніх поверхнях - інтерміцеллярний обмін. Швидкість його менше, а обмінна здатність катіоніту більше. Швидкості реакції обміну іонів в катионитом та досягнення повної рівноваги досить великі. За даними В. А. Клячко, навіть в пористих катионитом реакція обміну Са2 +, Mg2 +, Na + на іони водню досягає 90 ... 98% протягом доль хвилини, а рівновага встановлюється за 5 ... 6 хв. Тому допустимі великі швидкості фільтрування зм'якшувати води через катіоніти.

Кожен катіоніт володіє певною обмінної ємністю (здатністю) виражається кількістю катіонів, які катіоніт може обміняти протягом фильтроцикла. Обмінну ємність катіоніту вимірюють у грам-еквівалентних затриманих катіонів на 1 м3 катіоніту, що знаходиться в набряклому (робочому) стані після перебування у воді, т. Е. В такому стані, в якому катіоніт знаходиться у фільтрі. Розрізняють повну і робочу обмінну ємність катіоніту (рис. 20.11). Повної обмінної ємністю називають ту кількість катіонів кальцію і магнію, що може затримати 1 м3 катіоніту, що знаходиться в робочому стані, до того моменту, коли жорсткість фільтрату порівнюється з жорсткістю початкової води. Робочої обмінної ємністю катионита називають ту кількість катіонів Са2 ^ - і Mg2 +, яке затримує 1 м3 катіоніту до моменту «проскакування» в фільтрат катіонів солей жорсткості. Обмінну ємність, віднесену до всього обсягу катионита, завантаженого у фільтр, називають ємністю поглинання.

При пропуску води зверху вниз через шар катіоніту відбувається її пом'якшення, що закінчується на деякій глибині. Шар катіоніту, умягчающий воду, називають працюючим шаром або зоною пом'якшення. При подальшому фільтруванні води верхні шари катіоніту виснажуються і втрачають обмінну здатність. У іонний обмін вступають нижні шари катіоніту і зона пом'якшення поступово опускається. Через деякий час спостерігаються три зони: працюючого, виснаженого і свіжого катионита. Жорсткість фільтрату буде постійною до моменту суміщення нижньої межі зони пом'якшення з нижнім шаром катіоніту.

Рис. 20.11. Кінетика роботи катионитового фільтра (а) і графіки для визначення питомої витрати кухонної солі на регенерацію в залежності від необхідної жорсткості фільтрату ЖФ і жорсткості вихідної води (б), мг-екв / л.

А та А + Б - робоча і повна обмінна здатність катіоніту; 1 - 5,0; 2 - 7,0; 3 - 10; 4 - 15,0; 5 - 20,0 мг-екв / л

У момент суміщення починається «проскакування» катіонів Са2 + і Mg2 + і збільшення залишкової жорсткості, поки вона не стане рівною жорсткості вихідної води, що свідчить про повне виснаженні катионита. Нехтуючи жорсткістю пом'якшеної води, робочу обмінну ємність фільтра Ер, г-екв / м3, можна виразити рівняннями:

(20.14)

Обсяг завантаженого у фільтр катионита в набряклому стані

VK = ahK. (20.15)

Перетворивши це вираз, отримаємо формулу для визначення робочої обмінної ємності катіоніту, г-екв / м3,

(20.16)

де Жи - жорсткість вихідної води, г-екв / м3; Q - кількість 'пом'якшеної води, м3; а - площа катионитового фільтра, м2; hк - висота шару катіоніту, м.

Позначивши швидкість фільтрування води в катіонітових фільтрів ?K, кількість пом'якшеної води можна знайти за формулою

(20.17)

звідки тривалість роботи катионитового фільтра (межрегенерационного період) знаходимо за формулою

(20.18)

За вичерпання робочої обмінної здатності катіоніту його піддають регенерації, т. Е. Відновленню обмінної ємності виснаженого іонообмінника шляхом пропуску розчину кислоти або кухонної солі.

Катіоніти та їх властивості

вода пом'якшення катіонірованіе

Катіоніти за складом поділяють на мінеральні та органічні, які, в свою чергу, ділять на природного та штучного походження (табл. 20.2).

Мінеральні катіоніти природного походження ха-: растеризуются малої обмінної здатністю і недостатньою хімічну стійкість, що призвело до заміни їх штучними катионитами. Мінеральні катіоніти штучного походження готують шляхом змішування розчину сульфату алюмінію з розчинами соди та рідкого скла.

У технології підготовки води широко застосовують органічні катіоніти штучного походження. Вони містять функціональні хімічно активні групи, водень яких здатний заміщатися іншими катіонами: четвертинні аміни

Таблиця 20.2

Катіоннти

 мінеральні органічні

 природні штучні природні штучні

 Глауконіт волконскоит Алюмосилікати натрію, калію, кальцію, магнію, заліза, хрому Алюмосилікати Гумусові і буре вугілля, торф Сульфоуголь, КУ-1; КУ-2; IR-100; IR-120; КБ-4; IRS-50; Зероліт 216 і Зероліт 225 та ін.

NH3OH, сульфогрупп HSO3-, одновалентної фенольну групу ОН-, фосфорну групу НРО3-, карбоксильну групу СООН-. Група HSO3- володіє сильнокислотний, а групи СООН- і ОН- слабокислотні властивостями. Залежно від міститься функціональної групи катіоніти ділять на сильнокислотний і слабокислотні. Сильнокислотний катіоніти обмінюють катіони в лужному, нейтральному і кислому середовищах, слабокислотні - тільки в лужному середовищі.

Катіоніт може містити кілька функціональних груп. Катіоніти з однотипними функціональними групами називають монофункціональними, а мають кілька функціональних груп - полуфункціональнимі. Якщо рухливі іони функціональних груп мають позитивні заряди, ионит володіє катіонообменная, а якщо негативні - аніоно-обмінними властивостями.

Іонообмінні смоли поділяють на гетеропорістие, макропористі і ізопорістие. Гетеропорістие смоли на дівінілбензоловой основі характеризуються гетерогенним характером гельовідниє структури і невеликими розмірами пор. Макропористі мають губчасту структуру і пори понад молекулярного розміру. Ізопорістие мають однорідну структуру і повністю складаються з смоли, тому їх обмінна здатність вище, ніж у попередніх смол.

Якість катионитов характеризується їх фізичними властивостями, хімічною і термічною стійкістю, робочої обмінної ємністю і ін. Фізичні властивості катионитов залежать від їх фракційного складу, механічної міцності і насипної щільності (набухаемости). Фракційний (або зерновий) склад характеризує експлуатаційні властивості катионитов. Він визначається ситовим аналізом. При цьому враховуються середній розмір зерен, ступінь однорідності і кількість пилоподібних частинок, непридатних до використання.

Дрібнозернистий катіоніт, маючи більш розвиненою поверхнею, має трохи більшу обмінну ємність, ніж крупно-зернистий. Однак, зі зменшенням зерен катіоніту гідравлічний опір і витрата електроенергії на фільтрування води збільшуються. Оптимальні розміри зерен катіоніту, виходячи з цих міркувань, приймають у межах 0,3 ... 1,5 мм. Рекомендується застосовувати катіоніти (для зручності експлуатації) з коефіцієнтом неоднорідності Кн = 2.

Механічна міцність, термічна і хімічна стійкість мають важливе значення для встановлення зносу катионитов в процесі експлуатації і вибору марки катионита. Неправильний вибір катионита може призвести до подрібнення його при фільтруванні і розпушуванні. Крім того, при високій температурі оброблюваної води і підвищених значеннях кислотності або лужності, катіоніти здатні пептізіроваться, т. Е. Переходити в стан колоїдного розчину і втрачати обмінну здатність.

Робоча обмінна ємність катіоніту залежить від виду видобутих з води катіонів, співвідношення солей в зм'якшувати воді, значення рН, висоти шару катіоніту, швидкості фільтрування, режиму експлуатації катіонітових фільтрів, питомої витрати регенеруючого реагенту і від інших факторів. У табл. 20.3 наведені технологічні характеристики катионитов.

Таблиця 20.3

Пом'якшення води натрій-катіонуванням

Натрій-катіонітових метод застосовують для пом'якшення води з вмістом суспензії не більше 8 мг / л і кольоровістю не більше 30 град. Жорсткість води знижується при одноступінчастому натрій-катіонірованіе до 0,05 ... 0,1, при двухступенчатом - до Ф, 01 мг-екв / л. Процес Na-катіонування описується наступними реакціями обміну:

де [K] - нерозчинна матриця полімеру.

Після виснаження робочої обмінної ємності катіоніту він втрачає здатність зм'якшувати воду і його необхідно регенерувати. Процес пом'якшення води на катіонітових фільтрах складається з наступних послідовних операцій: фільтрування води через шар катіоніту до моменту досягнення гранично допустимої жорсткості в фільтраті (швидкість фільтрування в межах 10 ... 25 м / ч); розпушування шару катіоніту висхідним потоком зм'якшеної води, відпрацьованого регенерату або отмивних вод (інтенсивність потоку 3 ... 4 л / (с * м2); спуску водяній подушки щоб уникнути розбавлення регенеруючого розчину; регенерації катіоніту допомогою фільтрування відповідного розчину (швидкість фільтрування 3 .. . 5 м / ч); відмивання катіоніту неумягченной водою (швидкість фільтрування 8 ... 10 м / ч). На регенерацію зазвичай витрачають близько 2 год, з них на розпушування - 10 ... 15, на фільтрування регенеруючого розчину - 25. .. 40, на відмивання - 30 ... 60 хв.

Вибір методу катіонірованія диктується вимогами, що пред'являються до пом'якшеній воді, властивостями вихідної води і техніко-економічними міркуваннями. Найбільш простий є схема одноступінчастої Na-катіонітової установки (рис. 20.12). Вода, пройшовши Na-кетіонітовие фільтри, відводиться в збірний бак, звідки насосом подається споживачеві. При роботі по цій схемі відсутні вода і розчини з кислою реакцією, відпадає необхідність у застосуванні кислотостойкой арматури труб і захисних покриттів фільтрів.

Рис. 20.12. Схема одноступінчатого натрій-катіонування води.

1,7 - подача вихідної і відведення пом'якшеної води; 2 - натрій- катіонітових фільтр; 3 - бак з розчином кухонної солі; 4 - бак з частково пом'якшеної водою для розпушування катіоніту; 5 - резервуар пом'якшеної води; 6 - насос

Регенерація Na-катіоніту досягається фільтруванням через нього зі швидкістю 3 ... 4 м / ч хлористого натрію концентрацією 5 ... 8%. При жорсткості пом'якшеної води до 0,2 мг-екв / л приймають концентрацію солі 5%, при жорсткості менше 0,05 мг-екв / л передбачають ступінчасту регенерацію: спочатку 5% -ним розчином NaCl у кількості 1,2 м3 розчину на 1 м3 катіоніту, потім іншим кількістю солі у вигляді 8% -ного розчину.

Процес регенерації описується наступною реакцією:

Кухонну сіль застосовують для регенерації через її доступності, дешевизни, а також внаслідок того, що отримують при цьому добре розчинні солі СаС12 і MgCl2, легко видаляються з регенераційні розчином і отмивочной водою.

Витрата солі р на одну регенерацію Na-катионитового фільтра першого ступеня знаходять з виразу

де а - площа фільтра, м2; hK - висота шару катіоніту у фільтрі, м; epNa - робоча обмінна ємність катіоніту при Na-катіонірованіе; а - питома витрата солі на 1 г-екв робочої обмінної ємності катіоніту (для фільтрів I ступеня в двоступеневою схемою 120 ... 150, а в одноступінчастої а = 150 ... 200 г / г-екв, питома витрата солі на фільтрах II ступені 300 ... 400 г / г-екв).

При фільтруванні розчину кухонної солі зверху вниз при регенерації повний обмін іонів натрію на що містяться в катионите Са2 + і Mg2 + відбувається у верхніх шарах іонообмінника, при цьому у фільтрі зростає концентрація витіснених з катионита Са2 + і Mg2 + і знижується концентрація іонів натрію. Зростання концентрації протиіонів (в даному випадку Ca (II) і Mg (II) в регенераційному розчині пригнічує дисоціацію виснаженого катіоніту і послаблює процес іонного обміну. ??Утворений при цьому противоионов ефект гальмує регенерацію, в результаті чого у міру просування регенераційних розчинів в нижні шари катіоніту їх регенерація відбувається не повно, і деяка кількість катіонів Ca (II) і Mg (II) залишаються невитесненнимі з нижніх шарів катионита. Усунення цього недоліку можливо пропуском через катіоніт свіжих порцій розчину реагенту. Однак, це збільшує питому витрату кухонної солі і підвищує вартість обробки води . На практиці обмежуються одноразовим пропуском солі при жорсткості пом'якшеної води до 0,20 мг-екв / л або дворазовим - при жорсткості нижче 0,05 мг-екв / л. За аналогією, при фільтруванні зм'якшувати води зверху вниз також виникає противоионов ефект, що знижує глибину пом'якшення води, при цьому противоионами є катіони натрію. Цей недолік усувається шляхом подачі регенераційних розчинів і зм'якшувати води в різних напрямках, остання, фільтруючи знизу вгору при виході з фільтра, стикається з найбільш повно отрегенерірованнимі шарами катионита, завдяки чому забезпечується більш глибоке пом'якшення води . Такий метод пом'якшення води називається методом противоточного катіонірованія. При цьому значно знижується витрата реагентів на регенерацію катіоніту без зменшення глибини пом'якшення.

На рис. 20.13 показаний фільтр противоточного катіонірованія.

Схема одноступінчатого Na-катіонування має недоліки, лімітуючі її застосування: неможливість глибокого пом'якшення води (до 0,01 ... 0,02 мг-екв / л); висока питома витрата солі на регенерацію; неповне використання ємності поглинання катионита.

Більш глибокого пом'якшення води, економії солі і збільшення фильтроцикла досягають двоступінчастим Nа-катіонуванням (рис. 20.14). У цьому випадку у фільтрах 1 ступені вода піддається пом'якшення до залишкової жорсткості 0,1 ... 0,20 мг-екв / л при звичайній швидкості фільтрування 15 ... 25 м / ч. Потім пом'якшена вода передається на натрій-катіонітових фільтри II ступеня, де жорсткість попередньо пом'якшеної води знижується до 0,02 ... 0,01 мг-екв / л. Так як кількість солей жорсткості, що надходять на фільтри II ступені незначно, швидкість фільтрування беруть до 40 м / ч, а висоту шару катіоніту 1,5 м. Фільтри II ступені створюють свого роду бар'єр, що перешкоджає проскоку видаляються катіонів при випадкових відхиленнях в роботі фільтрів першої щаблі. Тому натрій-катіонітових фільтри другого ступеня називають бар'єрними.

Рис. 20.13. Протиточний катіонітових фільтр

1,2 - введення вихідної і відведення пом'якшеної води; 3, 10 - подача регенераційних розчинів і скидання отмивочной води; 4 - воздушнік; 5 - люк; 6 - реагентораспределітель; 7, 9 - дренажна і розподільна колпачковая система; 8 - шар катіоніту

При їх наявності спрощується експлуатація установки, оскільки катіонітових фільтри першого ступеня відключаються на регенерацію не по проскоку катіонів солей жорсткості, що вимагає ретельного контролю жорсткості фільтрату, а за кількістю води, що пройшла через них. Деяке підвищення кількості солей жорсткості після фільтрів першого ступеня небезпечно, так як вони будуть затримані бар'єрними фільтрами. Ємність поглинання на фільтрах і терміни їх корисної роботи при двухступенчатом катіонірованіе збільшуються. Так як фільтри другого ступеня несуть невелике навантаження по пом'якшення води, тривалість межрегенерационного їх роботи досягає 200 ч.

Рис. 20.14. Схема двоступеневого натрій-катионитового умугченія води

1,9- подача вихідної і відведення пом'якшеної води; 2, 6 - натрій-катіонітових фільтри I і II ступеня; 3, 5 - баки з розчином солі для регенерації фільтрів I і II ступеня; 4 - бак з водою для розпушення завантаження фільтрів; 7 - резервуар пом'якшеної води; 8 - насос

Катионит після регенерації фільтрів першого ступеня відмивають неумягченной водою до тих пір, поки вміст хлоридів у фільтраті не буде приблизно рівним змістом їх в отмивочной воді. Половину отмивочной води направляють в водостоки, а другу половину в баки для використання при розпушуванні катионита або для приготування регенераційних розчинів. Питома витрата води на відмивання приймають рівним 4 ... 5 м3 / м3 катіоніту. Катионит у фільтрах другого ступеня відмивають фільтратом першого ступеня. Питома витрата солі беруть 300 ... 400 г / г-екв затриманих катіонів жорсткості.

Таблиця 20.4

Примітки: 1. У дужках дані швидкості фільтрування при завантаженні дрібним катионитом з значущістю зерен 0,3-0,8 мм.

1 Допускається короткочасне збільшення швидкості на 10 м / ч в порівнянні з вказаними при виключенні фільтра на регенерацію (максимально допустима швидкість). Швидкість фільтрування менше 5 м / ч не допускається через можливе різке зниження обмінної ємності катіоніту.

Вода на розпушують промивку повинна подаватися насосами з бака, обсяг якого вибирається залежно від діаметра і числа фільтрів, які підлягають одночасної промиванні; крім того, цей обсяг повинен забезпечувати одну додаткову промивку понад розрахункової. Насос, що подає воду в промивний бак, повинен забезпечувати його наповнення за час, менший, ніж інтервали між промивками фільтрів.

Допускається розпушують промивка з трубопроводу освітленої води, якщо витрата на розпушування не перевищує 50% загальної витрати фільтрату. Промивання може здійснюватися з бака освітленої води, ємність якого повинна передбачати витрата води на промивку та додаткову промивку понад розрахунковий їх числа. Швидкості в трубопроводах, що подають і відводять промивну воду, приймаються рівними 1,5-2 м / с. Повинні бути виключені можливість підсосу повітря промивальним трубопроводом, а також підпір води в відвідних трубопроводах.

2 Число регенераций кожного натрій - катіонітного фільтра першого ступеня на добу приймається від одного до трьох.

3 При продуктивності установки менше 20 м3 / год доцільно при проектуванні розглянути варіант промивання і регенерації тільки в денну зміну.

Обсяг катіоніту, м3, у фільтрах першого ступеня

(20.19)

де Q - витрата пом'якшеної води, м3 / год; Жи - загальна жорсткість вихідної води, г-екв / м3; epNa - робоча обмінна ємність катіоніту при натрій-катіонірованіе, г-екв / м3; п-1 ... 3 - число регенераций кожного фільтра на добу.

Робоча обмінна ємність катіоніту при натрій-катіонірованіе

(20-20)

де ?еNа - коефіцієнт ефективності регенерації (залежить від питомої витрати солі на регенерацію); ?Na - коефіцієнт, що враховує зниження обмінної ємності катіоніту по катионам Са (П) і Mg (II) внаслідок часткового затримання катіонів Na +; Єп - повна обмінна ємність катіоніту, що визначається за паспортними даними; qy = 4 ... 6 - питома витрата води на відмивання катіоніту, м3 / м3 (табл. 20.4).

Площа катіонітових фільтрів першого ступеня

(20.21)

де hK - 2 ... 3 - висота шару катіоніту у фільтрі, м.

Швидкість фільтрування води на катіонітових фільтрах першого ступеня приймають залежно від жорсткості вихідної води

Загальна жорсткість води, мг-екв / л. . . . до 5 5 ... 10 10 ... 15

Швидкість фільтрування, м / год 25 15 жовтня

Допускається короткочасне збільшення швидкості фільтрування на 10 м / ч в порівнянні з зазначеними вище значеннями при виключенні фільтрів на регенерацію або ремонт.

Кількість катіонітових фільтрів першого ступеня приймають: робітників - не менше 2, резервних - 1.

Таблиця 20.5

Втрата напору (м) в катнонітних фільтрах (включені втрати в комунікаціях фільтра, в дренажній системі і катионите)

Примітка. У дужках дані втрати іапора для дрібного катионита (зер- на крупністю 0,3-0,8 мм).

Водень-натрій-катіонітових пом'якшення води

Обробка води водень-катіонуванням (Н-катіонуванням) заснована на фільтруванні її через шар катіоніту, що містить як обмінних іонів катіони водню. Процес описується наступними реакціями:

При Н-катіонірованіе води (табл. 20.6) значно знижується її рН через кислот, що утворюються в фільтраті. Виділяється при Н-катіонірованіе оксид вуглецю (IV) можна видалити дегазацією, і в розчині залишаться мінеральні кислоти в кількостях, еквівалентних вмістом сульфатів і хлоридів у вихідній воді.

Таблиця 20.6

Н-катіонірованіе в різних схемах обробки води

 Технологічна схема обробки води Показник відключення Н-катнонітного фільтра на регенерацію Результат обробки води Рекомендації до застосування

 Н-катіоіірованіе з «голодної» регенерацією фільтрів і наступним фільтруванням через буферні саморегенерірующіеся фільтри Підвищення лужності фільтрату Що <0,7-4-1,5 мг-екв / л; Жо = ЖН + + (0,7-f-l, 5) мг-екв / л; зниження солевмісту рис. 20.15

 Послідовне H-Na- катіонірованіе з «голодної» регенерацією Н-ка тіонітних фільтрів Те ж Що <0,7 мг-екв / л; Жо = 0> 01 мг-екв / л; зниження ссшесодер- жания Схема використовується при підготовці добавка до живильній воді парових котлів, випарників і т. п.

 Паралельне Н Nа-катіонірованіе Підвищення загальної жорсткості фільтрату Жо = 0> 1 мг-екв / л; Щ0 = 0,4 мг-екв / л; зниження Солес тримання. При наявності Na-катіонітного фільтра другого ступеня Жо = 0,01 мг-екв / л Застосовується, коли за складом вихідної води неможливо здійснити схему з «голодної» регенерацією. Придатна для обробки мало- і середньо мінералізованих вод при вмісті (С1-- <4 мг-екв / л; Na + <2 мг-екв / л

 Часткове хімічне знесолення «Проскакування» жорсткості 0,1 мг-екв / л; зниження лужності; зниження ссшесодержанія рис. 20.15, а. Схема використовується, коли ие потрібно видаляти з води іони натрію

 Часткове хімічне знесолення

 Зниження

 кислотності

 фільтрату Зниження солесодер- жания, видалення вуглекислоти; видалення частини Na ??+ відповідно до необхідного зниженням солевмісту рис. 20.15, б, в.

 Повне хімічне знесолення «Проскакування» іонів натрію Повне видалення катіонів, аніонів та кремнієвої кислоти В котелень низького і середнього тиску не застосовується

З наведених вище реакцій для натрій-катионитового пом'якшення води видно, що лужність води в процесі іонного обміну не змінюється. Отже, пропорційно змішуючи кислий фільтрат після Н-катіонітових фільтрів з лужним фільтратом після Na-катіонітових фільтрів, можна отримати пом'якшену воду з різною лужністю. У цьому полягає сутність і перевага Н-Na-катионитового методу пом'якшення води. Застосовують паралельне, послідовне і змішане (спільне) Н-Nа-катіонірованіе,

При паралельному Н-Nа-катіонірованіе (рис. 20.15, а) одна частина води пропускається через Na-катіонітових фільтри, інша - через Н-катіонітових фільтри, а потім обидва потоку змішують. Утворені лужні і кислі води змішують в такій пропорції, щоб їх залишкова лужність не перевищувала 0,4 мг-екв / л. Для отримання стійкого і глибокого пом'якшення (до 0,01 мг-екв / л) воду після дегазатора пропускають через бар'єрний натрій-катіонітових фільтр.

Схему паралельного Н-Na-катіонування доцільно застосовувати в тих випадках, коли сумарна концентрація сульфатів і хлоридів у зм'якшувати воді не перевищує 4 мг-екв / л і вміст натрію не більше 2 мг-екв / л.

При послідовному Н-Nа-катіонірованіе (рис. 20.15,6) частина води пропускають через Н-катіонітових фільтри, потім змішують з рештою водою, отриману суміш пропускають через дегазатор для видалення оксиду вуглецю (IV), а потім всю воду подають на натрій- катіонітових фільтри. Кількість води, що подається на Н-катіонірованіе, визначають, як і при паралельному Н-Nа-катіонірованіе. Подібна схема дозволяє більш повно використовувати обмінну ємність Н-катіоніту і знизити витрату кислоти на його регенерацію, оскільки відключення Н-катіонітових фільтрів в даному випадку диктується не проскоке катіонів жорсткості порядку 0,5 мг-екв / л, а допускаються їх змістом - 1, 0 мг-екв / л. При підвищених вимогах до пом'якшення води схема доповнюється бар'єрними натрій-катіонітових фільтрів. До недоліку схеми слід віднести велика витрата електроенергії, що витрачається на передачу води через послідовно включені фільтри. Схему послідовного Н-Nа-катіонування застосовують при пом'якшенні води з підвищеними жорсткістю і вмістом солей; залишкова лужність при цьому становить приблизно 0,7 мг-екв / л.

Відома схема послідовного Н-Nа-катіонування води при «голодному» режимі регенерації Н-катіонітових фільтрів.

При звичайному Н-катіонірованіе регенерація проводиться з питомою витратою кислоти, в 2,5-2 рази більше теоретично необхідного, який відповідає процесу еквівалентного обміну катіонів між розчином і катионитом. Надлишок кислоти, що не бере участь в реакціях обміну іонів, скидається з фільтра разом з продуктами регенерації. При «голодної» регенерації Н-катіонітного фільтра питома витрата кислоти дорівнює його теоретичного питомій витраті, т. Е. 1 г-екв / г-екв, або в перерахунку на грами для H2S04 - 49 г / г-екв. Всі іони водню регенераційних розчинів при цьому повністю затримуються катионитом, внаслідок чого скидається регенераційний розчин і отмивочной води не містять кислоти. На відміну від звичайних Н-катіонітних фільтрів, в яких весь шар катіоніту при регенерації переводиться в Н-форму, при «голодному» режимі регенеруються, т. Е. Переводяться в Н-форму, тільки верхні шари, а нижні шари залишаються в сольових формах і містять катіони Ca (II), Mg (II) і Na (I).

Рис. 20.15. Схеми паралельного (а), послідовного (б) та спільного (в) водень-натрій-катионитового пом'якшення води.

1,11 ~ подача вихідної і відведення пом'якшеної води; 2 - солерозчинник; 3 - група натрій-катіонітових фільтрів; 4 - бак для розпушування; 5 - дегазатор; 6 - резервуар пом'якшеної води; 7 - вентилятор; 8 - група водень-катіонітових натрій фільтрів; 9- бак для зберігання розчину кислоти; 10 - насос; 12 - водень-катіонітових фільтр; 13 - буферний натрій-катіонітових фільтр

У верхніх шарах катионита, отрегенерірованного «голодної» нормою кислоти, при роботі фільтра мають місце всі реакції іонного обміну, наведені вище. У нижчих, неотрегенерірованних шарах катионита іони водню утворилися мінеральних кислот обмінюються на іони Ca (II), Mg (II) і Na (I) по рівняннях

т. е. відбувається нейтралізація кислотності води і при цьому відновлюється її некарбонатная жорсткість, а зона шару, що містить іони Н +, зміщується поступово донизу.

Тому що міститься у воді вугільна кислота є слабкою, в реакціях іонного обміну вона може брати участь лише після видалення сильних кислот. У самих нижніх шарах фільтра цей процес завершитися до повного відновлення карбонатної жорсткості не встигає. Тому фільтрат має малу карбонатні жорсткість (чисельно вона дорівнює лужності) і містить багато вуглекислоти. До моменту закінчення робочого циклу фільтра іони водню, введені в катіоніт при регенерації, повністю видаляються з катіоніту у вигляді Н2С03, яка знаходиться в рівновазі з дегидратированной формою СО2.

Технологія Н-катіонірованія з «голодної» регенерацією забезпечує отримання фільтрату з мінімальною лужністю (виняток скидання кислих стоків при регенерації і кислого фільтрату в робочому циклі). Вона рекомендується для обробки природних вод певного складу і при використанні катіоніту середньо- або слабокислотні типу за умови правильного здійснення режиму регенерації.

При непостійність якості вихідної води, неточному дотриманні рекомендацій щодо застосування розглянутої технології Н-катіонірованія щоб уникнути коливань лужності і проскоків кислого фільтрату після Н-катіонітних фільтрів з «голодної» регенерацією в схемі ВПУ встановлюються буферні нерегенерірующіеся фільтри з висотою шару катіоніту 2 м і швидкістю фільтрування до 40 м / ч. До буферним фільтрам не допускається підведення регенераційних розчинів кислоти; розпушують промивка здійснюється освітленої вихідною водою.

Розроблена Н. П. Суботіній технологія Н-катіонірованія з «голодної» регенерацією призначена для обробки природних вод гидрокарбонатного класу. У гідрохімії до вод цього класу прийнято відносити води, в яких з числа головних аніонів (SO42-, С1 ~, НСО3-) найбільшу концентрацію, виражену в мг-екв / л, має іон НСО3. Води близько 80% річок Росії належать до гидрокарбонатному класу.

У процесі Н-катіонірованія з «голодної» регенерацією відбувається часткове пом'якшення води та суттєве зниження її лужності; в результаті видалення карбонатної жорсткості досягається зменшення загального солевмісту води; концентрація вуглекислоти збільшується на величину зниження лужності. На ефект очищення води впливає присутність у вихідній воді іонів натрію. Коли концентрація натрію невелика, загальна жорсткість фільтрату за величиною близька до некарбонатної жорсткості вихідної води і незначно змінюється протягом робочого циклу фільтра, так само як і загальна лужність фільтрату, яка складає 0,3-0,5 мг-екв / л. Коли у вихідній воді багато натрію, лужність фільтрату від початку робочого циклу знижується, потім зростає і в середньому за цикл становить 0,7-0,8 мг-екв / л; на початку і наприкінці робочого циклу виходить глубокоумягченний фільтрат, поява некарбонатної жорсткості спостерігається в середній частині фильтроцикла.

Якщо для іонного складу вихідної води ввести позначення для співвідношення концентрацій катіонів (К) та аніонів (А) у вигляді виразів

де [Na +], [Са2 +], [Mg2 +] - концентрації у воді відповідно іонів натрію, кальцію і магнію, мг-екв / л; [НС03 ~], [С1 ~], [S042-] - концентрації у воді відповідно бікарбонатів, хлоридів і сульфатів, мг-екв / л; Жо - загальна жорсткість вихідної води, мг-екв / л; то умови застосування Н-катіонірованія з «голодної» регенерацією фільтрів визначаються даними, наведеними в табл. 20.7, а їх розрахунок згідно даних табл. 20.8.

Таблиця 20.7

Область застосування Н-катіоііроваіія з «голодної» регенерацією

У разі Н-катіонірованія з «голодної» регенерацією весь потік зм'якшувати води послідовно проходить через Н-катінітовие фільтри, регенеровані стехиометрическим кількістю кислоти, потім через дегазатор для видалення оксиду вуглецю (1У) і далі через одну або дві ступені натрій-катінітових фільтрів. Стехиометрический розрахунок режиму регенерації Н-катіоніту дозволяє усунути з води лише карбонатні жорсткість, некарбонатная жорсткість видаляється при Nа-катіонірованіе. За цією схемою відсутні кислі стоки і можна отримати глибоко пом'якшену воду із залишковою лужністю Що <0,7 мг-екв / л. Цю схему використовують для пом'якшення води, містять до 3 г / л солей при різній концентрації натрію, але карбонатна твердість повинна бути не менше 1 мг-екв / л.

Таблиця 20.8

Технологічні дані для розрахунку Н-катіоіітіих фільтрів

Спільне Н-Nа-катіонірованіе (рис. 20.15, е) здійснюють в одному фільтрі, верхнім шаром завантаження якого є Н-катіоніт, а нижнім - натрій-катіоніт. Катионит регенерують наступним чином. Після розпушування шару його обробляють спочатку розчином кислоти, потім розчином кухонної солі з подальшою відмиванням. При спільному Н Na-катіонірованіе залишкова лужність води становить 1,5 ... 2,0 мг-екв / л, а жорсткість 0,1 ... 0,3 мг-екв / л. Жорсткість початкової води повинна становити не більше 6 мг-екв / л, вміст натрію до 1 ... 1,5 мг-екв / л, ставлення карбонатної жорсткості до некарбонатної повинно бути більше одиниці. Перевагою даної схеми є відсутність кислих стоків, недоліком - складність регенерації.

Витрата води qnNа подається на натрій-катіонітових фільтри, і qnп, що подається на Н-катіонітових, визначають за формулами

(20.22)

(20.23)

;

де qn - корисна продуктивність Н-Nа-катіонітової ус- становки, м3 / год; і q * - корисна продуктивність Na Н-катіонітових фільтрів, м3 / год; Щу - необхідна лужність зм'якшеної води, мг-екв / л; Щ - лужність вихідної води мг-екв / л; Л, - сумарний вміст в пом'якшеній воді аніонів сильних кислот, мг-екв / л.

Обсяг катіоніту VH, м3, в Н-катіонітових і VNa, м3, Na-катіонітових фільтрах визначають за формулами

де Жо - загальна жорсткість зм'якшувати води, г-екв / м3; CNa - концентрація у воді натрію, г-екв / м3; п = 1 ... 3 - число регенераций кожного фільтра на добу; і е- робоча обмінна ємність Na і Н-катіоніту, г-екв / м3.

Робоча обмінна ємність, г-екв / м3, Н-катіоніту

(20.26)

де АЕН - коефіцієнт ефективності, регенерації Н-катіоніту, що залежить від питомої витрати кислоти; Еа - повна обмінна ємність катіоніту (паспортна) в нейтральному середовищі; Qу - питома витрата води на відмивання катіоніту після регенерації, що приймається 4 ... 5 м3 / м3 обсягу катионита у фільтрі; Ск - загальний вміст у воді катіонів кальцію, магнію, натрію і калію, г-екв / м3.

Сумарна площа, м2, Н і Nа-катіонітових фільтрів

де Ак = 2 ... 2,5 - висота шару катіоніту у фільтрі, м.

Кількість Na і Н-катіонітових фільтрів в установці повинно бути не менше двох. При кількості фільтрів на установці менше шести приймають один резервний фільтр, при більшому їх кількості - два.

Для видалення оксиду вуглецю (1У) з води після Н-катіонірованія, а також зі змішаної води після Н-Nа-катіонування застосовують вакуумно-ежекційні апарати або Дегазатори з кільцями Рашига 25 * 25 * 3 мм. Висоту сдоя насадки підбирають залежно від концентрації, мг / л, оксиду вуглецю (IV) у воді, яка подається в дегазатор:

де [С02] і - концентрація вільного оксиду вуглецю (IV) у вихідній воді, мг / л; Щ - лужність зм'якшувати води, мг-екв / л.

Вентилятор до дегазатором підбирають, виходячи з умови подачі 20 м3 повітря на 1 м3 оброблюваної води. Створюваний їм напір визначають на підставі обліку опору насадки, для кілець Рашига - 294,3 Па на 1 м висоти шару, всі інші опору приймають рівними 294,3 ... 392,4 Па.

Н-катіонітових фільтри регенерують 1 ... 1,5% -ним розчином сірчаної кислоти. Регенераційний розчин сірчаної кислоти фільтрують через шар катіоніту зі швидкістю не менше 10 м / ч з подальшою його відмиванням неумягченной водою, що пропускається через катіоніт зверху вниз зі швидкістю 10 м / ч. Витрата 100% -ної кислоти, кг, на одну регенерацію Н-катионитового фільтра qк

де а - площа одного Н-катионитового фільтра, м2; qуд - питома витрата кислоти для регенерації катіоніту, г / г-екв.

Процес регенерації Н-катіонітових фільтрів описується наступною реакцією:

Методи вапняно-катіонітових і часткового катіонірованія

Вапняно-катіонітових метод пом'якшення води (рис. 20.17) є змішаним способом і відносяться до реагентно-катіонітових. Карбонатну жорсткість вихідної води усувають вапнуванням, потім вода надходить на подальше натрій-катіонірованпе. Вапнування застосовують для зниження лужності (або карбонатної жорсткості). Введення в воду гашеного вапна у вигляді вапняного молока або розчину викликає нейтралізацію вільної вуглекислоти за рівнянням

Рис. 20.17. Схема вапняно-іатрій-катионитового пом'якшення води.

1,9 - подача вихідної і відведення пом'якшеної води; 2 - апаратура для коагулирования води; 3 - дозатор вапняного молока; 4 - змішувач (реактор); 5 - освітлювач з шаром зваженого осаду; 6 - швидкий освітлювальний фільтр; 7,8 - натрій-катіонітових фільтр I і II ступеня; 15 - проміжний резервуар; 11 - повисітельний насос; 12 - фільтр для освітлення сольового розчину; 13 - бак мокрого зберігання кухонної солі; 14 - бак вапняного молока з гідравлічним перемішуванням

Потім додавання вапна в більшій кількості викликає розпад бікарбонатів Са (НС03) 2 + Са (ОН) 2 = 2СаС03 + 2Н20.

Вапнуванням усувають з води і некарбонатну жорсткість при рН> 10,2 ... 10,3. При значному вмісті Na (I) в; умягчается воді, якщо воно більше 20% від сумарного вмісту Ca (II) і Mg (II), доцільно застосовувати реагентно-катіонітових пом'якшення (вапнування - натрій-катіонірованіе). При регенерації водень-катіонітових фільтрів кислотою в кількості, недостатній для повного витіснення катіонів, катіоніт в фільтрі буде знаходитися в двох формах: у. верхній частині - в Н-формі, у нижній - в Ca (II) і Mg (II) - формах. При фільтруванні води через такий фільтр у верхній частині фільтру всі розчинені солі в результаті обмена1 катіонів на Н-іон будуть перетворюватися в кислоти

При цьому вугільна кислота буде розпадатися з утворенням Н20 і С02. У нижніх шарах фільтра буде мати, місце реакція обміну між Са і Mg-катионитами і кислотою

в результаті чого всі некарбонатні солі будуть залишатися у воді, а карбонатні віддалятися з неї. Такий метод дозволяє видаляти тільки солі карбонатної жорсткості, знижуючи лужність води до 0,4 ... 0,5 мг-екв / л.

Часткове катіонірованіе можна застосовувати при пом'якшенні; води в тому випадку, якщо споживач не пред'являє високіх- вимог до жорсткості води. Частина води надходить на пом'якшення, потім пом'якшена вода змішується з вихідною в пропорціях, визначених якістю води, необхідним споживачеві.

Коефіцієнт розбавлення

Витрата вихідної води

Витрата фільтрату

де ЖТР - необхідна жорсткість води, мг-екв / л; ЖФ - жорсткість фільтрату; Ки - вихідна жорсткість; Qo - загальна витрата води; qф - витрата фільтрату; Qw - витрата вихідної води, т. Е. Води, не зазнала пом'якшення.

Катіонітових фільтри, допоміжні пристрої катіонітових установок

Катіонітових фільтри бувають напірні і відкриті. Напірні катіонітових фільтри (горизонтальні, вертикальні) складаються з циліндричного корпусу, дренажної системи для відводу з фільтрів пом'якшеної води і подачі на нього води для розпушування катіоніту, розподільної системи для подачі у фільтр регенераційних розчинів і збірної системи для відводу з фільтра води при розпушуванні катионита і розподілу по площі фільтра зм'якшувати води (див. рис. 20.13). Найбільш широко застосовують напірні фільтри, головним чином вертикальні. Відкриті катіонітових фільтри застосовують тільки на установках великої продуктивності (більше 500 м3 / ч) і тільки при одноступінчастому катіонірованіе.

Напірні катіонітових фільтри випускають серійно вітчизняною промисловістю семи типорозмірів різних діаметрів і з різною висотою завантаження катионитов, розраховані на робочий тиск 0,6 МПа і робочу температуру до 60 ° С (табл. 20.9). Фільтр обладнають необхідною кількістю засувок (або гідравлічних затворів) і вентилів для керування роботою фільтра, відбору проб води. Крім того, кожен фільтр постачають наступній контрольно-вимірювальною апаратурою: Витратометрія для вимірювання продуктивності фільтра, лічильником для заміру загальної кількості пом'якшеної води і двома манометрами, один з яких показує тиск води до фільтра, інший - після нього. Вся апаратура сконцентрована з одного боку фільтра, званої фронтом фільтра.

У катіонітових фільтрах підтримуючі шари зазвичай не влаштовують, а застосовують щілинні або ковпачкові дренажі, які не потребують їх влаштування.

Для запобігання корозії внутрішню поверхню корпусу і всі деталі катіонітових фільтрів, що стикаються з агресивним середовищем, або виготовляють з корозійно-стійких матеріалів, або надійно захищають спеціальними покриттями. При використанні для виготовлення Н-катіонітових фільтрів звичайної листової сталі внутрішню поверхню корпусу фільтра гумуючого, обклеюють винипластовой фольгою або пластикатом, фарбують Перхлорвінілові або бакелітовим лаком.

До складу катіонітових водоумягчітельних установок крім фільтрів входять допоміжні пристрої для регенерації та відмивання фільтрів в процесі їх експлуатації. На водоумягчітельних установках малої продуктивності з витратою кухонної солі менше 0,5 т / добу її можна зберігати в сухому вигляді в неопалюваних складах і розчиняти в проточних Солерозчинники безпосередньо перед регенерацією натрій-катионитового фільтра. Вони являють собою металеві циліндричні резервуари з двома напівсферичними днищами, розраховані на робочий тиск до 0,6 МПа. У нижній частині солерозчинника укріплено дренажний пристрій у вигляді коробки з щілинами в основі. Над ним розташовані гравійні підстильні шари з зменшуються догори розмірами зерен, на які завантажується кухонна сіль у кількості, необхідній для однієї регенерації.

Концентрація розчину солі, що виходить з проточного солерозчинника, несприятлива для регенерації натрій-ка тіонітових фільтрів - спочатку вона велика і в міру розчинення солі падає. Тому іноді розчин солі з солерозчинника направляють в окремий бак, де підтримують концентрацію розсолу в межах до 10%, потім при регенерації його розбавляють. При великих витратах солі застосовують мокре зберігання (рис. 20.19), при якому надходить на водоумягчітельную установку кухонну сіль засипають у велику ємність і заливають водою. Обсяг баків для мокрого зберігання солі Vм. х, м3, розраховують за формулою

(20.32)

де q - витрата води на натрій-катіонітових фільтри, м3 / добу; Жо - видаляється при натрій-катіонірованіе загальна жорсткість води, г-екв / м3; т - термін зберігання запасу солі (зазвичай 20 ... 40 сут); (Qуд - питома витрата солі на регенерацію катіоніту, г / г-екв поглиненої жорсткості; р - щільність розчину солі, г / см3; С - концентрація розчину солі (зазвичай дорівнює 20 ... 25%).

За наведеною формулою 1 т повареної солі займає 5 ... 6 м3 ємності бака. Для скорочення його обсягу сіль можна зберігати не у вигляді розчину, а в замоченому стані; необхідна при цьому ємність становить 2 ... 2,5 м3 на 1 т солі.

Залізобетонні баки-сховища зазвичай розташовують поза будівлею з деяким заглибленням у грунт і перекривають дощатими щитами. При однорядному розташуванні сховищ мокрою солі їх розташовують паралельно стіні будівлі водоумягчітельной установки, при дворядному - між ними влаштовують залізничну колію, а також обладнають насосну станцію з насосами і повітродувками. Для прискорення розчинення солі застосовують перемішування повітрям, циркуляцію розсолу або поєднують обидва способи; при низькій температурі навколишнього середовища бажано застосовувати підігріту воду. На дні ємностей-сховищ прокладають лоток або збірну дірчасту трубу і огороджують коробом з отворами, який

Рис. 20.19. Схема сольового господарства. 3 - резервуар-сховище кухонної солі; 4 - гравійно-піщаний освітлювальний фільтр; 5 - шар солі; 1 - подача води; 2 - бак постійного рівня; 6 - відведення розчину солі на регенерацію; 7 - ежектор; 8 - витратні баки солі

Обсипають гравієм або щебенем крупністю 3 ... 4 до 30 ... ... 40 мм, що дозволяє звільнити розсіл від грубодисперсних домішок. Більш повно розчин кухонної солі освітлюється на кварцових фільтрах. Рекомендується застосовувати відкриті фільтри зі швидкістю фільтрування 4 ... 5 м / год при товщині шару піску 0,6 ... 0,8 м (розмір зерен 1 ... 1,5 мм). Освітлений концентрований розчин солі збирають в бак з двох відділень, використовуваних як мірників. Доцільно подавати розсіл на катіонітових фільтри ежектором, одночасно розбавляючи його до потрібної концентрації. При цьому на трубопроводі ежектірующее води (тиск не менше 0,40 ... ... 0,45 МПа) встановлюють витратомір, а за ежектором автоматичний Концентратомер.

При Н-Nа-катіонітових методі пом'якшення води установку обладнають також кислотним господарством, яке повинно забезпечувати місячний запас реагенту (рис. 20.20). У зв'язку з тим, що залізничні цистерни, в яких постачають сірчану кислоту, мають вантажопідйомність до 50 ... 60 т (місткість баків при щільності розчину 1,8 становить 28 ... 33 м3), обсяг сховищ повинен забезпечувати їх спорожнення. Кислотне господарство складається з цистерн-сховищ, мірників для концентрованої кислоти і вакуум-насосів.

Рис. 20.20. Схема кислотного господарства.

1 - відведення 1% регенераційної розчину кислоти; 2 - ежектор; 3 - подача води; 4 - мірний бак; 5, 7 - стаціонарна та залізнична цистерна; 6 - проміжний бачок

Обсяг цистерн для зберігання сірчаної кислоти і корисну ємність мірника, м3, визначають за формулами

(20.33)

де QH - витрата води на Н-катіонітових фільтри, м3 / год; Жо - загальна жорсткість вихідної води, мг-екв / л; qуд - питома витрата кислоти на регенерацію катіоніту, г / г-екв; т - термін зберігання запасу кислоти, діб; С - концентрація сірчаної кислоти (приймається рівною 90 ... 92%); ? - щільність кислоти, г / см3; Т - фильтроцикла, год; n - число робочих фільтрів, шт.

При проектуванні установок із застосуванням сірчаної кислоти необхідно уникати схем, в яких кислота знаходиться або транспортується під тиском.

Обсяг баків для регенераційної розчину кухонної солі Vc, м3, і сірчаної кислоти Ук, м3, якщо передбачено їх розбавлення до фільтрів, розраховують за формулами

(20.34)

де qс і qк - відповідно витрата кухонної солі і кислоти на регенерацію, м3.

Бак для води, використовуваної для розпушування шару катіоніту, розраховують на послідовне проведення цієї операції в двох фільтрах. Обсяг його, м3, визначають за формулою

(20.35)

де w - інтенсивність ізрихленія катионита, л / (м2-с); а - площа одного фільтра, м2; Тв - тривалість розпушування, хв.

Бак розташовують так, щоб його дно було на 4 м вище збірної воронки фільтра.

Витрата води на власні потреби Н-Nа-катіонітових установок складається з споживання води на наступні технологічні операції: приготування регенераційних розчинів солі і кислоти; розпушування катіоніту у фільтрах перед регенерацією; відмивання катіоніту після регенерації. На ці цілі використовують осветленную, неумягченной воду. На катионитового установку води повинна надходити Q, м3 / добу,

де Qy - корисна продуктивність установки по пом'якшення води; Q1 Q2, Q3 - відповідно витрата води на приготування регенераційних розчинів, розпушування та відмивання катіоніту.

При повторному використанні отмивочной води для розпушування фільтрів витрата води на власні потреби скорочується на Q2.

Розрахунковий витрата води, м3 / добу, на приготування розчинів кухонної солі Q1 і сірчаної кислоти Q2 дорівнює

де nіn - відповідно число Na і Н-катіонітових фільтрів і регенераций кожного фільтра на добу; а й h - площа, м2, і висота, м, завантаження фільтра катионитом; Ер і ПРН - робоча обмінна ємність відповідно Na і Н-катіоніту, г-екв / м3; qУД.с і qУД.к - відповідно питомі витрати солі і кислоти, г / г-екв, удаляемой жорсткості; Сс = 5. . . 8- середня концентрація регенераційних розчинів солі,%; Ск - середня концентрація регенераційних розчинів кислоти (у розрахунках приймається рівною 1%).

Витрата води на розпушування катіоніту, м3 / добу,

(20.38)

де Т = 15 - тривалість розпушування, хв; w - інтенсивність розпушування, приймається в залежності від крупності зерен катіоніту в межах 3 ... 4 л / (м2 * с). Витрата води на відмивання катіоніту, м3 / добу,

(20.39)

де qуд.о - питома витрата отмивочной води (qrA.0 = 4 ... 5 м3 / м3 катіоніту).

ЛІТЕРАТУРА

1. Алексєєв Л.С., Гладков В.А. Поліпшення якості м'яких вод. М., Стройиздат, 1994 р

2. Алфьорова Л.А., Нечаєв А.П. Замкнуті системи водного господарства промислових підприємств, комплексів та районів. М., 1984.

3. Аюка Р.І., Мельцер В.3. Виробництво і застосування фільтруючих

4. матеріалів для очищення води. Л., 1985.

5. Вейцер Ю.М., Мііц Д.М. Високомолекулярні флокулянти в процесах очищення води. М., 1984.

6. Єгоров А.І. Гідравліка напірних трубчастих систем у водопровідних очисних спорудах. М., 1984.

7. Журба М.Г. Очищення води на зернистих фільтрах. Львів, 1980.

Авіація і космонавтика
Автоматизація та управління
Архітектура
Астрологія
Астрономія
Банківська справа
Безпека життєдіяльності
Біографії
Біологія
Біологія і хімія
Біржова справа
Ботаніка та сільське господарство
Валютні відносини
Ветеринарія
Військова кафедра
Географія
Геодезія
Геологія
Діловодство
Гроші та кредит
Природознавство
Журналістика
Зарубіжна література
Зоологія
Видавнича справа та поліграфія
Інвестиції
Інформатика
Історія
Історія техніки
Комунікації і зв'язок
Косметологія
Короткий зміст творів
Криміналістика
Кримінологія
Криптологія
Кулінарія
Культура і мистецтво
Культурологія
Логіка
Логістика
Маркетинг
Математика
Медицина, здоров'я
Медичні науки
Менеджмент
Металургія
Музика
Наука і техніка
Нарисна геометрія
Фільми онлайн
Педагогіка
Підприємництво
Промисловість, виробництво
Психологія
Психологія, педагогіка
Радіоелектроніка
Реклама
Релігія і міфологія
Риторика
Різне
Сексологія
Соціологія
Статистика
Страхування
Будівельні науки
Будівництво
Схемотехніка
Теорія організації
Теплотехніка
Технологія
Товарознавство
Транспорт
Туризм
Управління
Керуючі науки
Фізика
Фізкультура і спорт
Філософія
Фінансові науки
Фінанси
Фотографія
Хімія
Цифрові пристрої
Екологія
Економіка
Економіко-математичне моделювання
Економічна географія
Економічна теорія
Етика

8ref.com

© 8ref.com - українські реферати


енциклопедія  бефстроганов  рагу  оселедець  солянка