асчет изменения химического состава воды
в процессе ее обработки
Показатели исходной воды:
= 70 мг/л
= 25 мг/л
= 200 мг/л
= 102 мг/л
= 60 мг/л
Перерасчет показателей качества воды и построение диаграммы гипотетического состава исходной воды.
 |
Са2+ = Са2+/20=70/20=3,5 мг-экв/л
Щ=Жк=НСО- 3 О=НСО-3/61=200/61= 3,28 мг-экв/л
Mg2+=25/12,2=2,05 мг-экв/л
SO42-=102/48=2,13 мг-экв/л
Cl-=60/35,5=1,69 мг-экв/л
Жоб=Са2+ + Mg2+=3,5+2,05=5,55 мг-экв/л
Na+ + K+= 3,28+2,13+1,69-3,5-2,05= 1,55 мг-экв/л
Определяем солесодержание:
мг/л
мг/л
Определяем содержание 
в воде:
, где
– const ионизации угольной кислоты, зависит от температуры воды;
– коэф. активности одновалентного иона, зависит от солесодержания.
мг-экв/л
|
1.1 Обработка воды коагулянтом – сульфатом алюминия.
г/м3
г – экв/м3
1.2 Расчет Н – катионитовых фильтров.
1.2.1. Остаточная жесткость после Н – кат. фильтров определяется:
, где
– коэф. эффективности регенерации, зависимая от удел. расхода H2SO4,(50 – 70 г/г – экв).
мг – экв/л
При ионном обмене на Н – кат. фильтрах помимо ионов Ж в реакцию обмена вступают Na и K, в результате чего их концентрация уменьшаются.
1.2.2. Содержание ионов Na и K после фильтров определяется:
, г 
де
= 7,1
мг – экв/л
1.2.3. Содержание CO2 в воде после фильтров:
мг – экв/л
1.2.4. Конц. ионов H+ после взаимодействия с HCO3- определяется:
мг – экв/л
Конц. хлоридов и сульфатов после обработки на Н – кат. фильтрах не изменяется.
асчет обработки воды на дегазаторе.
После H – катионитовых фильтров вода направляется на дегазатор.
1.3.1 Определяем количество СО2, которое нужно удалить:
мг/л
мг/л => 
мг – экв/л
мг/л
1.3.2 Ионный состав воды в дегазаторе не изменяется. Построим диаграмму после дегазатора:
1.4.Расчет изменения состава воды после обработки на OH – анионитовых фильтрах.
1.4.1 На OH – анион. фильтрах во взаимодействие вступают анионы сульфатов и хлоридов, заменяясь при этом гидрат ионами. Остаточная концентрация сульфатов и хлоридов определяется по следующему правилу: Если остаточная жесткость + (
), после H – фильтров, больше хлоридов, то
определяется по формуле:
1.4.2 Если жесткость остаточная +(), после H – фильтров, меньше конц. хлоридов, то:
В моем случае, остаточная жесткость + (), после H – фильтров, меньше конц. хлоридов =>
1.4.3 Конц. гидрат ионов после OH – фильтров равна конц. ионов водорода. Гидрат ионы вступают во взаимодействие с Н+ и получается следующая диаграмма: 
1.4.4 Определяем солесодержание после Н – ОН – фильтров:
мг/л
Так как солесодержание после Н – ОН – фильтров меньше солесодержания по заданию, то 2 – ой ступени обессоливания не требуется.
2.Расчет сооружений промышленного водоснабжения.
Ввиду того, что трудно назначить расход поступающий в голову сооружения так, чтобы каждый этап водоподготовки точно заданный полезный расход, расчет сооружений проводится с конца технологической схемы.
2.1. Расчет ОH- фильтров.
2.1.1.Тип выбранного ионно-обменного материала и его крупность выбираем по таблице П.13.4. справочника
Выбираю анионит АН-31 размером зерен 0,4-2мм.
2.1.2.Определяем рабочую обменную емкость ионно-обменного материала.
Ер=α*β*Еполн – φ*qуд*∑и.о.
где, α- коэффициент эффективности регенерации ионно-обменного фильтра (для ОН фильтров I ступени=0,85);
β-коэффициент, учитывающий противоионный эффект. Принимается только для Na фильтров и зависит от Na2/Ж, где Na,Ж – концентрации, поступающие на ионно-обменный фильтр.
Еполн.- полная ионно-об 
менная емкость анионита (1500г-экв/м3)
φ-коэффициент, учитывающий неполноту ионного обмена в отмывочной воде (для ОН фильтров φ=0,8).
qуд- удельный расход отмывочной воды, принимаем по таблице 1.15 справочника (10м3/м3)
∑и.о.-суммарная концентрация задерживаемых ионов в отмывочной воде (для ОН фильтров ∑и.о.=SO42-+Cl-=2,36+1,69=4,05 мг/л)
Ер=0,85*1500 – 0,8*10*4,05=1242,6 г-экв/м3
2.1.3. Скорость фильтрования в нормальном режиме.
где: Н-высота слоя загрузки (по справочнику принимаем 2м)
Т - продолжительность фильтроцикла (36 часов)
К’-эмпирический коэффициент(для ОН фильтров 0,03)
d-размер зерен загрузки.
м/ч
2.1.4. Необходимая площадь фильтров:
Fобщ=Q/Vн, где: Q-полезная производительность станции;
Fобщ. =18/23,7= 0,76 м2
2.1.5. Подбираем тип и количество стандартных фильтров выпускаемых промышленностью.
Принимаем фильтры ФИПа-1-1, 2 рабочих, 1 резервный. Площадь одного фильтра= 0,785м2
2.1.6. Общая площадь принятых стандартных фильтров.
F’ общ=nраб.*F1-го=2*0,785=1,57м2
2.1.7. Действительная скорость фильтрования.
V=Q/F’общ=18/1,57=11,46м3/ч
2.1.8. Скорость фильтрования в форсированном режиме.
Vф=Q/(F1-го*(nраб-1))=18/(0,785*(2-1)=11,46 м3/ч
2.1.9. Объем загрузки необходимый для засыпки фильтров.
Wз=F1-го*hслоя=0,785*2=1,57м3
2.1.10.Число регенераций в сут 
ки.
m= 
= 
=1
2.1.11. Расход воды на взрыхление.
qвзр.= ωвз*F1-го=3*0,785=2,36 л/с
ωвз- интенсивность взрыхления (по справочнику 3л/(с*м2))
Продолжительность взрыхления принимаем 12 минут.
2.1.12. Объем воды на взрыхление 1-го фильтра.
Wвз=qвз*tвз*60/1000= 2,36 *12*60/1000=1,7 м3/с
2.1.13. Задаемся крепостью регенерационного раствора и определяем его плотность.
ρр-ра=1,040 г/см3=1040 кг/м3
2.1.14. Определяем количество 100% регенерационного раствора.
g= 
, где γ-удельный расход реагента на регенерацию (при αэ=0,85 - γ=60 г/экв).
g= 
кг
2.1.15. Объем регенерационного раствора идущего на регенерацию одного фильтра.
Wр-р= 
где С берем по справочнику 4%
Wр-р= 
м3
2.1.16. Задаемся скоростью пропускания регенерационного раствора. Vр-р=4 м/ч
2.1.17. Продолжительность пропускания регенерационного раствора.
tр-ра= 
= 
=54 мин
2.1.18. Задаемся скоростью пропускания отмывочной воды. Vотмыв=10 м/ч
2.1.19. Объем воды на одну 
отмывку одного фильтра.
Wотмыв=qуд*F1-го*H=10*0,785*2=15,7 м3/с
2.1.20. Продолжительность отмывки.
tотмыв= 
= 
= 120 мин
2.1.21. Общая продолжительность регенерации 1-го фильтра.
t=tвзр+tр-ра+tотмыв=12+54 
+120=186 мин
2.1.22. Емкость бака для хранения взрыхляющей воды.
Wбака=2Wвзр =2*1,7=3,4 м3/с
2.1.23. Расход воды который должен поступать на ионно-обменные фильтры из предыдущей ступени очистки.
Qпред=Q+ 
=18 + 
=19,31м3
асчет дегазатора.
2.2.1. Выписываем концентрации углекислого газа на входе и выходе из дегазатора.
Свх=140мг/л;
Свых=5 мг/л
2.2.2. Задаемся крепостью орошения поверхности дегазаторной колонки.
П=55 м3/ч*м2
2.2.3. Определяем равновесную концентрацию CO2 на выходе из дегазатора.
Ср.вых.=α*Ро/Ратм= 1,32*100/101,325=1,3 г/м3
α- коэффициент адсорбции;
Ратм- парциальное давление воздуха, 101,325Па;
Р0- парциальное давление углекислого газа в атмосферном воздухе, 100Па.
2.2.4. Определяется парциальное давление выделившегося газа.
, где q- расход воды, подаваемой в дегазатор;
Qв- расход воздуха, подаваемого в дегазатор (15-20)q;
R- универсальная газовая постоянная (8,31);
T- температура воды в Кельвинах.
2.2.5. Определяется равновесная концентрация СО2 на входе в противоточный дегазатор.
2.2.6 Движущая сила десорбции.
2.2.7 Определяем площадь поверхности насадки (площадь поверхности конических колец)
К- коэффициент десорбции (0,51)
2.2.8 Определяем площадь поп 
еречного сечения насадки.
м2
2.2.9 Объем насадки из колец Рашега размером 25х25х3.
W=F/Fуд., где Fуд=204 м2/м3; W=0,28м3
2.2.10 Определим диаметр дегазатора.
2.2.11 Высота насадки.
Н=W/f=0,28/0,33=0,85м
2.2.12. потери напора воздуха в дегазаторе.
H=250+300 H=504 Па
По найденной потере напора и по расходу воздуха подбираем Роторную воздуходувку ВР-3.
Воздуходувки серии ВР-3 с ременной передачей производительность до 8,75 м3/мин (до 525 м3/час) давление до 1,05 Бар
асчет H- фильтров.
2.3.1.Тип выбранного ионно-обменного материала и его крупность выбираем по приложению 7 методических указаний.
Выбираю катионит КУ 2-8 размером зерен 0,315-1,25мм.
2.3.2.Определяем рабочую обменную емкость ионно-обменного материала.
Ер=α*β*Еполн – φ*qуд*∑и.о.
где, α- коэффициент эффективности регенерации ионно-обменного фильтра (для Н фильтров I ступени=0,68);
β-коэффициент, учитываю 
щий противоионный эффект. Принимается только для Na фильтров и зависит от Na2/Ж, где Na,Ж – концентрации, поступающие на ионно-обменный фильтр.
Еполн.- полная ионно-обменная емкость анионита (1700г-экв/м3)
φ-коэффициент, учитывающий неполноту ионного обмена в отмывочной воде (для Н фильтров φ=0,5).
qуд- удельный расход отмывочной воды, принимаем по таблице 1.15 справочника (6,5м3/м3)
∑и.о.-суммарная концентрация задерживаемых ионов в отмывочной воде (для Н фильтров ∑и.о.=Ca2++Mg2++(Na++K+)=3,5+2,05+1,55=7,1 мг/л)
Ер=0,68*1700 – 0,5*6,5*7,1=1133 г-экв/м3
2.3.3. Скорость фильтрования в нормальном режиме.
где: Н-высота слоя загрузки (по справочнику принимаем 2,5м)
Т - продолжительность фильтроцикла (24 часов)
К’- эмпирический коэффициент(для Н фильтров 0,025)
d- размер зерен загрузки.
= 15 м/ч
2.3.4. Необходимая площадь фильтров:
Fобщ=Q/Vн, где: Q-полезная производительность станции;
Fобщ. =18/15= 1,2 м2
2.3.5. Подбираем тип и количество стандартных фильтров выпускаемых промышленностью.
Принимаем фильтры ФИПа-1-1, 2 рабочих, 1 резервный. Площадь одного фильтра= 0,785м2
2.3.6. Общая площадь принятых стандартных фильтров.
F’ общ=nраб.*F1-го=2*0,785=1,57 м2
2.3.7. Действительная скорость фильтрования.
V=Q/F’общ=18/1,57=11,5м3/ч 
2.3.8. Скорость фильтрования в форсированном режиме.
Vф=Q/(F1-го*(nраб-1))=18/(0,785*(2-1)=22,9 м3/ч
2.3.9. Объем загрузки необходимый для засыпки фильтров.
Wз=F1-го*hслоя=0,785*2,5=1,96м3
2.3.10.Число регенераций в сутки.
m= = 
=2
2.3.11. Расход воды на взрыхление.
qвзр.= ωвз*F1-го=5*0,785=3,925
ωвз- интенсивность взрыхления (по справочнику 5л/(с*м2))
Продолжительность взрыхления принимаем 12 минут.
2.3.12. Объем воды на взрыхление 1-го фильтра.
Wвз=qвз*tвз*60/1000= 3,925 *12*60/1000=2,83 м3
2.3.13. Задаемся крепостью регенерационного раствора и определяем его плотность.
ρр-ра=1,004 г/см3=1004 кг/м3
2.3.14. Определяем количество 100% регенерационного раствора.
g= , где γ-удельный расход реагента на регенерацию (при αэ=0,68 - γ=50 г/экв).
g= 
кг
2.3.15. Объем регенерационного раствора идущего на регенерацию одного фильтра. 
Wр-р= где С берем по справочнику 1,5%
Wр-р= 
м3
2.3.16. Задаемся скоростью пропускания регенерационного раствора. Vр-р=10 м/ч
2.3.17. Продолжительность пропускания регенерационного раствора.
tр-ра= = 
=57мин
2.3.18. Задаемся скоростью пропускания отмывочной воды. Vотмыв=10 м/ч
2.3.19. Объем воды на одну отмывку одного фильтра.
Wотмыв=qуд*F1-го*H=10*0,785*2,5=19,6 м3/с
2.3.20. Продолжительность отмывки.
tотмыв= = 
= 150 мин
2.3.21. Общая продолжительность регенерации 1-го фильтра.
t=tвзр+tр-ра+tотмыв=12+57+150=219мин
2.3.22. Емкость бака для хранения взрыхляющей воды.
Wбака=2Wвзр =2*2,83=5,66 м3/с
2.3.23. Расход воды который должен поступать на ионно-обменные фильтры из предыдущей ступени очистки.
Qпред=Q+ =18 + 
=19,63 м3
