F = V_a/ Н_слоя = 50.53/1.5 = 33.69 м².

       a = F/f = 33.69/7.1 = 4.745, принимаем n = 5 шт.

       Принимаем к установке 6 стандартных фильтров диаметром D = 3000 мм с площадью фильтрования каждого f = 7,1 м, см. табл. 22, из которых пять будут в работе, а шестой фильтр будет служить для гидроперегрузки анионита и подключения в работу в конце выхода одного из фильтров на ремонт или ревизию.

       После предварительного выбора количества и  диаметра анионитных фильтров рассчитываются следующие параметры:

       1. Скорости фильтрования

       W_н = Q_a/(f_a a) = 200/(7,1 5) = 5.63 м/ч;

       W_макс = Q_a/(f_a (a-1) = 200/(7,1 (5-1)) = 7.04 м/ч; - максимальная скорость фильтрования,

       (а-1)–количество  фильтров при регенерации одного  из них, т.к. каждый из двух  работающих анионитных фильтров  ежесуточно будет выключаться  на регенерацию, во время чего  оставшиеся в работе один фильтр  должен будет обеспечить выдачу 200 м³/ч обессоленной воды для котлов.

2. Количество анионов сильных и слабых кислот, удаляемых на анионитных фильтрах, г – экв/сут:

А_н = 24 Qa SA_н = 24 200 1.895 = 9096 г – экв/сут.

3. Число регенераций анионитных фильтров в сутки

       n = А_н/( f_a a Н_слоя Е_р^а  ) = 9096 /(7.1 5 1.5 180) =0.949 раз/сут = 1 раз/сут.

4. Расход 100 % NaOH на одну регенерацию анионитного фильтра, кг,

       Q_NaOH = g_NaOH f_a Н_слоя Е_р^а/1000 = 110 7.1 1.5 180/1000 = 210.87 кг.

5. Расход технического 42 %-ного едкого натра, м³, в сутки определяется по формуле

      , где p₄₂ = 1,449 определяется по табл. 30 .

       Расход  технического NaOH в месяц:

       1.64 30 = 49.2 м³;

       в сутки: 1.64 1.449 = 2.376 т;

       в месяц 49.2 1.449 = 71.29 т.

6. Расход частично обессоленной воды на регенерацию анионитного фильтра слагается из

       а) расхода воды на взрыхление анионита, м³;

       Q_взр = i_взр f_a t _взр 60/1000 = 4 7.1 30 60/1000 = 51.12 м³;

       i_взр , t_взр – интенсивность и продолжительность взрыхления анионита, равные:

       i_взр = 4 л/с м²; t_взр = 30 мин;

       б)   расхода воды на приготовление регенерационного раствора NaOH, м³;

       Q_р.р.  = 100 Q _NaOH /(1000 b p) = 100 210.87/(1000 4 1,043) = 5.05 м³, где

       b – концентрация регенерационного раствора, 4%;

       p – плотность регенерационного раствора, 1.043 т/ м³; табл. 30.

       в) расхода воды на отмывку анионита от продуктов регенерации, м³;

       Q_отм = q_отм f_a H_слоя = 20 7.1 1.5 = 213 м³, где

       q_отм – удельный расход воды на отмывку анионита, м³/ м³;

         удельный расход воды - 20 м³/ м³;

       скорость  пропуска отмывочной воды принимаем 10 м/ч.

7. Расход воды на одну регенерацию анионитного фильтра (на собственные нужды) составляет:

         Q_с.н. = Q_взр + Q_р.р. + Q_отм = 51.12 + 5.05 + 213 = 269.17 м³.

8. Среднечасовой расход воды на собственные нужды анионитных фильтров, м³/ч

       Q_{с.н.(час)} = Q_с.н. n a/24 = 269.17 1 5/24 =54 м³/ч.

9. Время регенерации анионитного фильтра (час) равно

       t_рег = t_взр + t_р.р. + t_отм , где

     t_взр – время взрыхляющей промывки анионитного фильтра, составляет 30 мин;

     t_р.р. – время пропуска регенерационного раствора через анионитный фильтр, мин, составляет

       t_р.р. = Q_р.р.  60/ (w_р.р. f_a ) = 5.05 60/(4 7,1) = 10.669мин = 0.178 час, здесь

       w_р.р. - скорость пропуска регенерационного раствора, 4 м/ч

       t_отм – время отмывки анионита от продуктов регенерации, мин, равно

       t_отм = Q_отм 60/ (w_отм f_a ) = 213 60/(10 7.1) = 180 мин = 3 часа, где

       w_отм – скорость отмывки анионита от продуктов регенерации, принимаем w _отм = 10м/ч.

       t _рег = 0,5 + 0,178+ 3 = 3.678 часа.

10. Межрегенерационный период работы каждого фильтра, час

       Та = 24/n - t _рег = 24/1– 3.678 = 20.662 час.

11. Количество одновременно регенерируемых анионитных фильтров

       n_о.р. =n а t_рег/24 = 1 5 3.678/24 = 0.727; принимается на один регенерируемый фильтр.

12. В заключение, для лучшего использования обменной емкости поглощения анионита, проверяется допустимая для данных условий расчетная скорость фильтрования, м/ч, которая должна быть больше или равняться рассчитанной скорости W_н, равной 5.63 м/ч;

       

       где d – средний диаметр зерен анионита, мм, равный для АВ – 17 (0,355 – 1,25) мм и принятый d = 0.55 мм;

       C_ост – остаточное содержание анионов в анионированной воде, г - экв/ м³, равное по условиям работы, сумме концентраций HCO₃^- + SiO₃ = 0,02 + 0,0105 = 0.0305 мг – экв/л.  
 
 
 
 
 
 

       Расчет водород  – катионитовых фильтров второй ступени

       Водород – катионитовые фильтры второй ступени  работают в режиме «до проскока»  натрия и полностью удаляются  из воды катионы натрия, поступившие  после H - катионитовых фильтров первой ступени.

       Показатели качества воды, обрабатываемой на H - катионитовых фильтрах второй ступени должна обеспечить заданную производительность обессоливающей установки 200 м³/ч и собственные нужды анионитных фильтров в количестве 54 м³/ч и составляет:

       Q_н(II) = 200 + 54= 254 м³/ч.

       При данной производительности второй ступени  ионирования на стадии проектирования оценивается требуемая площадь  фильтрования

       F = Q_н/V = 254/50 = 5.08 м²,

       V-скорость фильтрования Н–катионитовых фильтров второй ступени в схеме обессоливания, составляющая, исходя из опыта эксплуатации, до 50 м/ч.

       Из  существующих стандартных фильтров выбираем фильтр с площадью фильтрования f = 5,3 м². Необходимое количество фильтров «а», находящихся в работе в данной ступени ионирования:

       а = F/f = 5.08/5.3 = 0.96, т.е. а = 1.

       Принимаем к установке во второй ступени  ионирования 2 фильтра, у которых

       Диаметр – D = 2600 мм,

       Площадь фильтрования – f = 5,3 м²,

       Высота  слоя загрузки – Н_слоя = 1,5 м.

       Один  из установленных фильтров – резервный.

       Так как К₃ = ΣА_ск = 2.365 ≤ 3, значит в качестве фильтрующего материала выбираем сульфоуголь.

       Рабочая обменная способность катионита  при Н – катионировании определяется из уравнения:

     Е_р^н =a Е_полн – 0.5 q_отм (Ж_о + С_Na) = 0.75 200 – 0.5 10 0.075 = 149.625 г – экв/л,

       где a - коэффициент эффективности регенерации Н – катионита.

       Расход  серной кислоты на регенерацию фильтров первой ступени составляет до (55 - 70) г/г – экв, а фильтров второй ступени до (70 – 100) г/г – экв. Принимаем расход серной кислоты на регенерацию водород – катионитовых фильтров второй ступени равным 70 г/г – экв, при этом коэффициент эффективности a = 0,75; q_отм – удельный расход воды на отмывку катионита, принимается равным 10 м³/м³; Ж_о – общая жесткость воды, поступающей на фильтры второй ступени, предполагается, что катионов кальция и магния не будет в воде; С_Na- концентрация натрия в обрабатываемой воде, 0.075г - экв/ м³.

       После определения обменной рабочей емкости  расчет производится в следующем  порядке:

1. Рассчитывается количество катионов, удаляемых на Н –катионитовых фильтрах второй ступени

       А_к = 24 (SК - Na_ост) Qн = 24 (0.075 - 0) 254 = 457.2 г - экв/ сут.

       SК – содержание катионов, поступающих на Н – катионитовые фильтры, г - экв/ м³. 

       Na_ост – остаточное содержание натрия в обессоленной воде, г - экв/ м³.

2. Число регенераций водород – катионитовых фильтров

       n = A_к/(f H_слоя Е_р^н a) = 457,2/(5,3 1,5 149,625 1) =0.384 1 раз в сутки.

3. Определяется расход 100% серной кислоты на одну регенерацию

       Q_к = q_к f Н_слоя Е_р^н /1000 = 70 5.3 1.5 149.625/1000 = 83.27 кг, где

       q_к – удельный расход серной кислоты, принятый равным 70 г/г – экв.

4. При этом расход технической 92% серной кислоты определяется по формуле

       Qк.т. = Qк n a 100/(c 1000) = 83.27 1 1 100/(92 1000) = 0.09 т/сут, где С – содержание H₂SO₄ в технической серной кислоте (не менее 92%).

5. Расход технической серной кислоты в месяц составит

       Qк.мес = 0,09 · 30 = 2.7 т/мес.

6. Расход воды на одну регенерацию фильтра составит:

       а) расход воды на взрыхляющую промывку фильтра

       Qвзр = i f 60 t_взр/1000 = 4 5.3 60 30/1000 = 38.16 м³, где i – интенсивность взрыхляющей промывки, которая принимается равной 4 л/(с м²) при t = 20⁰C и d = 1мм;

       t_взр- продолжительность взрыхляющею промывки, 30 мин.

       б) расход воды на приготовление регенерационного раствора, определяется по формуле

       

       где b-концентрация регенерационного раствора, %, которая, при загрузке сульфоуглем принимается равной (1,5-2)%, табл. 36,

       p_pp- плотность регенерационного раствора, имеющего данную концентрацию, принимается согласно данным табл.30.

       в)расход воды на отмывку катионита от продуктов  регенерации

       Q_отм = q_отм f H_слоя = 10 5.3 1.5 = 79.5 м³.

       Q_н = Q_взр + Q_р.р. + Q_отм = 38,16 + 4.67 + 79.5 = 122.33 м³.

7. Суточный расход воды на регенерацию всех фильтров составит