Жесткость воды: способы умягчения и технологические схемы

формуле [1,прил.7,п.26]: 
 

WNa = 24*qNaпол.(Жо* nNap)*ENaраб.  м3 (11) 
 

  

Где nNap- число  регенераций каждого Na-кат. фильтра  в сутки 
 

принимается согласно [1,прил.7,п.14] от 1…3. 

nNap=2, 

ENaраб.- рабочая  обменная емкость Na-катионит. фильтра 

вычисляется по [1,прил.7,п.15]: 

ENaраб.= a Na*b Na*Еполн.  – 0.5*qуд.*Жо гр-экв/м3 (12) 
 

Где a Na – коэффициент  эффективности регенерации Na-катион. 

фильтров принимается  при удельно расходе поваренной соли 

NaCl 100 гр./гр.-экв. a Na=0.62 

b Na- коэфф. Учитывающий  снижение обменной емкости,  

принимается [1,прил.7,п.15,табл.2] из соотношения: 
 

СNa / Жо= 0.1 b Na= 0.83 
 

ENaраб.= 0.62*0.83*570 –  0.5*4*6.4 = 293.3-12.8 гр-экв/м3, 
 

WNa = 24*28.3(6.4/2)*280.5=7.7 м3. 
 

  

  

  

  

3.4. Определяется  площадь H-Na-кат. фильтров. 
 

Площадь Н-кат. фильтров опред. по [1,прил.7,п.16]: 
 

Fн = Wн/Hк, м2 (13) 
 

где Hк- высота слоя катионита в фильтрах, 

Площадь Na-кат. фильтров определяется по [1,прил.7,п.16]: 
 

FNa = WNa/Hк, м2 (14) 
 

  

  

  
 
 

  

Технические характеристики H-Na-кат. фильтров приведены в таблице: 
 

 

Диаметр 

Фильтра, 

Мм. 

Высота кати- 

онита, 

Нк, м. 

Основные Размеры 

Вес, 

т. 

Строительная 

Высота 

Диаметр прово-дящего патрубка 

Н-катионитные  фильтры. 

700 

1800 

3200 

40 

1.7 

700 

2000 

3200 

40 

2.1 

1000 

2000 

3600 

50 

5.3 

1500 

2000 

3950 

80 

10 

2000 

2500 

4870 

125 

15 

Na-катионитные  фильтры. 

1000 

2000 

3597 

50 

5 

1500 

2000 

3924 

80 

10 

2000 

2500 

4870 

125 

15 
 
 

  

Fн = Wн/Hк = 3.6/2 = 1.7 м2  
 

Площадь одного Н-катион. фильтра: 
 

fн = (p * d2)/4 = 0.785 м2 , 
 

Количество рабочих  Н-катион. фильтров: 
 

Fн/ fн = 1.7/0.785 = 2 шт. 
 

Принимается 2 рабочих  Н-катионид. фильтра. 
 

FNa = WNa/Hк = 7.7/2 = 3.85 м2 
 

  

  

  

  

  

Площадь одного Na-катион. фильтра: 
 

fн = (p * d2)/4 = 1.76 м2 
 

Количество рабочих Na-катион. фильтров: 
 

FNa/ f Na= 3.85/1.76 = 2 шт. 
 

Принимается 2 рабочих Na-катионид. фильтра. 
 

  

  

3.5. Определяется  скорость фильтрования воды через  

катионитные фильтры при нормальном режиме  

работы (работают все рабочие фильтры). 
 

Для Н-катионит. фильтров: 
 

Vнор. = qHпол./( fн*nн)  м/ч (15)  
 

Где fн- площадь  одного Н- кат. фильтра, 

nн- количество  рабочих Н-кат. фильтров. 
 

Vнор. = 17.5/(0.785*2) = 11 м/ч 
 

Для Na-катионит. фильтров: 
 

Vнор. = qNaпол./( fNa*nNa) м/ч (16) 
 

Vнор. = 28.3/(1.76*2) = 8 м/ч 
 

Скорость фильтрования воды через катионит при нормальном режиме, 

не должна превышать  при общей жесткости воды до 10 гр-экв/м3 (6.4), 

скорость не должна превышать 15 м/ч < 15 м/ч. 
 

  

  

  

  

  

  

3.6. Определяется  скорость фильтрования воды через  катионит при формированном режиме 

(один рабочий  фильтр отключен на 

регенерацию). 
 

  

VHфорс.= qHпол./fH*(nH-1), м/ч (17) 
 

VHфорс.= 17.5/0.785*(2-1) = 22.3 м/ч 
 

  

VNaфорс.= qNaпол./fNa*(nNa-1), м/ч (18) 
 

VNaфорс.= 28.3/1.76*(2-1) = 16 м/ч 
 

При форсированном  режиме допускаетс увеличение скорости фильтрования на 10 м/час по сравнению  с вышеуказанной. 
 

  

4. Расчет вспомогательного  оборудования станции умягчения воды. 
 

Восстановление  обменной способности, т.е. регенерации 

кат. фильтров осуществляется путем вытеснения из ка- 

тионита ионов Ca2+ , Mg2+ ионнами H+ , Na+ . 
 

Для реализации указанного процесса требуется устройство 

вспомогательного  оборудования. 
 

  

К вспомогательному оборудованию относятся: 
 

1). Кислотное  хоз-во. 

2). Солевое зоз-во. 

3). Насосы и  аппараты для подачи воды и  регенерирующих растворов 

на фильтры. 
 

  

  

4.1. Серное хоз-во  для хранения, приготовления и  перекачки раствора H2SO4. 
 

Кислотное хоз-во включает: 
 

1). Цистерны для  хранения кислоты. 

2). Бак мерник  конц. серной кислоты. 

3). Бак для  регенерационного раствора. 

4). Вакуумнасосы. 

5). Эжектор. 
 

  

  

  

На станцию H2SO4 поставляется в ж/д цистернах  в виде 100% 

раствора. Затем H2SO4 перекачивается в стационарные цистерны 

(цистерны хранилища)  с месячным запасом реагента. 

Расчет начинают с определения расхода 100% H2SO4 на одну 

Регенерацию Н-кат. фильтра по [1,прил.7,п.31]: 
 

PH = (fH*Hk*EрабН*a н)/1000 , кг (19) 
 

PH = 73.7 кг 
 

Определяется  суточный весовой расход H2SO4 для  регенерации 

всех рабочих  Н-кат. фильтров. 
 

PHсут. = PH *nн*nрн = 73.7*2*2 = 294.8 кг/сут (20) 
 

  

  

Определяется  суточный весовой расход H2SO4 для  регенерации 

всех рабочих  Н-кат. фильтров. 
 

WHсут. = (PH сут.*100%)/(85%*r 85%) м3/сут (21) 
 

WHсут. = 0.195 м3/сут 
 

  

  

Определяется  месячный расход H2SO4 для регенерации 

Н-кат. фильтров. 
 

WHмес. = 30* WHсут.  м3 (22) 

WHмес. = 6 м3 
 

Промышленностью выпускаются цистерны для хранения кислоты 

емкостью 15 м3 в проекте принимается не менее двух цистерн 

емкостью 15 м3 (вторая цистерна на случай аварии). 
 

  

4.1.2. Определяется  объем бакомерника из условия  регенерации одного фильтра при  количестве рабочих 

Н-кат. фильтров до 4 , [1.прил.7,п.32]: 
 

W85% = (Pн*nр*100%)/(85%*r 85%) = 0.05 м3 (23) 
 

Принимается бак  мерник объемом 0.09 м3 , наружный диаметр  

450 мм, строит. высота 45 мм, вес 98 кг. 
 

Подача серной к-ты из цистерн хранилищ в баке мернике  происходит 

за счет вакуума  создаваемого насосом, затем с помощью эжектора 

H2SO4 перемешивается  с водой и поступает в бак 

регенерационного  раствора. 
 

  

4.1.3. Определяется  объем бака для 1% регенерационного  раствора H2SO4 на регенерацию одного 

Н-кат. фильтра. 
 

W1% = (Pн*nр*100%)/(1%*r 1%) = 7.3 м3 (24) 
 

Принимается бак 1% регенерационного раствора H2SO4 размерами: 
 

B = 2 м 

H = 1.5 м 7.5 м3 

L = 2.5 м 
 

  

Для перекачки  регенерационного раствора H2SO4 принимается 

2 насоса серии  ”Х” (химически стойкие) напором  Нн = 20 м 

и подачей Qн = 3 м3/ч , (Qн = 3 м3/ч). 
 

Qн = Vн*fн = 4*0.785 = 3 м3/ч (25) 
 

К установке  принимается 1 рабочий и один резервный  насос. 
 

  

  

4.2. Устройства  для хранения, приготовления и  перекачки  

раствора поваренной соли NaCl. 
 

  

Для регенерации Na-кат. фильтров устраивается солевое хозяйство. 

Регенерация Na-кат. фильтров производится 8% раствором NaCl. 
 

  

4.2.1. Определяется  расход поваренной соли NaCl на 1  

регенерацииNa-кат. фильтра [1,прил.7,п21]: 
 

PNa = (fNa*Hk*ENa раб.*ас) / 1000 кг (26)