Водоснабжение. Наружные сети и сооружения (стр. 23 )

#G0 Удельный расход поваренной соли на регенерацию катионита, г на г-экв рабочей обменной емкости	100	150	200	250	300
Коэффициент эффективности регенерации катионита	0,62	0,74	0,81	0,86	0,9

Таблица 2

#G0	0,01	0,05	0,1	0,5	1	5	10
	0,93	0,88	0,83	0,7	0,65	0,54	0,5

Е(полн) - полная обменная емкость катионита, г-экв/куб. м, определяемая по заводским паспортным данным. При отсутствии таких данных при расчетах допускается принимать: для сульфоугля крупностью 0,5-1,1 мм 500 г-экв/куб. м; для катионита КУ-2 крупностью 0,8-1,2 мм - г-экв/куб. м;

q(уд) - удельный расход воды на отмывку катионита, куб. м на 1 куб. м катионита, принимаемый равным для сульфоугля - 4 и для КУ-2 - 6.

16. Площадь катионитных фильтров первой ступени F(к), кв. м, следует определять по формуле

#G0

(8)

где Н(к) - высота слоя катионита в фильтре, принимаемая от 2 до 2,5 м (большую высоту загрузки следует принимать при жесткости воды более 10 г-экв/куб. м);

W(к) - определяется по формуле (6).

Количество катионитных фильтров первой ступени надлежит принимать: рабочих - не менее двух, резервных - один.

17. Скорость фильтрования воды через катионит для напорных фильтров первой ступени при нормальном режиме не должна превышать при общей жесткости воды:

до 5 г-экв/куб. м - 25 м/ч;

5-10 г-экв/куб. м - 15 м/ч;

10-15 г-экв/куб. м - 10 м/ч.

Примечание. Допускается кратковременное увеличение скорости фильтрования на 10 м/ч по сравнению с указанными выше при выключении фильтров на регенерацию или ремонт.

18. Потерю напора в напорных катионитных фильтрах при фильтровании следует определять как сумму потерь напора в коммуникациях фильтра, в дренаже и катионите. Потерю напора в фильтре следует принимать по табл. 3.

Таблица 3

#G0Высота слоя, м, катионита крупностью 0,5-1,1 мм	Потери напора, м, в напорном катионитном фильтре при скорости фильтрования, м/ч
или 0,8-1,2 мм	5	10	15	20	25
2	4	5	5,5	6	7
2,5	4,5	5,5	6	6,5	7,5

19. В открытых катионитных фильтрах слой воды над катионитом следует принимать 2,5 - 3 м и скорость фильтрования не более 15 м/ч.

20. Интенсивность подачи воды для взрыхления катионита следует принимать 4 л/(с·кв. м) при крупности зерен катионита 0,5-1,1 мм и 5 л/(с·кв. м) при крупности 0,8-1,2 мм. Продолжительность взрыхления надлежит принимать 20-30 мин. Подачу воды на взрыхление катионита следует предусматривать согласно п. 6.117.

21. Регенерацию загрузки катионитных фильтров следует предусматривать технической поваренной солью. Расход поваренной соли Р(с) кг, на одну регенерацию натрий-катионитного фильтра первой ступени следует определять по формуле

#G0

(9)

где f(к) - площадь одного фильтра, кв. м;

Н(к) - высота слоя катионита в фильтре, м, принимаемая согласно п. 16;

#G0	- рабочая обменная емкость катионита, г-экв/куб. м, принимаемая согласно п. 15;

а(с) - удельный расход соли на 1 г-экв рабочей обменной емкости катионита, принимаемый 120-150 г/г-экв для фильтров первой ступени при двухступенчатой схеме и 150-200 г/г-экв при одноступенчатой схеме.

Жесткость умягченной воды при различных удельных расходах соли приведена на рис. 1.

Рис. 1. График для определения остаточной жесткости воды, умягченной одноступенчатым натрий-катионированием

Концентрацию регенерационного раствора для фильтров первой ступени следует принимать 5-8%.

Скорость фильтрования регенерационного раствора через катионит фильтров первой ступени следует принимать 3-4 м/ч; скорость фильтрования исходной воды для отмывки катионита - 6-8 м/ч, удельный расход отмывочной воды - 5-6 куб. м на 1куб. м катионита.

22. Натрий-катионитные фильтры второй ступени следует рассчитывать согласно пп. 20, 21, при этом следует принимать: высоту слоя катионита - 1,5 м; скорость фильтрования - не более 40 м/ч; удельный расход соли для регенерации катионита в фильтрах второй ступени 300-400 г на 1 г-экв задержанных катионов жесткости; концентрацию регенерационного раствора - 8-12 %.

Потерю напора в фильтре второй ступени следует принимать 13-15 м.

Отмывку катионита в фильтрах второй ступени надлежит предусматривать фильтратом первой ступени.

При расчете фильтров второй ступени общую жесткость поступающей на них воды следует принимать 0,1 г-экв/куб. м, рабочую емкость поглощения катионита - 250-300 г-экв/куб. м.

23. При обосновании для умягчения воды повышенной минерализации допускается применение схем противоточного или ступенчато-противоточного натрий-катионирования.

Водород-натрий-катионитный метод

умягчения воды

24. Водород-натрий-катионитный метод следует принимать для удаления из воды катионов жесткости (кальция и магния) и одновременного снижения щелочности воды.

Этот метод следует применять для обработки подземных вод и вод поверхностных источников с мутностью не более 5-8 мг/л и цветностью не более 30 град.

Умягчение воды надлежит принимать по схемам:

параллельного водород-натрий-катионирования, позволяющего получить фильтрат общей жесткостью 0,1 г-экв/куб. м с остаточной щелочностью 0,4 г-экв/куб. м; при этом суммарное содержание хлоридов и сульфатов в исходной воде должно быть не более 4 г-экв/куб. м и натрия не более 2 г-экв/куб. м.

последовательного водород-натрий-катионирования с "голодной" регенерацией водород-катионитных фильтров; при этом общая жесткость фильтрата составит 0,01 г-экв/куб. м, щелочность - 0,7 г-экв/куб. м;

водород-катионирования с «голодной» регенерацией и последующим фильтрованием через буферные саморегенерирующиеся катионитные фильтры; при этом общая жесткость фильтрата будет на 0,7-1,5 г-экв/куб. м выше некарбонатной жесткости исходной воды, щелочность фильтрата - 0,7-1,5 г-экв/куб. м. Катионитные буферные фильтры допускается не предусматривать, если не требуется поддержания остаточной жесткости, щелочности и рН в строго определенных пределах. Следует предусматривать возможность регенерации буферных фильтров раствором технической поваренной соли.

25. Соотношения расходов воды, подаваемой на водород-катионитные и натрий-катионитные фильтры при умягчении воды параллельным водород-натрий-катионированием, следует определять по формулам:

расход воды, подаваемой на водород-катионитные фильтры, куб. м/ч,

#G0

(10)

#G0 расход воды, подаваемой на натрий-катионитные фильтры

, куб. м/ч,

#G0

(11)

где q(пол) - полезная производительность водород-натрий-катионитной установки, куб. м/ч;

#G0

и

полезная производительность соответственно водород-катионитных и

натрий-катионитных фильтров, куб. м/ч;

Щ(о) - щелочность исходной воды, г-экв/куб. м;

Щ(у) - требуемая щелочность умягченной воды, г-экв/куб. м;

А - суммарное содержание в умягченной воде анионов сильных кислот (сульфатов, хлоридов, нитратов и др.), г-экв/куб. м.

Примечания: 1. Водород-катионитные фильтры могут быть использованы и как натрий-катионитные, поэтому должна быть предусмотрена возможность регенерации двух-трех водород-катионитных фильтров раствором технической поваренной соли.

2. Расчет трубопроводов и фильтров следует производить на режиме при наибольшей нагрузке на водород-катионитные фильтры, наибольшей щелочности (Щ) воды и наименьшем содержании в ней анионов сильных кислот (А); при наибольшей нагрузке на натрий-катионитные фильтры, наименьшей щелочности воды и наибольшем содержании в ней анионов сильных кислот.

26. Объем катионита W(н), куб. м, в водород-катионитных фильтрах следует определять по формуле

#G0

(12)

Объем катионита W(Na), куб. м, в натрий-катионитных фильтрах следует определять по формуле

#G0

(13)

где Ж(o) - общая жесткость умягченной воды, г-экв/куб. м

n(p) - число регенераций каждого фильтра в сутки, принимаемое согласно п. 14;

#G0	- рабочая обменная емкость водород-катионита, г-экв/куб. м;

#G0	- рабочая обменная емкость натрий-катионита, г-экв/куб. м;

С(Na) - концентрация в воде натрия, г-экв/куб. м, определяемая согласно п. 15.

#G0 27. Рабочую обменную емкость

, г-экв/куб. м, водород-катионита следует определять

по формуле

#G0

(14)

#G0 где

- коэффициент эффективности регенерации водород-катионита, принимаемый по табл. 4;

С(к) - общее содержание в воде катионитов кальция, магния, натрия и калия, г-экв/куб. м;

q(уд) - удельный расход воды на отмывку катионита после регенерации, принимаемый равным 4-5

куб. м воды на 1 куб. м катионита;

Е(полн) - паспортная полная обменная емкость катионита в нейтральной среде, г-экв/куб. м.

Таблица 4

#G0Удельный расход серной кислоты на регенерацию катионита, г/г-экв, рабочей обменной емкости	50	100	150	200
Коэффициент эффективности регенерации водород-катионита,	0,68	0,85	0,91	0,92

При отсутствии паспортных данных Е(полн) следует принимать согласно п. 15.

28. Площадь водород-катионитных и натрий-катионитных фильтров F(Н), кв. м, и F(Na) , кв. м, следует определять по формуле

#G0

(15)

где Н(к) - высота слоя катионита в фильтре, м, принимаемая согласно п. 16.

Потерю напора в водород-катионитных фильтрах, интенсивность взрыхления и скорость фильтрования следует принимать согласно пп. 18-20.

29. Количество рабочих водород-катионитных и натрий-катионитных фильтров при круглосуточной работе должно быть не менее двух.

Количество резервных водород-катионитных фильтров надлежит принимать: один - при количестве рабочих фильтров до шести и два - при большем количестве. Резервные натрий-катионитные фильтры устанавливать не следует, но должна быть предусмотрена возможность использования резервных водород-катионитных фильтров в качестве натрий-катионитных согласно примеч. к п. 25.

30. Регенерацию водород-катионитных фильтров надлежит принимать 1-1,5 %-ным раствором серной кислоты. Допускается разбавление серной кислоты до указанной концентрации водой непосредственно перед фильтрами в эжекторе.

Скорость пропуска регенерационного раствора серной кислоты через слой катионита должна быть не менее 10 м/ч с последующей отмывкой катионита неумягченной водой, пропускаемой через слой катионита сверху вниз со скоростью 10 м/ч.

Отмывка должна заканчиваться при кислотности фильтра, равной сумме концентраций сульфатов и хлоридов в воде, поступающей на отмывку.

Первую половину объема отмывочной воды следует направлять на нейтрализацию, в накопители и т. п., вторую половину - в баки для взрыхления катионита.

Примечание. Для регенерации водород-катионитных фильтров при обосновании допускается применение кислот соляной и азотной (для КУ-2).

31. Расход 100 %-ной кислоты Р(н), кг, на одну регенерацию водород-катионитного фильтра надлежит определять по формуле

#G0

(16)

где а(н) - удельный расход кислоты для регенерации катионита, г/г-экв, определяемый по рис. 2 в зависимости от требуемой жесткости фильтрата.

Рис. 2. График для определения общей жесткости воды,

умягченной водород-катионированием

32. Объемы мерника крепкой кислоты и бака для разбавленного раствора кислоты (если разбавление ее производится не перед фильтрами) надлежит определять из условия регенерации одного фильтра при количестве рабочих водород-катионитных фильтров до четырех и для регенерации двух фильтров при большем количестве.

33. Аппараты и трубопроводы для дозирования и транспортирования кислот следует проектировать с соблюдением правил техники безопасности при работе с кислотами.

34. Удаление двуокиси углерода из водород-катионированной воды или из смеси водород - и натрий-катионированной воды надлежит предусматривать в дегазаторах с насадками кислотоупорными керамическими размером 25х25х4 мм или с деревянной хордовой насадкой из брусков.

Площадь поперечного сечения дегазатора следует определять исходя из плотности орошения при керамической насадке 60 куб. м/ч на 1 кв. м площади дегазатора, при деревянной хордовой насадке - 40 куб. м/ч.

Вентилятор дегазатора должен обеспечивать подачу 15 куб. м воздуха на 1 куб. м воды. Определение напора, развиваемого вентилятором, следует производить с учетом сопротивления керамической насадки, принимаемого равным 30 мм вод. ст. на 1 м высоты слоя насадки, сопротивления деревянной хордовой насадки - 10 мм вод. ст. Прочие сопротивления следует принимать равными 30-40 мм вод. ст.

Высоту слоя насадки, необходимую для снижения содержания двуокиси углерода в катионированной воде, следует определять по табл. 5 в зависимости от содержания свободной

#G0 двуокиси углерода

г/куб. м, в подаваемой на дегазатор воде, определяемой

по формуле

#G0

(17)

#G0 где

- содержание свободной двуокиси углерода в исходной воде, г/куб. м;

Щ(о) - щелочность исходной воды, г-экв/куб. м.

Таблица 5

#G0Содержание в воде, подаваемой на	Высота слоя насадки в дегазаторе, м
дегазатор, г/куб. м	кислотоупорная керамическая	деревянная хордовая
1	2	3
50	3	4
100	4	5,2
150	4,7	6
200	5,1	6,5
250	5,5	6,8
300	5,7	7

35. При проектировании установок для умягчения воды последовательным водород-натрий-катионированием с «голодной» регенерацией водород-катионитных фильтров следует принимать: