Н-катионирование

Метод Н-катионирования основан на пропуске воды через катионит, регенерированный кислотой. При фильтровании катионы, содержащиеся в воде, обмениваются на ионы водорода, содержащиеся в катионите. При этом протекает процесс вытеснения из катионита ранее поглощенных ионов Na ⁺ ионами Ca^{2 +} и Mg^{2 +} , поэтому катионит по ионам Na⁺ истощается быстрее, чем по ионам Ca^{2 +} и Mg^{2 +} . Технологические данные для расчета Н-катионитовых фильтров приведены в [4]. Расход воды, подаваемой на Н-катионитовый фильтр

.

Расход воды на Na-катионитовый фильтр

.

Здесь Q _у – производительность Н-Na-катионитовой установки, учитывающий требуемый потребителем расход воды с учетом собственных нужд каждой из последующих стадий обработки, м³/ч; Q ^H и Q ^Na – производительность соответствующих установок, м³/ч; Щ _о и Щ _ост– щелочность исходной и обработанной воды, соответственно, мг-экв/л; А – суммарное содержание в исходной воде анионов сильных кислот (сульфатов, хлоридов, нитратов и др.), мг-экв/л.

Расчет фильтров и трубопроводов производится при наибольшей нагрузке на Н-катионитовые фильтры, наибольшей щелочности воды и наименьшем содержании в ней сильных кислот, при наибольшей нагрузке на Na-катионитовые фильтры – в период наименьшей щелочности воды и наибольшего содержания анионов сильных кислот.

Площадь Н-катионитовых фильтров выбирают из числа стандартных с учетом скорости фильтрования.

, где w _р и w _м – рекомендуемая и максимальная скорость фильтрования [4]; f _н – площадь фильтрованияH-катионитового фильтра, м² (стандарт завода); a – количество рабочих Н- фильтров (не менее двух), без резервного. Число резервных фильтров – один при числе работающих до шести, и два – при большей количестве. РезервныеNa - катионитовые фильтры не устанавливаются. Число регенераций каждого фильтра определяется по формуле

, где n =1...3 – число регенераций каждого фильтра в сутки; Ж _о и Ж _ост – жесткость исходной воды и остаточная жесткость после фильтров, мг-экв/л; Н _сл – высота слоя катионита в стандартном фильтре, м; а_Н – число рабочих фильтров; -рабочая обменная емкость катионита. , где - коэффициент эффективности регенерации, зависящий от удельного расхода серной кислоты q _к.

Полная обменная емкость катионита Е _пол определяется по данным завода-изготовителя; q _уд – удельный расход на отмывку катионита. Принимается 4…5 м³ на 1 м³ катионита; С _к– cуммарная концентрация в исходной воде катионов мг-экв/л.

Регенерация фильтра производится 1…1.5 % раствором серной кислоты. Расход кислоты на регенерацию определяется по формуле . Здесь –расход 100 % серной кислоты на одну регенерацию, кг; q _к – удельный расход кислоты на регенерацию, г/г-экв рабочей обменной емкости.

5.2.3. H-катионирование с "голодной" регенерацией фильтров

При обычном Н-катионировании регенерация производится с расходом кислоты в 2.5…3 раза большим теоретически необходимого. При "голодной" регенерации расход кислоты равен теоретическому. Фильтрат имеет малую карбонатную жесткость, численно равную щелочности и содержит много углекислоты. Такая технология применяется для вод гидрокарбонатного состава, к которому относятся воды около 80% рек страны. При обработке происходит частичное умягчение, существенное снижение щелочности. Рекомендованная и максимальная скорости фильтрования, м/ч, определяются по [4]. Расход 100 % серной кислоты на регенерацию в сутки определяется по формуле , технической серной кислоты по формуле , где 92 % – содержание H₂SO₄ в технической кислоте. Здесь Q _H – производительность фильтра, м³/ч; f _H – площадь сечения, м²; a – число фильтров, не менее двух, кроме резервного. Число регенераций n каждого фильтра принимается 1…3 в сутки. .

Принимают – рабочую обменную емкость катионита для сульфоугля равной 300, для КБ-4600 г-экв/м³. Расход 100% серной кислоты на одну регенерациюравен . Расход технической серной кислоты в сутки определяется как . Расход воды на одну регенерацию состоит из: 1) расхода воды на взрыхляющую промывку , м³, рассчитываемого как для Na -катионитовых фильтров;

2) расхода воды, м³, на приготовление регенерационного раствора , где b =0.7-1 % – концентрация регенерационного раствора; -плотность регенерационного раствора в зависимости от концентрации серной кислоты [4];

3) расхода воды на отмывку катионита, м³/ м³ , принимается по [4]. Расход воды на одну регенерацию без использования воды на взрыхление

. То же при использовании воды для взрыхления . Среднечасовой расход воды на собственные нужды, м³/ч . Межрегенерационный период работы каждого фильтра , где n – число регенераций каждого фильтра в сутки, –время регенерации фильтра, ч. Время регенерации фильтра, мин, определяется из уравнения .Время взрыхляющей промывки определяется по [4]; время пропуска регенерационного раствора , мин. Число одновременно регенерируемых фильтров определяется по формуле .

Дата добавления: 2014-12-07