Расчет ионообменных фильтров

Сточные воды, обладающие высокой токсичностью, не могут быть сброшены в открытые водоемы без соответствующей обработки. Применение ионообменных смол позволяет обеспечить не только глубокую очистку сточных вод, но и возвратить в производство ценные продукты. Примером может служить ионообменная технология очистки сточных вод Сточная вода последовательно проходит катионитовые фильтры, заполненные смолой КУ-2 в Н-форме, и анионитовые фильтры, в которые загружена смола AB-17 в OH-фopме. Такая технологическая схема позволяет получить почти полностью обессоленную воду. Остаточное солесодержание очищенной воды не превышает 15 мг/л. Поэтому такая вода без всяких ограничений может быть использована для любых технологических целей.

1. Расчет катионитовых фильтров.

Катиониты-иониты, в зернах которых при ионообменном процессе происходит обмен катионов.

Каждый катионит обладает определенной обменной емкостью выражающейся количеством катионов, которые катионит может обменять в течение фильтроцикла. Обменную емкость катионита измеряют в грамм-эквивалентных задержанных катионов на 1 м3 катионита, находящегося в набухшем (рабочем) состоянии после пребывания в воде, т. е. в таком состоянии, в котором катионит находится в фильтре. Различают полную и рабочую обменную емкость катионита.

Полной обменной емкостью называют то количество катионов, которое может задержать 1 м3 катионита, находящегося в рабочем состоянии, до того момента, когда жесткость фильтрата сравнивается с жесткостью исходной воды.

Рабочей обменной емкостью катионита называют то количество катионов, которое задерживает 1 м3 катионита до момента «проскока» в фильтрат катионов. Рабочая обменная емкость катионита зависит от вида извлекаемых из воды катионов, cоотношения солей в умягчаемой воде, значения рН, высоты слоя катионита, скорости фильтрования, режима эксплуатации катионитовых фильтров, удельного расхода регенерирующего реагента и от других факторов.

Обменную емкость, отнесенную ко всему объему катионита, загруженного в фильтр, называют емкостью поглощения.

Объем Н-катионита в фильтрах первой ступени:

м³,

где α₁ – коэффициент для учета расхода воды на собственные нужды установки (α₁=1,1÷1,5);

Q_сут – полезный расход обессоленной воды, м³/сут;

∑[К] – сумма катионов в исходной воде, мг-экв/л;

n – число фильтроциклов в сутки (принимается не менее 2).

Рабочая обменная способность катиона:

Е_раб = α_э^н ·γ·Е_полн – 0.5·q·∑[К] = 0.85·0.8·570– 0.5·4·17,75=352,1 мг-экв/м³, где α_э^н – коэффициент эффективности регенерации;

γ – коэффициент для учета снижения обменной способности Н-катионита по катиону натрия по сравнению с обменной способностью по катиониту жесткости (принимается равным 0,8);

Е_полн – полная обменная способность катиона, длясульфоугля мелкого 1 сорта принимается=570 г-экв/м³;

q – удельный расход осветленной воды на отмывку 1 м³ Н-катионита, принимается равным 4.

Площадь катионитовых фильтров первой ступени:

м², (5.1.2)

где h=2,5 м – высота слоя загрузки.

По таблице принимаем диаметр фильтра d_ф=3400 мм.

Площадь одного фильтра:

м² (5.1.3)

Количество фильтров:

(5.1.4)

Суммарная площадь катионитовых фильтров:

∑F_H1=N·f_H1=3·9,1=27,3 м² (5.1.5)

Определяем скорость фильтрации воды, величина которой при нормальном режиме не должна превышать 25, а при форсированном - 30м/ч

Дата добавления: 2015-06-30