Показатели качества исходной воды

1. Содержание ионов кальция и магния:

Ca²⁺=127/20=6,35

Mg²⁺=33/12,2=2,7

Общая жесткость Ж_общ= Ca²⁺+ Mg²⁺= 9,05

2. Щелочность, некарбонатная жесткость:

Щ_К=НСО₃

HCO₃^-=96/61=1,57

Ж_нк= Ж₀- Щ₀= 7,48

3. Содержание сульфатов, хлоридов, содержание K⁺+Na⁺:

Cl^-=178/35,5=5,02

SO₄^2-=324/48=6,75

(K+Na)=∑An-∑Kt=(1,57+5,02+6,75)-(6,35+2,7)= 4,29

4. t_{исходная}=5˚С

t_{подогрева}=35˚С

5. Общее солесодержание:

Р=∑An+∑Kt+(Na+K)+(Na+K)*25

Р=(1,57+5,02+6,75)+(6,35+2,7)+4,29*25=129,64 ;

6. Величина рН=7,2ед.

7. Содержание СО₂:

СО₂=10^А=10^-0,904=0,125 ;

Где: А=рК₁- рН+lg f₁+lg(HCO₃)=6,525-7,6-0,025+0,196=-0,904

рК₁ = 6,525 при t_исх=5˚С

lg f₁=-0,025 при Р=129,64 ;

lg(HCO₃*10^-3)=0,196

8. Содержание взвешенных веществ, цветность:

М₀=150 мг/л

Ц₀=80 град

9. Состав исходной воды:

2.3. Умягчение воды известково-содовым методом

Так как Ж­_нк>Ж_к то для умягчения воды принимаем известково- содовый метод.

1. Величина рН при которой проводится умягчение:

рН=10,2 ед.

2. Ориентировочная доза извести и соды:

Д_СаО=2СО₂^-+НСО₃^-+ Mg²⁺+0,5=2*0,125+1,57+2,7+0,5=5,02

Д_NaCO3=Ж_нк+1=7,48+1=8,48

3. Количество взвешенных веществ после проведения реакции умягчения:

М= М₀+50*Д_СаО+50 *Ca²⁺+29* Mg²⁺+ Д_СаО*28* ;

М=150+50*5,02+50*6,35+29*2,7+5,02*28*(100-60/60)= 890,5 мг/л

4. Доза коагулянта:

Д_к.э.=(3 )/Э_FeSO4=(3 )/76=0,38

5. Температура воды после подогрева t_под=35˚С

6. Содержание в обработанной воде сульфатов, гидратной щелочности, магния:

SO₄^2- = SO₄^2-+Д_к.э.=6,75+0,38=7,13

ОН^- =10^{3-рКw+рН-lgF1}=10^{3-13,68+10,2+0,025}=0,44

Где: рК_w – 13,68 согласно приложению 1.

lg f₁= - 0,025 при Р=129,64 ;

рН=10,2 ед.

Mg²⁺=2*10³*10^А/(ОН^-)²=2*10³*10^-4,42/(0,44)²=0,39

А=-рL_Mg(OH)3-2lg f₁-lg f­₂+6=-10,57+0,05+0,1+6=-4,42

Где: рL_Mg(OH)3=10,57

2lg f₁=-0,05

lg f­₂= -0,1

Na⁺+K⁺=( Na⁺+K⁺)₀+Д_Na2CO3=4,29+8,48=12,77

7. Остаточное содержание кальция в обработанной воде:

Ca²⁺=-

Где: N= Mg²⁺+ Na⁺+K⁺-(Cl₀^-+ SO₄^2- OH^-)

N=0,39+12,77-(5,02+7,13+0,44)= 0,57

P=(4*10⁶*10^-pLCaCO3)/10^2lgf2=0,32

pL_CaCO3=7,29

2lg f­₂= -0,2

R=2*10^{pH+lgf1-pK2-lgf2}=2*10^{10,2-0,025-10,21+0,1}=2,323

pK₂=10,2

8. Суммарное содержание НСО^-₃ и СО^2-₃ в обработанной воде:

НСО^-₃+ СО^2-₃=N+Ca²⁺=0,57+1,02=1,59

9. Остаточное содержание карбонатных ионов, гидрокарбонатных ионов:

СО^2-₃= НСО^-₃+ СО^2-₃)= 1,11

Следовательно:

НСО^-₃=1,59-1,11=0,48

10. Доза извести:

Д_CaCO3=2CO_{2 0}+HCO₃ ^-+(Mg²⁺₀- Mg²⁺)+OH^-+Д_к.э.

Д_CaCO3=2*0,125+0,48+(2,7-0,39)+0,44+0,38=3,86

11. Состав воды после известково-содового умягчения:

Ж_ост=1,41

Щ₂= 2,03

2.4. Обработка воды серной кислотой (подкисление воды)

1. Доза серной кислоты:

Д_к=Щ₂+Щ_ост=2,03-0,4= 1,63

Щ₂= 2,03

Щ_ост= 0,4

2. Состав воды после подкисления:

Ж=Ж_ост=1,41

Na⁺=Na⁺₀ =12,77

HCO­₃^-=Щ­_ост=0,4

SO₄^2- =SO₄^2-­₊Д_к=7,13+1,63=8,76

Cl^- =Cl^-₀ =5,02

CO₂ до подкисления:

CO_2исх=СO_2исх­+(НСО­₃^- - НСО^-₃)+ *СО₃^- = (0,48-0,4)*(1,11/2)= 0,044

Где: СO_2исх­=0

CO₂ после подкисления:

CO₂= CO_2исх+Д_к=0,044+1,63=1,67

Ж_ост=1,41

Ж_к= 0,4

Ж_нк= 1,01

2.5. Обработка воды после реагентного умягчения на Na-катионитовых фильтрах I и II ступени

Расчет состава воды после Na-катионитовых фильтров I ступени.

1. Остаточная жесткость фильтрата:

Ж­_ост.Na=0,00125* ² = 0,00125* *14,18=0,013

Где: для фильтров I ступени при расходе соли 120 Равен 0,67 ед.

=1,41+12,77=14,18

2. Состав воды послеNa-катионитовых фильтров:

Na⁺= Ж­_ост.Na=14,18- 0,013=14,17

Так как Ж­_ост.Na <требуемой потребителем жесткости то Na-катионитовые фильтры II ступени не требуются.

2.6. Обработка воды на дегазаторе (декарбонизация)

1. Содержание углекислоты в обрабатываемой воде:

CO_{2 вход}=1,67

CO_{2 вход}= 73,48 мг/л

2. Содержание углекислоты в обработанной воде (требование потребителя):

CO_{2 вых}=0,114

CO_{2 вых}= 5 мг/л

3. Количество удаляемой углекислоты:

CO_{2 уд}= 1,556

CO_{2 уд}= 68,48мг/л

4.Состав после декарбонизации воды:

3. Расчет сооружений

Расчет дегазатора

1. Концентрация СО₂ на входе и на выходе дегазатора:

С_вх – 73,48 мг/л

С_вых – 5 мг/л

2. Расчетный расход: q=Q/3600=24/3600=0,0067 м³/с.

3. Принятая плотность орошения П=50 м³/ч*м²,

Парциальное давление СО­₂ в атмосферном воздухе Р­₀=100 Па;

Коэффициенты адсорбции и десорбции ( для дегазатора с керамическими кольцами). α=1,32; k=0,51;

Р_атм=101,325 Па;

R=8,31; T=308 К;

4. Движущая сила десорбции ΔС определяется по формуле:

ΔС= =

Где:

С_рвых­­= α* = =1,3 мг/л

С_рвх­­= α* =1,32*

Где Р_в – парциальное давление выделившейся СО₂; находится по формуле:

Р_в= =200 Па;

Q_в= 20q=20*0,0067=0,134 м³/с.

=44

5. Площадь поверхности насадки (керамических колец) определяем по формуле:

F= ²;

6. Площадь поперечного сечения дегазатора находим по формуле:

f=q*3600/П=0,0067*3600/50=0,4824 м²

7. Объем насадки колец 25х25х3 будет равен:

W=F/F_уд=152/204=0,745 м³;

F_уд=204 м²/м³

8. Диаметр дегазатора равен:

Д= = м;

9. Высота насадки Н=W/f=0,745/0,4824=1,54 м;

10. Потери напора воздуха в дегазаторе ΔН_воз­­=300 Па

Расход воздуха q=0,134 м³/с=8,04м³/мин.

Для подачи воздуха в установку принимаем две воздуходувки ВК-12 с избыточным давлением 16 м и производительностью 9,8 м³/мин каждая.