Расчет ионообменного фильтра

1. В качестве ионообменного материал выбрана марка ионита «Катионит КУ-2-8» со следующими показателями:

Размер зёрен,мм	Насыпная масса, т/м3	Полная обменная емкость, г-экв/м3
Товарного продукта	В набухшем состоянии
0,315-1,25	0,7-0,88	0,34

2. Определим рабочую обменную ёмкость по формуле:

Е_р=α_э*β*Е_полн-φ*q_уд*∑_и.о.=(0,67*0,5*1700)-(0,5*6*1,397)= 565,3 г-экв/л

Где :

α_э=0,67 для Na-фильтров ;

β – коэффициент учитывающий противоионный принимаемый только для Na-фильтров и зависит от отношения поступающих на ионообменный фильтр. Согласно приложению 5, коэффициент β=0,5.

φ – для Na фильтров =0,5;

q­_уд=6 м³/м³ загрузки;

Е_полн=1700 г-экв/м³;

∑_и.о. – суммарная концентрация задерживаемых ионов в отмывочной воде.

3. Скорость фильтрования воды в нормальном режиме для Na фильтров первой ступени.

= 30,3 м/ч;

Где: Н – высота слоя катионита =2м;

Т – продолжительность фильтроцикла, принимаем 24 часа;

К’ – эмпирический коэффициент равный 0,02 для Na фильтров первой ступени;

∑_и – суммарная концентрация задерживаемых ионов равная 1,397 мг-экв/л;

d – размер зёрен загрузки принимаем 1 мм;

4. Необходимая площадь фильтров: f_общ=Q/V_н= 24/30,3=0,8 м²;

5. Исходя из полученной площади фильтров принимаю ионитовый фильтр марки ФИПа-1-0,7-0,6-Na, со следующими характеристиками:

Площадь фильтрования, м2	Диаметр фильтра, мм	Высота фильтрующего слоя, мм	Расход, м3/ч	Масса, кг	Изготовитель
0,38					СЭЗ

6. Общая площадь фильтра; =n_р*f_cm=3*0,38=1,14 м²;

Высота загрузки Н=2м.

7. Действительная скорость в фильтрования в нормальном режиме:

V=Q/ =24/1,14=21,05 м/ч;

8. V= = =31,6 м/ч;

9. Объем загрузки фильтров: W=f_сm*H*n_р=0,38*2*3=2,28 м³;

10. Число регенераций в сутки: m= = =0,62 раз/сут.

11. Интенсивность взрыхления: _в=3 л/с*м²;

Продолжительность взрыхления t_в=12 мин;

Следовательно расход воды на взрыхление: q_в= _в*f_cm=3*0,38=1,14 л/с;

12. Объем воды на одно взрыхление:

W_в=q_в* t_в* =1,14*12*(60/1000)=0,821 м³;

13. Количество 100%-ного регенерационного раствора:

G_1.100= = =51,55 кг;

Где: удельный расход реагента на регенерацию и.о. фильтра =120г/г-экв;

Объем регенерационного раствора на одну регенерацию:

W_р.р= = = 0,61 м³;

Где:

γ_р=1056 кг/м³;

С=5%;

14. Продолжительность пропускания регенерационного раствора:

t_р.р= = 1,6 мин;

Где: V_р-р – 4 м/ч;

15. Объем воды на одну отмывку одного фильтра:

W_оm= q_у*f_cm*H=6*0,38*2=4,56 м³;

16. Продолжительность отмывки определяется по формуле:

t_ост= = 120 мин;

Где: V_om­=6 м/ч.

17. Общая продолжительность регенерации одного фильтра:

t_p=t_в+t_p.p.+t_om=12+1,6+120=133,6 мин;

18. Емкость бака для хранения взрыхляющей воды:

W_бака=2W=2*0,821=1,642 м³;

19. Потери напора при фильтрации воды -6м.

20. Расход воды, который должен поступать на данные фильтры с предыдущей ступени обработки находим по формуле:

Q_пред=Q+ = =24,48 м³/ч.

3.3 Расчет механического фильтра

При расчете механического фильтра в качестве загрузки принимаем антрацит, с диаметром зерен d=0,8мм и скоростью фильтрования при нормальном режиме V_н=5 м/ч.

1. Необходимая площадь фильтрования:

f_общ= = =5,141 м²;

2. Исходя из полученной площади, принимаем стандартные фильтры марки ФОВ-2,0-0,6 со следующими техническими параметрами:

Площадь фильтрования, fcm, м2	Диаметр фильтра, мм	Высота фильтрующего слоя, мм	Расход, м3/ч	Масса, кг	Изготовитель
3,14					ТКЗ

Количество рабочих фильтров – 2.

Количество резервных фильтров – 1.

3. Общая площадь фильтра: f=n_p*f_cm=3,14*2=6,28 м²;

4. Действительная скорость фильтрования в нормальном режиме:

V=1,05* м/ч;

5. Скорость фильтрования при отключении одного из фильтров на взрыхляющую промывку:

V_ф= = =8,2 м/ч;

6. Расход на промывку:

q_п= ω* f_cm=10*3,14=31,4 м³;

Где: ω=10 л/с и t_n=6 мин.

7. W_пр= q_п* t_n* =31,4*6*0,06=11,304 м³;

8. W^­­_б=2* W_пр= 22,608 м³;

9. Концентрация взвешенных веществ в воде, поступающих на механические фильтры:

C_oc=10 мг/л

10. Количество промывок каждого фильтра в сутки:

m= = ;

11.Расход воды, который должен поступать на механические фильтры:

Q_пред=Q+ = м³/ч.