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:
Ер=αэ*β*Еполн-φ*qуд*∑и.о.=(0,67*0,5*1700)-(0,5*6*1,397)= 565,3 г-экв/л
Где :
αэ=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;
qуд=6 м3/м3 загрузки;
Еполн=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: fобщ=Q/Vн= 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; =nр*fcm=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=fсm*H*nр=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 tв=12 мин;
Следовательно расход воды на взрыхление: qв= в*fcm=3*0,38=1,14 л/с;
12. Объем воды на одно взрыхление:
Wв=qв* tв* =1,14*12*(60/1000)=0,821 м3;
13. Количество 100%-ного регенерационного раствора:
G1.100= =
=51,55 кг;
Где: удельный расход реагента на регенерацию и.о. фильтра =120г/г-экв;
Объем регенерационного раствора на одну регенерацию:
Wр.р= =
= 0,61 м3;
Где:
γр=1056 кг/м3;
С=5%;
14. Продолжительность пропускания регенерационного раствора:
tр.р= =
1,6 мин;
Где: Vр-р – 4 м/ч;
15. Объем воды на одну отмывку одного фильтра:
Wоm= qу*fcm*H=6*0,38*2=4,56 м3;
16. Продолжительность отмывки определяется по формуле:
tост= =
120 мин;
Где: Vom=6 м/ч.
17. Общая продолжительность регенерации одного фильтра:
tp=tв+tp.p.+tom=12+1,6+120=133,6 мин;
18. Емкость бака для хранения взрыхляющей воды:
Wбака=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:
Qпред=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 Vн=5 м/ч.
1. Необходимая площадь фильтрования:
fобщ= =
=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=np*fcm=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:
Vф= =
=8,2 м/ч;
6. Расход на промывку:
qп= ω* fcm=10*3,14=31,4 м3;
Где: ω=10 л/с и tn=6 мин.
7. Wпр= qп* tn* =31,4*6*0,06=11,304 м3;
8. Wб=2* Wпр= 22,608 м3;
9. Концентрация взвешенных веществ в воде, поступающих на механические фильтры:
Coc=10 мг/л
10. Количество промывок каждого фильтра в сутки:
m= =
;
11.Расход воды, который должен поступать на механические фильтры:
Qпред=Q+ =
м3/ч.