Ку
|
1,1
|
1,5
|
2
|
3
|
4
|
µ
|
0,009
|
0,012
|
0,016
|
0,024
|
0,032
|
f
|
0,6
|
0,59
|
0,57
|
0,54
|
0,52
|
ПРСаSO4
|
0,43
|
0,78
|
1,3
|
2,62
|
4,3
|
Строим график зависимости коэффициента упаривания от величины
ПРСаSO4
При значении ПРСаSO4=2,4*10-5
находим оптимальное значение коэффициента упаривания Ку=2,8. Тогда
%,
Расход добавочной воды требуется только для пополнения потерь воды
на испарение и унос, что составляет
Р = Р1 + Р2 + Р3 =2,33%;
или
м3/ч.
Дкис=100·49· (2,16-1,37/2,75)/80 = 17,6 мг/л
Часовой расход кислоты:
;
кг/ч.
Суточный расход кислоты
кг/сут.
Борьба с солевыми отложениями (обработка фосфатами)
При обработке воды фосфатами для предупреждения карбонатных
отложений нужно предусматривать продувку P3, %:
%,
где: Ку.доп. - это допустимый коэффициент упаривания
воды, определяемый по формуле:
Ку.доп. = (2 - 0,125·Щдоб) (1,4-0,01·t1) (1,1 - 0,01·Ждоб)
Ку.доп = (2 - 0,125·1,48) (1,4 - 0,01·36) (1,1 -
0,01·4,21)=1,91
где: t1 - температура оборотной воды до охладителя t1= 39º;
Ждоб - жесткость общая добавочной воды Ждоб
= 4,21 мг-экв/л;
Щдоб - щелочность добавочной воды Щдоб =
1,48 мг-экв/л.
Расход продувочной воды:
м3/ч;
Расход фосфатов в пересчете на P2O5:
г/ч.
7.
Предотвращение биологических обрастаний
Для предупреждения развития бактериальных биологических
обрастаний в теплообменных аппаратах и трубопроводах применяем хлорирование
оборотной воды в соответствии с прил. 11 СНиП. Дозу хлора определяем исходя из
хлорпоглощаемости добавочной воды:
= 5·2,8 + 2 = 16 мг/л.
где: П - хлорпоглощаемость воды, добавляемой в систему, П = 5
мг/л.
Отсюда определяем производительность хлораторов:
= кг/ч;
где: Qохл - это расход оборотной воды Qохл = 7200
м3/сутки.
Т - продолжительность периода хлорирования, Т=1 ч
n - число периодов обработки воды хлором в сутки, n=4
Для предупреждения биологических обрастаний градирен применяется
дополнительное периодическое хлорирование воды перед поступлением ее на
охладитель. Принимаем дозу добавочного хлора 7-10 мг/л и периодичность
обработки 3 - 4 раза в месяц по 1 часу.
Кроме хлорирования применяют обработку раствором медного купороса.
Доза медного купороса 1-2 мг/л, периодичность 3-4 раза в месяц,
продолжительность 1 час.
Определяем емкость бака для приготовления раствора медного
купороса:
=м3;
где: t - продолжительность введения медного
купороса, 1 час;
D - доза медного купороса, 2 мг/л;
Смк - концентрация медного купороса в растворе, 20000
г./м3.
8. Борьба с механическими отложениями в оборотной системе
В оборотную систему водоснабжения предприятия вносится большое
количество грубодисперсных примесей с добавочной водой (природной) и с воздухом
на градирне. Возможность и интенсивность образования механических отложений в
резервуарах градирни и в теплообменных аппаратах определяется на основе опыта
эксплуатации оборотных систем предприятий, расположенных в данном районе. Для
уменьшения количества грубодисперсных примесей, вводимых в систему оборотного
водоснабжения, применяем осветление добавочной воды непрерывно, т.к.
концентрация взвешенных веществ в источнике 40 мг/л. Для интенсификации
процесса осветления применяем коагулирование воды и ее фильтрование. Как было
сказано выше, определим дозу извести для подщелачивания добавочной воды
(для улучшения процесса хлопьеобразования механических примесей) по
формуле:
Ди =28·βи·Кt·Щ = 28·0,20·1·2,6= 14,56 мг/л.
где: βи - это коэффициент, определяемый в
зависимости от pH=7,1 добавочной воды (до стабилизационной
обработки) и индекса насыщения j= -0,54
Кt=1 - это коэффициент, зависящий от
температуры воды: при t=260C.
Щ - это щелочность воды добавочной до стабилизационной обработки
Щ=2,60.
Поступление механических загрязнений в виде пыли из воздуха
является основной причиной механических отложений в оборотной системе.
Количество пыли из воздуха можно выразить величиной:
=0,25*1,95=0,488, г/м3;
К - экспериментальный коэффициент, зависящий от плотности орошения
на охладителе, К=1,95; Свозд - загрязненность воздуха, 0,25 г./м3.
Для предотвращения и удаления механических отложений в
теплообменных аппаратах предусматриваем периодическую гидроимпульсную очистку
их в процессе работы. В трубопроводах предусматриваем скорости течения воды не
менее 1,5 м/с. Также необходимо принимать систематическую чистку резервуаров
под градирней.
9.
Расчет водоподготовительной установки для системы охлаждения
а)
Требования
к качеству воды:
· кремниевая кислота [SiO3] - 0,05 мг/л;
· железо общее [Fe2+] и [Fe3+] - до 0,1 мг/л;
· свободная углекислота [CO2] - 0 мг/л;
· жесткость Ж - до 0,01 мг-экв/л;
· солесодержание - до 0,3 мг/л.
б) Выбор схемы водоподготовки:
Учитывая исходные данные, принимаем двухступенчатую схему
обессоливания воды:
Н I - А I - Н II - Д - А II;
Н I, Н II - водород-катионитовые фильтры первой и второй ступени;
А I, А II - анионитовые фильтры первой и второй ступени;
Д - декарбонизатор (дегазатор).
В соответствии с принятой схемой обессоливания, требованиями
к качеству обессоленной воды и показателями качества исходной воды
предусматривается загрузка катионитовых фильтров I и II ступеней сильнокислотным
катионитом марки КУ-2. Анионитовый фильтр I ступени загружается слабоосновным
анионитом АН-2Ф, II ступени - сильноосновным анионитом
АВ - 17.
Расчет начинается с оборудования, расположенного в «хвосте»
установки, что дает возможность учесть дополнительную нагрузку на предыдущую
ступень, связанную с расходами воды на собственные нужды рассчитываемой
ступени.
10.
Расчет солесодержания после коагуляции
Нам известна доза извести для подщелачивания, для улучшения
процесса хлопьеобразования механических примесей по формуле:
Ди=28·βи·Кt·Щ=28·0,20·1·2,16=12,10
мг/л.
где: βи - это коэффициент,
определяемый в зависимости от pH=7,1 добавочной воды (до стабилизационной
обработки) и индекса насыщения j= -0,54
Кt=1 - это коэффициент, зависящий от температуры воды: при t=260C.
Щ - это щелочность воды добавочной до стабилизационной
обработки Щ=2,16.
Теперь определяем количество примесей, поступающих с исходной
водой:
= мг/л;
М - количество взвешенных веществ в исходной воде, М=40 мг/л
(принимается равным мутн-ти)
Dк - доза
коагулянта по безводному продукту Dк=36, мг/л;
Кк - коэффициент, принимаемый для очищенного
сернокислого алюминия (Кк =0,55);
Ц - цветность исходной воды, Ц=60º град.;
Ви - количество нерастворимых веществ, вводимых с
известью=0, мг/л.
Теперь определяем солесодержание после коагуляции:
, мг/л;
[HCO3-]к,
[HCO3-]0
- концентрация HCO3- в
воде после коагуляции и в исходной воде, мг/л;
[SO42-]0,
[SO42-]к
- концентрация SO42-
в исходной воде и в воде после коагуляции, мг/л;
Р0 - солесодержание исходной воды, мг/л.
мг/л;
Щк - щелочность воды после коагулирования, 1,57
мг-экв/л.
= , мг/л;
где: ек-эквивалентный вес безводного вещества Al2(SO4)3=57
мг/л
Определяем общее эквивалентное солесодержание содержание после
коагуляции:
, мг-экв/л;
мг-экв/л.
11.
Расчет анионитовых фильтров II ступени
Определяем количество кремниевой кислоты, подлежащей
удалению:
мг-экв/л.
В соответствии с п. 9 прил. 8 СНиП при содержании SiO32-
в обессоленной воде до 0,1 мг/л принимаем анионит АВ-17 с кремнеемкостью 0,5
г-экв/м3, минимальным остаточным содержанием SiO32-
в фильтрате 0,05 мг/л и ЕполнАII=530 г.-экв/м3.
Определяем рабочую обменную способность:
, г-экв/м3;
aэАII - коэффициент эффективности регенерации
анионитовых фильтров II ступени. Так
как через анионитовые фильтры II ступени
пропускается регенерационный раствор, предназначенный для регенерации обеих
ступеней, то можно принять aэАII=1;
qотмАII - удельный расход воды на отмывку 1 м3
анионита, принимаем согласно прил. 8, п. 8 СНиП 10м3/м3;
[SiO32-]
- концентрация SiO32-
в отмывочной воде.
г-экв/м3.
Определяем продолжительность работы каждого анионитового фильтра
между регенерациями:
, ч;
nр - число
регенераций анионитовых фильтров;
tр - общая
продолжительность всех операций по регенерации фильтра, ч.
ч.
Определяем расчетную скорость фильтрования:
, м/ч;
НАII -
высота слоя анионита, согласно п. 9, прил. 8/3/ НАII=1,5 м;
dАII -
средний диаметр зерен анионита, принимаем 1 мм;
[SiO32-]II - содержание SiO32- в воде
после анионитовых фильтров II ступени:
мг-экв/л.
м/ч.
Определяем общую площадь анионитовых фильтров II ступени по формуле:
, м2;
QэфAII -
производительность анионитовых фильтров II ступени с учетом собственных нужд. Так как на собственные нужды
катионитовых и анионитовых фильтров II
ступени расходуется частично обессоленная вода после анионитовых фильтров I ступени, то количество воды, поступающее на фильтры II ступени равно Qэф = 2880
м3/сут=120 м3/ч.
м2.
К установке принимаем типовые анионитовые фильтры марки ФИПа II -2,0-0,6, ТКЗ.
Технические характеристики:
· диаметр, D = 2000 мм;
· площадь одного фильтра, Fф = 3,14 м2;
· общая высота. Нобщ = 3235 мм;
· высота загрузки, hз = 1,5 м;
· фактический объем, Wф = 7,6 м3;
· объем анионита, Wан = 3,8 м3.
Определяем количество фильтров:
, шт.;
шт.
Принимаем 4 рабочих и один резервный анионитовый фильтр.
Определяем фактическую площадь фильтрования:
, м2;
NрабAII -
количество рабочих фильтров, шт.
м2.
Определяем объем загрузки во всех рабочих фильтрах:
, м3;
м3.
Определяем скорость фильтрования при нормальном режиме:
, м/ч;
м/ч.
, м/ч;
м/ч. << 50 м/ч.
Для подачи воды на анионитовые фильтры II ступени устанавливаем центробежный насос производительностью Qн = Qэф = 120 м3/ч.
Определяем напор насоса:
, м;
Нтреб - требуемый напор воды на предприятии, 40 м;
hфAII -
потери напора в напорном анионитном фильтре, принимаем 5 м;
hзап -
потери напора на запас, принимаем 3 м.
м.
Принимаем два насоса марки К-120/55 с электродвигателем мощностью
21,2 кВт, частотой вращения 2900 об/мин (один насос рабочий, второй -
резервный).
12. Расчет Н-катионитовых фильтров второй ступени
Согласно п. 6, прил. 8 СНиП, рабочая скорость фильтрования на
Н-катионитовых фильтрах II ступени принимается до 50 м/ч; высота слоя
катионита - 1,5 м; удельный расход 100%-ной серной кислоты - 100 г./1г-экв
поглощенных катионов; емкость поглощения катионита КУ-2 - 400-500 г.-экв/м3,
емкость поглощения сульфоугля - 200 г.-экв/м3.
Расход воды на отмывку катионита после регенерации составляет
10 м3 на 1 м3 катионита.
Отмывку следует производить водой, прошедшей через
анионитовые фильтры I ступени.
Воду для отмывки катионитных фильтров второй ступени следует
использовать для взрыхления водород-катионитных фильтров первой ступени и
приготовления для них регенерационного раствора.
Продолжительность регенерации и отмывки водород-катионитных
фильтров второй ступени следует принимать 2,5-3 ч.
Определяем площадь катионитовых фильтров II ступени:
, м2;
nрKII -
рабочая скорость фильтрования на Н-катионитовых фильтрах II ступени, м/ч.
м2.
К установке принимаем 2 рабочих и 1 резервный фильтр марки ФИПа-II-2-0,6 ТКЗ.
Технические характеристики:
· диаметр, D = 2000 мм;
· площадь одного фильтра, Fф = 3,14 м2;
· общая высота. Нобщ = 6505 мм;
· высота загрузки, hз = 3,7 м;
· фактический объем, Wф = 19 м3;
· объем катионита, Wкат = 18,03 м3.
Определяем общую площадь Н-катионитовых фильтров II ступени:
, м2;
м2.
Определяем количество регенераций Н-катионитовых фильтров II ступени:
;
прил 7. 13. При одноступенчатом натрий-катионировании общая
жесткость воды может быть снижена до 0,05-0,1 г-экв/м3, при
двухступенчатом - до 0,01 г.-экв/м3.
[Na+]I - количество натрия, подлежащего задержанию после водород-катионитовых
фильтров I
ступени, принимаем [Na+]I = 0,1 мг-экв/л;
[Ca2+]I + [Mg2+]I - количество кальция и магния, подлежащего задержанию после
водород-катионитовых фильтров I ступени, принимаем
[Ca2+]I + [Mg2+]I
= 0,05 мг-экв/л;KII - объем загрузки в рабочих
катионитовых фильтрах II ступени, м3:
м3;
м3.
ЕрабKII -
рабочая обменная емкость катионита фильтров II ступени, г-экв/м3:
, г-экв/м3;
aэKII -
коэффициент эффективности регенерации катионита, принимаем по табл. 4, прил.
7/СНиП/, aэKII = 0,85;
ЕполнKII
- паспортная полная обменная емкость катионита в нейтральной среде, г-экв/м3
(для катионита КУ-2 ЕполнKII = 450 г.-экв/м3);
qотмKII -
удельный расход воды на отмывку катионита, принимаем 10 м3/м3
катионита. Отмывка производится водой, прошедшей через анионитовые фильтры I ступени. Далее эта вода используется для взрыхления
Н-катионитовых фильтров I ступени и
приготовления для них регенерационного раствора.
г-экв/м3.
.
Принимаем количество регенераций Н-катионитовых фильтров II ступени равным 1.
Согласно п. 6, прил. 8/3/ принимаем продолжительность регенерации
и отмывки фильтров 3 часа.
Определяем продолжительность работы Н-катионитовых фильтров II ступени:
, ч;
ч.
Уточняем скорость фильтрования при нормальном режиме:
, м/ч;
м/ч.
Определяем скорость фильтрования при форсированном режиме:
, м/ч;
м/ч (<50 м/ч).
13.
Определение расходов реагентов и воды на собственные нужды фильтров II ступени
13.1
Собственные нужды анионитовых фильтров II ступени
Определяем расход едкого натра (NaOH), необходимый для
регенерации анионитовых фильтров II ступени:
, кг/сут;
qNaOHAII - удельный расход NaOH, принимаем по табл. 4/3/, qNaOHAII=500 г./г-экв поглощенного SiO32-.
кг/сут.
Определяем расход частично обессоленной воды после анионитовых
фильтров I ступени для приготовления 4%-ного
раствора NaOH:
, м3/сут;
м3/сут.
Определяем расход частично обессоленной воды для отмывки
анионитовых фильтров II ступени:
, м3/сут;
м3/сут. = 15,7 м3/ч.
Определяем расход воды на взрыхление анионитовых фильтров II ступени:
, м3/сут;
qвзрAII -
интенсивность подачи воды для взрыхления анионитовых фильтров II ступени. Зависит от крупности зерен
анионита и для зерен крупностью 1,1 мм qвзрAII = 4 л/с*м2;
tвзрAII -
продолжительность взрыхления анионитовых фильтров II ступени, 15 мин.
м3/сут.
Для взрыхления анионитовых фильтров II ступени используется вторая половина отмывочной воды этих же
фильтров. Емкость бака для взрыхления принимаем из расчета хранения запаса воды
на два взрыхления.
Определяем объем бака для взрыхления анионитовых фильтров II ступени:
, м3;
м3.
Определяем расход воды, который будет подаваться насосом из этого
бака на взрыхление:
, м3/ч;
м3/ч.
Принимаем насосный агрегат (один рабочий, второй - резервный)
марки Д1250-14 с электродвигателем А 101-8, мощностью 75 кВт, частотой вращения
730 об/мин.
13.2
Собственные нужды Н-катионитовых фильтров II ступени
Регенерацию Н-катионитовых фильтров II ступени принимаем 1 -
1,5% раствором серной кислоты.
Определяем расход 100% серной кислоты для регенерации
Н-катионитовых фильтров II ступени:
, кг/сут;
где: qH2SO4KII - удельный расход серной кислоты, принимаем согласно прил.
8 /3/, 100 г./г-экв поглощенных катионов.
[Na+]I - количество натрия, подлежащего задержанию после
водород-катионитовых фильтров I ступени, принимаем [Na+]I = 0,1 мг-экв/л;
[Ca2+]I + [Mg2+]I - количество кальция и магния, подлежащего задержанию после
водород-катионитовых фильтров I ступени, принимаем
[Ca2+]I + [Mg2+]I
= 0,05 мг-экв/л;
кг/сут.
% H2SO4:
м3/сут.
Определяем расход частично обессоленной воды для отмывки
катионитовых фильтров II ступени:
, м3/сут;
м3/сут.
Определяем расход воды на взрыхление катионитовых фильтров II ступени:
, м3/сут;
qвзрKII -
интенсивность взрыхления, принимаем 4 л/с*м2;
tвзрKII -
время взрыхления, 15 мин.
м3/сут.
Определяем объем бака для взрыхления Н-катионитовых фильтров II ступени:
, м3;
м3.
Определяем производительность насоса:
, м3/ч;
м3/ч.
К установке принимаем один рабочий и один резервный насосный
агрегат марки Д 1250-14, тип А 101-8. Мощность на валу насоса 75 кВт, частота
вращения 730 об/мин.
Для взрыхления катионитовых фильтров II ступени используется наиболее чистая часть отработанной
отмывочной воды этих же фильтров.
13.3
Собственные нужды II ступени обессоливающей установки
Определяем количество воды, расходуемой на собственные нужды II ступени обессоливающей
установки:
, м3/сут;
Sp NaOHAII - расход частично обессоленной воды после анионитовых
фильтров I ступени для приготовления 4% раствора NaOH, м3/сут;
Sp H2SO4KII - расход частично обессоленной воды для
приготовления 1% раствора H2SO4, м3/сут.
SотмAII -
расход частично обессоленной воды для отмывки анионитовых фильтров II ступени, м3/сут;
SотмKII -
расход частично обессоленной воды для отмывки Н-катионитовых фильтров II ступени, м3/сут.
м3/сут = 23,4 м3/ч.
Количество частично обессоленной воды, которое должно быть подано
анионитовыми фильтрами I ступени на II ступень обессоливания (без учета воды,
расходуемой для приготовления NaOH для
регенерации фильтров I ступени) будет
равно:
, м3/ч; Qэф = 120 м3/ч
м3/ч=3355,66 м3/сут.
14.
Расчет анионитовых фильтров I ступени
Определяем рабочую обменную способность анионита:
, г-экв/м3;
aэAI -
коэффициент эффективности регенерации, при удельном расходе 100%-ной NaOH qNaOHAI=70 г./г-экв, aэAI=0,9;
[Cl-]k, [SO42-]k - содержание хлоридов и сульфатов в воде, поступающей на
анионитовые фильтры I ступени, после коагуляции, мг-экв/л;
ЕполнAI
- полная обменная емкость анионита АН-2Ф, зависит от марки анионита. По Cl - ЕполнAI=500 г.-экв/м3, по SO42 - ЕполнAI=700 г.-экв/м3.
, г-экв/м3;
г-экв/м3.
qотмAI -
удельный расход на отмывку 1 м3 анионита, определяем по п. 8, прил.
8/3/, qотмAI=10 м3/м3.
г-экв/м3.
Определяем расчетную скорость фильтрования на анионитовых фильтрах
I ступени:
, м/ч;
НAI - высота слоя анионита в фильтре,
принимаем согласно п. 9, прил. 8 СНиП, НAI=2 м;
ТAI - продолжительность работы анионитовых
фильтров I ступени между регенерациями. ТAI = ТAII, т.к. регенерация анионитовых фильтров I и II ступеней
производится одновременно последовательным пропуском регенерационного раствора
через аниониты II и I ступеней, ч;
dAI - крупность зерен анионита, принимаем 1
мм;
[Cl-]I, [SO42-]I - содержание анионов сильных кислот после анионитовых фильтров I ступени, принимаем [Cl-]I + [SO42-]I = 0,01 мг-экв/л.
м/ч.
Это отвечает требованиям п. 7 прил. 8 /1/.
Определяем площадь фильтрования:
, м2;
nAI - количество регенераций анионитовых
фильтров I ступени в сутки, принимаем =2.
м2.
Принимаем 4 рабочих и 1 резервный фильтр марки ФИПа- I - 3,0 - 0,6.
Технические характеристики:
· диаметр, D = 3000 мм;
· площадь одного фильтра, F1 = 7,1 м2;
· общая высота. Нобщ = 4450 мм;
· высота загрузки, hз = 1,8 м;
· общий объем, Vобщ = 29 м3;
· объем анионитового слоя, Vзагр = 12,6 м3.
Определяем общую площадь фильтрования:
, м2;
м2.
Определяем объем загрузки для анионитовых фильтров I ступени:
, м3;
м3.
Определяем расход 100% едкого натра NaOH, необходимого для регенерации анионитовых фильтров I ступени. Для этого нужно решить систему уравнений:
;
qNaOHAI - удельный расход NaOH при регенерации анионитовых фильтров I ступени, принимаем 70 г./г-экв.
;
;
.
Определяем общее количество воды, подаваемое анионитовыми
фильтрами I ступени:
, м3/сут;
м3/сут.
Определяем скорость фильтрования на анионитовых фильтрах I ступени при нормальном режиме:
, м/ч;
м/ч.
Согласно п. 17, прил. 7СНиП скорость фильтрования на фильтрах I ступени, при общей жесткости до 5 г-экв, не должна
превышать 25 м/ч. В нашем случае условие выполнено.
Определяем скорость фильтрования при форсированном режиме:
, м/ч;
м/ч.
Допускается кратковременное увеличение скорости фильтрования на 10
м/ч по сравнению с допустимой величиной при выключении фильтров на регенерацию
или ремонт.
Определяем расход воды на отмывку анионитовых фильтров I ступени:
, м3/сут;
qотмAI -
удельный расход воды на отмывку анионита, принимаем по п. 6.321/3/ = 10 м3/м3.
м3/сут = 42,6 м3/ч.
Определяем расход воды на взрыхление анионитовых фильтров I ступени:
, м3/сут;
qвзрAI -
интенсивность взрыхления, принимаем 4 л/с*м2;
tвзрAI - время
взрыхления, 15 мин.
м3/сут.
Взрыхление анионитовых фильтров I ступени производится водой, использованной ранее для отмывки этих
фильтров. Первая часть отмывочной воды сбрасывается в сток, вторая часть - в
требуемом количестве направляется в бак для взрыхления.
Едкий натр поступает в цех водоподготовки в бочках в твердом виде.
Его растворяют в специальном баке. Приготовленный крепкий раствор (РNaOH= 42%) насосом марки 1В6/10Х
перекачивается в цистерну - хранилище, откуда компрессором выдавливается в
мерник едкого натра. Насосами - дозаторами крепкий раствор едкого натра
подается в трубопровод, по которому направляется в анионитовые фильтры I и II ступени.
Определяем объем бака для растворения NaOH. Объем бака рассчитывается на хранение суточного количества NaOH:
, м3;
м3.
15.
Расчет Н-катионитовых фильтров I ступени
Определяем производительность Н-катионитовых фильтров I ступени:
, м3/ч;
м3/сут=183,7 м3/ч.
Загрузку Н-катионитовых фильтров I ступени принимаем катионитом марки КУ - 2.
Определяем рабочую обменную емкость катионита марки КУ - 2:
, г-экв/м3;
aэKI -
коэффициент эффективности регенерации, определяем по табл. 1, п. 15, прил.
7СНиП, aэKI = 0,68;
ЕполнKI
- полная обменная емкость катионита, согласно п. 15, прил. 7/3/,
ЕполнKI
= 1600 г.-экв/м3;
qотмKI -
расход воды на отмывку катионита после регенерации, qотмKI = 6 м3/м3;
å[катионов]0 - содержание катионов в отмывочной воде,
осветленной на механических фильтрах, мг-экв/л.
г-экв/м3.
Определяем объем катионита в фильтрах:
, м3;
nKI - число регенераций, nKI =2.
м3.
Определяем общую площадь Н-катионитовых фильтров I ступени:
, м2;
м2.
К установке принимаем 3 рабочих и 1 резервный фильтр марки ФИПа I 1,4 - 0,6Н.
Технические характеристики:
· диаметр, D = 1500 мм;
· площадь одного фильтра, F1 = 1,78 м2;
· общая высота. Нобщ = 2985 мм;
· высота загрузки, hз = 1,8 м;
· общий объем, Vобщ = 3,58 м3;
· объем анионитового слоя, Vкат = 2,66 м3.
Определяем фактическую площадь фильтрования:
, м2;
м2.
Определяем скорость фильтрования при нормальном режиме:
, м/ч;
м/ч.
что удовлетворяет требованиям п. 6.283/3/, nнKI<25 м/ч.
Определяем скорость фильтрования при форсированном режиме:
, м/ч;
м/ч.
Определяем расход фильтрованной воды на отмывку катионитовых
фильтров I ступени:
, м3/сут;
м3/сут.
Определяем расход воды на взрыхление загрузки Н-катионитовых
фильтров I ступени:
, м3/сут;
м3/сут.
Взрыхление Н-катионитовых фильтров I ступени производится второй частью отмывочной воды.
Определяем расход 100% серной кислоты на регенерацию загрузки
Н-катионитовых фильтров I ступени:
, кг/сут;
кг/сут.
Определяем расход осветленной воды для приготовления 1% раствора
серной кислоты:
, м3/сут;
м3/сут.
Серная кислота (содержание моногидрата 94%) поступает на станцию
обессоливания в железнодорожных цистернах. Перелив кислоты в стационарные
цистерны осуществляется с помощью сифонной установки, заряжаемой вакуум -
насосом. Из цистерны серная кислота с помощью компрессора выдавливается в
мерники, откуда насосами - дозаторами подается в трубопроводы, по которым
направляется в катионитовые фильтры I и II ступеней.
Определяем общее количество 100% серной кислоты, подаваемое на
катионитовые фильтры I и II ступеней:
, кг/сут;
кг/сут.
Определяем объем стационарной цистерны, исходя из расчетной
продолжительности хранения серной кислоты Тхр=30 суток:
, м3;
м3.
Определяем часовой расход концентрированной серной кислоты для
регенерации
Н-катионитовых фильтров I
ступени:
, м3/ч;
tH2SO4KI - продолжительность подачи регенерационного раствора, ч;
, ч;
nрегKI -
скорость пропуска регенерационного раствора, 10 м/ч;
WH2SO4KI - объем регенерационного раствора, необходимый для
регенерации одного фильтра, м3;
, м3;
м3.
ч.
м3/ч.
К установке принимаем два насоса - дозатора марки НД 1500/10 (один
- рабочий, второй - резервный).
Количество воды, расходуемое на собственные нужды установок первой
ступени:
, м3/ч
м3/сут=49,98 м3/ч
Количество
воды, расходуемое на собственные нужды установок первой и второй ступени:
, м3/ч
м3/ч (1675,14 м3/сут)
Количество воды для ВПУ:
, м3/сут
м3/сут
16.
Расчет декарбонизатора
Расчетное количество воды, поступающее на декарбонизатор после
катионитовых фильтров II ступени 120 м3/ч или 2880 м3/сут.
Декарбонизатор загружается насадкой из колец Рашига размером
25*25*3 мм.
Определяем количество угольной кислоты, удаляемое в
декарбонизаторе:
, кг/ч;
[CO2]вх - содержание углекислоты в воде, поступающей на
декарбонизатор, мг/л;
[CO2]вых - содержание углекислоты в декарбонизованной воде.
кг/ч.
Определяем необходимую площадь колец Рашига:
, м2;
Кд - коэффициент декарбонизации, 0,51 м/ч;
DСдесорб - средняя движущая сила десорбции. 0,0325 кг/м3.
м2.
Поверхность 1 м3 насадки из колец Рашига 25*25*3 мм
равна 204 м2.
Определяем объем насадки из колец Рашига:
, м3;
м3.
Определяем площадь декарбонизатора:
, м2;
qор -
плотность орошения, 60 м3/м2*ч.
м2.
Принимаем к установке четыре типовых декарбонизатора марки Б-234
(четыре - рабочих, один - резервный).
Технические характеристики:
· производительность 100 м3/ч;
· диаметр корпуса 1460 мм;
· площадь поперечного сечения 1,67 м2;
· расход воздуха при удельном расходе воды
25 м3/м3 - 2500 м3/ч;
Определяем высоту слоя насадки в декарбонизаторе:
, м;
м.
Определяем расход воздуха на декарбонизацию: м3/ч.
Определяем напор, развиваемый вентилятором: мм. вод. ст.
Принимаем к установке вентиляторный агрегат марки А 4095 - 3.
17.
Расчет механических фильтров
Общее количество осветленной воды, которое должно быть
получено от механических фильтров (полезная производительность) без учета воды,
расходуемой на приготовление раствора коагулянта:
, м3/ч;
м3/сут ~69,79 м3/ч.
Во избежание увеличения содержания кремниевой кислоты в воде,
поступающей на ионообменные фильтры, скорые напорные фильтры загружаются
малозольным термостойким дробленым антрацитом крупностью 1 мм.
Для восстановления фильтрующей способности применяем промывку
фильтров обратным током воды с интенсивностью 15 л/с*м2.
Определяем общую площадь фильтрования:
, м2;
Q - полезная производительность станции, м3/сут;
Тст - продолжительность работы станции в течение суток,
24 ч;
nн -
расчетная скорость фильтрования при нормальном режиме, принимаем 4 м/ч;
nпр - число
промывок одного фильтра в сутки при нормальном режиме эксплуатации, nпр=3;
-15 л/см2 -интенсивность промывки;
t-время промывки, ч.
м2.
Принимаем 4 рабочих фильтров и 1 резервный марки ФОВ - 3,0 - 0,6.
Технические характеристики:
· диаметр, D = 3000 мм;
· площадь фильтрования, F1 = 7,07 м2;
· высота загрузки, hз = 1000 мм;
· объем фильтрующей загрузки V = 22 м3.
· общая высота, H = 4315 мм.
Объем воды на промывку одного фильтра
qпр, м3
qпр=44,67 м3
Запас воды на две промывки хранится в баке
Wб=2, м3
Wб=2 м3
Принимаем бак с размерами 6*6*2,5
Промывка производится насосом, производительность которого равна:
Qнс=3,6, м3/ч
Qнс=3,6 м3/ч
Принимаем два рабочих насоса и один резервный
Суточный расход воды на промывку
Sпр=, м3/сут.
Sпр=44,67 м3/сут.
Суточное количество воды при сбросе одного фильтрата
Sф=, м3/сут.
Sф= м3/сут.
Суточный объем воды от промывки и первый фильтрат, поступающий на
сооружения
S=Sпр+Sф, м3/сут
S=536,04+8,06=544,1 м3/сут
Определяем суточное количество исходной воды
S=Sмех+0.1S, м3/сут
S = 1674,96 + 0,1*544,1 = 1729,37 м3/сут
Определяем количество воды, возвращаемое после обработки
Sвозв=0.9S, м3/сут
Sвозв=0,9*544,1=489,69
м3/сут
Количество воды, удаляемое с осадком:
Qсбр = Qпром
+ Qф.1 - Qвозвр = 544,1+ 8,06 - 489,69 = 62,47 м3/сут
18.
Выбор охлаждающего устройства
Тип и размеры охладителя принимаем с учетом расходов воды,
расчетной температуры охлажденной воды, химического состава добавочной и
оборотной воды и др.
В качестве охлаждающего устройства принимаем открытую
градирню с капельным оросителем, т.к. перепад температур Dt = t1 - t2 = 39-26 = 130С.
Открытые градирни обеспечивают охлаждение воды, затрачивая минимум энергии. В
них можно снизить температуру на 5-150С
Площадь градирни в плане:
, м2;
Qоб -
расход оборотной воды, Qоб =300м3/ч.
52,35м2.
где: v - скорость движения воздуха через ороситель=2 м/с
ρ и τ-соответственно плотность и температура наружного воздуха по
влажному термометру.
Площадь одной секции будет:
F ОР 1 СЕКЦ = 52,35 / 2 = 26,175 м 2;
Q ВОЗД = V ВОЗД. F ОР. 3600 = 2.
26,175. 3600 = 188460 м 3/ч;
Удельный расход воздуха:
q O ВОЗД = Q ВОЗД. ρ ВОЗД / Q ОХЛ УСТР. 10 3 = 188460. 1,04 / 300. 10 3 =
0,653 кг;
Определяем плотность дождя на оросителе (удельная
гидравлическая нагрузка):
q = Q ОХЛ УСТР / FОР = 300 / 26,175 = 11,46 м 3 / ч. м 2;
19.
Расчет водозаборных сооружений
При нормальном режиме работы водозабора определяют:
площади водоприемных отверстий (решеток) и водоочистных
сеток, диаметр трубопроводов и размеры других элементов водозабора;
потери напора в элементах водозабора, отметки уровней воды в
отделениях берегового водоприемника;
размеры водоприемных отверстий определяют по средней скорости
втекания воды в отверстия (в свету) сороудерживающих решеток или сеток.
Принимаем к расчету русловой водозабор раздельного типа с
самотечными линиями, без окон в береговом колодце.
Определяем
полный (работают две секции) расход из реки по формуле:
, м3/сут;
, м3/ч;
м3/сут
м3/ч
м3/сут.
Расход
для одной секции будет 921,3 м3/сут или 0,01 м3/с.
Общая
площадь водоприемных отверстий одной секции вычисляют по формуле:
, м2 м2.
,25 - коэффициент, учитывающий засорение отверстий;
qр -
расчетный расход одной секции водозабора 0,01 м3/с;
nвт -
скорость втекания воды в водоприемные отверстия, nвт=0,25
м/с;
Кст - коэффициент, учитывающий стеснение отверстий
стержнями решеток.
Кст= = =1,2
а - расстояние между стержнями решеток в свету, а=50 мм;
d - толщина стержней, d=10 мм.
Принимаем решетку с проходным отверстием 400*600 мм.
Площадь живого сечения 0,24 м2
Расчет
общей площади сороудерживающих сеток определим (по той же формуле)
Кст=;
а - расстояние между проволоками в свету, а=5 см;
d - толщина проволоки, d=1 см.
Кст=.
м2.
Размеры плоских съемных сеток подбираются по табл. 1.3 [9]
при конструировании берегового колодца:
- ширина перекрываемого отверстия - 800 мм;
- высота перекрываемого отверстия - 1000 мм;
- L=930 мм; Н=1130 мм;
Заключение
В данном курсовом проекте были выполнены следующие задачи:
запроектированы водозабор, водопроводные сети и водоводы для водоснабжения
предприятия с Q=10011
м3/сут, расположенного в населенном пункте; разработана технология
очистки, стабилизационной обработки и охлаждения оборотной воды для
производственных нужд. Подобран дегазатор марки Б-234-36 с производительностью
100 м3/час, механический фильтр марки ФОВ - 3,0-0,6; катионитовые
фильтры с загрузкой из сильнокислотного катионита марок ФИПа - 2,0-0,6
ФИПа1-3,0-0,6 а также анионитовые фильтры с слабоосновным анионитом-АН-2ф
маркой ФИПа-1-3,0-0,6 и с сильноосновным анионитом АВ-17 маркойФИПа2-2,0-0,6
ТКЗ Также проведены расчеты по предотвращению карбонатных отложений в системах
оборотного водоснабжения, биологических обрастаний и механических отложений в
оборотных системах и методы их предотвращения. Коэффициент использования воды
составляет 79,6%, что обуславливается выбранной схемой водоподготовки, большими
расходами на собственные нужды.
Список
литературы
1. Водоснабжение
промышленных предприятий. Часть 1. Параметры качества воды и методы ее
обработки. Методические указания по проведению практических занятий. - Вологда:
ВоПИ, 1989. - 37 с.
2. Водоснабжение
промышленных предприятий. Часть 2. Устройства для охлаждения и очистки вод
оборотных систем. Методические указания по проведению практических занятий. -
Вологда: ВоПИ, 1989. - 30 с.
. СниП
2.04.02 - 84. Водоснабжение: Наружные сети и сооружения. - М.: Стройиздат,
1985. - 134 с.
. Шевелев
Ф.А. Таблицы для гидравлического расчета стальных, чугунных, асбестоцементных,
пластмассовых и стеклянных водопроводных труб. М., Стройиздат, 1973.
. Справочник
проектировщика: Водоснабжение населенных мест и промышленных предприятий / Под
ред. Назарова И.А. - М.: Стройиздат, 1977. - 288 с.
. Технология
очистки природных вод / Л.А. Кульский, П.П. Строкач. - 2-е изд., перераб. и
доп. - К.: Вища шк. Головное изд-во, 1986. - 352 с.
. Абрамов
Н.Н. Водоснабжение: Учебник для вузов. Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.:
Стройиздат, 1974. - 480 с.
. Книга.
«Особенности промышленного водоснабжения». Киев 1967 г.
. Справочник
монтажника. Оборудование водопроводно-канализационных сооружений./ Под ред.
Москвитина А.С. - М.: Стройиздат, 1979. - 430 с