Водоснабжение промышленного предприятия. бойлеры

          - концентрация ПАА в растворном баке;

          = 1 т/м3 – объемный вес ПАА (при Т=150С);

         = 360 часов.

Согласно СНиП 2.04.02-84 п.6.205 – количество растворных баков необходимо принимать не менее трех. Принимаем 3 растворных бака, по 0,2 м3 каждый, с размерами в плане  0,5 х 0,5 х 0,8 м.

Принимаем гидравлическое перемешивание раствора коагулянта при помощи циркуляционного насоса, который служит и для подачи раствора коагулянта в расходный бак.

 

          Расчет емкости расходного бака.

Требуемый объём  определяется:

W = Wp * bp / b = 0,57 • 1 / 0,5 =1,15 м3;

где   - концентрация раствора флокулянта;

= 1% - концентрация ПАА в растворном баке;

= 1,44 м3 – емкость 3 растворных баков.

Принимаем 2 расходных бака по 0,64 м3 каждый с размерами в плане 0,8 х 0,8 х 1м.

            Принимаем гидравлическое перемешивание  раствора ПАА при помощи циркуляционного  насоса, который служит и для  подачи раствора ПАА в насос-дозатор.

 

 Определение дозы извести для подщелачивания воды.

При недостаточности щелочности реакция образования гидроокиси из сернокислого алюминия протекать не может. В этом случае нужно искусственно подщелачивать воду гашенной известь Ca(OH)2, едким натром NaOH или кальцинированной содой Na2CO3, добавляемыми в количестве:

,

где k = 28 мг/л – количество щелочи (извести), необходимое для подщелачивания воды на 1 мг-экв/л (по СНиП п.6.19);

e = 57 мг-экв/л – эквивалентный вес коагулянта (безводного);

Щ = 3,2 мг-экв/л –щелочность исходной воды (по заданию).

 мг/л,

Таким образом, подщелачивание не нужно.

 

Расчет осветлителя со слоем взвешенного осадка

 

Расчет площади осветления

,

где Fз.о. – площадь зоны осветления, м2;

Fз.от. – площадь зоны отделения  осадка, м2;

Qрасч. – расчетный расход воды;

Vз.о. – скорость восходящего  потока воды в зоне осветления, принимается в зависимости от  содержания взвешенных веществ  в воде (C), поступающей в осветлитель, по СНиП 2.04.02-84*, Vз.о. =1 мм/с;

K – коэффициент распределения  воды между зоной осветления  и осадкоуплотнителем, по СНиП 2.04.02-84*, K=0,6;

 

 м2

а площадь осадкоуплотнителя:

 м2

n-количество осветлителей, n=2;

Максимальная концентрация взвешенных веществ в воде, поступающей в осветлитель:

C = М + К * Дк + 0,25 * Ц + И = 900 + 0,55 * 65 + 0,25 * 30 + 0 = 943,25 (мг/л),

 

где  М – количество взвешенных веществ в исходной воде, М = 900 мг/л;

       К – переводной коэффициент, равный для очищенного сернокислого алюминия – 0,55;

       Дк – доза коагулянта, Дк = 65 мг/л;

       Ц – цветность воды, Ц = 30 град;

       И – количество нерастворимых веществ, вводимых с известью для подщелачивания, в нашем случае И = 0.

Принимаем время уплотнения осадка T = 8 ч, тогда средняя концентрация осадка dср = 25000 г/м3 .                Процент воды, теряемой при сбросе осадка из осадкоуплотнителя, т.е. при так называемой продувке осветлителя:

%ос = Kр * (С – m) / dср * 100 % = 1,2 • (943,25 – 10) / 25000 • 100 % = 4,48 %,

где  Kр – коэффициент разбавления осадка при его удалении, принимаем Kр = 1,2;

       m – количество взвеси в воде, выходящей после обработки в осветлителе, принимаем m = 10 мг/л.

Потеря воды при продувке, т.е. при сбросе осадка, будет равна:

qос = Qчас * %ос / 100 % = 80 * 4,48 / 100 = 3,6 (м3/ч).

Высота осветлителя, считая от центра водораспределительного коллектора до верхней кромки водосборных желобов равна:

,

где bкор – ширина коридора осветлителя;

bж – ширина одного желоба;

 – центральный угол, образуемый  прямыми, проведенными от оси  водораспределительного коллектора  к верхним точкам водосборных  желобов.

 м.

Принимаем 2 рабочих осветлителя и 1 запасной со слоем взвешенного осадка производительностью по 40 м3/ч каждый и площадью осветления каждый    9,26 м2. Длина 2,7м.

 

Расчет открытых безнапорных фильтров

 

Расчет фильтров выполняют исходя из производительности с учетом расхода осветленной воды на собственные нужды всех установленных фильтров.

Общая площадь фильтрования F, м2, приближенно вычисляется по формуле

F = Qсут / (T * Vр.н – 3,6 * n * w * t1 – n * t2 * Vр.н)

F = 1920 / (24 * 7 – 3,6 * 2 * 14 * 0,12 – 2 * 0,33 * 7) = 12,7 (м2), где

 

T – продолжительность работы станции в течение суток, принимаем T = 24 ч;

Vр.н – расчетная скорость фильтрования при нормальном режиме эксплуатации, равная Vр.н = 7 м/ч;

n – количество промывок каждого фильтра за сутки, принимаем n = 2;

w - интенсивность промывки, принимаем w = 14 л/(сек*м2);

t1 – продолжительность промывки, принимаем t1 = 0,12 ч;

t2 – время простоя фильтра в связи с промывкой, принимаем t2 = 0,33 ч.

Количество фильтров должно быть:

N=0,5

Тогда

N=0,5 =2 шт.

Площадь одного фильтра будет 13/2=6,5 м с размером в плане 2,6 м ´ 2,6 м.

 

Скорость фильтрования при форсированном режиме:

 

Vр.ф = Vр.н * N / (N – N1) = 7 * 2 / (2 – 1) = 14 (м/ч), где

 

N1 – количество фильтров, находящихся в ремонте, принимаем N1 = 1 шт.

 

Подбор состава загрузки фильтра:

Загрузка двухслойного фильтра состоит из антрацита (верхний слой) и кварцевого песка (нижний слой). Гравий служит поддерживающим слоем. В соответствии с табл. 21 СНиП скорые двухслойные фильтры загружаются (считая сверху вниз):

 – антрацитом с крупностью  зерен 0,8-1,8 мм и толщиной 0,4 м;

 – кварцевым песком с крупностью  зерен 0,5-1,2 мм и толщиной слоя 0,6 м;

 – гравием с крупностью  зерен 2-32 мм и толщиной слоя 0,6.

Общая толщина всей загрузки составит H = 1,6 м. Высота слоя воды над поверхностью загрузки фильтра принимается h = 2,5 м.

 

 

Расчет Na – катионитных фильтров

 

Технологические данные для расчета Na–катионитовых фильтров

 

№ п/п	Показатели
1	2	3
1	Скорость фильтрования, м/ч, нормальная (максимальная): Жо до 5 Жо до 10 Жо до 15	фильтрат Iст   25 15 10
2	Высота слоя катионита,м	2
3	Крупность зерен катионита, мм	0,5-1,1
4	Взрыхляющая промывка катионита: интенсивность, л/с·м2 продолжительность, мин	4 30
5	Удельный расход поваренной соли на регенерацию, г/г–экв при жесткости обрабатываемой воды: Жо до 5 Жо до 10 Жо до 15 Жо до 20	100-120 120-200 170-250 200-300
6	Концентрация регенерационного раствора, %	5-8
7	Скорость пропуска регенерационного раствора, м/ч	3-4
8	Рабочая обменная способность катионита, г–экв/м3	по формуле
9	Полная обменная способность катионита, г–экв/м3: сульфоуголь катионит КУ–2	500 1700
10	Удельный расход отмывочной воды, м3/м3: сульфоугол катионит КУ–2	4 6
11	Скорость пропуска отмывочной воды, м/ч	6-8

 

Расчет Na–катионитного фильтра начинают с подбора диаметра фильтра по скорости фильтрования.

Нормальная скорость:

Максимальная скорость:

,

где wн, wм–нормальная и максимальная скорости фильтрования, м/ч

(принимаются в зависимости от жесткости исходной воды)

–производительность Na–катионитного фильтра, м3/ч,

–площадь фильтрования Na–катионитного фильтра, м2,

а–количество работающих фильтров (не менее 2, кроме того, 1 – резервный)

(а–1)–число работающих фильтров  при регенерации одного из них.

Принимаю 3 рабочих + 1 резервных фильтра диаметром 1500 мм с площадью фильтрования 1.75 м2.

wн = 80 / (1,75 • 3) = 15,24 м/ч;

wм = 80 / (1,75 • (3 – 1)) = 22,86 м/ч.

 

Количество солей жесткости А, г–экв/сут, удаляемое на Na–катионитных фильтрах, определяется по формуле:

А=24·Жо·QNa,

где Жо-общая жесткость воды, поступающей на Na–катионитный фильтр.

А = 24 • 3,2 •80 = 6144 г-экв/сут.

Число регенераций каждого фильтра в сутки n определяется по формуле:

,

где n–число регенераций каждого фильтра первой ступени в сутки,

–высота слоя катионита, м, (по табл.)

а – число работающих фильтров,

–рабочая обменная способность катионита, г–экв/м3, определяется из уравнения:

EрNa= αэ·βNa·Eп–0,5q·Жо,

т

где αэ—коэффициент эффективности регенерации, учитывающий неполноту регенерации катионита в зависимости от удельного расхода соли на регенерацию, αэ = 0,64;

βNa– коэффициент, учитывающий снижение обменной способности катионита по ионам Са2+и Mg2+ за счет частичного задержания катионов Na, βNa = 0,52;

Eп–полная обменная способность катионита КУ-2-8, г–экв/м3,(табл.);

q–удельный расход воды на отмывку катионита, м3/м3 (табл.),

0,5–доля умягчения отмывочной  воды.

EрNa = 0,64 • 0,52 • 1700 – 0,5 • 6 • 3,2 = 556,16 г-экв/м3;

n = 6144 / (1,75 • 2 • 556,16 • 3) = 1,05 ≈ 2

 

Расход 100% поваренной соли на одну регенерацию фильтра определяется из уравнения:

,

где     –расход поваренной соли на одну регенерацию, кг

–площадь фильтрования Nа–катионитного фильтра, м2,

–удельный расход соли на регенерацию г/г–экв обменной способности

катионита, (табл.).

QcNa = 556,16• 1,75 • 2• 120 / 1000 = 233,6 кг.

 

Суточный расход технической соли определяется по формуле:

,

где  –расход технической соли на регенерацию фильтров, кг/сут,

93–содержание NaCl в технической соли, %

 

Qт.с. = 233,6 • 2 • 3• 100 / 93 =  1507,1 кг/сут.

Расход воды на регенерацию:

1. Расход воды на взрыхляющую промывку, м3

,

где  –количество воды на одну взрыхляющую промывку, м3

i–интенсивность взрыхляющей промывки фильтров, л/с·м2 (табл.);

–продолжительность взрыхляющей промывки, мин (табл.).

Qвзр. = 4 • 1,75 • 60 • 30 / 1000 = 12,6 м3.

2. Расход воды на приготовление регенерационного раствора соли, м3:

,

где b–концентрация регенерационного раствора, % (по табл.);

–плотность регенерационного раствора, т/м3.

Qр.р.. = 233,6 • 100 / (1000 •8 • 1,056) = 2,76 м3.

3. Расход воды на отмывку катионита от продуктов регенерации, м3

Qот = qот·

· ,

где qот–удельный расход воды на отмывку катионита, м3/м3 (табл.).

 

Qот = 6 • 1,75 • 2 = 21 м3.

Расход воды на одну регенерацию Na–катионитного фильтра составляет:

QС.Н.=Qвзр+Qр.р.+Qот,

где QС.Н. - расход воды на собственные нужды Na–катионитового фильтра, м3

QС.Н.= 12,6 + 2,76 + 21 = 36,36 м3.

 

Межрегенерационный период работы фильтра определяется из уравнения:

,

где  – межрегенерационный период каждого Na–катионитного фильтра, ч

n–количество регенераций Na–катионитного фильтра в сутки,

–время регенерации фильтра, мин.

Время регенерации фильтра определяется для каждого случая расчетным путем:

 

,

где  –время взрыхляющей промывки фильтра, мин (табл.)

–время пропуска регенерационного раствора, определяется по формуле:

,мин,

 

где  –количество регенерационного раствора, м3

–скорость пропуска регенерационного раствора, м/ч (табл.)

= 2,76 • 60 / (4 •1,75) = 24 мин.

–время отмывки фильтров от продуктов регенерации, мин, определяется по формуле:

,

где  –расход воды на отмывку катионита, м3

–скорость отмывки, м/ч (по табл.)

= 21 • 60 / (7 • 1,75) = 52 мин.

= 30 + 24 + 52 = 106 мин ≈ 1,77 ч.

ТNa = (24 / 1) – 1,77 =22,23 ч.

 

Количество одновременно регулируемых фильтров определяется по формуле

 

nо.р = n • a •

/ 24,

nо.р = 2 • 3• 1,77 / 24 = 0,44 ≈ 1.

 

 

Оборудование для хранения и расходования поваренной соли NaCl.

 

 

     Хранение реагентов в водоподготовительных  установках котельных предусматривают  в помещении водоподготовки. Склад  рассчитывают на 30–дневный запас  реагентов.

Мокрое хранение соли для удобства эксплуатации осуществляют не менее чем в двух железобетонных резервуарах.