Расчет ионообменных фильтров

Объем катионита Wkat, куб.м, в водород-катионитовых фильтрах следует определять по формуле:

где q_w - расход обрабатываемой воды, м³/ч;

- суммарная концентрация катионов в обрабатываемой воде, г-экв/м³;

- допустимая суммарная концентрация катионов в очищенной воде, г-экв/м³;

- число регенераций каждого фильтра в сутки (выбирается в зависимости от конкретных условий, но не более двух);

- рабочая обменная емкость катионита по наименее сорбируемому катиону, г-экв/м³:

Для каждого вида катионита наименее сорбируемый катион устанавливается на основании селективности поглощения отдельных катионов по энергии вытеснения. Например, для КУ-2 такой ряд выглядит следующим образом.

H⁺< Na⁺ <NH₄⁺ <Mg²⁺< Zn²⁺< Co²⁺ <Cu²⁺<Cd²⁺ <Ni²⁺ <Ca²⁺ <Sr²⁺ <Pb²⁺ <Ba²⁺

здесь - коэффициент эффективности регенерации, учитывающий неполноту регенерации и принимаемый равным 0,8-0,9;

- полная обменная емкость катионита, г-экв/м³, определяемая по заводским паспортным данным, по каталогу на иониты или по экспериментальным данным

- удельный расход воды на отмывку катионита после регенерации, м3 на 1 м3 катионита, принимаемый 3-4;

K_ion - коэффициент, учитывающий тип ионита; для катионита принимается равным 0,5;

- суммарная концентрация катионов в отмывочной воде (при отмывке катионита ионированной водой).

Площадь катионитовых фильтров Fk, м², надлежит определять по формулам:

де - высота слоя катионита в фильтре, принимаемая по каталогу ионообменных фильтров от 2 до 3 м;

- расход воды, м³/ч;

Скорость фильтрования воды V f, м/ч, для напорных фильтров первой ступени не должна превышать при общем солесодержании воды:

до 5 мг • экв./л - 20; 5-15 " - 15; 15-20 " - 10; свыше 20 " - 8.

Число катионитовых фильтров первой ступени следует принимать: рабочих - не менее двух, резервных - один.Интенсивность подачи воды при взрыхлении катионита следует принимать 3-4 л/(с м²), продолжительность взрыхления - 0,25 ч. Для взрыхления катионита перед регенерацией следует использовать последние фракции воды от отмывки катионита.

Регенерацию катионитовых фильтров первой ступени надлежит производить 7-10%-ными растворами кислот (соляной, серной). Скорость пропуска регенерационного раствора кислоты через слой катионита не должна превышать 2 м/ч. Последующая отмывка катионита осуществляется ионированной водой, пропускаемой через слой катионита сверху вниз со скоростью 6-8 м/ч. Удельный расход составляет 2,5-3 м на 1.м³ загрузки фильтра.

Первая половина объема отмывочной воды сбрасывается в бак для приготовления регенерирующего раствора кислоты, вторая половина - в бак воды для взрыхления катионита.

Водород-катионитовые фильтры второй ступени рассчитываются исходя из концентрации катионов щелочных металлов и аммония. Регенерацию катионитовых фильтров второй ступени производится 7-10%-ным раствором серной кислоты. Удельный расход кислоты составляет 2,5 мг-экв на 1 мг-экв. рабочей обменной емкости катионита.

Объем анионита , м³ в анионитовых фильтрах надлежит определять по формуле

где q _w - расход обрабатываемой воды, м³/ч;

- суммарная концентрация анионов в обрабатываемой воде, мг- экв/л;

- допустимая суммарная концентрация анионов в очищенной воде, мг-экв /л;

I - подача рабочей жидкости для транспортирования ионита;

2, 3 - устройства соответственно для транспортирования и отбора ионита;

4 - подача сточной воды;

5 - регулятор скорости движения потока воды в регенераторе; 6 - подача регенерационного раствора; 7 - внутренний корпус для регенерации ионита; 8 - отвод послерегенерационного раствора; 9 - ионообменная колонна; 10 - воронка для приема отработанного ионита;

II - выпуск очищенной сточной воды