Расчет ионообменной очистки сточных вод

Сточные воды, подаваемые на установку, не должны содержать: солей - свыше 3000 мг/л; взвешенных веществ -свыше 8 мг/л; ХПК не должна превышать 8 мг/л. При большем содержании в сточной воде взвешенных веществ и большей ХПК необходимо предусматривать ее предварительную очистку. Объем катионита W_kat, м³, в водород-катионитовых фильтрах следует определять по формуле W_kat =24 ·q_w ·(C^k_en -C^k_ex)/ n_reg ·E^k_wc, где q_w -расход обрабатываемой воды, м³/ч; C^k_en -суммарная концентрация катио-ов в обрабатываемой воде,г-экв/м³; C^k_ex - допустимая суммарная концентрация катионов в очищенной воде, г · экв/м³; n_reg - число регенераций каждого фильтра в сутки (выбирается в зависимости от конкретных условий, но не более двух); E^k_wc - рабочая обменная емкость катионита по наименее сорбируемому катиону, г · экв/м³: E^k_wc=a_k· E^k_gen - K_ion ·q_k· C^k_w, здесь a_k- коэффициент эффективности регенерации, учитывающий неполноту регенерации и принимаемый равным 0,8-0,9; E^k_gen-полная обменная емкость катионита, г · экв/м³, опреде-ляемая по заводским паспортным данным, по каталогу на иониты или по экспе-риментальным данным; q_k - удельный расход воды на отмывку катионита после регенерации, м³ на 1 м³ катионита, принимаемый равным 3-4; K_ion - коэффициент, учитывающий тип ионита; для катионита принимается равным 0,5; C^k_w - суммарная концентрация катионов в отмывочной воде (при отмывке катионита ионированной водой). Площадь катионитовых фильтров F_k, м², надлежит определять по формулам: F_k =W_kat / H_k ; или F_k =q_w /_, где H_k - высота слоя катионита в фильтре, прини-маемая по каталогу ионообменных фильтров от 2 до 3 м; q_w - расход воды, м³/ч; _ - скорость фильтрования, м/ч. 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 м³/ч. Удельный расход составляет 2,5-3 м³ 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 следует рассчитывать исходя из концентрации катионов щелочных металлов и аммония. Регенерацию катионитовых фильтров второй ступени следует производить 7-10%-ным раствором серной кислоты. Удельный расход кислоты составляет 2,5 мг · экв на 1 мг · экв рабочей обменной емкости катионита. Объем анионита W_an , м³, в анионитовых фильтрах надлежит определять по формуле W_an =24 ·q_w ·(C^an_en -C^an_ex )/ n_reg ·E^an_wc, где q_w- расход обрабатываемой воды, м³/ч; C^an_en - суммарная концентрация анионов в обрабатываемой воде, мг · экв/л; C^an_ex - допустимая суммарная концентрация анионов в очищенной воде, мг · экв /л; n_reg - число регенераций каждого фильтра в сутки (не более двух); E^an_wc - рабочая обменная емкость анионта, мг · экв /л: E^an_wc = _an ·E^an_gen- K_ion ·q_an ·C^an_w, где _an - коэффициент эффективности регенерации анионита, принимаемый для слабоосновных анионитов равным 0,9; E^an_gen-полная обменная емкость анионита, мг·экв /л, определяемая на основании паспортных данных, по каталогу на иониты или экспериментальным данным; q_an - удельный расход воды на отмывку анионита после регенерации смолы, принимаемый равным 3-4 м³ на 1 м³ смолы; K_ion - коэффициент, учитывающий тип ионита; для анионита принимается равным 0,8; C^an_w - суммарная концентрация анионов в отмывочной воде, мг · экв /м³. Площадь фильтрации F_an,м², анионитовых фильтров первой ступни надлежит определять по формуле F_an = 24·q_w/n_reg·t_·_ , где q_w - расход обрабатываемой воды, м³/ч; n_reg - число регенераций анионитовых фильтров в сутки, принимаемое не более двух; t_ - продолжительность работы каждого фильтра, ч, между регенерациями, определяемая по формуле t_ = 24/ n_reg-( t₁ + t₁ + t₁). Здесь t₁ - продолжительность взрыхления анионита, принимаемая равной 0,25 ч; t₂ - продолжительность пропускания регенерирующего раствора, определяемая исходя из количества регенерирующего раствора и скорости его пропускания (1,5-2 м/ч); t₃ - продолжительность отмывки анионита после регенерации, определяемая исходя из количества промывочной воды и скорости отмывки (5-6 м/ч); _ - скорость фильтрования воды, м/ч, принимаемая в пределах 8-20 м/ч. Регенерацию анио-нитовых фильтров первой ступени надлежит производить 4-6%-ными растворами едкого натра, кальцинированной соды или аммиака; удельный расход реагента на регенерацию равен 2,5-3 мг · экв на 1 мг · экв сорбированных анионов (на 1 мг- экв рабочей обменной емкости анионита). В установках с двухступенчатым анионированием для регенерации анионитовых фильтров первой ступени следует использовать отработанные растворы едкого натра от регенерации анионитовых фильтров второй ступени. Загрузку анионито-вых фильтров второй ступени следует производить сильноосновным анионитом, высота загрузки 1,5-2 м. Скорость фильтрования обрабатываемой воды следует принимать 12-20 м/ч. Регенерацию анионитовых фильтров второй ступени надлежит производить 6-8%-ным раствором едкого натра. Скорость пропускания регенерирующего раствора должна составлять 1-1,5 м/ч. Удельный расход едкого натра на регенерацию 7-8 г ·экв на 1 г ·экв сорбированных ионов (на1 г- экв рабочей обменной емкости анионита). Фильтры смешан-ного действия (ФСД) следует предусматривать после одно- или двухступенчатого ионирования воды для глубокой очистки воды и регулирования величины рН ионированной воды. Скорость фильтрования - до 50 м³/ч. Регенерацию катионита следует производить 7-10%-ным раствором серной кислоты, анионита - 6-8%-ным раствором едкого натра. Скорость пропускания регенерирующих растворов должна составлять 1-1,5 м/ч. Отмывку ионитов в фильтрах необходимо производить обессоленной водой. В процессе отмывки иониты следует перемешивать сжатым воздухом. Аппараты, трубопроводы и арматура установок ионообменной очистки и обессоливания сточных вод должны изготавливаться в антикоррозионном исполнении. Регенерацию ионитов следует производить с фракционным отбором элюатов. Элюат следует делить на 2-3 фракции. Наиболее концентрированные по извлекаемым компонентам фракции элюата следует направлять на обезвреживание, переработку, утилизацию, наименее концентрированные по извлекаемым компонентам фракции - направлять на повторное использование в после-дующих циклах регенерации.