122586 (689193), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Анионитовые фильтры (АФ) I ступени загружены слабоосновным макропористым анионитом АН-31.

В АФ II ступени загружают сильноосновным анионитом АВ-17-8.

Фильтры смешанного действия (ФСД) загружены сильноосновным катионитом КУ-2-8 и сильноосновным анионитом АВ-17-8 в объемном соотношении 1:1.

1. Обоснование выбранного способа производства

На выбор способа производства влияют следующие факторы: качество природной воды и то, какие нужно получить показатели обессоленной воды.

Из-за качеств и свойств природной воды экономически обоснована коагуляция.

Таблица 2.2

Предварительная очистка воды

1. Физико-химические основы процесса водоподготовки

Обессоливание природной воды осуществляется путем предварительной обработки воды с целью удаления механических примесей и очистки ее методом ионного обмена.

Коагуляция воды:

Для интенсификации процессов осаждения грубодисперсных и коллоидных примесей к воде добавляют коагулянт – реагент, который подвергается в воде гидролизу с образованием труднорастворимого соединения, выпадающего в виде хлопьев в осадок. При укрупнении хлопьев под действием сил молекулярного притяжения захватываются грубодисперсные частицы содержащейся в обрабатываемой воде взвеси и коллоиды. Хлопья коагулянта вместе с задержанной взвесью и коллоидами осаждаются; при этом происходит осветление воды.

Для коллоидных примесей природных вод характерен “-” потенциал, поэтому для их коагуляции применяют коагулянты, продукты гидролиза которых имеют “+” потенциал: Al(SO₄)₃, FeSO₄, FeCl₃, Fe₂(SO₄)₃. При добавлении сернокислого алюминия в воду, он диссоциирует:

Al₂(SO₄)₃ 2Al ³⁺ + 3SO₄^2-

В результате гидролиза образуется малорастворимый Al(OH)₃:

Al ³⁺ + 3H₂O Al(OH)₃ + 3H⁺

Образующиеся ионы H⁺ снижают показатель pH обрабатываемой воды. Нейтрализация кислотности происходит в результате реакции ионов H⁺ с ионами HCO₃^-, содержащимися в обрабатываемой воде (карбонатная жесткость):

H⁺ + HCO₃^- CO₂ + H₂O

Процессы коагуляции осуществляются в осветлителях, принцип работы которых основывается на организации контакта обрабатываемой воды с ранее выпавшим из воды осадком (шлаком) для интенсификации кристаллизации и выделения из воды взвеси и продуктов реакций между содержащимися в воде ионами и введенными в нее реагентами.

Для осуществления контакта обрабатываемой воды и ранее выпавшего осадка, служащего катализатором процесса выделения взвеси, в осветлителях организуется восходящее движение воды через слой осадка.

Осветлитель вводится в работу, когда температура воды достигнет 331С.

Очистка воды в механических фильтрах:

Более глубокое удаление взвешенных веществ из воды достигается фильтрованием ее через зернистую загрузку из инертных частиц небольшого размера.

Фильтрование воды через слой зернистой загрузки происходит под действием разности давлений на входе воды в зернистый слой и на выходе из него, которая называется перепадом давлений на слое Р:

P = f (V, , d_экв, H_полн),

где V – скорость фильтрования;

- вязкость воды;

d_экв – эквивалентный диаметр фильтрующей загрузки;

H_полн – высота фильтрующего слоя.

При включении механических фильтров в работу первые порции фильтрата сбрасываются в дренаж в течение 2 – 3 минут с расходом 50 – 70 м³/час.

Окончание фильтрации определяется по снижению прозрачности осветленной воды менее 90 % или по достижению перепада давления более 0,1 МПа (1,0 кгс/см²). При достижении параметров вывода механического фильтра из работы, фильтр ставится на взрыхляющую отмывку. Отмывку заканчивают, когда две пробы, отобранные с интервалом 3-5 минут, не будут содержать видимой взвеси. При выносе фильтрующей загрузки фильтр отключается и вводится в ремонт.

Ионитное обессоливание воды:

Иониты – практически нерастворимые высокомолекулярные вещества, способные к реакциям ионного обмена.

Ионитное обессоливание воды – процесс последовательного фильтрования обрабатываемой воды через слои катионита и анионита, во время которого содержащиеся в обрабатываемой воде катионы обмениваются на катион Н⁺, содержащийся в катионите, а содержащиеся в обрабатываемой воде анионы обмениваются на анионы OH^-, CO₃^-2, HCO₃^-, содержащиеся в анионите и образующие с катионом H⁺ воду или свободную углекислоту. Глубокое обессоливание воды предусматривает две ступени H-OH- ионирования воды (двухступенчатое катионирование и двухступенчатое анионирование воды с промежуточной декарбонизацией).

Первая ступень Н – катионирования служит для замены большинства катионов, содержащихся в исходной воде, на катион Н⁺.

2[Кат]H + Ca, Mg, Na₂ и др. /SO₄, Cl₂, (HCO₃)₂ и др.

Ca, Mg, Na₂ и др. [Кат]₂ + H₂SO₄, Cl₂, (HCO₃)₂ и др.

Окончание фильтрования определяется при снижении кислотности фильтрата на 1,0 мг-экв/кг по отношению к кислотности фильтрата в первые 2-3 часа работы. При достижении параметров вывода из работы, фильтр ставится на взрыхление осветленной водой, расход взрыхляющей воды должен быть в интервале 45-55 м³/час.

Вынос рабочих фракций смолы должен отсутствовать. Время взрыхления 30-50 минут.

Регенерация Н – катионитовых фильтров I ступени осуществляется ступенчато:

Первые 200 литров H₂SO₄ пропускают с концентрацией 1,5 %. Остальные 100 литров – с концентрацией 3 %.

Ca, Mg, Na₂ и др. /[Кат]₂ + H₂SO₄ Ca, Mg, Na₂ и др./SO₄ + 2H[Кат]

После пропуска кислоты фильтр в течение 10-15 минут отмывают. Расход на отмывку фильтра 60 м³/час. Катионит отмывается до следующих показателей: жесткость 0,1-0,2 мг-экв/кг; pH>3,5.

Анионитные фильтры I ступени загружают слабоосновными анионитами, которые сорбируют из H – катионированной воды только анионы сильных кислот:

2[Ан]OH + H₂SO₄, Cl, (NO₃)₂ и др. [Ан]₂SO₄, Cl₂, (NO₃)₂ и др. + H₂O

Критерием отключения фильтра на регенерацию служит увеличение остаточного содержания хлоридов в пробе, отобранной после фильтра, до 3 мг/кг (проскок Cl – иона).

При достижении параметров вывода анионитного фильтра из работы, фильтр ставится на взрыхление. Расход воды на взрыхление 40-45 м³/час. Общее время взрыхления 30-50 минут. Регенерация истощенного анионита осуществляется 4 % - ным раствором NaOH и отмывкой щелочной водой от анионитных фильтров II ступени:

[Ан]₂/SO₄, Cl₂, (NO₃)₂ и др. + NaOH АнOH + Na₂/SO₄, Cl₂, (NO₃)₂ и др.

По окончании регенерации продолжить промывку декарбонизированной водой в течение 30 минут. Критерий окончательной отмывки – снижение концентрации хлоридов менее 3 мг/кг.

На второй ступени Н – катионирования из обработанной воды удаляется остаточное количество катионов, прошедших Н – фильтр I ступени, в первую очередь наименее сорбируемый катион Na.

Критерием отключения фильтра служит повышение значения концентрации Na в фильтре более 100 мкг/кг. После чего он ставится на взрыхление водой после анионитных фильтров I ступени, при расходе 45-50 м³/час. При этом контролируют вынос рабочих фракций смолы.

Регенерация Н – катионитовых фильтров II ступени проводится в 2-х вариантах:

• Отдельная регенерация КФ II ступени 2-4 %-ным раствором H₂SO₄. Затем фильтр в течение 10–15 минут промывают частично обессоленной водой. По истечении данного времени фильтр ставят на отмывку с расходом 60 м³/час.

• Совместная регенерация КФ I и II ступеней тоже производится 2-4 %-ным раствором H₂SO₄.

Отмывка КФ I и II ступеней производится раздельно. Критерий окончания отмывки – снижение значения концентрации катионов Na менее 100 мкг/кг.

Так как в воде накапливается углекислота, то ее удаляют. Этот процесс удаления CO₂ называют декарбонизацией. Аппараты, в которых снижение концентрации CO₂ в воде достигается продувкой воды воздухом в результате распределения CO₂ между жидкой (вода) и газообразной (воздух) фазами, называют декарбонизаторами.

При работе аппарата контролируется содержание свободной углекислоты в обрабатываемой воде. Содержание углекислоты на выходе не должно превышать 8 мг/кг.

После декарбонизатора вода направляется на OH – фильтры II ступени, загруженные сильноосновным анионитом, где происходит сорбция анионов HSiO₃^- и остатков анионов угольной и минеральных кислот. Основные реакции происходят в соответствии с уравнением:

[Ан]OH + H/HSiO₃, H/HCO₃ и др. Ан/HSiO₃, HCO₃ и др. + H₂O

Критерием отключения фильтров служит повышение значений удельной электропроводности свыше 1 МкСм/см или содержания кремниевой кислоты свыше 500 мкг/кг. Производится взрыхление частично обессоленной водой с расходом 40-45 м³/час.

Регенерация анионитных фильтров II ступени производится совместно с регенерацией анионитных фильтров I ступени 4 %-ным раствором NaOH.

Ан/HSiO₃, HCO₃ и др. + NaOH Ан/OH + Na₂/SiO₃, CO₃ и др.

По окончании регенерации линию промывают в течение 30 минут, после чего отмывку I и II ступеней анионитных фильтров ведут раздельно.

Критерий окончания отмывки – снижение электропроводности на выходе из фильтра менее 1,2 МкСм/см.

Таблица 2.3

Химический контроль обессоленной воды после ВПУ

1. Описание технологической схемы ВПУ

2. Состав системы ВПУ

ВПУ является системой трехступенчатого глубокого обессоливания и работает по схеме: осветлители – механические фильтры (МФ) – Н-катионитовые фильтры (КФ) I ступени – ОН-анионитовые фильтры (АФ) I ступени – Н-КФ II ступени – декарбонизатор – ОН-АФ II ступени – III ступень ВПУ.

В состав ВПУ входят следующие функциональные узлы и системы:

• Узел хранения и приготовления реагентов;

• Узел гидроперегрузки ионитов;

• Насосное оборудование;

• Узел нейтрализации сбросных вод;

• Система управления гидроприводами и запорной арматурой.

Максимальная проектная производительность установки 210 м³/ч.

1. Эксплуатационные ограничения

• Во избежание запаривания и увеличения вибрации не допускать работу центробежных насосов на закрытую арматуру более одной минуты.

• Не допускать включения в работу насосов – дозаторов на закрытую запорную задвижку.

• При проведении регенерации КФ I ступени, во избежание загипсовывания катионита, запрещается перекрывать пропуск кислоты или воды через фильтр.

• Оптимальные интервалы концентраций H₂SO₄ и NaOH для КФ II ступени и АФ I и II ступени: 2 – 4 % соответственно.

• При проведении регенерации запрещается: создавать на фильтре давление более 3 кгс/см².

• Температура сырой воды, подаваемой на коагуляцию, должна быть 33 1С.

• Величина окисляемости по KMnO₄ осветленной воды не должна превышать 60 % от величины окисляемости исходной воды.

• Величина рН осветленной воды должна соответствовать интервалу 5,5 – 7,5 ед.

• Прозрачность осветленной воды должна превышать 90 %.

• Величина хлоридов после АФ I ступени при работе должна быть менее 3 мг/кг. Концентрация Na на выходе КФ II ступени при работе должна быть менее 100 мкг/кг. Величина удельной электропроводимости () после АФ II ступени должна быть менее 1мкСм/см. Величина содержания H₂SiO₃ в фильтрате должна быть менее 500 мкг/кг. При достижении указанных величин соответствующий фильтр выводится на регенерацию.

• Допускается сброс нейтрализованных вод после баков – нейтрализаторов в сбросный канал при величине рН, равной 6,5 – 8,5 ед.

1. Характеристика оборудования

1. Система предочистки состоит из четырех осветлителей и шести механических фильтров, имеющих следующие технические данные:

Таблица 2.4

№п/п	Наименование	Тип	Производи-тельность м3/ч	Объем	Кол-во	Защитное покрытие
1	Осветлитель №1-3 осв.1-3	ЦНИИ-1	100	200	3	Эпоксидное
2	Осветлитель № 4 осв.4	ВТИ-2	100	200	1	Эпоксидное

Таблица 2.5

2. Система ионообменной очистки ВПУ имеет следующие технологические характеристики:

Характеристики

Список файлов курсовой работы