Определение состава и количества сточных вод котельной

При регенерации Na – катионитных фильтров кроме солей, содержащихся в исходной воде, сбрасываются продукты регенерации фильтров – СаCl₂ и MgCl₂, а также избыток поваренной соли, который берется для более глубокой регенерации фильтрующего материала. При проведении операции взрыхления возможно попадание в сток измельченного фильтрующего материала; используемая для регенерации техническая поваренная соль содержит до 7% различных примесей, которые также попадают в сток.

Котловая вода в котлах низкого среднего давления после необходимых стадий обработки воды в основном содержит легкорастворимый катион натрия и анионы: (при фосфатировании).

Бикарбонат натрия частично (около 60 %) разлагается в струйно - барботажном деаэраторе и окончательно в котле по уравнению

2NаНСО₃ → Nа₂СОз + Н₂О + СО₂.

Углекислота при разложении NаНСО₃ (около 40 %) в котле уносится с паром. Разложение Na₂CO₃ зависит от давления в котле и протекает по реакции

Nа₂СОз + Н₂О → 2 NаОН + СО₂.

Образующаяся углекислота также уносится с паром.

Показатели воды, приходящей на ВПУ.

мг/л	мг/л	мг/л	мг/л	мг/л	мг/л	мг/л	мг/л
		15,4	50,3	8,3	164,7	21,9	25,0

1) Пересчитываем данные анализа в мг-экв/л:

- верно.

2) Общая жесткость:

3) Карбонатная жесткость:

Що = 2,7 мг-экв/л.

4) Некарбонатная жесткость:

мг-экв/л

5) Добавочная химически очищенная вода используется для восполнения потерь пара и конденсата на производстве, потерь воды на продувку котлов, общестанционные потери (обдувка поверхностей нагрева, открытие клапанов, потери воды через сальники центробежных насосов и т.д.).

;

Паропроизводительность одного котла: D_п =2,5 т/ч = 0,694 кг/с;

Расход воды на подпитку сетей = 3 м³/ч – задан.

- производительность ВПУ.

Na– катионирование основано на пропуске обрабатываемой воды через Na–форму катионита, для чего предварительно катионит регенерируется поваренной солью (NaCl).

8) Поверхность фильтрования:

Принимаем к установке ВПУ – 10М.

Диаметр: 700 мм, по одному фильтру в ступени.

Площадь фильтрации:0,38 м²

Высота слоя: 2500 мм

Объем катионита: 0,95 м³

Материал КУ – 2-8 (сульфоуголь не выпускается с 2008 г.)

Число регенераций фильтра 1-ой ступени в сутки:

где h - высота катионита, м

- рабочая объёмная ёмкость катионита при Na – катионировании, г-экв/м³

В качестве катионита использую КУ -2-8. Отсюда: ,

где = 0,62 –коэффициент эффективности регенерации (зависящий от удельного расхода соли на регенерацию)

= 0,78 – коэффициент, учитывающий снижение обменной способности катионита по Ca²⁺ и Mg²⁺ за счёт частичного задержания катионов Na⁺.

Е_п = 1700 (г-экв/м³) – полная обменная способность катионита.

g = 6 (м³/м³) – удельный расход воды на отмывку катионита.

Ж₀ = 3,19 (мг-экв/л) – общая жёсткость воды.

0,5 – доля умягчения отмывочной воды.

(мг-экв/л)

число регенераций (рег/сут.)

Привожу расчёт расхода воды на собственные нужды и необходимое количество химических реагентов для регенерации фильтров.

Расход воды на взрыхляющую промывку фильтра:

(м³)

где i = 4 (кг/м²∙с) – интенсивность взрыхления,

t_взр = 25 мин. – длительность взрыхления.

Расход соли на приготовление регенерационного раствора соли:

(кг)

где а = 100 (г/г-экв) - удельный расход соли на регенерацию.

Расход воды на приготовление регенерационного раствора соли:

(м³)

где С_РР = 6 % - концентрация регенерационного раствора.

= 1,041 (г/см³) – плотность регенерационного раствора при 20⁰С.

Расход воды на одну отмывку катионита от продуктов регенерации:

(м³)

Расход воды на одну регенерацию фильтров при использования отмывочной воды на взрыхление:

(м³)

Среднечасовой расход на собственные нужды:

(м³/ч)

Суточный объём сточной воды после Na – катионирования в фильтрах.

(м³/сут.)

Количество солей кальция и магния, удаляемых за одну регенерацию фильтра:

(кг-экв),

Доля кальция и магния в жесткости:

(кг-экв)

(кг-экв)

Количество CaCl₂ и MgCl₂ , сбрасываемое в течение суток:

(кг/сут.)

(кг/сут.)

где 55,5 и 47,6 – эквивалентная масса CaCl₂ и MgCl₂.

Избыток соли, сбрасываемый за одну регенерацию:

(кг)

где 58,4 (г/г-экв) – эквивалентная масса соли.

Количество поваренной соли в сутки:

(кг/сут.)

Общее количество солей, сбрасываемых в сутки со сточными водами ВПУ:

(кг/сут.)

D_пр = n_К∙ D_П ∙ p /100 = 4∙2,5∙4/100 = 0,4 м³/ч - расход продувочной воды котлов.

Суточный объем сточной воды от продувки котлов

Q^пр_сут = 24∙ D_пр∙(1-β) = 24∙0,4∙(1-0,17) = 7,97, м³/сут,

где β- доля выпара в расширителе продувки (для Р = 1,4 МПа равна 0,17).

Доля гидратной (едконатровой) щелочности котловой воды а_г = σ =0,72- доле разложения Nа₂СОз в котле при Р = 1,4МПа.

Рис. Зависимость разложения Nа₂СОз от давления в котле.

На долю карбонатной щелочности приходится а_к = 1- а_г = 1-0,72=0,28.

Щелочность питательной воды (без учета очень малой щелочности конденсата) и раздельной деаэрации добавочной и подпиточной воды определяется из уравнения, мг-экв/л:

Щ_пв = Щхов∙α = 2,7∙0,288 = 0,779,

где Щ_хов=Що исходной воды;

α =γ / (1+р/100) = 0,3/(1+4/100) = 0,288 - доля хими­чески очищенной воды в пита­тельной воде.

Принимая из расчета ВПУ состав химически очищенной воды, определяем состав питательной воды:

[Nа₂SО₄]_пв = [Nа₂SО₄]_ХОВ ∙α = 0,46∙0,288 = 0,132мг-экв/л;

[NаС1]_пв = [NаС1] _ХОВ∙ α = 0,71∙0,288 = 0,204 мг-экв/л.

При этом содержание Nа₂SО₄ и NаС1 в химически очищенной воде равно содержанию в ней [SО₄^2-] _ХОВ и [С1^-] _ХОВ.

В котле происходит упаривание питатель­ной воды, поэтому содержание сульфатов, хлоридов и щелочность котловой воды в К_У раз больше, чем в питательной воде.

Коэффициент упаривания

К_У =(100+р)/ р = (100+4)/ 4 = 26

Суточный сброс солей с про­дувочной водой котлов, кг/сут:

[Nа₂СОз] = 24∙D_пр ∙ 53∙К_у ∙Щ_пв ∙а_к /1000=24∙0,4∙53∙26∙0,779∙0,28/1000 = 2,29 кг/сут;

[Nа ОН] = 24∙D_пр ∙ 40∙К_у∙ Щ_пв∙а_г /1000= 24∙0,4∙40∙26∙0,779∙0,72/1000 = 5,6 кг/сут;

[Nа ₂SО₄] = 24∙D_пр ∙ 71∙К_у ∙ [Nа₂SО₄]_пв /1000= 24∙0,4∙71∙26∙0,132/1000=2,34 кг/сут;

[NаС1] = 24∙D_пр ∙ 58,4∙К_у ∙ [NаС1]_пв /1000 = 24∙0,4∙58,4∙26∙0,204/1000= 2,97 кг/сут,

Итого за сутки сброс солей с продувочной водой

М_пр^сут = [Nа₂СО₃]_сут + [Nа ОН]_сут + [Nа ₂SО₄]_сут +[NaС1]_сут =

= 2,29 + 5,6 + 2,34 + 2,97 = 13,2 г/сут

Суточный выпуск сточных вод котельной

Q_св = Q^Na_сут + Q^пр_сут = 4,64 + 7,97 = 12,61 м³/сут.

Суточный сброс солей

М_с = М_Na^сут + М_пр^сут = 48,59 + 13,2 = 61,79 кг/сут.

Средняя концентрация солей в сточной воде

С_ср = М_с / Q_св = 61,79 / 12,61= 4,9 г/л (кг/м³).

Если С_ср ≤ 10 г/л, то в соответствии с «Правилами выпуска сточных вод предприятий в канализационные сети…..» сточные воды котельной можно выпустить в дренаж без очистки.