水处理设备课程设计指导书Word文件下载.docx

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∑C阴=〔Cl-〕+〔1/2SO42-〕+〔HCO3-〕+〔HSiO3-〕全+…mmol／L

δ=│∑C阳-∑C阴│／（∑C阳+∑C阴）×

100%〈2%.此项校核合格.

（2）溶解固形物与总含盐量的校核

（RG）校=RG+0.51〔HCO3-]-（SiO2全-R2O3-有机物）

∑B阳=〔K+〕+〔Na+〕+〔Ca2+〕+〔Mg2+〕

∑B阴=〔Cl-〕+〔SO42-〕+〔HCO3-〕全

δ=│（RG）校-∑B阳-∑B阴│／（∑B阳＋ΣB阴）×

100%〈5%此项校核合格

（3）PH与CO2的校核

水中只含有HCO3-的PH值为:

PH计=8.41+

lgf

（2）

求活度系数lgf

（2）=-0.5×

Z2√μ（其中f

（2）为二价离子活度系数，Z离子所带电荷数对f

（2）取2，

μ=

ΣZ

Ci，C为离子浓度mol／L）

△PH=（PH计–PH） 

此项校核合格

（4）总硬度、总碱度与离子间的关系

YD>

JD为含有硬度的水（或非碱性水）YD=〔1/2Ca2+〕+〔1/2Mg2+〕

〔Cl-〕+〔1/2SO42-〕；

〔K+〕+〔Na+〕

〔Cl-〕+〔1/2SO42-〕>

各离子间的关系要符合要求

二、系统选择

1.处理系统的选择[1]P27

由于该水源含砂量太高,远大于3000mg／L的悬浮物要求,所以必须设置予沉池两个.由于悬浮物高又是地表水因此必须经过机械搅拌澄清池,同时采用最新科技成果LLY-高效过滤器.由于水中没有胶体硅,所以不用镁剂[1]P28,同时碳酸盐硬度为2.12mmol／L也不太高因此也不用石灰系统.而采用硫酸铝凝聚系统.

由于有机物含量较高,通过混凝、澄清、过滤可去除50%左右,即5.6×

50%=2.8（mg／L）

又根据耗氧量／溶解固形物=2.8／（78.55+236.62）=0.00888<

0.015

则采用任何树脂的复床,使用大孔型树脂的混床或有保护措施的混床运行均满意.

由上所述,我们应采用大孔型树脂的混床.

2.除盐系统的选择

根据锅炉参数、减温方式及进水水质可初步判断。

方案选择见《锅炉水处理初步设计》P21

三、补给水系统出力计算[1]P38

1.锅炉汽水损失率的计算

1）正常汽水损失量DX=D1+D2+D3

机组为20万千瓦,所以α1=2.0%（P11）

D1=α1×

D总蒸发量（每台×

台数）；

D2（其他用气）=0；

D3（对外供气）；

正常汽水损失率ａ=DX／D总

2）最大汽水损失量DX+DZ

DZ=ａ启、事故×

D（最大一台蒸发量）ａ启取6%；

最大汽水损失率ａ’=（DX+DZ）／D总

2.锅炉排污率

p=ａSBUSiO2／[SGSiO2-（1-β）SBUSiO2]

已知:

该炉参数P=140Kg／cm2,炉内装置有旋风分离器,无蒸汽清洗装置,饱和蒸汽对硅酸的溶解携带系数KSiO2=5×

10-2（P5表1-3）（P12）,饱和蒸汽的允许含硅量

SBSiO2=0.02mg／L（P5表1-5）

炉水允许含硅量SGSiO2=SBSiO2／KSiO2（P8）；

SBUSiO2（除盐系统出水水质）；

ａ（正常汽水损失率）

则：

正常排污率p=ａSBUSiO2／[SGSiO2-（1-β）SBUSiO2国家规定p≮0.3%

最大排污率：

p’=ａ’SBUSiO2／[SGSiO2-（1-β）SBUSiO2（P和P’计算的排污率不得小于0.3%,若小于0.3%则按0.3%计算）

所以：

排污量Dp=p×

D总

3.补给水系统出水水质验算

ａ”=p[SGSiO2-（1-β）SBUSiO2]／SBUSiO2

此处p按国家规定取1%代入计算：

若ａ＇小于ａ”系统出水水质合格.

*若改用一级除盐系统时:

SBUSiO2=0.1mg／L

则ａ=1%[0.40-（1-0.35）×

0.10]／0.10=3.35%<

4.995% 

故一级除盐系统出水水质不合格.

4.补给水系统出力的确定正常出力:

Q=（ａ+p）D总+q（其中q=D5+D6=0）

系统的最大出力Q’=（ａ’+p’）D总+q

四、水处理设备的选择计算（补给水处理系统的工艺计算，一般顺序是由后向前逐级计算，即先计算混床，在计算阴床、除CO2器、阳床、活性炭床、过率设备、澄清设备）

（一）交换器的选择

1.混合离子交换器的选择

1）交换器的直径

设:

复床采用手动操作每天再生一次,则设备应有的出力:

Q1[3]P269=Q×

T周／T运=

一个周期再生时间（t再生）按4小时计算；

Q系统正常出力

设两台交换器运行无备用；

取混床运行流速ν=40～60m／h[1]P36；

一台交换器的面积,

f1=Q1／2ν（m2）交换器的直径d=1.13√f1取整，确定实际面积。

[ 

进出水阀门Dg150；

反洗进出阀门Dg80；

正洗和中间排水阀门Dg100；

进酸碱阀门Dg50；

进压缩空气阀门Dg50排气阀门Dg40；

装卸树脂口Dg80；

备用排水口Dg40；

设备中心离水沟中心线的距离为1050mm（GPS10-914）]可参考

混床实际运行流速ν=Q1／2f1；

当一台检修时,其余设备的运行流速,ν1大=Q1／f1

混床的树脂层高度:

h1阳=500mm;

h1阴=1000mm.（可参考阴：

阳可1：

1，1：

2，2；

1）

树脂体积：

Ｖ1阳=f1h1阳（m3）；

Ｖ1阴=f1h1阴（m3）

2）离子交换剂的选择（GPS4-78）（西安树脂厂）

阳树脂D001大孔苯乙烯系强酸阳离子交换树脂,阴树脂D201大孔苯乙烯季胺Ⅰ型强碱阴离子交换树脂。

工作交换容量：

EG阳1阳=0.8×

800=640（mmol／L；

EG阴1阴=0.8×

250=200（mmol／L）

3）混床再生周期

（1）阳树脂再生周期

取Cj=0.1mmol／L；

EG阳1=640（mmol／L），EG阴1=200（mmol／L）

T阳运=2EG阳1Ｖ1阳／（Q1×

Cj）（h）；

（2）阴树脂再生周期

T阴运=2EG阴1Ｖ1阴／（Q1×

Cj）（h）

由此可知T混运（取小值），混床再生周期T混再=T混运+4（h）

4）混床再生工艺计算

（1）反洗水量qf：

取反洗流速νf=10m／h；

反洗时间tf=15min；

反洗水量qf=νftff1／60（m3）

（2）阴树脂再生

1再生剂量G1J：

纯度为100%的NaOH：

G1J=Ｖ1阴×

EG阴1×

g／1000（Kg）取g=250克／摩尔

②工业碱用量Gg1J：

已知工业碱浓度εg=30%Gg1J=G1J／εg（Kg）

③再生溶液量Gc1J：

再生液浓度取εc=4%.Gc1J=G1J／εc（Kg）

④稀释碱用水量q1J：

q1J=Gc1J-Gg1J（将Kg换算为m3）

⑤再生时间t1J：

4%NaOH密度dc=1.043（g／cm3）

再生液体积：

∨c=Gc1J／dc（将L换算为m3）；

再生流速ν再=5m／h

t1J=60×

∨c／（f1×

ν再）（min）

⑥置换水量q1置阴：

取t置阴=40（min）；

q1置阴=ν再t置阴f1／60（m3）

（3）阳树脂再生

①再生剂量G1S：

纯度为100%的HCl：

G1S=Ｖ1阳×

EG阳1×

g／1000（Kg）

取g=150克／摩尔.

②工业HCl用量Gg1S:

已知工业HCl浓度εg=30%；

Gg1S=G1S／εg（Kg）

③再生溶液量Gc1S:

再生液浓度取εc=5%；

Gc1S=G1S／εc（Kg）

④稀释HCl用水量q1S:

q1S=Gc1S-Gg1S（将Kg换算为m3）

⑤再生时间t1S：

已知：

5%HCl密度dc=1.023（g／cm3）再生液体积：

∨c=Gc1S/dc（将L换算为m3）再生流速：

ν再=5m／h；

t1S=60∨c／（f1ν再）（min）

⑥置换水量q1置阳：

取t置阳=30（min）；

q1置阳=ν再t置阳f1／60（m3）

﹡对流洗:

流速ν对=45～60m／h时间t对=20（min）；

q对=2ν对f1t对

（4）混合①排水量：

q混排=80%H×

f1（m3）（H为树脂层总高阳加阴），

②压缩空气耗量：

q空=a·

t·

f1（m3）；

空气压力为1～1.5Kgf／Cm2；

其中空气混合强度[1]P41取3m3／m2•min，混合时间t取1min；

混合共需时间:

t=5min.

（5）正洗正洗流速：

ν正=15m/h；

正洗时间t正=60min；

正洗水量：

q正=ν正t正f1／60（m3）

（6）合计：

时间:

T=tf+t1J+t1S+t置阴+t置阳+t混+t正

耗水量q=qf+q1J+q1S+q1置阴+q1置阳+q混排+q正；

平均耗水量:

q混自=q／T运

2.阴离子交换器的选择[1]P42

交换器的总出力:

Q2=Q1+2q混自

1）强碱阴树脂体积∨R阴=Q2T运Cj／EG（m3）

T运=20（h）；

Cj=[Cl-]+[1/2SO42-]+DN+[CO2]／44+[HSiO3-]全（[CO2]为除碳后残存CO2量取5mg/L；

DNmmol／Lmmol／L）

强碱阴树脂的选择201×

7（GPS4─78）；

交换器工作交换容量EG取255mmol／L

2）交换器直径d2的选择

设交换器采用两台运行,不设备用,且应用较先进的浮床设备；

取树脂层高h2=（参考）

则交换器总横截面积为:

f2=∨R阴／（2h2）

交换器直径d23√f2取d2整则实际f2实际

树脂层的实际高度：

h2=∨R阴／（2f2实际）

取h2=；

则:

实装树脂体积:

∨R阴实=f2h2（m3）[各接管、阀自选略]

交换器实际流速ν2=Q2／（2f2实际）；

当一台检修时其他设备的流速:

ν大=Q2／f2

3）再生工艺

工作交换容量的修正:

E0=aA1aA2aA3aA4aA5E；

已知:

基准条件下的工交E=255mmol／

E0=aA1aA2aA3aA4aA5（各种修正系数）；

E=1.008×

1.014×

0.9975×

1.023×

225=265.97（mmol／L）

（1）落床：

取t1=10min.

（2）再生：

a.用纯NaOH量:

：

g─再生耗碱比取g=60g／molG=f2H2E0g／1000（Kg）

b.工业用NaOH的溶液量Gg：

取工业NaOH的浓度εg=30%；

则G2J=G／εg（Kg）

再生时NaOH的溶液量Gc：

取再生时NaOH浓度εc=1%；

则Gc=G／εc（Kg）

稀释碱用纯水量q再=Gc-G2J（Kg）=（m3）；

再生时间t再：

1%NaOH浓度的密度dc=／cm3；

再生用NaOH的体积∨c=Gc／dc（L）（换算为m3）；

设再生流速为ν再=5m／h；

则t再=60∨c／ν再f2（min） 

（3）置换水量q置：

取t置=30min；

则q置=ν再f2t置/60（m3）

（4）正洗水量q正：

取正洗水比耗a=2m3／m3.R；

q正=a∨R.阴／2（m3）

取正洗流速ν正=15m／h；

正洗时间t正=60q正／（f2ν正）（min）

（5）成床水量q成：

取成床时间t成=3min；

成床流速ν成=30m／h则q成=f2ν成t成／60 

（m3）

（6）顺洗水量q顺：

取顺洗时间t顺=5min；

顺洗流速ν顺=25m／h；

则q顺=f2ν顺t顺／60（m3）

（7）合计：

阴床耗水总体积:

q阴=q再+q置+q正+q成+q顺；

阴床耗水量q阴自：

q阴自=q阴／T运（m3/h）；

再生时间t=t落+t再+t置+t正+t成+t顺

（8）大反洗：

是3～6个月反洗一次,其用水量和增加的碱耗可忽略不计.

3.除CO2器的计算[1]P44

1）进入除CO2器的总水量Q3：

Q3=Q2+2q阴自

2）进入除CO2器的CO2含量[CO2]1：

[CO2]1=44[HCO3-]+[CO2]（mg/L）（式中[HCO3-]、[CO2]为阳床进水中浓度mmol/L），当原水中CO2含量未给时可用[CO2]=0.268[HCO3-]3代入计算

3）除CO2器的直径d3除CO2器横截面积f3:

两台运行,按两台设计.

采用鼓风填料式除CO2器f3=Q3／2b（m2）（b─淋水密度,由实验而得.一般取b=40～60m3/m2；

对φ25×

25×

3的瓷质拉希环,取b=60m3／m2;

对真空式除CO2器,取b=50m3／m2;

对空心塑料球,取b=40m3／m2;

对木格板,取b=20～40m3／m2）

本例采用瓷质拉希环,所以取b=60m3／m2.；

除CO2器直径d33√（f3）取整有效面积f3

进水阀门Dg=100mm,出水阀门Dg=150mm,排气口Dg=300mm；

实际淋水密度b’=bf3／f3实际

4）填料层高度h0h0=∨/f3=F/Sf3

∨─所需填料体积m3；

F─除CO2器所需填料的工作表面积m2 

F=GCO2/（K△Ccp）

式中:

GCO2─除CO2器所需脱除的CO2量（Kg/h）;

设除CO2器出口水中CO2残余量为[CO2]2=5mg/L；

则GCO2=Q3/2（[CO2]1-[CO2]2）（g）

K─除CO2器的解吸系数,它与温度有关；

设水温为15℃查（GPS4─174）K=0.34

△CCP─脱除CO2的平均动力（Kg/m3）；

△CCP=10-3（[CO2]1-[CO2]2）/（2.44lg[CO2]1/[CO2]2）

F=GCO2/（K△CP）；

S─单位体积填料所具有的工作面积m2/m3；

对于瓷质拉希环φ25×

3S=204m2/m3；

h0=F/（Sf3） 

5）风机的选择

（1）所需进风量：

W=1/2（20～30）Q3m3（20～30─气水比,是经验数据.取30.）

（2）所需进风压：

P0=a1h0+40（mm水柱）（40─进出风管、填料支承架等的空气阻力mm水柱/m填料.a1─单位填料高度的空气阻力mm水柱/m填料对于瓷质拉希环a1=20～50取a1=50根据风量和风压选择风机

4.阳离子交换器的选择（采用浮床,选用001×

7,西安树脂厂生产）

（1）强阳树脂的体积

Q4=Q3；

∨R=Q4T运Cj/EG阳（m3）；

T运=20（h）

Cj=[1/2Ca2+]+[1/2Mg2+]+[K+]+[Na+]（mmol/L）；

交换剂工作交换容量E取805mmol/L

（2）交换器直径的选择取树脂层高度H4m

交换器横截面积：

f4=∨R阳/（2H）（m2）；

×

√f4取整，实际f4（m3）

交换器实际树脂层高度H4=∨R阳/（2f4）取整；

实际树脂体积:

∨4R=h4×

2×

f4

交换器实际流速ν4=Q4/（2×

f4）当一台检修时的流速校核:

ν大=Q4/f4；

ν大〈50m/h合格.[各接管、阀自选略]

3再生工艺计算

1）落床:

t1=10min

2）再生：

①工作交换容量的修正：

E0=ak1ak2E；

ak1与PCa值和Ph值有关的修正系数取；

ak2─树脂层高度修正系数取 

；

已知E=805mmol/L；

实际所需树脂体积∨R4=Q4T运Cj/（2E0）

②再生用纯HCl量G：

取酸耗g=40克/升G=f4h4E0g/1000（Kg）

③工业用HCl量Gg：

取纯度εg=30%；

Gg=G/εg（Kg）

④配制所需再生液量Gc：

取所需再生液浓度εc=3%；

Gc=G/εc（Kg）

⑤稀释HCl用水量:

q再=Gc-Gg（Kg）=（m3）

⑥再生时间t再：

取再生流速ν再=6m/h3%HCl浓度的密度dc=/mL

再生液体积∨c=Gc/dc（L）（换算为m3）t再=60∨c/（f4ν再）（min）

3）置换水量q置:

已知置换时间t再=20min；

q置=ν再f4t再/60（m3）

4）正洗水量:

已知正洗水比耗a=2m3/m3R

q正=a∨R4（m3）；

正洗流速ν正取15m/h；

正洗时间:

t正=60q正/（ν正f4）（min）

5）成床:

取成床时间t成=3min；

成床流速ν成=30m/h；

则成床耗水量q成=f4ν成t成/60（m3）

6）顺流洗:

取顺洗时间t顺=5min；

取顺洗流速ν顺=25m/h；

则顺洗耗水量q顺=f4ν顺t顺/60（m3）

7）合计：

总耗水量:

q阳=q再+q置+q正+q成+q顺（m3）

阳床自用水量:

q阳自=q阳/T运；

再生用时间:

t阳=t落+t再+t置+t正+t成+t顺（min）

8）大反洗:

3～6个月反洗一次其用量和增加酸耗可忽略不计.

5.系统工艺计算验算

1）阴床验算：

（1）阳床应增加水量:

阴床全部自用水量,阳床再生、置换、正洗用水量.

Q2Y=Q2+2q阴自+2×

（q阳再+q阳置+q阳正）/20（m3）

（2）所需树脂体积:

∨RY=Q2YT运Cj/E0（m3）

（3）树脂富裕度：

交换器实装树脂体积∨2Y=2∨2阴实（m3）；

α’2=（∨2Y-∨RY）/∨RY；

T’2运=（∨2Y-∨RY）E0/（Q2YCj）

2）阳床验算：

阳床全部自用水量.Q4Y=Q3+2q阳自（m3/h）

（2）所需树脂体积：

∨RY=Q4YT运Cj/E0（m3）

（3）树脂富裕度：

交换器实装树脂体积∨4Y=2∨4阳实；

α’4=（∨4Y-∨RY）/∨RY；

T’4运=（∨4Y-∨RY）E0/Q4YCj

6.交换剂的用量

1）大孔型树脂的用量：

（1）需购D001树脂已知D001的湿视比重为dD001=/cm3；

D001树脂体积为2∨1阳；

D001树脂重为GD001=∨1阳dD001年耗率按5%计需购D001树脂为G’D001=GD001×

（1+5%）（T）

（2）需购D201树脂 

已知D201的湿视比重为dD201=/cm3；

D201树脂体积为2∨1阴；

D201树脂重为GD201=∨1阴dD201；

年耗率按15%计需购D201树脂为G’D201=GD201×

（1+15%）（T）

2）凝胶型阳树脂

（1）001×

7树脂的比重为d001×

7=/cm3

（2）已知001×

7树脂体积为2∨001×

7=∨4Y

（3）001×

７树脂重为G001×

７=∨4Yd001×

7 

（4）年耗率按5%计需购001×

7树脂为G’001×

7=G001×

7×

3）凝胶型阴树脂

（1）201×

7树脂的比重为d201×

7=/cm3 

（2）已知201×

7树脂体积为2∨201×

7=∨2Y

（3）201×

７树脂重为G201×

７=∨2Yd201×

7 

（4）年耗率按15%计需购201×

7树脂为G’201×

7=G201×

4）白球体积V球=2f2×

0.5+2f4（m3）

7.再生剂每月用量

1）工业盐酸用量：

GHCl=24×

30×

2G1s/（99+4）+30×

2G4S（Kg）

2）工业碱用量：

GNaOH=24×

2G1J/（99+4）+30×

2G2J（Kg）

酸贮槽容积：

用酸重量=GHCl+10×

（2G1s/（99+4）+2G4S） 

（Kg）=（T）

已知30%HCl的密度d`=/cm3 

酸贮槽容积VHCl=用酸量/密度d（m3）取整（再备用一台）

碱贮槽容积：

用碱重量GNaOH×

4/3 

（Kg）=（T）；

已知30%NaOH的密度d`=/cm3；

酸