Реферат: Техника защиты окружающей среды

При эксплуатации фильтров качество очищаемой воды периодически контролируется путем химических анализов, по мере заполнения ионитов загрязняющими ионами наступает момент полного насыщения или обмена в этом случае фильтр отключают от системы очистки и подвергают регенерации. Для регенерации используют либо 8% раствор NaCl, либо 6 – 8% HCl, регенерационный раствор подают снизу вверх в количестве обеспечивающим скорость раствора через слой ионита в пределах 4 – 5 м/мин, при этом обеспечивается удаление адсорбированных ионов с поверхности ионитов, заполняется ионами Na⁺ или H⁺ (для катионитов) и ионами Cl для анионитов. Одновременно с регенерацией ионита из слоя ионита вымывается взвешенные вещества, и зерна раздробленного ионита компенсируется дополнительной загрузкой ионита через загрузочные люки.

Отработанный регенерационный раствор, содержащий загрязняющие ионы в концентрированном виде поступает на утилизацию (либо захоронение) либо химическую переработку, т.к. этот раствор представляет собой уже химическое сырье.

2.1.2 Расчет ионитного фильтра

При расчете ионитного фильтра задаются объемом ионита, его обменной емкостью и площадью сечения фильтра. Рассчитываются объем очищенной воды, время работы фильтра до его регенерации, расход очищаемой воды через фильтр (производительность фильтра), изменение в составе очищаемой воды.

Исходные данные для расчета:

1. Скорость движения сточных вод через фильтр – 0,1 м/мин.

2. Объем регенерационного раствора – 2*V_и .

3. Концентрация реагента в регенерационном растворе – 8%.

4. Объем промывочной воды после регенерации ионита – 3*V_и .

5. Толщина слоя ионита – 2,4 м

6. Обменная емкость ионита – 500 ммоль/кг.

7. Диаметр фильтра – 1,4 м.

8. Насыпная плотность ионита – 600 кг/м³ .

9. Извлекаемый ион – Mn²⁺ .

10. Концентрация иона в сточных водах - 0,021 моль/л.

11. Регенерационный раствор – Na₂ CO₃ .

Скорость фильтрования воды через ионитный фильтр выбирается 1,0…1,5 м/мин. Тогда производительность ионитного фильтра определяется по формуле:

Q = W*S = 0,25*π*D² *W = 0,25*3,14*(1,4)² *0,1= 0,15386 м³ /мин

где Q – производительность ионитного фильтра, м³ /мин; W – скорость прохождения сточных вод через ионитный фильтр, м/мин; S –площадь сечения фильтра, м² ; D – диаметр ионитного фильтра, м.

Объем очищенных сточных вод за один рабочий цикл (до регенерации) определяется по формуле:

V_св = q*V_и *d/(10⁶ *C) = q*h*S*d/(10⁶ *C) =

= 500*2,4*0,25*3,14*(1,4)² *600/(10⁶ *0,021) = 52,752 м³

где V_св –объем очищенных сточных вод за один рабочий цикл, м³ ; q –адсорбционная (обменная) емкость ионита, ммоль/кг; V_и – объем ионита, м³ ; d – насыпная плотность ионита, кг/м³ ; C – эквивалентная концентрация ионов в сточных водах, моль/л; h – толщина (высота) слоя ионита,м.

Время работы ионитного фильтра между регенерациями (время рабочего цикла) определяется по формуле:

t_раб = V_ст /(60*Q) = 52,752/(60*0,15386) = 6,26 ч

где t_раб – продолжительность рабочего цикла, час.

При этом масса извлеченных из сточных вод загрязняющих ионов равна:

m = M*V_св *d*q/(10⁶ *n) = 55*57,752*1,4*500/ (10⁶ *2) = 1,11 кг

где m – масса извлеченных ионов, кг; M – молярная масса иона, г/моль;