Проектирование водоподготовительной установки, разработка схемы и последующий её расчет, страница 20

Расход осветленной воды, в которую производится дозирование, составляет 36 м³/ч. Следовательно, часовой расход метабисульфита: 1,096 г/м³ × 36 м³/ч = =39,46 г/ч.

В год соответственно будет расходоваться: 39,46 г/ч × 24 ч × 365,5 д  =       =350 кг/год.

3.3.3 Едкий натр

Как известно, при значении рН ≈ 5, которое имеет пермеат первой ступени обратноосмотической установки (Приложение Б), значительная часть молекул угольной кислоты находятся в недиссоциированной форме. Растворенная CO₂ практически не задерживается мембранами, проходя в зону пермеата, где взаимодействует с молекулами воды, образуя угольную кислоту, которая диссоциирует на ион водорода и бикарбонат-ион и далее на ион водорода и карбонат-ион. Это вносит существенные искажения при измерении электропроводности пермеата, поэтому CO₂ необходимо предварительно перевести в бикарбонат и карбонат ионы, регулируя pH в потоке исходной воды. Полное связывание свободной углекислоты происходит при рН 8,3, когда CO₂ находится в форме ионов бикарбоната и карбоната, которые в сочетании с хорошо растворимыми катионами Na⁺ и К⁺ хорошо задерживаются обратноосмотическими мембранами: более 98% бикарбонатов и карбонатов задерживаются еще на 1-й ступени обратного осмоса. Поэтому эффективно перед второй ступенью обратного осмоса дозировать едкий натр (ГОСТ 2263-79), повышая рН до значения 8,3. Дальнейшее повышение рН приведет к снижению селективности мембран.

Расчет расхода NaOH проводится на основе реакции:

СО₂ + NaOH = NaHCO₃.

Количество свободной углекислоты известно из расчета первой ступени обратноосмотической установки и составляет 25,5 мг/л. Из реакции с учетом молекулярных масс следует, что на нейтрализацию 25,5 мг/л СО₂ требуется 23,2 мг/л 100% щелочи. Щелочь поставляется с товарной концентрацией 42%, поэтому необходимо пересчитать расход щелочи с учетом этого: 23,2 мг/л × 100% / 42% = =55,2 г/м³.

Расход воды после первой ступени обратного осмоса составляет 21,7 м³/ч. Следовательно, расход 42% раствора щелочи: 5,2 г/м³ × 21,7 м³/ч = 1198 г/ч.

В год соответственно будет расходоваться: 1,198 кг/ч × 24 ч × 365,5 д = =10 600кг/год.

3.4 Выбор оборудования и расчет блока мембранного разделения.

Проектирование блока мембранного разделения включает в себя следующие этапы:

- обоснованный выбор класса и типа мембран, которые обеспечат заданные параметры разделения;

- определение рабочих характеристик выбранных мембран на конкретном объекте разделения с учетом их изменения при концентрировании, гелевой и концентрационной поляризации, при варьировании температуры и т.п.;

- условия и режимы регенерации мембран;

- обоснованный выбор мембранного аппарата;

- выбор технологической схемы блока мембранного разделения;

- расчет материального баланса по стадиям и ступеням блока мембранного разделения;

- расчет площади мембран и количества мембранных модулей, определение конфигурации и состава мембранной установки;

- расчет величины концентрационной поляризации;

- гидравлический расчет мембранных аппаратов.

3.4.1  Выбор мембран

При выборе мембраны следует исходить из того, что она должна обладать максимальной удельной производительностью при селективности, обеспечивающей выполнение требований к качеству пермеата, подаваемого в дальнейшем на ЭДИ. Кроме того, мембрана должна обладать высокой химической стойкостью по отношению к реагентам, используемым для растворения осадков, образуемых в процессе эксплуатации.

Мембрана (материал) должна иметь высокое сродство к воде и низкое сродство к растворенным компонентам.

Последними технологическими разработками в области обратноосмотических мембран являются композитные мембраны с селективным полиамидным слоем. Достоинствами полиамидных мембран является то, что они способны давать высокую производительность при более низком давлении по сравнению с другими мембранами и работают в широком диапазоне рН (2-12), что позволяет производить их отмывку как кислотными, так и щелочными композициями.