水处理系统设计Word文档格式.docx
- 文档编号:22187512
- 上传时间:2023-02-03
- 格式:DOCX
- 页数:17
- 大小:26.41KB
水处理系统设计Word文档格式.docx
《水处理系统设计Word文档格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《水处理系统设计Word文档格式.docx(17页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
树脂注入口还可以作为备用管口,如用于柱内树脂的酸碱洗涤等。
管道W01-32P为进水管道的旁路,用于调节系统的进水流量,超出处理能力的池水直接由此旁路返回池内。
进水由经石英砂过滤器和活性炭过滤器两级过滤后,按小节所述原理及图2中的流程依次进入由阳离子交换柱(R01)、除碳器(R02)、阴离子交换柱(R03)和混合离子交换柱(R04),进行阴阳离子交换纯化及除碳。
石英砂过滤器和活性炭过滤器具有滤去水中游离物、微生物、部分重金属离子的作用。
若池水电导率符合要求,只是为了除去之中的铁锈、絮状物等渣滓,池水可仅经两级过滤后,由管道W03-15P直接返回水池。
各柱进出液管道上均设有在线电导率仪、压差变送器及管道过滤器,其中,电导率仪用于测定出水水质;
管道过滤器用于过滤出水中的碎树脂等小颗粒物质;
压差变送器用于指示管道过滤器前后的压差,当压差达到一定值后对其中过滤芯子进行更换。
同时,在各管道上还设置有取样点,取样后送分析室分析电导率等,并与在线电导率显示数据相对比。
为防止柱内树脂的板结等情况,造成进水流动不畅,各柱上均设置了压差测量仪表和压空进气管。
压差测量仪表安装在柱子进出水管上。
压差测量仪表显示值达一定值或进水流速变慢时,由压空进气管向柱内通入压空可以疏松柱内树脂确保水流畅通。
待各柱树脂达到工作交换容量,即出水水质达不到要求后,开启树脂卸出管道上的相关阀门,同时向柱内注水和适当开启压空阀门向柱内通入压空(起到搅拌作用),卸出树脂送处理处置。
树脂再生与否的选择
该离子交换水处理系统运行过程中,不进行再生操作,待离子交换树脂达到工作交换容量后直接卸出更换新树脂。
之所以不进行树脂
图3离子交换水处理系统工艺管道及仪表流程图
再生操作,是基于以下几方面的考虑:
1)阴、阳离子床的再生周期为825h(混床的再生周期会更长),即一个运行周期处理水量大于800m3,而水池水量仅m3。
相对一个处理周期处理量而言,水池水量极小,一个运行周期可以将水池内的水纯化约30次。
2)该离子交换水处理系统并非长期连续运行,待水池水质达到要求后运行便会停止。
另外,水池处于密封状态,池水相当于贮存于一不锈钢密封容器内,水质受外界环境的影响较少,一般不会收到污染。
因此,该系统每投入运行一次,便能保证池水水质维持较长时间。
3)阴、阳离子交换树脂的再生对床体内部结构有要求,因此会增加大量柱内构件、管线及阀门等。
再生操作过程比较繁琐,要求比较严格,稍有疏忽就会给运行带来不良后果。
另外,还会产生许多酸碱废液;
达到工作交换容量的离子交换树脂没有放射性,处理处置较容易。
4)本系统选用的阴、阳离子交换树脂是常用树脂,早已商品化,尤其在发电厂水处理过程中大量应用,廉价易得,且预处理相对容易。
出水质量要求
参照《GB17279—1998水池贮源型γ辐照装置设计安全准则》中水池贮源水质电导率小于1000μS/m的要求,并考虑到密封钴60放射源的自身条件,将其水质电导率降至100μS/m甚至更低。
同时,《GB7465-2009高活度钴60密封放射源》规定贮源水中的总氯离子含量不大于1×
10-6,pH值为~。
该一级复床加混床系统采用化学法对进水进行除盐处理,水中的各种盐类几乎都可被除尽,且出水水质较为稳定,据相关文献报道其出水电导率一般小于20μS/m。
同时,由于现水池水质较好,盐分较少(~120μS/m),经处理后其pH值也会在~范围内。
出水电导率按20μS/m计,再由原水电导率120μS/m,则系统的净化效率μ为:
μ=(120-20)/120
=%。
处理能力及水池水量
该系统处理能力确定为m3/h,对池水进行循环净化,直至满足贮源水质对电导率的要求。
418/4-12#源库内两个中子源水池相通,规格分别为2m×
2m×
、2m×
×
,水深为。
则水池内水量为:
(2m×
2m+2m×
)×
=m3
2主要设备设计计算
树脂柱设计计算
设计依据
处理能力:
m3/h;
工作温度:
室温;
732型树脂工作交换容量:
1000mmol/L(湿);
732型树脂运行流速:
10~45m/h;
717型树脂工作交换容量:
500mmol/L(湿);
717型树脂运行流速:
原水水质:
电导率约为120μS/m(由分析室提供);
出水水质:
电导率不大于100μS/m,总氯离子含量不大于1×
阳离子柱设计计算
柱内径D内1计算
阳离子交换柱采用732型中的001×
7号离子交换树脂。
运行过程中,原水在该树脂床中的运行流速范围为10~45m/h。
本设计取进水流速为30m/h,则结合式
(1)可得:
S=q/v
(1)
式中:
S—床体内部截面积,m2
q—处理能力,m3/h
v—进水流速,m/h
S=q/v
=1m3/h÷
30m/h
=m2
再由S=内12得:
D内1=206mm
为便于管道选取,设计中,D内1取200mm,选用φ219×
6的无缝不锈钢管。
柱高H1计算
一般情况下,处理能力为5m3/h以下的离子交换柱,高径比的取值范围为5~10。
本设计取高径比为8,则由式
(2)可得:
H=kD内
(2)
H—床体高度,mm
k—高径比
D内—柱内径,mm
H1=kD内1
=8×
200
=1600mm
设计中,H1取1600mm。
再生周期计算
一般地,离子交换柱的装填量为柱高的2/3左右,即可得本阳离子交换树脂装填高度约为1000mm,相应装填量为m3。
按照式(3)进行该床再生周期的核算。
T=(V树脂×
K×
)÷
(q×
λ÷
50)(3)
T—再生周期,h
V树脂—树脂体积,m3
K—树脂工作交换容量,mmol/L
q—处理能力(进水流量),m3/h
λ—进水电导率,μS/cm
即T1=(×
1000×
)÷
(1×
÷
50)
=825h
可见,阳离子床的再生周期为825h,即约5周需再生一次,较为合适。
从另外一个角度讲,去离子柱每运行一个周期即可将水池内的水净化约30次。
阴离子柱设计计算
阴阳离子交换树脂中的OH-、H+通过与池水中的各种阴阳离子交换后而进入水中。
考虑到池水的内杂质离子种类等具体情况,理论上进行交换的这两种离子的物质的量是相等的,即进入水中OH-的摩尔数与进入水中H+的摩尔数相等。
同时,由于阳离子树脂的工作交换容量较大,通常是阴离子树脂交换容量的2倍,因此,对于一级复床,阴离子柱的树脂装填量是阳离子柱的2倍才比较匹配。
本设计中,阳离子柱的树脂装填量为m3,故阴离子柱的树脂装填量应为:
m3×
2
=m3。
设计中,阴阳柱及混合柱的规格型号及内装树脂量相同的情况很常见。
但考虑到为适当延长阴离子树脂柱的更换周期,本规格书采用阴离子柱的树脂装填量是阳离子柱的2倍的方案,即适当放大阴离子交换柱。
柱内径D内2计算
运行过程中,进水在该树脂床中的运行流速范围为10~45m/h。
本设计取进水流速为20m/h。
由处理能力m3/h,结合式
(1)可得:
S=Q/v
=m3/h÷
20m/h
再由S=内2得:
D内2=252mm
为便于管道选取,设计中,D内2取250mm,选用φ273×
7的无缝不锈钢管。
柱高H2计算
由阴离子柱的树脂装填量,即m3及D内2为250mm,可求得阴离子交换柱树脂装填高度约为1300mm。
考虑到离子交换柱的装填量为柱高的2/3左右,即可得阴离子交换柱高H2为1950mm。
本设计中,H2取2000mm。
按照式(3)进行该床再生周期的核算,即:
T2=(×
500×
可见,其再生周期同阳离子床。
混合交换柱设计计算
由于系统的进水电导率较低,又通过一级复床进行除盐处理,因此,混床的进水电导率极低。
结合以上情况,混床的设计参照阴离子交换柱的设计,内径取250mm,高度取2000mm,树脂装填高度取1300mm。
另外,由于混床的进水电导率极低,相应地会延长混床的再生周期,这样会减少树脂更换次数。
该床是把一定比例的阴、阳离子交换树脂混合装填于同一个交换柱中,以进行离子交换。
一般来讲,阳离子树脂的比重比阴离子树脂大。
因此,在混床内阴离子树脂在阳离子树脂上。
阴、阳离子树脂的装填比例一般为2:
1,即阴、阳离子树脂的装填高度分别为870mm、430mm。
综上,该一级复床加混床系统各柱主要设计参数见表1。
表1复床加混床系统各柱主要设计参数
设计参数
柱高/mm
内径/mm
装填高度/mm
树脂种类
阳床
1600
1000
001×
7
阴床
2000
250
1300
201×
混床
7MB、001×
7MB
过滤器设计计算
活性炭过滤器
活性炭过滤器内装填活性炭,是一种较常用的,作为水处理脱盐系统前处理可有效保证后级设备使用寿命,提高出水水质,防止污染,特别是防止后级离子交换树脂等的游离态余氧中毒污染。
据文献《火电厂水处理及水质控制》(北京:
中国电力出版社,2008),活性炭过滤器的水流速度v一般为5~15m/h,活性炭床的层高H一般在1000~2500mm,一般不低于1000mm。
本设计中取水流流速为12m/h,高H取1200mm。
即由式
(1)得:
12m/h
再由S=内32得:
D内3=330mm
可见,活性炭过滤器内径330mm,高1200mm。
石英砂过滤器
石英砂过滤器用作系统的预处理设备,作为粗过滤设备,过滤精度在之间。
它可有效去除水中的悬浮物,并对水中的胶体、铁、有机物、细菌等污染物有明显的去除作用,具有过滤速度快、过滤精度高、截污容量大等优点。
一般情况下,砂滤的水流速度v一般为8~10m/h,设计中取10m/h;
滤层高度为1000mm左右。
10m/h
=m2
D内5=356mm
设计中,石英砂过滤器取与活性炭过滤器同种规格,即内径356mm,高1200mm。
除碳器设计计算
除碳器的作用是脱除阳床出水中的二氧化碳,经过除碳器脱除后进入到阴床。
阴离子交换柱在酸性介质中易于交换。
如果不脱除,二氧化碳气体与阴树脂反应,缩短阴树脂的交换容量,缩短工作周期,增加制水成本。
水处理系统常用的除碳器有大气式除碳器(结构见图4)和真空式除碳器两种。
本系统采用大气式除碳器。
大气式除碳器的计算,主要是确定除碳器的本体尺寸,即工艺尺寸。
图4大气式除碳器结构
1—收水器;
2—布水装置;
3—填料层;
4—格栅;
5—进风管;
6—出水锥底
工作面积计算
除碳器的工作面积按下式计算:
A=q÷
b(4)
A—工作面积,m2
q—除碳器的处理水量,m3/h
b—除碳器的淋水密度,一般采用60m3/()
由式(4)得:
A=÷
60
D内6=146mm
设计中,D内6取150mm,选用φ159×
的无缝不锈钢管。
填料高度计算
除碳器内所需填料高度按下式计算:
(5)
G—需脱除的CO2量,kg/h
S—单位体积填料所具有的表面积,可按选定的填料品种及规格由相关表中查得,m2/m3
A—除碳器的工作面积,m2
K—除碳器的解吸系数
Δc—脱除CO2的平均推动力,kg/m3
水中溶解的二氧化碳一般为15~40mg/L,设计中取30mg/L。
经除碳后,其残留量按5mg/L计。
同时,选用φ25×
25×
3的瓷拉西环。
中国电力出版社,2008),此时,Δc为kg/m3;
对于φ25×
3瓷环,S为204m2/m3;
在淋水密度为60m3/(),设计水温为25℃时,K=。
再根据处理能力,可得G为(30-5)×
1000=h。
即由式(5)可得:
=780mm
即填料层高度为780mm。
设计中,除碳器高度取1000mm。
槽罐设计计算
该系统共设有2个储罐,为除碳水槽V01和产品水槽V02,分别位于除碳器后和混床后,用于接收除碳后的阳床出水和混床出水。
设计中,两储槽的体积按系统每小时处理能力的2倍进行设计,高径比选用1:
1。
因系统处理能力为m3/h,即储槽体积V为m3。
由高径比H:
D=1,根据公式(6):
V=×
D2(6)
V—储槽容积,m3
H—储槽高度,m
D—储槽内径,m
得D=(V/1/3
=1084mm
即H=D=1084mm
设计中,两槽子的高、直径均取1100mm。
管路设计计算
进出水管
一般地,水在管内流速在~m/s,本设计选用m/s。
根据处理能力m3/h,由式
(1)得:
S=q÷
v
=×
10-4m3/s÷
m/s
10-4m2
再由S=内2
得D内=mm
设计中,选择φ18×
的不锈钢管。
树脂注入管
为保证树脂顺利注入各柱,注入管选用DN32的不锈钢管。
设计中,选用φ38×
树脂卸出管
为保证树脂的顺利卸出,卸出支管及总管均选用较进出水管通径大些的管道。
支管及总管分别选用DN32和DN40的不锈钢管。
设计中,支管选用φ38×
的不锈钢管;
总管选用φ45×
3的不锈钢管。
压空进气管
压空进气管分压空进气总管与支管。
支管共四根,分别为阴阳床、混床和除碳器进气管。
支管均选用与进出水同等规格的不锈钢管,即φ18×
。
为保证进气畅通,相应地进气总管应选较大通径的不锈钢管,设计中选用φ32×
的不锈钢管,其DN=25。
呼排管
呼排管分呼排总管与支管。
支管共四根,分别为阴阳床、混床和除碳器呼排管。
为保证阴阳床、混床和除碳器内气体的顺利排出,支管规格应选用较进气管通径大些的管道。
基于此,支管及总管分别选用DN25和DN40的不锈钢管。
设计中,支管选用φ32×
3废物治理
本系统产生的废物主要是废气、废水、废树脂、废过滤器滤芯及预处理和洗涤树脂产生的废酸碱液等,均为非放射性废物,作为一般废物进行处理。
废气为压缩空气,直接排放至大气。
废树脂及废过滤器芯子送一般垃圾场。
废水及废酸碱液按照《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中的相关规定,进行中和或稀释后达标排放。
4附图附表
附图:
附图1设备布置平面图
附表:
附表1主要设备、材料一览表
附表2管道特性表
序号
设备位号
设备名称
设备技术规格
材料
单位
数量
1
S01
石英砂过滤器
D=330mmL=1200mm
304
个
S02
活性炭过滤器
3
V01
除碳水储槽
V=;
D=1100mmL=1100mm
0Cr18Ni9Ti
4
V02
产品水储槽
5
P01
离心泵
离心水泵KQL15-80型
流量:
m3/h扬程:
7m
转速:
2900r/min
台
6
F01/1~3
漏斗
D上=275mmD下=48mmH=225mm
Q235
R01
阳离子交换柱
D内=200mmH=1600mm
8
R02
除碳器
D=150mmL=1000mm
填料:
φ25×
3的瓷拉西环
9
R03
阴离子交换柱
D内=250mmH=2000mm
10
R04
混合离子交换柱
11
截止阀
DN15
16
12
DN25
13
DN32
14
管道过滤器
Y型DN1550目
滤料类型:
不锈钢
15
液位计
磁翻板式,L=1000mm
压差变送器
WT1151型
17
在线电导率仪
量程:
0-μs/cm
温度范围:
精度:
±
%
18
玻璃流量计
(普通型)
型号:
LZB-40
公称通径:
40mm
管道名称
外径×
壁厚/mm
数量/m
进出水管
18×
树脂注入管
38×
树脂卸出支管
树脂卸出总管
45×
压空进气支管
压空进气总管
32×
呼排支管
呼排总管
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 水处理 系统 设计