Сравнительныерасчеты дегазаторов для удаления растворенной углекислоты из подземной воды
Водоснабжениепоселка Бобровского осуществляется из подземного источника. Подземные водызалегают на глубине до 40 м и по большинству качественных показателейудовлетворяют требованиям СанПиН /1/ за исключением содержания растворенногожелеза (5 мг/дм3), марганца (0.37 мг/дм3) и растворенной углекислоты(до 110 мг/дм3).
При наличии угольной кислоты в подземнойводе более 40 мг/дм3, для достижения требуемого эффекта обезжелезиванияи предотвращения коррозионных явлений в водопроводной сети, рекомендуется еепредварительно удалять /2/.
Удаление углекислоты из подземной водыпредпочтительно осуществлять физическими методами: барботированием (пропускомвоздуха через объем воды), разбрызгиванием (дробление) через насадки илиотверстия, противоточным пропуском воды и воздуха через различного типаградирни.
Целью работы является сравнение двухвариантов дегазаторов: пленочного, с насадкой из керамических колец Рашига(рассчитанного по методике СНиП /2/), и барботажного с гравийной загрузкой.
Исходные данные: производительностьстанции обезжелезивания Q = 6790 м3/сут = 282.9 м3/ч,содержание углекислоты в исходной воде Сисх = 110 мг/дм3.
Расчетбарботажного дегазатора с гравийной загрузкой.
При принятойзагрузке дегазатора dср = 7.5 мм (f = 544 м2/м3),высоте слоя h = 1.2 м, продолжительности продувки t = 5 мин и удельномрасходе воздуха q = 6 м3/м3 ожидаемое содержаниеуглекислоты в воде после дегазатора, рассчитанное по формуле (1) составит:
/> (1)
qуд – удельный расходвоздуха, м3/м3
t – продолжительностьпродувки воздухом, ч
h – высота слоя загрузки,м
/>
Количествоудаляемого газа:
/> (2)
Q – производительностьдегазатора, м3/ч
СО2нач– содержание углекислоты в исходной воде, кг/м3
СО2кон– концентрация углекислоты после дегазатора, кг/м3
G = 282.9 ×(0.11 – 0.03022) = 22.57 кг/ч
Средняядвижущая сила процесса десорбции:
/> (3)
/>
Тогда площадьповерхности загрузки:
/> (4)
β –коэффициент десорбции принимается по графику рис. 2 [3]
/>
Объемгравийного дегазатора:
/> (5)
f – удельная поверхностьзагрузки, м2/м3
F – площадь соприкосновенияжидкой и газообразной фаз (площадь поверхности загрузки), м2
/>
Размерыдегазатора приняты: h ´ а ´ b = 2 ´ 5.3 ´ 5.3 м.
Расходвоздуха, подаваемый в дегазатор:
Qвоз=5*Qводы (6)
Qводы – расход воды,подаваемой на дегазатор, м3/ч
Qвоз=5*282.9=1414.5 м3/ч
По [4] принятывоздуходувки марки ТВ-42–1,4 1 рабочая и 1 резервная марки ТВ-42–1,4производительностью 2500 м3/ч, n=2950 об/мин, m=3990 кг.
Расчетпленочного дегазатора с загрузкой из колец Рашига.
Количествоудаляемого газа определяется по формуле:
/> (7)
Сисхи Свых – концентрация удаляемого газа соответственно в исходной водеи на выходе из дегазатора;
Qр – часовой расход воды, м3/ч;
/>
Средняядвижущая сила десорбции ∆Сср определяется по формуле:
/> (8)
/>
Поверхностьнасадки (поверхность десорбции):
/> (9)
Кж– общий коэффициент десорбции, определяемый по рис. 5–10 [3]:
/>
Необходимыйобъем насадки из колец Рашига:
/> (10)
204 –поверхность 1 м3 насадки из колец Рашига 25x 25 x 3 мм прибеспорядочной загрузке, м2/м3
/>
Площадьпоперечного сечения дегазатора:
/> (11)
60 –оптимальная плотность орошения насадки, м3/(м2/ч)
/>
Внутреннийдиаметр дегазатора:
/> (12)
/>→ D=2.5 м
Площадьдегазатора:
/> (13)
/>
Высота слоянасадки из колец Рашига 25x25x3:
/> (14)
/>
Расходвоздуха, подаваемый в дегазатор:
Qвоз=b*Qрасч (15)
b – удельный расходвоздуха при насадке из колец Рашига, принят 25 м3/(м2/ч)согласно [3] Qвоз=25*282.9=7072.5 м3/час.
Длянагнетания воздуха принято по [4] 2 воздуходувки 1 рабочая и 1 резервная марки ТВ-175–1,6,имеющие следующие характеристики: Q=10000 м3/час, n=3320 об/мин m=6380 кг. Сопротивлениепроходу воздуха через декарбонизатор определяется по формуле:
Σζ=25*h+40 (16)
Σζ=25*1.46+40=76.5 ммвод. ст.
Принято 2дегазатора 1 рабочий и 1 резервный марки Б269 со следующими характеристиками: Нкр=4 м, Qвоз=7500 м3/час, Qрасч=300 м3/час,D=2520 мм, f=5.0 м2,Н=5.4 м, m=15180кг.
Последегазаторов вода поступает в промежуточный бак с размерами 2 м x 2.4 м x 2 м, рассчитанныйна 2 минуты пребывания воды.
Вывод: пленочный дегазатор имеетзначительную высоту и требует установки в помещении, так как зимой обмерзает,насадка забивается. Большая высота ведет к увеличению высоты здания, а значит кудорожанию строительства. Барботажный дегазатор не требует увеличения высотыздания. На станции обезжелезивания принят барботажный дегазатор с гравийной загрузкой.
Списокиспользованной литературы
1. САНПиН 2.1.1074–01.Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных системпитьевого водоснабжения. контроль качества.
2. СНиП 2.04.02–84*Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.
3. Лившиц О.В. Справочникпо водоподготовке котельных установок. Изд. 2-е, перераб и доп., М., «Энергия»,1976.
4. Справочник поспециальным работам / Под ред. Москвитина А.С./ – М.: Стройиздат, 1970 г.