Расчёт умягчения на ионообменной колонне

В статье «Термические способы умягчения воды» мы предположили, что с темой «Умягчение воды» раздела «Вода» закончено. Однако, оказалось, что это совершенно не так. Мы упустили очень важный момент — рассчёт умягчения на ионообменной колонне! В одной из предыдущих статей «Способы умягчения воды. Ионный обмен» мы говорили о наиболее распространённом способе борьбы с жёсткой водой — удалении солей жёсткости с помощью обмена на специальной смоле. Но не говорили о том, как расчитать этот процесс.

Расчёт умягчения на ионообменной колонне состоит из трёх интересных этапов:

  1. Учёт потока воды для подбора собственно корпуса и управляющего клапана.
  2. Учёт характеристик ионообменной смолы для уточнения характеристик корпуса и режимов промывки.
  3. Сопоставление возможностей и количества смолы с реальной жёсткостью воды, которую нужно получить для уточнения всей системы вообще и частоты регенераций в частности.

На самом деле первые два пункта лучше доверить специалистам — это их работа и не стоит отбирать у них хлеб 🙂 Но третий пункт является ключевым и менее требовательным к техническим знаниям (особенно если учесть, что в конце статьи вы сможете скачать и пользоваться калькулятором для расчёта умягчения), и третий пункт можно провести самостоятельно, проверяя правильность подбора умягчителя разнообразными копаниями. Поэтому в статье остановимся на третьем этапе. Заодно третий этап позволяет определить, сколько денег вы будете тратить на умягчение воды с помощью ионного обмена.

Для того, чтобы понимать, что к чему и про какой обмен идёт речь, рекомендуем воспользоваться статьёй  Способы умягчения воды. Ионный обмен. Ну а пока что продолжаем тему.

Расчёт умягчения на ионообменной колонне

Расчёт умячения на ионообменной колонне с точки зрения возможностей смолы и реальной жёсткости воды состоит в следующем. Каждая ионообменная смола имеет паспортные данные. Одна из ключевых характеристик — общая ионообменная ёмкость смолы, которая выражается в грамм-эквивалентах на литр смолы.

Общая ионообменная ёмкость — грубо говоря, это единица, которая показывает, сколько солей жёсткости может удалить данная смола до того, как полностью потеряет способность обмениваться. То есть, когда пишется, что общая ионообменная ёмкость равняется 2 г-экв, то это означает, что один литр смолы может извлечь из воды соли жёсткости в количестве 2 г-экв, после чего потеряет способность что-либо извлекать, и для восстановления этой способности будет необходимо произвести процедуру регенерации смолы концентратом поваренной соли, или же, по научному, натрия хлоридом в таблетированной форме.

Вернёмся немного назад и поговорим про грамм- (милиграмм-) эквиваленты. Это страшное слово, но нам оно не страшно, поскольку жёсткость воды выражается в милиграмм-эквивалентах на литр (или, что равнозначно, в молях на литр), и ничего никуда пересчитывать не надо.

Нужно помнить, что 2 г-экв — это общая ионообменная ёмкость только одного литра смолы. Соответственно, если в вашем умягчителе у вас 100 литров смолы, то ваша общая ионообменная ёмкость составит 200 г-экв.

Теперь о том, как это всё применяется на практике. Мы имеем значение общей ионообменной ёмкости — 2 г-экв. И мы имеем значение жёсткости воды, например, 10 мг-экв/л. Что получается? Получается, что один литр данной ионообменной смолы может удалить соли жёсткости из 200 литров воды. Как мы это узнали?

Мы разделили значение общей ионообменной ёмкости (2000 мг-экв) на значение общей жёсткости воды (10 мг-экв/л). В результате получили 200 литров жёсткой воды.

Вы можете спросить: «И что же, теперь нужно проводить регенерацию солью через каждые 200 литров очищенной воды?» Это так лишь в том случае, если вы используете 1 литр ионообменной смолы. Потому что 2 г-экв — это значение для одного литра смолы.

Соответственно, если вам предложили ионообменный умягчитель, в котором 100 литров ионообменной смолы, то получается, что КАЖДЫЙ литр этой смолы может умягчить 200 литров воды с жёсткостью 10 мг-экв/л. Сколько это получится воды? Это очень просто посчитать: воспользуемся значением общей ионообменной ёмкости для всего умягчителя (200 г-экв) и разделим её на жёсткость воды (0,01 г-экв/л) и получим 20 000 литров.

То есть, если вы умягчаете воду жёсткостью 10 мг-экв/л на ионообменном умягчителе с обЪёмом смолы 100 литров и ионообменной ёмкостью одного литра смолы 2 г-экв, то смола перестанет работать после 20 м3 очищенной воды.

Можно предположить, что регенерацию нужно проводить каждые 20 м3 очищенной воды, но на практике регенерация происходит чаще (обычно вдвое), чем это выходит по расчёту. Всё потому, что жёсткость воды является значением непостоянным, и ресурс ионообменной смолы может закончится быстрее. Естественно, делать запас в 50 % — это уже слишком. Но 10-20 % — это самое оно. Поэтому при описанных условиях регенерация должна происходить каждые 16-18 м3 очищенной от солей жёсткости воды.

Таким образом, если вам предложили умягчитель, в котором 100 литров ионообменной смолы с общей ёмкостью одного литра 2 г-экв, а регенерацию установили каждые 5 м3 очищенной воды, то на вас тупо зарабатывают, ведь вам приходится почти в 4 раза чаще покупать таблетированную соль для возобновления работы умягчителя. Возможен другой вариант — при описанных условиях регенерация происходит каждые 30 м3 воды. Это экономит деньги но делает бессмысленным умягчитель как таковой — поскольку 10 м3 воды вы получили с исходной жёсткостью.

И наконец — обещанный калькулятор расчёта умягчения на ионообменной колонне.

Его вы можете скачать по ссылке «Калькулятор для рассчёта обЪёма воды между регенерациями«. Пользоваться им очень просто — нужно ввести цифры в зелёные квадратики и посмотреть результат в квадратике жёлтом. Ну а потом сравнить его с тем, что вам насчитали специалисты 🙂

Методики расчёта могут быть разными, и мы НЕ предлагаем обвинять поставщиков в недобросовестности на основании одного лишь рассчёта вручную или с помощью нашего калькулятора. Но несоответствие значений — это сигнал, что нужно к процессу покупки умягчителя в данной компании присмотреться подробнее. Возможно, там есть и другие несоответствия.

Ах, да, чуть не забыли — рассчитав частоту регенераций и зная своё обычное потребление воды, вы можете заранее, перед покупкой умягчителя, узнать, сколько денег вы будете тратить на соль для регенерации. Так, в предложении должна стоять цифра — на одну регенерацию уходит, например, 25 кг соли. Соответственно, если на умягчителе на 100 литров ионообменной смолы вы очищаете 18 м3 воды с жёсткостью 10 мг-экв/л от регенерации до регенерации, а 18 м3 воды вы тратите за месяц, то каждый месяц вам будет необходимо высыпать в солевой бак 1 мешок (25 кг) соли. Ну а теперь остаётся узнать цену соли в вашем регионе, и всё — экономический расчёт готов! И вы можете определить, потянете ли вы такие затраты 🙂

Итак, расчёт умягчения на ионообменной колонне — это быстро, просто и полезно!

Расчёт умягчения на ионообменной колонне

29 Comments

  1. прочитал бегло,все четко и доступно. Как расчитать кол-во соли,при промывке,
    на разные емкости смолы??????

  2. Расход соли постоянный для той или иной марки умягчителя и обычно указывается вместе с характеристиками смолы.
    Я не знаю, как расчитать количество соли. Скорее всего имеет место соотношение объёма воды, смолы и ёмкости — чтобы при подмесе концентрата образовался достаточный для обратного обмена солевой раствор.

  3. Скажите в описываемом примере с исходной жесткостью 10 мг*экв/л после умягчения эказанной смолой, какая получится на выходе жесткость, ноль что ли? Было бы здорово рассчитывать полученную жесткость от объема смолы в умягчителе… )

    • Жёсткость будет практически нулевая. Если нужна жёсткость не нулевая, то нужно или
      а) увеличивать поток воды (чтобы был проскок); это рассчитать сложно, лучше проводить опыты экспериментально, на конкретном объекте
      б) устроить подмес воды. Подмес рассчитывается как среднее арифметическое. То есть, если нужно уменьшить жёсткость не полностью, а в 2 раза, то разбавить умягчённую воду нужно в 2 раза. И так далее.

  4. Какой марки и тип ионообменной смолы покупать для умягчения воды, чтоб не купить техническую и не отравится.

  5. Никогда не слышал про техническую ионообменную смолу. Но если вы сомневаетесь, то стоит покупать у компаний, которые занимаются очисткой воды, и искать маркировку «для питьевой воды» или «для чистой воды» или подобную на упаковке.
    Обычный набор смол для умягчения, которым пользуется большинство компаний по водоочистке, это Purolite, Lewatit, Amberlite, Dowex.

  6. Цена ионообменной колонны зависит от
    производительности
    типа ионообменной смолы
    габаритов колонны
    объёма солевого бака
    типа управляющего клапана
    типа распределительной системы
    других особенностей.
    Если порыться по интернету то можно найти от сотен долларов до сотен тысяч долларов.

  7. Не все так просто как описано в статье. Фильтроцикл расчитывается исходя из РАБОЧЕЙ обменной емкости, которая в свою очередь зависит от жесткости и содержания натрия и других противоионов в воде. Номинальная скорость фильтрации зависит от общего солесодержания, а расход соли от рабочей обменной емкости и количества противоионов. Изучили бы теорию как минимум, а то вводите людей в заблуждение.

    • Андрей, вы не разбираетесь в теме. Ваши замечания — лишь общая критика без ценных данных. Было бы вам что сказать — вы бы написали «правильные» формулы. Но поскольку сказать по существу нечего, вот и приходится широкими обобщениями писать.

  8. Описывать методику расчета здесь нет смысла — все есть в свободном доступе. Описание будет иметь объем несколько больший чем Ваша статья. Если интересно, можете заглянуть на ресурс WaterCalc.ru (не реклама). Там в данный момент пилится АРМ для инженера по водоподготовке. Калькуляторов пока не много и есть мелкие баги, но все вполне работоспособно. Там в расчетах как раз и используются методики (актуальные до сих пор) разработанные в старые добрые советские времена. А обижаться на критику ненужно. На Вашу статью натолкнулся случайно, не мог не оставить комментарий.

    • Критика — это когда есть альтернатива. Например, цифры, примеры и т.д. Общие фразы про «свободный доступ» — это не критика.
      Покажите хотя бы ссылки — на те самые надёжные советские источники (книга, автор и т.д.). Если уж действительно якобы расчёт намного более сложный…
      Кстати, ваш калькулятор даёт примерно те же значения, что и мой. Не верите — проверьте.

  9. Какие из перечисленных вами катионитов (Purolite, Lewatit, Amberlite, Dowex) более эффективны для подготовки питательной воды котла по 2-х ступенчатой схеме? У какого из них выше показатель рабочей объемной емкости или он у всех примерно 1,2-1,3 г-экв/л?

  10. Не знаю, как автор статьи, но из моих знаний: разницы в ионообменных смолах особой нет, при расчёте колонны можно на всякий случай брать минимальную ёмкость. Но они по-разному ведут себя на разной воде. Когда мои знакомые заказывали большую систему очистки воды на завод, то они тестировали образцы различных смол в небольших тестовых умягчителях и выбрали смолу, наиболее подходящую под их тип воды.

  11. По своему опыту могу сказать что баллона размером 1054 с 50 литрами смолы с общей емкостью 2г на литр и при производительности 1.5 куба в час и жесткости 8-10 хватает на 4 куба воды.

    • Примерно так. Радует, что полтора куба не постоянно расходуются, это лишь пиковая нагрузка.

      • Если использовать Ваш кулькулятор при выше указынных параметрах, то «Рекомендуемый объём воды между регенерациями, л» — 8000л. Почему 4 куба? а не 8? Как производительность вляет на полезный выход? Спасибо!

        • Обычно регенерация идёт не на весь ресурс, а с запасом. Возможно, в процессе эксплуатации были проскоки (бОльшая концентрация, чем расчитано). Или ёмкость ионообменника снизилась из-за загрязнения. И т.д. Но можно и на весь ресурс, это дело хозяйское. В расчёте — половина ресурса. Если производительность в пределах расчитанной, то всё ок. А если больше (пиковая нагрузка увеличилась и т.д.), то, в целом, тоже не страшно — ионообменник задержал всё, что смог.

  12. Самая ходовая смола для умягчения это Леватит S1567
    Немецкая, хорошая и на 8 лет хватает

  13. Добрый день.Подскажите не селен в матиматике,если уменя в устоновке 5.3л(смолы) при жесткости 8.Насколько ее будет литров хватать?мне поставели регенирацию на 1куб,а реально хватает на 500лит.

    • Надо знать ёмкость смолы. Но из того, что я знаю, на такой объём смолы будет частая регенерация — примерно на пол-куба воды.

  14. Уважаемые не забывайте что способность смолы замещать ионы со временем уменьшается и после первой регенерации принято считать что она сокращается в 2 раза. Поэтому если Вам рекомендуют проводить регенерацию каждые 10 м3 вместо 18 м3 (как она может по расчетам), то на Вас не всегда хотят заработать (особенно если учитывать что соль у крупных торговых центров дешевле, чем у компаний водоподготовки и брать Вы ее будете соответственно не у компании а в магазине), а скорее хотят что бы не было проскоков по жесткости, что бы смола «жила» дольше и заменять засыпку пришлось как можно позднее. Так же регенерацию могут поставить в принудительном порядке в связи с наличием железа и даже если вы еще не выработали весь ресурс чистой воды ее необходимо будет прорегенерировать, но это уже другая история и другой расчет.

    • Если бы я ставил умягчение себе, я бы поставил регенерацию где-то на 3/4 расчитанного объёма воды.

  15. Если у меня объем ионообменной смолы 250 л, мне нужно для регенерации около 75 кг соли. Не многовато?

    • Многовато. Но количество соли зависит от жёсткости воды, так что всякое бывает.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *