Hidrológiai Közlöny 1986 (66. évfolyam)
1. szám - Dr. Kelemen László–Krause Attila: Ipartelepek vízgazdálkodásának rendszer-tervezése
22 Hidrológiai Közlöny 1986. 1. szám Dr. Kelemen L.— Krause A.: Ipartelepek vízgazdálkodása Az előzőekben ismertetett vizsgálatok, illetve állapot felvétel eredményeinek birtokában lehet elkezdeni az üzemi vízgazdálkodási rendszer analízisét, amelynek eredménye a szükséges fejlesztési és üzemviteli beavatkozások, változtatások meghatározása. A reeirkulációs körben a pótvízzel a rendszerbe belépő sókoncentráció—használat közbeni szenynyeződést, átalakulást nem feltételezve — a párolgás révén megnő. A növekedés mértékét a besűrűsödési tényezővel (e) jellemezhetjük: CR Op Qr : Qp-Qvp Q = 1 + Ve QVP Q' ' Ve Qp = •Qvp, e—l Qvp=At-Q T-1,72 103, (6) V '0,17 (7) ráció változékonysága esetén csak megfelelő matematikai statisztikai módszerekkel határozhatók meg a rendszer besűrítési viszonyai. A vízrendszerekben a különböző komponensek besűrűsödése eltér, ennek oka a technológiából vagy a levegőből való szennyeződés, a recirkuláció során létrejött kémiai átalakulás, kiválás, kirakodás. A változások mértéke a besűrítési tényezők alapján számítható. A' = [l— e-p\C rQ v, (8) ahol: Q V e = mindazon veszteségek, amelyek oldott anyagokat is elvisznek a rendszerből (szivárgási, kihordási, kezelési veszteség és lebocsátás) A fenti összefüggés értelmében a párolgási veszteségek ismeretében a besűrűsödési tényező segítségével a pótvíz mennyisége számítható. Ha a visszahűtésnél hőelvonás teljes mértékben párolgás útján történik meghatározható a rendszerbe betáplált pótvíz mennyisége: ahol: A' = a rendszerben kiváló, vagy oda belépő szennyeződés [g/h], ha A=~0 kiválás, A<0 szennyeződés, e * = a vizsgált komponens besűrűsödése s =a rendszer tényleges besűrűsödése Kémiai egyensúlyok vizsgálata A hűtővíz rendszerekben kalcium-, magnézium-, nátrium-, kálium-, hidrogén-ionok mint kationok; hidrogénkarbonát-, karbonát-, szulfát-, klorid-, nitrát-, hidroxid-ionok, mint anionok; valamint oldott gázok: oxigén, nitrogén, széndioxid fordulnak elő elsődlegesen. Ezen kémiai alkotók közül néhány koncentráció között kémiai egyensúlyi összefüggés van [3] ahol: At — s\. víz visszahűtésének mértéke. A gyakorlatban a különböző légállapottól függően (levegő hőmérséklet, relatív páratartalom) a párolgás útján történő hőelvonás különböző mértékű. A konvektív hőcsere arányának növekedésével a tényleges Q v kisebb a (6) szerint számítottnál. A reeirkulációs körök különböző veszteségeit (kihordás, szivárgás, lebocsátás) általában a forgatott vízmennyiség %-ában szokás megadni. A tervezett és a tényleges helyzet összehasonlítását, az indokolatlan veszteségek mértékének meghatározását segíti a [HCOg] [H+] [H,C0 3] [CO--] [H +] [HCO-] Kw = [H+] [OH-] K, = [Ca + +] [CO— (9) (10) (11) (12) egyensúlyi egyenlet alkalmazása, ahol y = a recirkuláltatott víz %-ában kifejezett részveszteség (Qve/Qli), p = a hőelvonás párolgás útján történő részaránya A (3) összefüggés alkalmas arra is, hogy adott — a rendszer bonyolultságától, kialakításától függő — veszteségek mellett megtervezzük a maximálisan elérhető besűrítési viszonyokat. A rendszerek besűrűsödésének meghatározására olyan vízminőségi komponens mérését kell biztosítani, amelyik a vízhasználat során nem kerülhet be és nem válhat ki a vízből (pl. Cl-). Ha ilyen komponens nem áll rendelkezésre pl. a vízkezelés miatt, akkor az adagolt vegyszer mennyiségének pontos mérése és ennek az összefüggésekben való figyelembevétele szükséges. A mérési program kialakításánál figyelembe kell venni, hogy a rendszer veszteségeitől és a rendszer térfogattól függően megközelítően mikor alakul ki a CR koncentráció szint. A pótvíz nagy koncentA rendszer kémiai egyensúlya szempontjából a fenti összefüggésekben szereplő ionok alap elemek. Az egyensúlyi körülményeket a K-konstansok segítségével számíthatjuk. Ezek a konstansok hőmérsékletfüggőek, tehát a hűtővíz rendszer különböző pontjain, illetve különböző időszakokban más-más egyensúlyi koncentráció szinteket számíthatunk. Az egyensúlyi összefüggésekben nem szereplő ionok (szulfát, klorid, nátrium, kálium stb.) az egyensúly kialakulásában közvetlenül nem vesznek részt azonban ionerősségükkel az egyensúlyi konstansok értékét módosítják. A vízben lévő szerves anyagok az égyensúlyi folyamatok kialakulásának sebességére hatnak. A hűtővíz-levegő érintkezésénél a gáz-folyadék határfelületen a levegő széndioxid tartalmától függően a vízben egyensúlyi C0 2-tartalomnak kell kialakulni. Az egyensúlyt leíró Henry-törvény állandóját a vízben lévő sókoncentrációk szintén befolyásolják [5], az oldhatósági konstans szinten hőmérsékletfüggő [6]. A kémiai egyensúlyok analízisénél tehát géz, folyadék és részben szilárd rendszerek kémiai-, fizikai-kémiai kölcsönhatását kell vizsgálni változó hőmérsékleti körülmények között, közel stacionárius folyamatokban.
