CC BY
8УДК 57
Е.А. Преснякова
МОДЕРНИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТНЫХ СТОЧНЫХ ВОД
В данной работе рассматривается Модернизация системы очистки поверхностных сточных вод холодильного производства.
Ключевые слова: поверхностые сточные воды, очистные сооружения, отстойник, флотатор.
Наиболее значимой экологической проблемой для предприятия, выпускающего холодильное и торгово-медицинского оборудования является поверхностный сток.
Масса веществ, сбрасываемых неорганизованным поверхностным стоком дождевых и талых вод, определяется по 15 показателям:
1.содержание взвешенных веществ;
2.содержание нефтепродуктов; 3.биохимическое потребление кислорода;
4.химическое потребление кислорода;
5.содержание сульфатов;
6.содержание хлоридов;
7.содержание азота аммонийного;
8.содержание азота общего;
9.содержание нитратов;
10.содержание нитритов;
11.содержание железа;
12.содержание меди;
13.содержание никеля;
14.содержание цинка;
15.содержание фосфора. [5]
Для предварительной очистки стоков, содержащих нефтепродукты и взвешенные вещества, на предприятии имеется отстойник. [3]
Рис. 1. Принципиальная схема очистки поверхностных сточных вод
Схема очистки включает в себя:
1-отстойник;
2-резервуар для очищенной воды; 3 -шламосборник.
© Преснякова Е.А., 2014.
Таблица 1
Характеристика и состав сточных вод на предприятии
№ п/п Название Ингредиента Нормы мг/дм3 Содержание ингредиента, мг/дм3
1 рН 6,5-8,5 7,5
2 ХПК - 28,0
3 БПК 0,5 0,5
4 Взвеш. вещ-ва 13,2 14,3
5 Нефтепродукты 0,05 1,2
6 Хлориды 24 24
7 Сульфаты 56,6 55,0
8 Нитриты 0,02 0,02
9 Нитраты 6,1 5,7
10 Железо общее 0,1 0,1
11 НСПАВ 0,5 0,5
12 Хром+6 0,01 0,01
13 Раствор.кис-д. Не менее 4 9,57
Расчет отстойника
¡.Определим значение критерия Лг:
Лг= (25*10"6)3*1000*9.81*(2600-1000)/(1,519*10"3)2 = 0,106.
2.Поскольку Лг < 36, то Яе =0,106/18 = 0,00589.
3.Скорость свободного осаждения составит:
юос = 0,00589*1,519*10-3/(25*10-6*1000) = 3,58*10-4 м/с.
4.Найдем плотность суспензии:
рСм = 1/(0,1/2600+0,9/1000) = 1066 кг/м3.
5. определим значение в:
в = 1-0,1*1066/2600 = 0,959.
6.Поскольку в > 0,7,:
юст = 3,58* 10-4* 0,9592*10-1,82(1-0,959) = 2,77*10-4 м/с.
7.Находим поверхность осаждения, принимая Кз = 1,3 и считая, что плотность осветленной жидкости равна плотности чистой воды:
Б = 1,3 *9600/(3600*1000*2,77*10-4)*((0,5-0,1)/(0,5-0,0001)) = 10,0 м2
По приведенным данным выбираем отстойник: диаметром 3,6 м, высотой 1,8 м,
имеющий поверхность 10,2 м2. [4]
Механическая очистка обеспечивает 50-60% задержание вредных веществ, что недостаточно для сброса в водные объекты и приводит к загрязнению. [1]
Для очистки вод от нефтепродуктов и взвешенных веществ рекомендуется использовать очистное сооружение горизонтальный флотатор, предназначен для очистки сточных вод после мойки автомобилей, ливневых и других стоков от нефтепродуктов, взвешенных веществ и других загрязнений. [2]
Рис. 2. Схема флотатора
Рис. 3. Принципиальная схема очистки поверхностных сточных вод после модернизации 1-отстойник; 2-флотатор; 3-резервуар для очищенной воды; 4-шламосборник. [3]
Расчёт флотатора
При расходе сточной воды до 100 м3 /ч принимаются флотаторы с горизонтальным движением воды. Количество флотаторов принимается N = 2. Глубина флотатора принимается Нф = 1,5 м. Ширина флотатора определяется по формуле (1):
Вф = /Кф*уф *Нф = 0,0055/2x0,005x1,5=0,36 м (1)
где Уф = 0,005 л/с - скорость движения воды в прямоугольных флотаторах. Ширина флотатора конструктивно принимается Вф = 1 м. Объём отсека флотатора определяется по формуле (1):
^^ОрП ф/Кф = 20*20/2*60= 3,3 м3 (2)
где 1 ф= 20 мин - время флотации. Длина отсека флотации составит:
Ь ф= Wф/Bф * Нф = 3,3 /(1*1,5) =2,2 м (3)
Отсек флотации разделён вертикальными перегородками на две флотокамеры длиной по 1,1 м. объём отсека отстаивания определяется по формуле (4):
Wо =Ор*1о/Ко*60= 20*10/2*60= 1,6 м3 (4)
Длина отсека отстаивания составит:
Ь ,^о/Вф * Нф = 1,6/(1*1,5) =1,1 м (5)
Объём образующейся пены влажностью 95% определяется по формуле (6):
Wn =1,5хС=1,5 х 0,06 = 0,09 % (6)
где С = 0,06 г/л - концентрация взвеси в воде, поступающей на очистку (по заданию).
При расходе сточной воды 20 м3 /ч объём пены составляет:
Wn = 20*0,09/100 =0,018 м3/ч = 0,43 м3/сут
Карман для сбора пены имеет размер В хЬ х Н= 1 х0,5х0,5 м.
Карман для сбора очищенной воды имеет размер В *Ь *Н= 1х0,2х0,5 м.
Общая длина флотатора составляет:
Ьфобщ=2,2 + 1,1 + 0,5 + 0,2 = 4 м
Диаметр трубопровода, подводящего воду к обоим флотаторам принимается 80 мм, тогда согласно V = 1,13 м/с, а 1 = 0,037.
Диаметр трубопровода, подводящего воду к каждому флотатору принимается 50 мм, тогда согласно V = 1,32 м/с, а 1= 0,0869.
Диаметр трубопровода для отвода пены принимается 100 мм. В каждой флотокамере располагается распределительная система, представляющая перфорированную трубу диаметром 80 мм с отверстиями диаметром 15 мм. Отверстия располагаются в шахматном порядке и направлены вверх под углом 45° к оси распределителя. Суммарная площадь отверстий на каждом распределителе определяется по формуле (7):
Бсум. = 1,5* л*а2Код/4.= 1,5*(3,14*802)/4 = 753 6 мм2 (7)
Количество отверстий на распределителе при площади одного отверстия 176,6 мм2 составит:
п(ЭТт^сум/^тв=7536/176,6=42 шт (8)
При длине распределителя 900 мм шаг отверстий составляет 22 мм. На трубопроводах, подводящих воду к камерам флотации, устанавливаются диафрагмы, которые обеспечивают одинаковые размеры пузырьков воздуха. Диаметр диафрагмы определяется по формуле (9):
dd=22VQTр/v*p=22V2,77/30=7мм (9)
где Qтр= 20/2 = 10 м3/ч = 2,77 л/с; р= 30 м - давление в сатураторе.
Расчёт экономической эффективности от внедрения флотатора
1. Стоимость оборудования 70000 руб. Монтаж и эксплуатация - 35000 руб.
2.Величина З - зарплата рассчитывается по формуле: З= 1,363 * Зо * 1
1 - месяц данной работы.
Зо - зарплата, равная 10000 руб.
З= 1,363 * 10000 * 1 = 13630руб.
3.Величина Э - энергозатраты рассчитывается по формуле: Э=W*Т
Т= 1,434
W= 2000 кВт /час (расходуемый для установки). Э = 2000* 1,434 = 2868 руб.
Общие расходы составляют: В = 20000+13630+2868 = 36498 руб.
Определяем предотвращённый экологический ущерб: Yп.= Y-Yl,. Руб.
Yп.= 48517,56 - 3843,84 = 44673,72руб [5]
Срок окупаемости данного мероприятия вычисляется по следующей формуле: Т ок.= К / Эп,
где Ток - нормативный срок окупаемости;
К - капитальные затраты (входит сумма установки - 70000, монтаж и установка - 35000),
руб.
Эп - экономический эффект - экономия платежей за сброс загрязняющих веществ: Эп= 44673,72 руб./год
Ток.= 105000/44673,72= 2 года
Данная установка окупится приблизительно через 2 года. [5]
Таблица 2
Сравнительный анализ платы до и после модернизации флотатора
Наименование загрязняющего вещества До модернизации После модернизации
Количество т/год Норматив платы, руб/т Плата, руб Количество т/год Норматив платы, руб/т Плата, руб Нормы т/год
Взвешенные вещества 17.45 14,75 257.78 0,93 14,75 13,7 13,2
БПК 0,78 3,65 2.85 0,45 3,65 1,64 0,5
Нефтепродукты 0,229 221,75 50.78 0,042 221,75 9,3 0,05
Итого: 311.01 24,64
С учетом коэффициента 1,3; инфляции 80; токсичности 1,3(1; 1,5): 48517,56 3843,84
Вывод:
Срок окупаемости равен отношению капитальных затрат к годовой прибыли и равен (с учетом всех затрат на оборудование: транспортировка, капитальные затраты, зарплата и т.д.)
1. Срок окупаемости данного оборудования составит:
В=105000 \44673.72 =2 года
2.Установка для очистки сточных вод от нефтепродуктов и взвешенных веществ является технически возможной и экономически эффективной.
Уменьшение платы составляет 3843,34 рублей.
3.Капитальные затраты на внедрение установки окупятся за 2 года.
Библиографический список
1. Карелин Я.А., Попова И.А., Евсеева Л.А. и др. Очистка сточных вод заводов - М.: Стройиз-дат,2006.
2. Роев Г.А., Юфин В.А. Очистка сточных вод и вторичное использование нефтепродуктов - М.: Недра, 2011.
3. Документы по очистки поверхностных сточных вод предприятия. Эксплуатация очистных сооружений. .
4. Очистка производственных сточных вод: учебное пособие для вузов/ Под.ред. Яковлева С.В. -М: Стройиздат, 2007 С. 35-37.
5. Экологический паспорт предприятия.
ПРЕСНЯКОВА Екатерина Андреевна - студент кафедры «Инженерная экология и рациональное природопользование», Казанский государственный энергетический университет.
