CC BY
37
теплофизическая школа "Теплофизические измерения при контроле и управлении качеством ", Тамбов, 2004, С. 79-81.
2. Беляев Ю.И., Кораблев И.В., Вент Д.П., Чернов С.И., Экспресс-метод и приборы для измерения теплопроводности // Приборы. № 1 (31) 2003, М.,стр.32-35.
УДК 628.353.111.1: 685.659.6
С.А. Ершов, А.В. Иванова, Е.А. Дмитриев, И.К. Кузнецова
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия
ПРИМЕНЕНИЕ РЕЦИРКУЛЯЦИИ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ СХЕМЫ ВОДОПОДГОТОВКИ ЛЕДОВОГО ДВОРЦА НА ХОДЫНСКОМ ПОЛЕ
This article considers the opportunity of modification of the existing water treatment scheme for skating center by the introduction recycle of the water as from ice chips, so from reverse osmosis. The use of the recycle scheme allows reducing the amount of equipment, i.e. capital cost and total product cost of the receiving water. By using new water treatment scheme the quality of the water doesn't vary, and under certain conditions qualitative characteristics even improve.
В статье рассматривается возможность изменения существующей схемы водоподготовки для конькобежного центра с помощью введения рецикла как воды полученной из ледовой стружки, так и воды после установки обратного осмоса. Применение рециркуляции позволяет сократить количество оборудования, т.е. капитальные затраты и, следовательно, уменьшить себестоимость получаемой воды. Качество воды при использовании модернизированной схемы водоподготовки не изменяется, а при определенных условиях показатели качества заметно улучшаются.
Характеристики спортивного льда сильно зависят от качества воды: содержания в воде соединений железа, марганца, алюминия, хлора, солей жесткости, органических соединений природного происхождения. Система водоподготовки должна обеспечивать стабильное качество воды в течение года. Для обеспечения высокого качества льда параметры воды на выходе из системы должны быть: мутность - не более 0,5 мг/л; содержание остаточного свободного хлора - менее 0,1 мг/л; жесткость -не более 0,5 мг-экв/л; содержание кислорода - не более 2 мг/л; содержание углекислоты - не более 4 мг/л; общая минерализация - не более 1 мг/л.
Существующая система водоподготовки включает в себя несколько различных стадий очистки воды. После предварительной очистки для удаления хлорсодержащих элементов, органических соединений и поверхностно-активных веществ вода подается в узел сорбционной очистки воды. Узел состоит из двух скорых напорных фильтров периодического действия, загруженных гранулированным активированным углем с высокой удельной поверхностью сорбции. Далее вода поступает в узел ионообменного умягчения, который предназначен для очистки воды от солей жесткости (солей кальция и магния).
Перед подачей на установку обратного осмоса очищенную от взвесей и частично обессоленную воду необходимо пропустить через патронный фильтр для удаления осколков зерен ионита, образующихся в процессе эксплуатации ионообменного умягчителя.
Узел обратного осмоса состоит из двух блоков производительностью по очищенной воде 1,5 м3/ч при давлении 15 бар. Разделение осуществляется на высокоселективных обратноосмотических рулонных мембранных элементах с полиамидными тонкослойными композитными мембранами.
Для получения воды повышенной степени очистки после обратного осмоса фильтрат подается на насосную станцию, а затем проходит через патронный фильтр (размер пор 5 мкм) на мембранный вакуумный деаэратор, где удаляется растворенный
кислород и углекислый газ, а затем на ионообменнике для глубокой деминерализации происходит полное удаление солей из воды, после чего вода фильтруется на патронном фильтре от частиц истирания и подается на заливочные машины для нанесения льда.
Стоимость оборудования традиционной схемы получения воды для изготовления спортивного льда с учетом монтажа составляет 11 788 686 руб.
Для предварительного расчета себестоимости примем:
- время работы цеха водоподготовки 300 дней в год;
- производительность 5 м3/сут. или 1500 м3/год
- нормативный коэффициент эффективности капиталовложений 0,1 год-1
- доля стоимости оборудования в себестоимости готовой продукции 0,2.
С учетом принятых коэффициентов себестоимость воды составляет 3929,55 руб./м3. Такая высокая себестоимость объясняется применением дорогостоящего оборудования и малой производительностью цеха водоподготовки. Нами была предложена модернизация системы водоподготовки путем введения рециркуляции потока, которая позволила сократить технологическую схему и затраты на обслуживание без потери качества готовой продукции.
Оптимизация заключается в возвращении в действующую схему воды, которая образуется при таянии ледовой стружки. Согласно многократным анализам качество воды, полученной путем таяния стружки льда, стабильно и соответствует параметрам воды после ионообменного умягчителя, что позволяет подавать ее в схему сразу после ультрафиолетового стерилизатора. Для нагрева воды из стружки до средней температуры воды в схеме и рециркуляции ее необходимо поставить дополнительное оборудование: пластинчатый теплообменник и центробежный насос. В среднем ежедневная производительность существующей схемы водоподготовки составляет 5 м3, чему соответствует 4,5 м3/сут. воды, полученной из ледовой стружки. Поскольку нагрузка стадии обратного осмоса составляет 10 м3/сут., то рециркуляция воды из ледовой стружки и подача ее перед мембранной установкой позволяет сократить расход воды до 5,5 м3/сут. При этом качество воды для заливки льда заметно улучшится. Например, значение электропроводности перед узлом обратного осмоса составляет в среднем 480 мкСм/см, а на выходе - 3 мкСм/см. Тот же показатель для воды из ледовой стружки - 21 мкСм/см, следовательно, на выходе значение электропроводности будет составлять 1,64 мкСм/см.
Использование концентрата после стадии обратного осмоса позволит дополнительно увеличить эффективность оптимальной схемы. При работе мембранных элементов в канализацию сбрасывается 50 % воды, прошедшей несколько стадий очистки. Слив концентрата необходимо направить в емкость с ледовой стружкой. Соотношение потока концентрата, воды из ледовой стружки и свежей воды из установки для получения на выходе из схемы воды требуемого качества должно быть 0,5:0,45:0,05. Производительность существующей схемы до узла обратного осмоса сокращается до 0,5 м3/сут. В связи с этим количество оборудования можно сократить до одного обезжелезивающего фильтра, угольного фильтра, фильтра умягчения, УФ-стерилизатора, а также уменьшить количество контрольных патронных фильтров.
Стоимость оборудования с учетом монтажа для схемы с рециркуляцией и дополнительным использование концентрата стадии обратного осмоса составляет 9 767 439,5 руб. Себестоимость воды для оптимизированной схемы составляет 3262,5 руб. и меньше на 17 %, чем в существующей схеме водоподготовки. Стоимость оборудования для существующей и модернизированной схем представлена в таблице 1.
Рассмотренный вариант схемы водоподготовки с рециркуляцией по сравнению с существующей схемой имеет явные преимущества, т.к. позволяет продлить сроки эксплуатации оборудования из-за уменьшения нагрузки до узла обратного осмоса почти в 20 раз; приводит к существенной экономии реагентов и расходных материалов и сокращению затрат на обслуживание меньшего количества оборудования.
Таблица 1. Стоимость оборудования для существующей схемы и схемы с рециркуляцией
Оборудование Стоимость, руб.
Существующая схема Схема с рециркуляцией
I. Стадия предварительной очистки воды. Фильтр-грязевик, редуктор давления, предохранительные клапаны, система пропорционального дозирования окислителя, фильтр обезжелезивающий, фильтр угольный, контрольный картриджный фильтр, фильтр умягчения. 762 685 462 805
II. Стадия получения очищенной воды. Контрольные картриджные фильтры, УФ-стерилизатор, обратно-осмотическую система серии RO4, система периодической реагентной промывки мембран в комплекте с узлом периодического обеззараживания емкостей, накопительная пластиковая емкость с дыхательным фильтром. 2317 910 2 039 835
III. Стадия глубокой очистки воды. Насосная станция подачи очищенной воды с частотной регулировкой, контрольные картриджные фильтры, мембранный вакуумный деаэратор в комплекте с вакуум-насосом, фильтр ионообменный со смолой смешанного действия без регенерации 2 108 330 780 255
IV. Теплообменники с необходимым комплектом автоматики для поддержания температуры 2 225 300 2 225 300
V. Оборудование для организации рецикла воды из емкости для сбора ледовой стружки и концентрата: теплообменник и насосная станция - 351 225
VI. Оборудование для контроля количества и качества исходной и очищенной воды, а также для контроля состояния узлов системы. 1 653 995 1 653 995
Итого в рублях 9 068 220 7 513 415
С учетом монтажа 11 788 686 9 767 439,5
Применение рециркуляции при создании подобных технологических схем позволяет значительно снизить себестоимость очищенной воды.
УДК 541.183
А.В. Сынков, Ю.Я. Филоненко
Липецкий государственный технический университет, Липецк, Россия
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕТИЧЕСКИХ СОРБЕНТОВ НА ОСНОВЕ ТОРФА И ПРИРОДНОГО АЛЮМОСИЛИКАТА
This article presents results of researches on technology of production of affective synthetic sorbents made of valley peat and natural aluminosilicate.
В работе изложены результаты исследований технологии получения эффективных синтетических сорбентов на основе торфа и природного алюмосиликата.
В настоящее время в промышленном производстве ощущается явный дефицит эффективного сорбента, способного решать широкий спектр производственных задач. Такой сорбент должен обладать высокими показателями сорбционных характеристик
