CC BY
38
Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 6 (15), 2015 | ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
169
При отсутствии оребрения внешних поверхностей теплообменников относительный показатель габаритов трубного пучка существенно возрастает с ростом отношения внешних коэффициентов теплоотдачи р, а влияние внутренних коэффициентов теплоотдачи уменьшается. Таким образом, габариты ТТТ будут в меньшей степени превышать габариты традиционных кожухотрубных ТОА, если один их теплоносителей имеет низкие значения коэффициентов теплоотдачи. При небольших значениях отношения р (охладители воды, маслорадиаторы, регенераторы газотурбинных установок, воздухоподогреватели парогенераторов) относительный габаритный показатель существенно увеличивается при оребрении теплопередающих поверхностей и интенсификации теплопереноса внутри ТТ. Оребрение эффективно только в тех случаях, когда внутренний коэффициенты теплоотдачи (аи, ак) значительно превышают внешние (аг, ах). такое соотношение коэффициентов теплоотдачи характерно для ТТТ типа газ-газ (регенераторы газотурбинных установок, утилизационные воздухоподогреватели, паровые калориферы).
Отсутствие массивных камер подвода и отвода теплоносителя межтрубного пространства и по крайней мере одной их трубных досок позволяет уменьшить массу ТТТ. Это особенно характерно для относительно небольших теплообменников с площадью поверхности теплообмена менее 30 м2.
В ТОА кожухотрубной конструкции применяют двойные трубные доски для повышения надежности (аппараты типа ОКП). Для сравнения массо-габаритных показателей нами были проведены соответствующие расчеты на примере судового маслоохладителя ОКН 2,5-170-2П и его теплотрубного аналога. Теплотрубный маслоохладитель имея 30% превышение по габаритам, обеспечивает выигрыш в массе на 13.7%.
Предлагаемый габаритный показатель позволяет оценить соотношение габаритов рассматриваемых теплообменников.
Применение ТТТ в энергетических установках перспективно, когда один их внешних коэффициентов теплоотдачи в несколько раз больше другого и когда внутренние коэффициенты соизмеримы или существенно больше большего их внешних коэффициентов теплоотдачи.
При небольших площадях теплообменной поверхности ТТТ могут по массе не уступать кожухотрубным ТОА.
Список литературы
1. В.Е. Левченко. О повышении надежности разграничительной стенки рекуперативного теплообменника при использовании в его конструкции тепловых труб. - Сб. Тепловые трубы: теплообмен, гидродинамика, технология. Часть 2. - Обнинск: ФЭИ, 1980. - С. 155-162.
2. А.С. 1719864 (СССР) Теплообменник./ Г.В. Гоголев и др. - Опубл. в Б.И. - 1992. - № 10.
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ДЛЯ ПРЕДПРИЯТИЙ СТРОИТЕЛЬНОЙ ИНДУСТРИИ
Третьякова Мария Олеговна
Бакалавр кафедры безопасности в чрезвычайных ситуациях и защиты окружающей среды, Дальневосточный
Федеральный Университет, г.Владивосток Лазарева Людмила Павловна
Кандидат химических наук, профессор кафедры безопасности в чрезвычайных ситуациях и защиты окружающей
среды, Дальневосточный Федеральный Университет, г.Владивосток
АННОТАЦИЯ
Работа посвящена изучению степени воздействия предприятий строительной отрасли на загрязнение водных объектов и разработке технологических схем очистки сточных вод. Для этого проанализированы производственная деятельность, системы водопотребления и водоотведения, произведен расчет количественного состава сточных вод, нормативов допустимого сброса для выбранного предприятия. С помощью анализа существующих методов очистки сточных вод предложены схемы очистки с учетом наилучших доступных технологий. На основе расчета эффективности этих схем по каждому методу и блоку показано, что при их внедрении обеспечивается соблюдение рассчитанных нормативов сбросов сточных вод в водный объект.
Ключевые слова: система очистки сточных вод, предприятия строительной индустрии, водный объект, нормативы допустимого сброса, наилучшие доступные технологии.
В настоящее время все больше увеличивается спрос на продукцию строительной индустрии, что влечет за собой стремительное развитие предприятий этой отрасли. Вместе с возрастанием объема производства растет потребление и отведение воды. Совершенствуются меры по выявлению и предупреждению нарушений, а также ужесточается наказание за несоблюдение законодательства в сфере водоотведения. В результате перед предприятиями стоит задача максимального снизить негативное воздействие с помощью внедрения современных очистных сооружений.
ЗАО «ВКПП» - Закрытое акционерное общество «Владивостокский комбинат производственных предпри-
ятий» - является одним из предприятий строительной отрасли, осуществляет сброс сточных вод в р. Первая речка г.Владивостока. Данный водный объект является водотоком высшей категории рыбохозяйственного водопользо-вания[2]. Большая часть речного бассейна занята инфраструктурой города Владивостока. Результаты многочисленных физико-химических исследований свидетельствуют о значительном загрязнении р. Первая речка железом, фенолами, нефтепродуктами и цинком [3]. Необходимо отметить, что р.Первая речка впадает в Амурский залив, таким образом можно говорить о влиянии загрязнения реки на качество вод Амурского залива.
170
Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 6 (15), 2015 | ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
Основными видами деятельности ЗАО «ВКПП» являются: производство строительных растворов и товарного бетона, железобетонных и бетонных изделий, асфальтобетонной смеси. Производственная деятельность предприятия включает в себя основное и вспомогательное производства. Для обеспечения основного производства на предприятии расположены: асфальтобетонный завод, бетоносмесительный и известегасительный цех, формовочный и арматурный цех.
В зависимости от назначения для водоснабжения предприятия используются две категории воды. Вода из скважины используется для изготовления бетона, известково-цементного раствора и охлаждения компрессоров. Для остальных производственных процессов и хозяйственно-бытовых нужд вода подается «Приморским водоканалом». Также на ЗАО «ВКПП» образуется две категории сточных вод: хозяйственно-бытовые, которые
поступают в городскую канализацию и производственноливневые, которые сбрасываются в р. Первая речка. В качестве очистных сооружений на предприятий установлены песчано-гравийный фильтр и горизонтальный трехсекционный отстойник, где происходит очищение только от взвешенных веществ, нефтепродуктов и органических веществ.
Был выполнен расчет фактических масс сбрасываемых сточных вод по формуле (1):
тфакт = Сфакт х qфакт, (1)
где Сфакт - фактическая концентрация загрязняющего вещества;
qфакт - фактический объем сточных вод.
Фактические концентрации определялись из протоколов отбора проб воды за 2009-2014гг.
Был выполнен расчет нормативов допустимого сброса предприятия в соответствии с утвержденной методикой [1]. Расчет масс нормативов допустимых сбросов тндс предприятия ЗАО «ВКПП» определялся по формуле (2):
тндс = Сндс х q, (2)
где Сндс - допустимая концентрация загрязняющего вещества;
q - объем сточных вод.
Допустимые концентрации веществ в сточных водах Сндс определялись по формуле (3):
Сндс = n х (Спдк - Сфон) + Сфон, (3)
где Спдк - предельно-допустимая концентрация загрязняющего вещества в воде водотока;
Сфон - фоновая концентрация загрязняющего вещества в водотоке выше выпуска сточных вод; n - кратность общего разбавления сточных вод в водотоке.
Результаты расчета фактических масс загрязняющих веществ в сравнении с рассчитанными нормативами представлены на рисунках 1-4. Максимальный сброс взвешенных веществ отмечался в 2013г. - превышение в 3,4 раза, по органическим веществам (БПК) в 2011г. в 11,7 раз (рисунок 1).
m, т /год
2.5 2
1.5 1
0,5
0
Взвешенные вещества
БПКполн
Допуст. сброс 2009г.
12010г.
12011г.
|2012г.
12013г.
Рисунок 1. Допустимый сброс и динамика поступления фактических масс загрязняющих веществ (взвешенные вещества, БПКполн в р. Первая речка)
Максимальное превышение сброса фосфатов 2012г. превысил норматив в 9,1 раз. Сброс поверхностно-
наблюдается в 2012г. в 3,4 раза (рисунок 2). Сброс нефте- активных веществ также превышен, в 2009г. в 6,2 раза.
продуктов постоянно больше допустимых, причем в
m, т /год
0,016
0,014
0,012
0,01
0,008
0,006
0,004
0,002
0
Фосфаты Нефтепродукты АПАВ
■ Допуст. сброс
■ 2009г.
■ 2010г.
■ 2011г.
■ 2012г.
■ 2013г.
■ 2014г.
Рисунок 2. Допустимый сброс и динамика поступления фактических масс загрязняющих веществ (фосфаты, нефтепродукты, АПАВ) в р. Первая речка
Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 6 (15), 2015 | ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
171
Наиболее значительные превышения наблюдаются отмечен в 2009г. - превышение в 30 раз, а железа раство-по меди - в 2012г. в 70 раз и по цинку в 2013г. в 7,3 раза римого в 58 раз (рисунок 4).
(рисунок 3). Максимум сбрасываемых масс железа общего
m, т /год
0,0025
0,002
0,0015
0,001
0,0005
0
Медь
Цинк
Фенолы
| Допуст. Сброс 2009г.
12010г.
12011г.
12012г.
12013г.
| 2014г.
Рисунок 3. Допустимый сброс и динамика поступления фактических масс загрязняющих веществ
(медь, цинк, фенолы) в р. Первая речка
т, т/год
Рисунок 4. Допустимый сброс и динамика поступления фактических масс загрязняющих веществ (железо общее, железо раствор., аммоний-ион) в р.Первая речка
В результате выполненного анализа системы водоотведения предприятия, а также качественного и количественного состава сточных вод были выявлены следующие проблемы:
- производственные и ливневые стоки не разделены;
- на предприятии нет современных очистных сооружений, а имеющиеся не обеспечивают эффективную очистку сточных вод до установленных нормативов;
- предприятие осуществляет сброс сточных вод, значительно превышающих нормативы предельно допустимых концентраций вредных веществ в водных объектах.
В связи с этим с учетом исследования деятельности предприятия, и обозначенных проблем его системы водоотведения, были выдвинуты следующие предложения по модернизации:
1) разделение производственного и ливневого стока;
2) разработка системы очистки сточных вод современными методами.
В процессе разработки предложений были выбраны оптимальные методы очистки для исследуемых веществ на основе анализа литературных источников, с учетом
того, что эти методы должны относиться к наилучшим доступным технологиям, описанным в [4]. Затем они были объединены в технологические схемы, направленные на достижение нормативных показателей загрязняющих веществ в сточных водах.
Предлагаемая схема очистки производственных сточных вод выглядит следующим образом (рисунок 5). Сточные воды, проходя через решетку и нефтеловушку, поступают в отстойник-усреднитель. Усредненная вода подается в блок коагуляционной очистки, где происходит образование хлопьев под воздействием коагулянта сульфата алюминия и флокулянта полиакриламида. Осадок в виде хлопьев попадает в накопитель, а затем в фильтрпресс для обезвоживания. Фильтрат вместе с водой после блока коагуляции попадают на фильтр с плавающей загрузкой.
На основании проектной способности очистки по каждому методу и блоку с учетом исходных концентраций для каждого вещества были рассчитаны концентрации после очистки. Эффективность очистки производственных стоков составляет 86-99,5% в зависимости от загрязняющего вещества. Несомненное достоинство этой
172
Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 6 (15), 2015 | ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
схемы в том, что она обеспечивает соблюдение нормативно-допустимых концентраций при сбросе в водный объект.
Предлагаемая схема очистки ливневых сточных вод выглядит следующим образом (рисунок 6). Сточные воды попадают через решетку на песчано-гравийный фильтр, а затем в тонкослойный горизонтальный отстойник-нефтеловушку. Одно из главных преимуществ данной схемы - в ней используются элементы уже существующей системы очистки сточных вод предприятия.
Эффективность схемы очистки ливневых сточных вод составляет от 89 до 92,2%. При сбросе сточных вод после данной схемы очистки обеспечивается соблюдение ПДК в водном объекте рыбохозяйственного значения. Данная схема очистки позволяет очень эффективно очищать ливневой сток от нефтепродуктов, взвешенных веществ и органических веществ (БПК).
Рисунок 5. Схема очистки производственных сточных вод
Рисунок 6. Схема очистки ливневых сточных вод
Список литературы
1. Об утверждении методики разработки нормативов допустимых сбросов веществ и микроорганизмов в водные объекты для водопользователей: Приказ Минприроды России от 17.12.2007. №333 (с измен. на 29.07.2014 г.) // Российская газета. - 2014. -№229. - 08 октября.
2. Рыбохозяйственная характеристика: ФГУ «При-моррыбвод». - №07-11/120. - 02.02.2009
3. Справка о предоставлении информации о качестве воды на запрашиваемом участке реки Первая речка: Приморский центр по мониторингу загрязнения окружающей среды. - №30-190
4. Справочник наилучших доступных технологий для очистки сточных вод на предприятиях отраслей промышленности и жилищно-коммунального хозяйства России. Книга 1: ФГБУ «Центр развития ВХК»; - М.: ООО «Деловые медиа», 2014. - 328 с.
