Технологія попереднього очищення води

РЕФЕРАТ

В дипломному проекті розроблено технологію попереднього очищення води. Обґрунтовано вибір технологічної схеми з встановленням установки ультрафільтрації на заміну механічним фільтрам, після стадією коагуляції. Вибрано вихідну сировину, допоміжні матеріали у відповідності з діючими стандартами та технічними умовами.

Обґрунтовано норми технологічних режимів, наведена технологічна схема та її опис. Розраховано і вибрано допоміжне обладнання у відповідності з заданою потужністю виробництва.

Запропоновано схему автоматичного регулювання та контролю виробництва. Надано економіко-організаційний розрахунок з обґрунтуванням вибору методу попереднього очищення води. Розглянуто питання екологічної оцінки виробництва та техніки безпеки проведення виробничого процесу.

РЕФЕРАТ

В дипломном проекте разработана технология предварительной очистки воды. Обоснован выбор технологической схемы с установлением установки ультрафильтрации на замену механическим фильтрам, после стадией коагуляции. Выбрано исходное сырье, вспомогательные материалы в соответствии с действующими стандартами и техническими условиями.

Обосновано нормы технологических режимов, приведена технологическая схема и ее описание. Рассчитано и выбрано вспомогательное оборудование в соответствии с заданной мощностью производства.

Предложена схема автоматического регулирования и контроля производства. Предоставлено экономико-организационный расчет с обоснованием выбора метода предварительной очистки воды. Рассмотрены вопросы экологической оценки производства и техники безопасности проведения производственного процесса.

ABSTRACT

In this diploma thesis project the pre-treatment technology of water was made. The choice of technological scheme of the installation of ultrafiltration was made to replace mechanical filters after stage coagulation. The feed stock, ancillary materials according to operating standards and technical conditions, are selected.guidelines of the operating practices are justified. The basic and auxiliary equipment is expected and chosen in accordance with the set power of production.scheme of automatic control and production control is offered. Economical and organizational calculations with justification of a choice of a water desalting method are provided. The question of an ecological assessment of production and safety measures of carrying out production is considered.

ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ, СИМВОЛІВ, ОДИНИЦЬ, СКОРОЧЕНЬ І ТЕРМІНІВ

УФ - ультрафільтрація;

ВПУ - водопідготовча установка;

НСВ - насос сирої води;

ГПВДФ - гідролізований полівініліденфторид;

ГПХ - гіпохлорит натрію;

ГДК - гранично - допустимі концентрації;

ГОСТ - державний стандарт;

ТУ - техничні умови;

TMP - трансмембранний тиск;

CEB - хімічно посилена промивка.

Вступ

Вода широко використовується в різних галузях промисловості як теплоносій, чому сприяє широке поширення водоочисних станцій. Наявна в розпорядженні людей вода не може бути без очищення (обробки) теплоносієм у теплоенергетичних установках, оскільки сучасні ТЕЦ в енергетичному циклі використовують воду високої якості з вмістом домішок у межах 0,1-1,0 мг/кг.

Устаткування сучасних ТЕЦ експлуатується при високих теплових навантаженнях, що вимагає жорсткого обмеження товщини відкладень на поверхнях теплоелементів. Такі відкладення утворюються з домішок, що надходять у цикли електростанцій, тому забезпечення високої якості водяних теплоносіїв є надзвичайно важливим завданням.

В технології очищення природних вод використовуються різноманітні технологічні прийоми та методи покращення якості води. Вибір раціональної схеми обробки води представляє значні труднощі, так як вихідна вода має безліч різноманітних домішок.

Для задоволення вимог до якості води, що споживається при виробленні теплової і електричної енергії, виникає необхідність спеціальної фізико-хімічної обробки природної води.

Метою дипломного проекту є реконструкція відділення попереднього очищення води для ТЕЦ, для отримання води з покращеними показниками якості.

1. Обґрунтування та вибір способу виробництва

Необхідність очищення води від забруднень виникає у тому випадку, якщо якість води природних джерел не задовольняє вимоги, що пред’являються. Невідповідність якості води джерела вимогам споживачів визначає вибір методу очищення.

В технології очищення природних вод використовуються різноманітні технологічні прийоми та методи покращення якості води. Вибір раціональної схеми обробки води представляє значні труднощі. Це пояснюється не тільки недостатньо продуманою технологічною схемою, але й зміною складу поверхневої води за час, в результаті скиду стічних вод нових промислових підприємств чи порушення умов експлуатації водойми у зв’язку з розвитком водного транспорту, роботами по осушенню болот (розташованих вище по течії), розвитком торф’яних розробок тощо. Технологічні схеми передбачають компоновку очисних будівель, охоплюючи процеси видалення речовин, що відносяться за звичай до декількох груп класифікації Кульского. Тому при складання схеми водопідготовки необхідно обирати методи та режими, найбільш ефективні для видалення домішків кожної з груп [1].

Основним джерелом питної і технологічної води для України є р. Дніпро.

Води, які поступають на очищення, містять дрібнодисперсні часточки розміром 10-9 до 10-4 м, вони утворюють колоїдно-дисперсну систему. Зокрема, домішки, які зумовлюють каламутність і кольоровість води, різняться надзвичайно малими розмірами, внаслідок чого їх осадження відбувається достатньо повільно. Стійкість дисперсних систем залежить від їх властивостей дисперсійного середовища (води) та дисперсійної фази. Властивості дисперсійного середовища характеризуються вмістом розчинених солей, газів, органічних поверхнево-активних та інших речовин, а також кислотність, лужність, твердістю, густиною, в’язкістю, поверхневим натягом тощо.

Для очищення природних і стічних вод, що утворюють колоїдно-дисперсну систему, треба провести розділяння рідкої й твердої фаз з метою вилучення завислих речовин. При цьому внаслідок малого розміру часточок дисперсної фази, а також високої агрегативної і седиментаційної стійкості систем виникають певні ускладнення. Інтенсифікувати процес розділення, тобто порушити агрегативну стійкість колоідно-дисперсної системи. Можна за рахунок укрупнення часточок в агрегати під дією коагулянтів.

Ще однією з особливостей води р. Дніпро є високий вміст гумінових речовин (ГР), оскільки гирло ріки розташоване в болотистій місцевості. Традиційні технології очищення води, що на сьогодні використовуються на 90 % промислових і комунальних підприємств України і включають окиснення, вапнування з наступними відстоюванням, проясненням, фільтрацією та йонним обміном, не забезпечують належний ступень очищення води від ГР.

Гумінові речовини є безпечними для здоров’я людини, проте похідні, що утворюються при окисній обробці води недостатньо очищеної від ГР, здійснюють виражений негативний вплив на дихальні шляхи та шкірні покриви людини. Разом з тим, безпосередньо ГР можуть завдавати значної шкоди у різноманітних технологічних процесах, викликаючи закупорювання чи дезактивацію поверхні йонобмінних смол, ініціювати біофоулінг поверхні ультрафільтраційних та зворотноосмотичних мембран. Крім того, з кожним днем все гостріше постає питання їх екологічної безпеки та негативного впливу на навколишнє середовище. Так, в результаті багаторічної експлуатації установок водопідготовки, що працюють за традиційною технологією, на деяких підприємствах склалася критична ситуація, викликана переповненням шламонакопичувачів рідкими стоками [2].

У традиційній схемі попереднього очищення води використовується процес коагуляції з подальшим механічним фільтруванням. В даному дипломному проекті вирішено її реконструювати та поставити на заміну механічним фільтрам ультрафільтраційні мембрани, які на відміну від попередніх можуть видаляти дрібнодисперсні часточки та органічні речовини, які порушують роботу подальшого обладнання.

Розглянувши недоліки та переваги традиційної схеми було вибрано схему в якій поєднана стадія коагуляції в освітлювачі та ультрафільтраційна установка. За допомогою цього можна вилучити повністю всі завислі дрібнодисперсні речовини та понизити кількість органічних сполук. Перед подачею води в освітлювач ми подаємо її в теплообмінник для підігріву, щоб збільшити швидкість коагуляціі.

1.1    Очищення води коагуляцією

Нині в процесах водопідготовки широко використовується коагуляція. Її використовують для зниження вмісту завислих і колоїдно-дисперсних домішок під дією сил тяжіння. Проте домішки, які обумовлюють каламутність і колірність природних вод, мають малі розміри і їх осадження відбувається надзвичайно повільно. Дрібнодисперсні колоїдні частинки ще більше ускладнюють процес осадження. Тому для прискорення процесів відокремлення вказаних домішок шляхом осадження, фільтрування або флотації здійснюють їх коагуляцію.

Коагуляцією домішок води називають процес агломерації найдрібніших колоїднодисперсних частинок, що відбувається внаслідок їх взаємного злипання. Коагуляція завершується утворенням крупних агрегатів-пластівців, які відокремлюються від води, що очищується.

Завислі домішки води в більшості випадків мають одинакові заряди, що обумовлює виникнення міжмолекулярних сил відштовхування і їх агрегативну стійкість. У технології підготовки води прагнуть порушити агрегативну стійкість домішок і в результаті здійснити повне або часткове їх видалення. Це досягається додаванням до води коагулянтів: сульфатів алюмінію, феруму (ІІ і ІІІ), хлориду алюмінію і феруму (ІІІ), алюмінату натрію, оксохлориду алюмінію, гідроксосульфату алюмінію, гідроксосульфату алюмінію або інших речовин, які сприяють порушенню агрегативної стійкості [3].

Воду, що очищується, підлуговують, якщо лужний резерв недостатній для задовільного гідролізу коагулянтів. Для підлуговування води і зв’язку утвореного під час гідролізу агресивного оксиду вуглецю (IV) застосовують гідроксид і карбонат натрію, карбонат кальцію і вапно, а також в невеликих кількостях аміак і аміачну воду. В процесі підлуговування значення рН підтримують в межах 6,5 … 7,5. Це сприяє зменшенню залишкового вмісту алюмінію і заліза в очищеній воді і зменшенню їх корозійних властивостей.

Одним з найбільш істотних параметрів технологічного процесу очищення води коагуляцією є доза коагулянта і порядок введення реагентів. Її оптимальна величина залежить від властивостей дисперсної системи (води, що очищується): температури, кількості завислих і колоїднодисперсних речовин, колірності, йонного складу дисперсного середовища, значенням рН та інших фізико-хімічних показників. В разі недостатнього дозування коагулянта або його неправильного введення у воду, що очищується, не досягають необхідного ефекту очищення, а в разі його надлишку - поряд з перевитратою - дорого коштовного реагенту в деяких випадках може погіршитись коагуляція.

1.2    Очищення води ультрафільтрацією

Метод видалення крупнодисперсних та дрібнодисперсних домішок із води фільтруванням широко застосовується в технології водоочищення та підготовки води для різноманітних потреб. Необхідність використання процесів фільтрування зумовлена суворими вимогами до вмісту завислих речовин у воді різного призначення та технологічними обмеженнями по вмісту зависів, що існують для різних методів оброблення води.

Ультрафільтрація - це мембранний процес, який за розмірами частинок затримуваних домішок займає проміжну ланку між нанофільтрацією та мікрофільтрацією. Ультрафільтраційні мембрани мають розміри пор 0,01 - 0,1 мкм, що дозволяє їм затримувати тонкодисперсні та колоїдні домішки, макромолекули (нижня межа маси затримуваних молекул складає кілька тисяч одиниць), водорості, високомолекулярні органічні сполуки, одноклітинні організми, цисти, бактерії та віруси. Видалення іонів та розчинених у воді речовин не відбувається. Таким чином, використання мембранної ультрафільтрації для очищення води дозволяє зберегти її сольовий склад.

ультрафільтрація коагуляція екологічний вода

2. Характеристика продукції, сировини, допоміжних матеріалів

 

.1 Характеристика продукції

Продукцією цеху підготовки попередньо очищеної води відповідно є вода після певних стадій освітлення та фільтрації через ультрафільтраційні мембрани.

2.2 Характеристики сировини

Вихідна вода потрапляє на ТЕЦ з берегової насосної станції, розташованої на березі Русанівського каналу. Вона попередньо підігрівається до температури 40˚С (±1) в теплообміннику.

Склад води є не постійним. Він залежить від сезону, опадів, водного транспорту та стічних вод заводів розташованих вище за течії.

Контроль за якістю вихідної та освітленої води виконується персоналом з періодичністю 1раз на місяць.

 

2.3 Характеристика допоміжних матеріалів

У процесі коагуляційного очищення води використовуються вапняне молоко та коагулянт. Для їх приготування передбачено вапняне господарство та установки для приготування розчину коагулянту.

Оскільки технічна вода не піддається знезараженню на водозаборі, крім очистки проектом передбачено також її знезараження гіпохлоритом натрію.

Для утримання обладнання у робочому стані необхідно проводити періодичні промивки апаратів. Наприклад, для промивки ультрафільтраційних мембран необхідні такі реагенти як соляна кислота, гіпохлорит натрію і гідроксид натрію, ГОСТи яких описані нижче.

3. Фізико - хімічні основи вибраного методу виробництва

В даному дипломному проекті головними стадіями підготовки води є коагуляція та ультрафільтрація, тому нижче детально розглянуті механізми і реакції протікання даних процесів.

 

3.1 Теоретичні основи методу ультрафільтрації

Метод видалення крупнодисперсних та дрібнодисперсних домішок із води фільтруванням широко застосовується в технології водоочищення та підготовки води для різноманітних потреб. Необхідність використання процесів фільтрування зумовлена суворими вимогами до вмісту завислих речовин у воді різного призначення та технологічними обмеженнями по вмісту зависів, що існують для різних методів оброблення води Так, наприклад, для проведення ефективного знезараження води ультрафіолетовим випромінюванням вода повинна містити не більше 10 мг/дм3 завислих речовин [4]; для подачі води на установки зворотнього осмосу вміст у ній завислих речовин допускається не більше 0,6 мг/дм3 [5]. У зв'язку із цим було розроблено велику кількість різноманітних процесів фільтрування води.

Усі ці методи можна за принципом здійснення власне процесу фільтрування умовно поділити на дві великі групи: фільтрування через шар зернистого завантаження або фільтрування через порувату перетинку.

Фільтрування крізь шар зернистого завантаження широко застосовується у технологіях підготовки води з застосуванням піщаних, вугільних та інших видів фільтрів. При проведенні фільтрування крізь шар зернистого завантаження домішки затримуються за рахунок складних гідродинамічних, фізико-хімічних та хімічних процесів, які протікають у всьому об’ємі завантаження.

Фільтрування крізь порувату перетинку здійснюється у різноманітних тканинних фільтрах та лежить в основі усіх процесів розділення за допомогою мембран. При фільтруванні крізь порувату перетинку існує два можливих механізми затримування частинок. Якщо затримуються дисперсні частинки із розміром більшим, ніж розмір пор, можна говорити про так званий ситовий механізм, який є характерним для процесів мікрофільтрації та ультрафільтрації. Або ж затримання домішок здійснюється внаслідок дифузного механізму перенесення, такий механізм характерний для процесів нанофільтрації та зворотного осмосу [6].

Зворотний осмос, ультрафільтрація, нанофільтрація, мікрофільтрація належать до так званих баромембранних процесів, рушійною силою яких є різниця тиску рідини з обох боків мембрани.

Ультрафільтрація - це мембранний процес, який за розмірами частинок затримуваних домішок займає проміжну ланку між нанофільтрацією та мікрофільтрацією. Ультрафільтраційні мембрани мають розміри пор (0,01 ÷ 0,1) мкм, що дозволяє їм затримувати тонкодисперсні та колоїдні домішки, макромолекули (нижня межа маси затримуваних молекул складає кілька тисяч одиниць), водорості, одноклітинні організми, цисти, бактерії та віруси. Видалення іонів та розчинених у воді речовин не відбувається. Таким чином, використання мембранної ультрафільтрації для очищення води дозволяє зберегти її сольовий склад і здійснити освітлення та знезараження без застосування хімічних речовин, що робить цю технологію перспективною з екологічної та економічної точки зору.

Слід зупинитися на основних характеристиках та закономірностях, властивих процесам мембранного розділення водних розчинів та колоїдних систем, в тому числі і процесу ультрафільтрації.

Найважливішими функціональними характеристиками будь-яких синтетичних мембран є коефіцієнт затримування (селективності) розчиненої речовини [5]:

        (3.1)

та продуктивність (об'ємний потік) крізь мембрану [5]:

   (3.2)

де С0 і Сф - відповідно концентрації розчиненої речовини в початковому розчині і в фільтраті; Δq - об'єм фільтрату, що пройшов крізь мембрану площею S за інтервал часу Δτ.

Об'ємний потік очищеної води через мембрану прямо пропорційно залежить від різниці тисків [5]:

,   (3.3)

де J - потік води через мембрану; К - константа проникності, яка враховує всі структурні фактори, що впливають на процес; ΔР - різниця тисків рідини з різних боків мембрани.

Окрім тиску, величина об'ємного потоку залежить від товщини мембрани. Чим тоншою є мембрана, тим вищою буде її продуктивність (за умови рівності інших умов). Для багатошарових мембран враховують товщину найщільнішого шару.

Вплив на значення об'ємного потоку має також температура [5]. Підвищення температури води зменшує її в'язкість і внаслідок цього підвищує пропускну здатність мембрани. Збільшення величини об'ємного потоку складає приблизно 3 % на кожен градус.

Продуктивність мембрани має властивість знижуватися при збільшенні концентрації домішок у воді, які затримуються даним типом мембрани.

Фільтрування води через крупнопористі мембрани можна проводити за будь-якого тиску. Проте, коли розмір отворів мембранної перегородки стає настільки малим, що наближається до розміру молекул, то картина принципово змінюється. Через те, що розчинені солі вже не можуть безперешкодно проходити крізь мембрану, виникає осмотичний тиск, який спрямований назустріч робочому тиску у мембранному елементі. У цій ситуації робочий тиск повинен перевищувати осмотичний тиск, який йому протидіє, інакше проникнення води крізь мембрану відбуватися не буде. При цьому величина осмотичного тиску прямо пропорційна вмісту розчинених солей у воді: збільшення концентрації на кожні 1000 мг/дм3 дає зростання осмотичного тиску на (0,6 ÷ 0,8) бар.

Зміна тиску впливає на селективність мембранного розділення. При збільшенні тиску потік води через мембрану зростає, а проходження домішок практично не змінюється. Крім того, під дією тиску полімерна мембрана дещо ущільнюється і стає менш проникною для домішок. Тому в області малого тиску селективність лінійно зростає разом із підвищенням тиску. Проте, при подальшому збільшенні тиску зростання сповільнюється та при певному значенні селективність досягає максимуму, значення якого залежить від типу мембрани та природи домішок, які видаляються. В області малих концентрацій селективність від концентрації домішок не залежить.

Відношення об'єму отриманого фільтрата до об'єму води на вході, виражене у відсотках, називають конверсією:

        (3.4)

де Vф - об'єм одержаного фільтрата, V0 - об'єм води на вході до мембранного модуля.

За способом створення рушійної сили процесу - трансмембранного тиску - ультрафільтрацію можна поділити на напірну та вакуумну. У випадку напірної ультрафільтрації різниця тисків, необхідна для забезпечення процесу фільтрування води крізь мембрану, створюється за рахунок тиску води, яка подається на мембрану. При вакуумній ультрафільтрації різниця тисків забезпечується створенням розрідження на виході мембранного елемента, який є зануреним у воді [5].

Тупикова фільтрація є характерною саме для мікрофільтрації та ультрафільтрації та майже не застосовується при нанофільтрації та зворотному осмосі. Подібна організація процесу передбачає періодичне очищення фільтрувальної перетинки від забруднень, наприклад, зворотними промивками пермеатом, на що може витрачатися до 15 % очищеної води.

При тангенціальній фільтрації забруднення постійно змиваються з поверхні мембрани тангенційно направленим потоком води, на що може витрачатися до 80 % пермеату. Процес тангенціальної фільтрації більш характерний для нанофільтрації та зворотного осмосу і майже не використовується в мікрофільтрації та ультрафільтрації через складнощі конструктивної організації процесу [5].

Технологія обробки води за допомогою ультрафільтраційних мембран полягає у тупиковій фільтрації води крізь мембрану без скидання концентрату. Такий режим роботи дозволяє зменшити витрати води для власних потреб станції очищення і знизити її загальне енергоспоживання. Процес фільтрації триває (20 ÷ 60) хв, після чого йде промивання мембрани в зворотному до фільтрування напрямку. Для цього частина очищеної води під тиском подається до фільтратного тракту протягом (20 ÷ 60) с. У процесі зворотного промивання вода видаляє з поверхні мембран накопичений шар забруднення [5].

Ефективність зворотного промивання залежить від його інтенсивності (при сталому тиску промивання можна оперувати величиною тривалості зворотного промивання τ) та інтервалу між промиваннями (тривалості фільтроциклу t) : чим менше t, тим ефективнішим буде відмивання мембрани від забруднень, але й тим більшою буде витрата води на промивання. Одним з способів інтенсифікування зворотних промивок є додаткова аерація, що проводиться безпосередньо перед зворотною промивкою водо-повітряною сумішшю.

У процесі тривалої роботи продуктивність мембранних апаратів поступово зменшується, адже на поверхні мембрани та на стінках пор мембран сорбуються різноманітні речовини і відкладаються частинки забруднень, які збільшують загальний гідравлічний опір мембранних апаратів. Для відновлення початкової продуктивності кілька разів на рік проводиться хімічне промивання мембранних апаратів спеціальними кислотними та лужними реагентами для видалення накопичених забруднень.

Варто звернути увагу на те, що застосування ультрафільтрації для очищення води може замінити не один лише процес фільтрування, а цілий ряд процесів: коагуляцію, флотацію та первинне знезараження. Або ж процес коагуляції може бути доповнений процесом ультрафільтрації для видалення утворених при коагуляції пластівців [5].

Таким чином, стають очевидними економічні та якісні переваги ультрафільтраційних мембран порівняно із інщими технологіями фільтрування води, які застосовуються у сучасних схемах водопідготовки[3]:

-   ефективне відфільтровування домішок при невеликих значеннях робочого тиску (2 ÷ 3) атм;

-        зниження собівартості очищеної води;

         зменшення зайнятої площі під обладнання;

         зменшення кількості використовуваних реагентів;

         зниження витрат води для потреб очищення;

         зменшення енерговитрат;

         простіша автоматизація;

         повне видалення завислих речовин;

         ефективна дезінфекція (видалення 99,99% бактерій і вірусів);

         освітлення води (зниження показників каламутності та колірності води);

         високий ступінь очищення води від заліза і марганцю;

         ефективне видалення колоїдного кремнію та органічних речовин;

         ультратонке очищення води (затримування частинок розміром від 0,01 мікрон);

         збереження сольового складу природної води;

         зниження капітальних витрат на будівництво споруди для розміщення нового обладнання.

В той же час ультрафільтрація має декілька недоліків порівняно із іншими методами фільтрування. Так, до обмежень ультрафільтрації можна віднести вузький технологічний діапазон - необхідність точного підтримування умов проведення процесу; порівняно невисоку межу концентрування, яка для гідрофільних речовин звичайно не перевищує 20-35%, а для гідрофобних - (50÷60)%; невеликий (1÷7 роки) термін служби мембран внаслідок осадоутворення в порах і на їх поверхні, що призводить до забруднення, отруєння і порушення структури мембран або погіршення їх механічних властивостей [6]. Відсутність можливості селективно видаляти ті, чи інші домішки, що власне є недоліком усіх баромембранних процесів.

 

3.2 Теоретичні основи методу коагуляції

Дисперсні системи поділяються на ліофільні та ліофобні. Відмінність у характері прояву сил міжмолекулярної взаємодії на межі поділу фаз дисперсної системи зумовлює різний механізм стабілізації та коагуляції ліофобних та ліофільних колоїдів. Ліофільні системи характеризуються сильною міжмолекулярною взаємодією часточок дисперсної фази з дисперсійним середовищем (водою), довільним диспергуванням і термодинамічною стійкістю системи. До ліофільних систем належать глини, мила, агрегати високомолекулярних сполук тощо, які утворюють у водному середовищі необмежено стійкі дисперсійні системи. Ліофобні системи характеризуються значною енергією зв’язку всередині дисперсної фази, яка значно перевищує енергію її взаємодії із середовищем. У цьому разі диспергування відбувається під дією зовнішніх сил - механічних і хімічних. Серед ліофобних колоїдів розрізняють седиментаційну та агрегативну стійкість. Седиментаційною називають стійкість дисперсії щодо сили гравітації. Розділення фаз у цьому разі відбувається як осадженням часточок під дією сил гравітації, так і втратою агрегативної стійкості в результаті об’єднання часточок при добавленні електролітів та флокулянтів.

Отже, під агрегативною стійкістю розуміють здатність часточок протистояти злипанню. Тонкодисперсні колоїдні розчини (золі, мікроемульсії) відрізняються від грубодисперсних суспензій (зависей) високою агрегативною стійкістю.

Між колоїдними часточками діють сили притягання і відштовхування. Стійкість дисперсної системи залежить від хімічної природи поверхні часточок і визначається балансом сил притягання і відштовхування. Між часточками переважно діють сили притягання - сили Ван дер Ваальса, електростатичні сили відштовхування (в деяких випадках вони можуть зумовити притягання), структурні сили відштовхування, спричинені взаємодією абсорбованих макромолекул. Молекулярні та електростатичні сили є універсальними , дія яких спостерігається завжди, навіть у разі переважання інших сил. Сили відштовхування адсорбованих молекул і структурні більш специфічні. Вони діють лише поблизу ліофільних або ліофілізованих (наприклад, за рахунок адсорбції поверхнево-активних речовин) поверхонь, перші - за наявності достатньо довгих адсорбційних шарів високомолекулярних сполук [7].

Електростатичні сили відштовхування. У дисперсній системі на межі поділу фаз виникає подвійний електричний шар (ПЕШ). У разі зближення колоїдних часток та внаслідок взаємодії ПЕШ виникають електростатичні сили відштовхування. Величина цих сил залежить від параметрів шару: розподілу зарядів і потенціалів та їх змін у разі добавляння електролітів, ПАР та полімерів.

Густина поверхневого заряду, що дорівнює числу елементарних зарядів на одиниці поверхні, визначають за формулою:

                                                                     (3.5)

де  - кількість йонів, адсорбованих на 1 см2 поверхні (різницю між  можна визначити за даними потенціометричного титрування).

Шари локалізованих на поверхні йонів, що створюють заряд, формують внутрішню обкладинку ПЕШ. Ці йони компенсуються такою самою кількістю протилежно заряджених йонів, які становлять зовнішню обкладинку цього шару. Відповідно до загальноприйнятої моделі Гуї-Штерна зовнішню обкладинку ПЕШ умовно поділяють на дві зони: щільну частину з моношару протийонів, що прилягає безпосередню до поверхні, і дифузну частину, в якій розподіл йонів зумовлюється конкуренцією між електричним полем сусідньої фази, яке притягує протилежно заряджені та відштовхує однойменно заряджені йони, і тепловим рухом, який прагне рівномірно розподілити йони в просторі. У дифузній частині протийони утримуються біля поверхні електростатичними силами, а в повній (штернівський) - до них долучається специфічні адсорбційні сили. Отже, заряд поверхні компенсується сумою зарядів, локалізованих у щільній () та дифузній () частинах ПЕШ:

.                                                                             (3.6)

Для опису структури ПЕШ потрібно знати три параметри: потенціал поверхні ψ0, потенціал шару Штерна ψ1 та електрокінетичний потенціал ζ.

Сьогодні для характеристики ПЕЩ в основному використовують здебільшого ζ - потенціал, за величиною якого оцінюють стійкість дисперсної системи.

Структура ПЕШ змінюється при добавлянні до дисперсних систем електролітів або ПАР. Із підвищенням концентрації електроліту, що не містить потенціал визначальних йонів, відбувається зменшення товщини ПЕШ. Це стискання супроводжується зниженням ψ1 та ζ потенціалів за незмінного поверхневого потенціалу.

Тонкодисперсні протийони феруму чи алюмінію або складні органічні йони (ПАР) внаслідок сил Ван дер Ваальса можуть адсорбуватися над еквівалентно, накопичуючись у штернівському шарі. В результаті цього може змінюватись не лише величина, а й знак електрокінетичного-потенціалу. Залежність електро-кінетичного потенціалу від концентрації проходить через ізо-електричну точку, коли система стає нестабільною, та втрачає агрегативну стійкість.

Баланс опозиційних сил

За теорією ДЛФО поведінка часток в воді описується як баланс між двома опозиційними силами - електростатичного відштовхування та Ван дер Ваальсовими силами притягання, саме ця теорія пояснює чому деякі частинки алгомеруються та осідають, а інші ні.

Сили відштовхування

Електростатичне відштовхування стає значним, коли дві частинки наближаються одна до одної і їх ПЕШ починають перекриватися. Енергія відштовхування - це енергія, яка потрібна на подолання сил відштовхування, щоб змусити агломерацію часток. Рівень енергії необхідний на подолання сил відштовхування зростає в міру зменшення відстані між частками. Крива електростатичного відштовхування використовується для визначення енергії, яка необхідна на подолання сил відштовхування в мірі зближення частинок.

Сили притягання

Ван дер Ваальсові сили притягання між двома частинками в основному це результат сил між індивідуальними молекулами кожної частинки. Ефект є адитивним, це значить, що одна молекула першої частинки притягаються до кожної молекули другої частинки. Це повторюється для кожної молекули першої частинки і в загальному - це сума всіх сил притягання між молекулами.

 

4. Опис технологічної схеми

Вода з річки Дніпро поступає у теплообмінник 1, де підігрівається до 40°С (±1), далі за допомогою насосів сирої води або насосів водоструминних ежекторів надходить в освітлювач 2. В освітлювач подається підігріта до 40°С вихідна вода, яка пройшла повітровідділювач. Дозуючі розчини реагентів окремо вводяться в нижню частину освітлювача - камеру змішування за допомогою тангенціально розташованих сопел, а саме: коагулянт FeSO4 (з мішалки коагулянту 5) та вапняне молоко Са(ОН)2 (з мішалки Са(ОН)2 6). Обертальний рух води сповільнюється за допомогою перфорованих вертикальних перегородок, а вирівнювання швидкості підйому води здійснюється горизонтальними решітками. Тверда фаза, що виділяється, підтримується водою у зваженому стані, причому максимальний рівень осаду підтримується на 1,5 м нижче верхнього збірного пристрою, у результаті чого утворюється захисний шар освітленої води. Основна частина води, піднімаючись, проходить шар зваженої фази і захисну зону, звільняючись при цьому від суспензії, збирається в кільцевому жолобі і виводиться з освітлювача. Менша частина води (10 - 15%) з верхньої частини зваженого шару разом із твердою фазою надходить через шламоприймальні вікна в шламоущільнювач, у якому через відсутність висхідного руху шлам відстоюється, частково зневоднюється і видаляється по лінії постійної чи періодичної продувки. Звільнена від осаду вода відводиться від шламоущільнювача і подається по трубопроводу в збірний жолоб освітлювача. Для видалення піску, що накопичується, і інших грубодисперсних домішок у нижній частині освітлювача роблять періодичну продувку.

Коагулянт подається на спеціально захищену від корозії механічну мішалку 5 разом з водою для змішування до концентрованого розчину. Після змішування через тканинних фільтр подається до освітлювача за допомогою насоса-дозатора.

Після попереднього гасіння вапна та очищення його від нерозчинених домішок вапняне молоко разом з водою подається на механічну мішалку 6 для отримання потрібної концентрації. Далі насосами-дозаторами поступово перекачується до освітлювача 2.

Після освітлювача вода збирається в баку вапнованої води 3, звідки насосом подається на ряд ультрафільтраційних мембран 4, що забезпечує тонку фільтрацію води до 0,01 мкм, що дозволяє очистити воду від залишкових зважених частинок, високомолекулярних органічних речовин, мікроорганізмів. Після ультрафільтраційних мембран, вода надходить у баки для пермеату, звідси деяку частину пермеату подають на зворотну промивку мембран, та в баки для змішування з коагулянтом та вапном.

Проектом передбачається 4 модуля ультрафільтрації з номінальною продуктивністю 125 м3/год кожен, що складаються з 11 ультрафільтраційних елементів Dow Ultrafiltration SFP2860 компанії Dow Chemical, США.

Ультрафільтраційні модулі вимагають короткочасної періодичної промивки очищеною водою, для чого передбачена установка накопичувальної ємності УФ пермеата об'ємом 200 м3 поз.8. Перемикання режимів роботи установки проводиться автоматично за заданою програмою. Крім того, для хімічної промивки та хімічної регенерації модулів в складі установки є спеціальне устаткування для приготування реагентів 11.

Після зворотної промивки мембран воду пускаємо в цикл перед освітлювачем.

5. Розрахунок і вибір основного технологічного обладнання

 

.1 Основне обладнання

Для розрахунку установки ультрафільтрації необхідно обрати мембранний елемент, який характеризується певними робочими параметрами.

Мембранні елементи DOW SFP-2860, що застосовуються в даній технології, відрізняються високою питомою продуктивністю - для дніпровської води вона становить (60÷70) дм3/ (м2 · год). Мембранні елементи фірми Dow Сhemiсal виготовлені з гідрофілізованого полівініліденфториду (ГПВДФ) і мають високу міцність і хімічну стійкість. Також даним мембранам властива гідрофільність, яка досягається в результаті фірмової технології, поліпшує їх опір до органічних забруднень. Розмір пор даних ультрафільтраційних мембран 0,03 мкм.

Кожен мембранний елемент являє собою корпус з розташованими всередині пучками полімерних трубчастих мембран діаметром (0,7÷2,0) мм, поверхня фільтрації 1-го елемента - 102,5 м2, напрямок фільтрації - ззовні всередину. Елементи DOW SFP-2860 характеризується високою щільністю "упаковки" мембран, високими питомими потоками і гідродинамікою всередині волокон, що виражається в меншій схильності до засмічення внутрішніх напірних каналів мембран. Система INTEGRAPAС передбачає можливість безпосереднього з’єднання елементів між собою.

У 2009-2012 роках ТОВ "НВО "ЕКОСОФТ" на підприємствах Киівенерго ТЕЦ-5 та ТЕЦ-6 проведені пілотні випробовування ультрафільтраційних мембран DOW, що підтвердили їх високу ефективність та відмінні експлуатаційні властивості.

Забезпечення середньодобової продуктивності по очищеній воді становить 500 м3/год, необхідно знайти кількість обраних мембранних елементів за формулою 5.1.

,                                                           (5.1)

де n - кількість мембранних елементів, Qc - продуктивність модулю, м3/год, S - площа 1-го мембранного елементу, м2, q - питома продуктивність елементу, дм3/ (м2 · год).

Беремо три мембрани, як запасні, отже загальна кількість мембранних елементів 44.

Для видалення забруднень з поверхні мембран необхідно розрахувати витрати води на зворотну промивку за формулою 5.2.

=,                                              (5.2)

де Qп - витрати води на зворотну промивку, м3, qп - питома витрата води на промивку для 1 елементу, дм3/ (м2 · год), tп - тривалість однієї промивки, с.

Кількість зворотних промивок, яка приходиться на отримання 1000 м3 УФ пермеату становить:

=,                                                                (5.3)

де t - частота зворотних промивок [9].

При роботі УФ модулю на поверхні мембран накопичуються частинки розміром більше 0,03 мкм. Для збільшення ефективності їх відмивки з поверхні мембран при зворотній промивці в воду дозуються окисники. В даній технології використовується гіпохлорит натрію. Кількість 100 % гіпохлориту, що витрачається на одну зворотну промивку становить :

=,                         (5.4)

де m100%NaOCl - маса 100%-го гіпохлориту, що витрачається на 1 промивку, г, С100%NaOCl - доза 100%-го гіпохлориту, мг/дм3.

У перерахунку на товарну форму - 15% гіпохлориту, маса товарного NaOCl, що витрачається на 1 промивку становитиме:

,                              (5.5)

де m15%NaOCl - маса 15%-го гіпохлориту, г.

=,                                                               (5.6)

де VCIP - об’єм води,необхідний на приготування миючого розчину м3.

На отримання 1000 м3 необхідно провести СІР промивок :

=,                                              (5.7)

де tp - години роботи модуля за добу, год/добу, fCIP - кількість діб між СІР промивками, діб.

Розрахуємо витрати реагентів, необхідних для приготування миючого розчину.

Гіпохлорит натрію у товарній формі (15%) :

=,                                       (5.8)

де mNaOCl - маса товарного гіпохлориту, необхідна для приготування миючого розчину, г, СNaOCl - доза гіпохлориту для СІР, г/дм3.

HCl у товарній формі (35%):

=,                                                (5.9)

де mHCl - маса товарної HCl, необхідна для приготування миючого розчину, г, СNaOCl - доза HCl для СІР, г/дм3.

NaOH у товарній формі (100%):

=,                                            (5.10)

де mNaOH - маса товарного NaOH, необхідна для приготування миючого розчину, г, СNaOH - доза NaOH для СІР, г/дм3.

Кількість очищеної води, яка використовується на промивки в рік:

= (5.11)

,74  8640 + 6  28 = 49761,6 м3/рік.

Для оцінки роботи модулю використовують поняття проникності мембран Р - відношення питомої витрати фільтрату до перепаду тиску на мембрані.

=,                                                                   (5.12)

де Р - проникність мембрани, дм3/(м²/год/MПa), ТМР - падіння тиску на мембрані, МПа.

Так як проникність залежить від температури, необхідно скорегувати значення проникності для робочої температури води, що становить 35 °С.

,                                              (5.13)

де Р35 - проникність мембрани при робочій температурі, Тк - температурний коефіцієнт [8].

Гідравлічний ККД процесу ультрафільтрації визначається як відношення потоку фільтрату до сумарного потоку вихідної води, що подається на установку. Чим частіше для установки проводиться процедура зворотного промивання, тим нижчий гідравлічний ККД установки.

=.                           (5.14)

Отже ККД ультрафільтраційної установки має високе значення, що свідчить про доцільність її використання в якості попереднього очищення.

Установка ультрафільтрації складається з одного блоку ЕКОСОФТ МУ-170 виробництва ООО "НПО "ЕКОСОФТ" (Україна). Кожен блок складається з чотирьох незалежно працюючих ультрафільтраційних модулів, що керуються одним програмованим логічним контроллером. Кожен блок ЕКОСОФТ УФ-170 складається з:

–         чотирьох рам з встановленими на них елементами DOW SFP-2680 INTEGRAPAС (по 11 шт. на кожній рамі);

–         рами з трубною обв’язкою, запірною та регулюючою арматурою, приладами КВПіА та шафою управління, поєднаною із силовою шафою.

Ультрафільтраційні блоки оздоблено всіма необхідними приладами контролю, що забезпечують постійний моніторинг параметрів роботи модулів. Перемикання режимів роботи модуля здійснюється:

–         автоматично від автоматичної системи управління;

–         в ручному режимі з клавіатури місцевого контролера.

Кожен ультрафільтраційний блок підключається до таких колекторів:

–         колектору подачі фільтрованої води;

–         колектору відведення УФ-пермеата;

–         колектору подачі зворотної промивки;

–         колектору подачі стислого повітря;

–         колектору подачі розчинів СIP-промивки;

–         колектору відведення розчинів СIP-промивки;

В комплект постачання кожного блоку входить щит управління модулями з програмованим логічним контролером, що підключається до автоматичної системи управління установкою

 

5.2 Допоміжне обладнання

 

Дозувальна станція гіпохлориту

Станція дозування гіпохлоріту виробництва ООО "НПО "ЕКОСОФТ" (Україна) складається з:

·   витратної ємності 2000 дм3 з пристроєм для уловлювання випаровувань реагенту;

·   двох насосів-дозаторів продуктивністю 60 дм3/год;

·   двох насосів-дозаторів продуктивністю 1000 дм3/год;

·   бочкового насосу продуктивністю 5000 дм3/год;

·   запірної арматури, трубної обв’язки, приладів КВПіА та шафи управління, поєднаною із силовою шафою.

Усе обладнання змонтовано на рамі.

Станцію оздоблено всіма необхідними приладами контролю, що забезпечують постійний моніторинг роботи дозаторів та рівня робочого розчину у витратній ємності.

Щит управління станції підключається до автоматичної системи управління установкою.

Електрична потужність станції - 1 кВт.

Габаритні розміри станції - 1500х2500х1800мм.

Вага станції в робочому стані - 3000 кг.

Дозувальна станція соляної кислоти

Станція дозування соляної кислоти виробництва ООО "НПО "ЕКОСОФТ" (Україна) складається з:

·   витратної ємності 1000 л з пристроєм для уловлювання випаровувань реагенту;

·   двох насосів-дозаторів продуктивністю 1000 дм3/год;

·   бочкового насосу продуктивністю 5000 дм3/год;

·   запірної арматури, трубної обв’язки, приладів КВПіА та шафи управління, поєднаною із силовою шафою.

Усе обладнання змонтовано на рамі.

Станцію оздоблено всіма необхідними приладами контролю, що забезпечують постійний моніторинг роботи дозаторів та рівня робочого розчину у витратній ємності.

Щит управління станції підключається до автоматичної системи управління установкою.

Електрична потужність станції - 1 кВт.

Габаритні розміри станції - 1500х2500х1800 мм.

Вага станції в робочому стані - 1300 кг.

Дозувальна станція гідроксиду натрію

Станція дозування каустіку виробництва ООО "НПО "ЕКОСОФТ" складається з:

·   витратної ємності 1000 дм3 з пристроєм для уловлювання випаровувань реагенту;

·   двох насосів-дозаторів продуктивністю 500 л/год;

·   запірної арматури, трубної обв’язки, приладів КВПіА та шафи управління, поєднаною із силовою шафою.

Усе обладнання змонтовано на рамі.

Станцію оздоблено всіма необхідними приладами контролю, що забезпечують постійний моніторинг роботи дозаторів та рівня робочого розчину у витратній ємності.

Електрична потужність станції - 0,5 кВт.

Габаритні розміри станції - 1500х2500х1800мм.

Вага станції в робочому стані - 1500 кг.

 

.3 Установка СІР-промивки мембран

Установка СІР-промивки мембран виробництва ООО "НПО "ЕКОСОФТ" (Україна) складається з:

·   ємності 3 м3 з пристроєм для уловлювання випаровувань реагенту;

·   насосу продуктивністю 60 м3/год;

·   картриджного фільтру продуктивністю 60 м3/год;

·   електронагрівача потужністю 18,5 кВт;

·   запірної арматури, трубної обв’язки, приладів КВПіА та шафи управління, поєднаною із силовою шафою.

Усе обладнання змонтовано на рамі.

Установку оздоблено всіма необхідними приладами контролю.

Управління установкою здійснюється по місцю.

Електрична потужність установки - 25 кВт.

Габаритні розміри установки - 2000х4500х2000мм.

Вага установки в робочому стані - 4000 кг.

Ємність УФ-пермеату

Ємність ультрафільтраційного пермеату виробництва фірми AСIO (Україна).

Матеріал - поліпропилен.

Робочий тиск - під наливом.

Місткість - 200 м3.

Габаритні розміри - Ø 6 630, Н 6 000 мм.

Вага в робочому стані - 23000 кг.

6. Автоматичне регулювання та контроль виробництва

Обмежені можливості людського організму (стомлюваність, недостатня швидкість реакції на зміну навколишнього середовища й на величину кількості одночасно інформації, що надходить, суб’єктивність в оцінці ситуації і т. ін.) є перешкодою для подальшої інтенсифікації виробництва. Наступає новий етап машинного виробництва, коли людина звільняється від особистої участі у виробництві, а функції керування технологічними й виробничими процесами передаються автоматичним пристроям. Автоматизація призводить до поліпшення головних показників ефективності виробництва: збільшення кількості, поліпшення якості й зниження собівартості продукції, що виробляється. Впровадження автоматичних пристроїв забезпечує високу якість продукції, скорочення браків та відходів, зменшення витрат сировини й енергії, зменшення чисельності основних робітників, зниження капітальних витрат на будівництво будівель, продовження міжремонтних термінів експлуатації устаткування.

Впровадження спеціальних автоматичних пристроїв сприяє безаварійній роботі устаткування, виключає випадки травматизму, попереджає забруднення атмосферного повітря промисловими викидами .

У хімічній промисловості питанням автоматизації приділяється особлива увага. Це пояснюється складністю та великою швидкістю протікання технологічних процесів, високою чутливістю їх до порушення режиму, швидкістю умов роботи, вибухонебезпечністю та пожежонебезпекою речовин, що переробляють і т. ін.

6.1 Аналіз технологічного процесу як об’єкта автоматизації та обґрунтування задач автоматизації

На підставі аналізу технологічного процесу постають такі задачі автоматизації:

-        контроль температури вихідної води;

         контроль витрати вихідної води;

         контроль та регулювання рівня води в освітлювачі;

         контроль рН вапнованої води;

         контроль та регулювання перепаду тиску на ультрафільтраційних мембранах;

         контроль рівня очищеної води у баках.

6.2 Опис розробленої схеми автоматизації процесу

Для нормальної роботи усього технологічного устаткування, мінімізації можливих людських помилок, контролю, реєстрації та регулювання технологічних параметрів розроблено схему автоматизації.

Для контролю температури в трубопроводі 1а розроблено контур 1. Він складається з термоперетворювача опору (поз. 1-1), та вторинного показувального та реєструвального приладу (поз. 1-2) .

Для контролю витрати вихідної води застосовано контур 2. Він складається з камерної діафрагми (поз. 2-1), вимірювального тензо- перетворювача (поз. 2-2), показувального та реєструвального приладу

(поз. 2-3), нормувального перетворювача (поз. 2-4), та виконавчого електричного механізму (поз. 2-5).

Контур 3 застосовують для контролю рівня води в освітлювачі, що складється з первинного вимірювального перетворювача акустичного рівнеміра (поз. 4-1), проміжного перетворювача акустичного рівнеміра (поз. 4-2), вторинного показувального пристрою з вбудованим пристроєм сигналізації (поз. 4-3), мікропроцесорного регулятора (поз. 4-4) та виконавчого електричного механізму (поз. 4-5).

Для контролю рН в трубопроводі 1а розроблено контур 4. Він складається з чутливого елемента рН-метра (поз. 5-1), перетворювача високоомного (поз. 5-2), показувального приладу (поз. 5-3).

Контур 5 застосовують для контролю, регулювання перепаду тиску на ультрафільтраційних мембранах, що складається з мікропроцесорного тензодатчика різниці тисків (поз. 6-1), вторинного показувального та реєструвального приладу (поз. 6-2), мікропроцесорного регулятора (поз. 6-3), електропневматичного перетворювача (поз. 6-4) та пневма- тичного виконавчого механізму (поз. 6-5, 6-6, 6-7).

Контур 6, 7 та 8 застосовують для контролю та сигналізації рівня у баках очищеної води, що складається з первинного вимірювального пе-ретвоювача акустичного рівнеміра (поз. 8-1, 9-1, 10-1), проміжного перетворювача акустичного рівнеміра (поз. 8-2, 9-2, 10-2), вторинного показувального пристрою з вбудованим пристроєм сигналізації (поз. 8-3, 9-3, 10-3).

Висновки

У цьому розділі пояснювальної записки на підставі аналізу технологічної схеми, норм технологічного режиму та апаратурного оформлення технологічного процесу визначено необхідний рівень автоматизації виробництва, а також розроблена спрямована на його забезпечення схема автоматизації.

7. Техніко-економічні розрахунки відділення попереднього очищення води

На сьогоднішній час є досить актуальним питання очищення води чи то для господарських потреб, чи з точки зору екології. Завданням даного дипломного проекту є реконструкція відділення попереднього очищення води для ТЕЦ.

Теплові електростанції не тільки виробляють електроенергію, але і є джерелом теплової енергії в централізованих системах теплопостачання у вигляді пари та гарячої води, у тому числі і для забезпечення гарячого водопостачання та отеплення жилих будівель та промислових об’єктів.

З промислової точки зору, теплова електростанція являється домінуючим електрогенеруючим підприємством у вітчизняній та закордонній енергетиці. На долю теплових електростанцій відходить біля 70% електрогенеруючих встановлених потужностей в Україні, а з урахуванням атомних електростанцій встановлена потужність становить приблизно 90%. Але велика частина сучасних електростанцій у даний час потребує модернізації технології.

Потреба у процесі підготовки води на теплоелектроцентралі однозначна, попереднє очищення забезпечить довготривалу роботу апаратури, а саме: зменшить корозійний вплив, утворення накипу, покращить бактеріальний стан тощо. Раціонально організована водопідготовка економить паливо і подовжує термін служби устаткування.

Завданням розділу є розрахунок та порівняння собівартості та прибутку очищеної води до реконструкції цеху та після.

7.1 Економічні розрахунки собівартості підготовки очищеної води до реконструкції

Розрахунок витрат - базується на нормах витрат, встановлених галузевими нормативами, стандартами та технологічними регламентами підприємств, обраним технологічним рішенням, а саме регламентом теплової електростанції.

Виходячи з того, що продуктивність цеху задано 500 м3/год, продуктивність за рік складатиме 4 320 000 м3/рік.

ОФ = 4 285 000 грн.

Час експлуатації ресурсів 5 років, норму амортизації рахуємо за формулою :

На = 1 / 5 ∙ 100% = 20%.

Тоді амортизаційні виплати становлять 20% від вартості основних фондів:

А =4 285 000 ∙ 0,2 = 857 000 грн./рік.

Підприємство працює цілодобово та без вихідних і споживає у середньому 2000 кВт за годину, оскільки потужність більше 30 кВт/год маємо другий клас напруги.

Ціна 1кВт = 60 копійок - денний час; в нічний час: 1кВт = 20 копійок

За формулою розраховуємо річну витрату відділення на електроенергію:

Вел.ен = (365 ∙ 24 / 2) ∙ 0,6 ∙ 2000 + (365 ∙ 24 / 2) ∙ 0,2 ∙ 2000 = 7 008 000 грн./рік.

Враховуючи 20% ПДВ виходить 8 409 600 грн/рік.

Сума всіх нарахувань на заробітну плату складає фонд оплати праці:

ФОП = 73000∙ 12 ∙ 1,37= 1 364 520 грн./рік.

де 1,37 - це єдиний соціальний внесок в Україні.

Всього в рік витрачається на сировину та реагенти 862 224грн./рік.

Виходячи з проведених розрахунків обчислюємо річну собівартість продукції за формулою 7.4:

С =10 636 344 + 857 000 = 11 493 344 грн,

Отже собівартість одного м3 очищеної води становить:

Содн = 11 493 344грн / 4 380 000 = 2, 62 грн/м3.

Висновок: У даному розділі була розрахована собівартість очищеної води до реконструкції цеха, вона склала 2,62 грн/м3 при середньорічній собівартості 11 493 344 грн.

 

7.2 Розрахунок техніко-економічних показників до реконструкції

Річна собівартість продукції:

С = ОбК + А = 10 636 344 + 857 000 = 11 493 344 грн.

Запланована ринкова ціна 1м3 води:

В = 3,5 · 4 380 000 = 15 330 000 грн./рік.

Річний прибуток становить:

П = Ц - С =15 330 000 - 11 493 344 = 3 836 656 грн./рік.

Капіталовкладення:

К = ОФ+ОбК = 4 285 000 + 10 636 344 = 14 921 344 грн.

Рентабельність:

Р = (П/С)∙100% = (3 836 656 /11 493 344)·100% = 33,38 %.

Період повернення капіталовкладень:

Ток = К/П = 14 921 344 / 3 836 656 = 3,89 років.

Економічна ефективність:

Е = П/К = 0,26.

7.3 Економічні розрахунки собівартості підготовки очищеної води після реконструкції

ОФ = 4 385 000 грн.

Час експлуатації ресурсів 5 років, норму амортизації рахуємо за формулою 8.1:

На = 1 / 5 ∙ 100% = 20%.

Тоді амортизаційні виплати становлять 20% від вартості основних фондів:

А =4 235 000 ∙ 0,2 = 877 000 грн./рік.

Підприємство працює цілодобово та без вихідних і споживає у середньому 2000 кВт за годину, оскільки потужність більше 30 кВт/год маємо другий клас напруги.

Ціна 1кВт=60 копійок - денний час; в нічний час: 1кВт = 20 копійок.

Розраховуємо річну витрату відділення на електроенергію:

Вел.ен = (365 ∙ 24 / 2) ∙ 0,6 ∙ 2000 + (365 ∙ 24 / 2) ∙ 0,2 ∙ 2000 = 7 008 000 грн./рік.

Враховуючи 20% ПДВ виходить 8 409 600 грн./рік.

Сума всіх нарахувань на заробітну плату складає фонд оплати праці:

ФОП = 73000∙ 12 ∙ 1,37= 1 561 800 грн./рік.

де 1,37 - це єдиний соціальний внесок в Україні.

Для промивки обладнання необхідно 50 000м3 води, але будемо використовувати власну очищену воду. Річні витрати на воду за собівартістю власної очистки становитимуть близько 39 000 грн.

Всього в рік витрачається на сировину та реагенти 847 049 грн./рік.

Виходячи з проведених розрахунків обчислюємо річну собівартість продукції за формулою :

С =10 818 449+ 877 000 = 11 695 449 грн.

Отже собівартість одного м3 очищеної води становить:

Содн = 11 695 449 грн / 4 380 000 = 2, 67 грн./м3.

Висновок: У даному розділі була розрахована собівартість очищеної води після реконструкції цеха, вона склала 2,67 грн./м3 при середньорічній собівартості 11 695 449 грн.

 

7.4 Розрахунок техніко-економічних показників після реконструкції

Річна собівартість продукції:

С = ОбК + А = 10 818 449+ 877 000 = 11 695 449 грн./рік.

Запланована ринкова ціна 1м3 води:

Цод = 4,0 грн./м3.

В = 4,5 · 4 380 000 = 17 520 000 грн./рік.

Річний прибуток становить:

П = Ц - С = 17 520 000 - 11 695 449 = 5 824 551 грн./рік.

Капіталовкладення:

К = ОФ+ОбК = 4 385 000 + 10 818 449 = 15 203 449 грн.

Рентабельність:

Р = (П/С)∙100% = (5 824 551 /11 695 449)·100% = 49,8 %.

Період повернення капіталовкладень:

Ток = К/П = 15 203 449 / 5 824 551 = 2,6 років.

Економічна ефективність:

Е = П/К = 0,38.

Висновок: Порахувавши техніко-економічні показники до та після реконструкції цеху попереднього очищення води для ТЕЦ-5 можна сказати, що дана модернізація є економічно доцільною. Збільшення ціни на воду у другому випадку можна пояснити тим, що вона є більш чистою та якісною.

До переваг даного рішення можна віднести збільшення прибутку та вищу якість води після вибраних стадій очищення. Ще велику роль грає те, що ми будемо економити ресурси на подальших стадіях, які б ми використовували у першому випадку, та зменшимо збитки на ремонт подальшого обладнання.

8. Охорона праці

Розглянувши технологічну схему відділення можна прийти до висновку, що на виробництві використовуються шкідливі й небезпечні виробничі фактори, до складу яких входять: агресивні та токсичні речовини, пожежонебезпечні матеріали та речовини, електроенергія, механічна, теплова енергії, енергія стисненого газу та хімічних реакцій.

До небезпечного обладнання у відділенні можна віднести: апарати під тиском, обладнанні аерожолобами, електричні та механічної дії.

При проектуванні виробництва прийняті проектні рішення, які відповідають вимогам охорони праці та пожежної профілактики.

Зробивши висновки щодо шкідливості та небезпечності виробництва, вжиті відповідні заходи для створення у виробничих приміщеннях оптимальних умов праці та щодо пожежної безпеки.

 

8.1 Виявлення та аналіз шкідливих і небезпечних виробничих факторів на проектованому об'єкті. Заходи з охорони праці

 

Повітря робочої зони

Згідно ДСН 3.3.6.042 - 99 робимо висновок, що роботи у цеху відносяться до категорії середньої важкості IIб. У таблиці 8.1 наведені оптимальні значення параметрів мікроклімату, прийняті проектом [9].

У цеху водопідготовки передбачається використання агресивних та шкідливих речовин, тому в додатку Б представлено коротку санітарну характеристику цеху згідно до ГОСТ 12.1.005-88.

Деякі з цих речовин можуть бути у вигляді пилу. Шкідлива дія пилу може проявитися у вигляді механічних пошкоджень шкіри, слизової оболонки, дихальних шляхів, очей, легенів, а також у вигляді токсичної (отруйної) і хімічної дії [10].

Деякі з цих речовин можуть бути у вигляді пилу. Шкідлива дія пилу може проявитися у вигляді механічних пошкоджень шкіри, слизової оболонки, дихальних шляхів, очей, легенів, а також у вигляді токсичної (отруйної) і хімічної дії.

Для захисту персоналу від пилу введені індивідуальне захисне оснащення: застосування протипилевого одягу, респіраторів, захисних окулярів, марлевих пов'язок, протигазів.

Для нормалізації повітря робочої зони проектом передбачено використання системи штучної вентиляції. Природний обмін повітря здійснюється за допомогою вікон.

Для нормалізації мікроклімату застосовуємо змішану загальнообмінну вентиляцію, для рівномірного повітрообміну. Місцева вентиляція служить для подачі свіжого повітря до робочого місця. Аерація - передбачена для видалення забрудненого повітря з місця його утворення.

Для підвищення ефективності вентиляційних систем передбачена герметизація всього технологічного обладнання та укриття місць пиловидалення із пристроєм місцевих відсмоктувачів.

Передбачено аварійну вентиляцію (тільки витяжна), призначена для швидкого видалення великих кількостей шкідливих та вибухонебезпечних речовин, а також забрудненого пилом повітря, що виникає при порушеннях технологічного процесу або аваріях технологічного обладнання.

Для контролю мікроклімату використаються: термометри, психрометри.

Розрахунок аерації цеху

Конструкція стулки віконного прорізу - одинарна підвісна. Висота й довжина стулки рівні, кут відкриття стулки α = 45º. Ліхтар П-подібний із фрамугами на вертикальній осі з вітрозахисними панелями, які перебувають на відносній відстані l/h = l,5, з кутом відкриття α = 90°. Визначаємо температуру повітря, що видаляється з верхньої частини приміщення:

, ºС,

де tзовн - температура зовнішнього повітря, для Києва в теплий період t=23,5°; tвн-температура внутрішнього повітря; tвн=22°C; tр.з.-температура повітря, що надходить до робочої зони.  , °C;- коефіцієнт, приймаємо 0,53;

, °C.

Визначаємо питому вагу повітря:

, кг/м3 ;

, кг/м3;

Розподілений тиск визначаємо по формулі:

, кг/м2 ,

де h - відстань між осями прорізів; h=10 метрів

, кг/м2.

Втрати тиску на прохід повітря через припливні прорізи можна визначити по формулі:

, кг/м2,

де β - різниця тисків, що використовується на прохід повітря через припливні прорізи, β=0,4,

, кг/м2;

Втрати тиску на прохід повітря через ліхтар визначаємо по формулі:

, кг/м2;

, кг/м2.

Визначаємо площу прорізів у стіні Fприпл і площа прорізів ліхтаря Fл :

,м2;

,м2;

, м2;

,м2,

де Gприпл. - кількість повітря, що повинна надходити в приміщення. Gвид. - кількість повітря, що видаляється.

Виробниче освітлення

Згідно ДБН В.2.5-28-2006 у відділі водопідготовки виконуються роботи VIІІб розряду зорових умов.

В таблиці 8.3 представлені санітарні норми освітлення, наведені значення параметрів освітлення, прийняті проектом.

В проекті передбачено використання суміщеного освітлення - поєднання бічного двостороннього і штучного освітлення. До штучного відносяться: робоче, аварійне і ремонтне освітлення.

Система штучного освітлення - комбінована, на виробництві прийняті люмінесцентні лампи типу ЛД-80 з потужністю 80 Вт, та світловим потоком - 4200 Лм.

Для аварійного й евакуаційного освітлення передбачене застосування ламп розжарювання, поміщених у світильник "Альфа", а також переносних світильників "Универсаль" УП-200, напругою 12В.

При відключенні робочого освітлення передбачена система аварійного освітлення. Світильники аварійного освітлення приєднуються до мережі робочого освітлення з автоматичним перемиканням на незалежне живлення.

Захист від виробничого шуму та вібрацій

У цеху водо підготовки основними джерелами шуму є мішалки, освітлювачі та насоси. Джерело шуму є електроприводи обладнання. Згідно ДСН 3.3.6.037 - 99 допустимий рівень звуку у виробничих приміщеннях дорівнює Lн = 80 дБА.

Також в цеху підготовки сировинної суміші існують джерела, що викликають вібрацію. До них відносяться габаритне устаткування і його вузли, які обертаються з великою швидкістю.

Для боротьби із шумом передбачаються наступні заходи: відведені спеціальні звукоізолюючі кабіни; внутрішні поверхні облицьовані матеріалами які поглинають шум. Створюються малошумні механічні передачі, розроблено способи зниження шуму в підшипникових вузлах, вентиляторах.

Щодо вібрації - мінімалізован контакт працівників з віброоб'єктами шляхом використання дистанційного керування, автоматичного контролю та сигналізації, а також застосування захисного огородження. Для зменшення вібрації використовується віброізоляція, шляхом застосування пружинних і гумових прокладок, спеціальних підкладок під устаткування.

Електробезпека

Проектом передбачено здійснювати живлення електроустаткування від трифазної 4-х провідної електричної мережі змінного струму промислової частоти із глухозаземленною нейтраллю напругою 380/220 В.

Відповідно ГОСТ 12.1.038 - 82 допустимі рівні напруги дотику (Uд) і струму, що проходить через тіло людини (Іл) дорівнює: при нормальному режимі роботи електроустаткування Uд= 2В, а Іл = 0.3мА; при аварійному - відповідно 36В і 6мА. Припустимі значення струму й напруги:

у нормальному режимі роботил = 0,3 ма і Uпр = 2 В, при часі дії до 10 хв/добу;

·   в аварійному режимі роботи:

Iл = 6 ма і Uпр = 36 В, при контакті більше 1 с.

Однофазний дотик зустрічається набагато частіше, ніж двофазний. Такий дотик менш небезпечний, тому що до тіла людини прикладається лінійна напруга.

Струм, що проходить через людину в цьому випадку, складе:

, мА ,

де Uф = 220 В - фазна напруга, В; Rл = 2000 Ом - опір тіла людини, Ом; R0 = 30 Ом - опір нейтралі заземлення, Ом.

 мА ,

При цьому напруга дотику складе:

 В.

Висновок: розрахувавши струм, що проходить через людину і напругу дотику, і порівнявши їх з значеннями, що допустимі і нормовані за ГОСТ 12.1.038 - 82 ми бачимо, що експлуатація таких установок та порушення вимог ПУЕ є небезпечною для здоров’я і життя людини. Тому необхідно вжити таких заходів, щодо забезпечення електробезпеки.

Для захисту від електрики впроваджено такі заходи: занулення електроустаткування; захист електропроводки від механічних ушкоджень прокладкою проводів у металевих трубах, схованої, у металорукавах; установка електроустаткування відповідно до умов навколишнього середовища, закриті пилонепроникні електродвигуни та світильники; захисне відключення електроустаткування. Передбачене використання захисного одягу та пристроїв: діелектричні рукавички, інструменти з ізолюючими рукоятками, покажчики напруги, діелектричні калоші, що ізолюють підставки, тимчасові огородження, захисні окуляри,подвійна ізоляція,застосування малих напруг. Блокування в системах пуску і зупинки обладнання. Недоступність струмоведучих частин. Передбачений систематичний контроль ізоляції. До роботи з електрообладнанням допускаються особи, які мають на це дозвіл посадових осіб. Ремонт і обслуговування електроустаткування здійснюють не менше 2 осіб. Схема автоматизації передбачає блокування і можливість автоматичного, аварійного відключення устаткування, а також звукову та світлову сигналізацію. Безпека технологічних процесів і обслуговування обладнання.

З боку технологічних процесів, на підприємстві є механізми, які зможуть завдати обслуговуючому персоналу травм:

·   обертові деталі;

·   апарати під тиском (до 0,6 МПа).

Можливі падіння людей з висоти 6м, тому вони вони огорожені перилами висотою до 1 м.

Аварійні ситуації можуть виникнути при порушенні технологічного режиму неправильної експлуатації обладнання, поломки обладнання можуть призвести до аварій, вибухів, пожеж. Головні причини аварійних ситуацій: порушення герметичності установок, прорив транспортних труб, припинення подачі технологічної води, захаращеність робочих місць, порушення технологічного режиму, відключення електроенергії, невиконання правил з техніки безпеки та інші.

8.2 Пожежна безпека

Причинами пожежі в цеху можуть бути:

перенавантаження електрообладнання;

теплова дія;

механічне пошкодження електромережі;

прямий удар блискавки в будівлю.

Протипожежними заходами є:

встановлення плавких запобіжників;

використання стрижневих блискавковідводів.

Будівля корпусу хімічного цеху, де знаходиться відділення попередньої очистки води, збудована з негорючого матеріалу другого ступеня вогнестійкості. В якості сигналізації встановлені датчики типу ПОСТ 1 та телефонний зв'язок. З метою дотримання правил пожежної безпеки у проекті передбачено такі запобіжні заходи: розділення апаратів протипожежними перегородками на відсіки, обладнання протипожежних перешкод у вигляді гребенів, козирків, бортиків, протипожежний водопровід, ємності з піском і пожежні щити. Передбачається захист ізоляції від теплового впливу. Захист від прямих ударів блискавки забезпечується завдяки стержневим блискавковідводам. В цеху для пригнічення пожежі передбачено сухий пісок, азбестові ковдри, порошкові вогнегасники, які є найбільш універсальними по області застосування й по робочому діапазоні температур. В приміщенні є два евакуаційні виходи на випадок виникнення пожежі. Всі електроустановки захищені автоматичними пристроями від струмів короткого замикання.

У даному розділі розроблено заходи, які направлені на створення здорових та безпечних умов праці та пожежної безпеки відповідно до санітарних норм і правил. Під час розробки проекту:

наведено оптимальні та допустимі параметри мікроклімату в робочій зоні виробничого приміщення;

створено сприятливу для роботи систему освітлення, а також проведено розрахунок системи загального електричного освітлення цеху методом коефіцієнта використання світлового потоку;

передбачено застосування засобів захисту від виробничого шуму та вібрацій;

наведено перелік електрозахисних засобів колективного та індивідуального захисту;

вжито всіх можливих заходів щодо безпеки технологічних процесів та обслуговування обладнання;

з метою дотримання правил пожежної безпеки проведено ряд заходів відповідного захисту.

9. Екологічна безпека виробництва

В даному дипломному проекті розроблена схема підготовки та очищення води за допомогою установки ультрафільтрації та коагуляції . З точки зору екологічної безпеки виробництво можна класифікувати як рядове.

Метою даного підрозділу є підрахунок всіх шкідливих відходів, які утворюються під час роботи підприємства і знайти рішення, які забезпечать їх екологічну утилізацію або доведення недопустимих значень до рівня ГДК.

 

9.1 Аналіз джерел та розрахунок кількості відходів

Технологічна схема починається з нагріву води у теплообміннику, звідси вода йде в освітлювач, де проходить стадію коагуляції й осаджує колоїдно-дисперсні частинки.

Після коагуляції вода прямує на блоки модулів ультрафільтрації, де проходить більш тонке очищення, на мембрані затримуються зависі з розміром частинок більше 0,01 мкм, а також розчинену органіку, віруси і бактерії. Завдяки прямій і зворотній промивці утворюються води з підвищеним вмістом зависей, які направляються в цикл перед освітлювачем.

Раз в 1-3 місяці звичайної промивки стає недостатньо для повного очищення мембрани і тоді застосовують СІР - промивку (clean in place), тобто залежно від типу забрудника мембрани, в систему додають тільки хімічні реагенти такі, як гіпохлорит натрію, кислоту, луг. Для промивки використовуються концентровані розчини кислот і лугів. Через мембрану пропускають розчини кислоти і потім нейтралізують розчином лугу, ці стоки взаємонейтралізуються та знову входять в цикл перед освітлювачем.

Частіше використовується СЕВ - промивка (chemical enhanced backwash). Для цього процесу УФ-мембрану піддають інтенсивній промивці з водою з реагентами такими самими реагентами, але меншою їх концентрацією. Зливи після нейтралізації також поступають в рецикл.

Отже, відходів у вигляді стоків немає. Але після стадії коагуляції ми маємо твердий залишок - шлам.

Шлам пройшовши шламоущільнювач у освітлювачі має 98-99% вологи, отже спочатку ми його повинні зневоднити, це проводиться за допомогою прес-фільтрів, після чого шлам має вологи вже 75-80 %. Потім ми його відправляємо на регенерацію. Регенерація проводиться 20-40% сульфатною кислотою H2SO4. Після чого отримуємо відпрацьований коагулянт Fe2(SO4)3, який в 3-4 рази дорожчий за наш вихідний. Відпрацьований коагулянт направляємо в цикл.

Ще одним недоліком стічних вод після промивок мембран є завищене значення вмісту завислих речовин. Для виріщення даної проблеми запропоновано повторне очищення в освітлювачі з метою відділення завислих речовин методом коагуляції.

Якщо вміст завислих речовин перевищує допустиму концентрацію, направляємо ці води у відстійник, де осаджуємо їх, а вже потім відділивши шлам від води скидаємо її у міську каналізацію. Ще одним із варіантів відділення завислих речовин від води є фільтрування.

Шлам, який залишився , знаходиться в «зеленому переліку відходів» й стоїть в IV класі небезпеки, тобто набуває статусу безпечної речовини. Є декілька шляхів подальшого використання цього шламу, а саме:

         для покращення когезійних властивостей грунтів;

         в керамічних виробництвах, в якості наповнювачів асфальтових сумішей і бетону;

         у виробництві цементу, цегли та інших будівельних матеріалів;

         матеріал для підсипки.

Також осади водоочищення можливо використовувати в процесах очищення промислових стоків: тим самим покращуються седиментаційні властивості осадів коагуляції, досягається більш повне вилучення цінних інгредієнтів зі стічних вод, підвищується зневоднення і скорочується витрата коагулянтів [14].

 

9.3 Екологічний моніторинг

Система нагляду та аналізу стічних вод складається із відбору проб стічної води та її аналізу на рівень рН за допомогою pH - метра, кожного разу коли проводиться CIP або CEB промивки. За розрахунками, CIP промивку необхідно проводити раз на 1-3 місяці, а CEB - раз на 3-4 тижні, таким чином і аналіз необхідно проводити відповідно цих розрахунків.

Точка відбору проби - бак, в який зливаються ці стоки, через які промивна вода надходить від системи до каналізаційного стоку. Якщо рівень рН не задовольняє вимоги до скиду стічних вод, в бак вводять кислоту або луг для донейтралізації, щоб досягти потрібного рН. Аналіз стічної води також має проводитися під час кожної промивки установки, коли домішується свіжа водопровідна вода.

Також стоять онлайн прилади, які міряють вміст завислих речовин, а саме turbidity meters, а також прилад який вимірює вміст сухого залишку TDS meters, якщо вміст перевищує допустимі концентрації, то проводиться розбавлення води, яка скидається.

Моніторинг шламу проводиться на вміст таких речовин :

-        вологість;

         загальний вміст заліза;

         вміст карбонатів;

         вміст SiO2.

Аналіз на вміст заліза проводиться фотометричним методом, на вміст карбонатів-тетраметричним, кількість SiO2 визначають гравіметричним методом.

 

9.4 Розрахунок екологічних платежів

В даному розділі розраховано величину плати за скидання стічних вод у міську каналізацію міста Києва.

Величина плати за скид стічних вод у міську каналізацію (Пс) розраховується водоканалом згідно з державною Інструкцією за формулою :

Пс = Т  Vдог + 5Т  Vпдог + Vпз  Кк  Нп                                      (9.1)

де Т - тариф, установлений за надання послуг водовідведення абонентам, віднесення до відповідної категорії, грн/м3 ;

Vдог - обсяг скинутих абонентом стічних вод у межах, обумовлених договором або лімітом, м3 ;

Vпдог - обсяг скинутих абонентом стічних вод понад обсяги, обумовлені договором або лімітом, м3 ;

Vпз - обсяг скинутих абонентом стічних вод з наднормативними забрудненнями ( за відсутності даних щодо обсягів водовідведення беруться дані, зазначені в паспорті водного господарства), м3 ;

Кк - коефіцієнт кратності, який враховує рівень небезпеки скинутих забруднень для технологічних процесів очищення стічних вод на МКОС та екологічного стану водойми ;

Нп - встановлений норматив плати за скид наднормативних забруднень у міську каналізацію, % .

Норматив плати за скидання 1 м3 стічних вод у міську каналізацію з понаднормативними забрудненнями встановлюється на рівні частки тарифу на послуги водовідведення, яка відповідає вартості очищення 1 м3 стічних вод з вмістом забруднень у межах, установлених допустимих концентрацій забруднюючих речовин.

При виявлені водоканалом під час контролю якості стічних вод, що скидаються абонентом, перевищення фактичної концентрації одного забруднення (Сф) над установленою ДК коефіцієнт кратності для розрахунку плати за скид наднормативних забруднень визначається за формулою [16]:

Кк = (Сф - Дк) / Дк                                                                        (9.2)

Кк = (15 000 - 300)/300 = 49.

Так як за правилами коефіцієнт кратності не може перевищувати 5, то беремо максимальне значення перевищення фактичної концентрації одного виду забруднення, яке дорівнює 5.

Отже можна порахувати плату за скид стічних вод за формулою 9.1:

Пс = 3, 56  10 000 + 5  3,56  5 000 + 1000  5  25 = 249 600 грн.

Тепер перерахуємо на 1 м3 скинутих вод :

Пс (на 1 м3 ) = 249 600 / 15 000 = 16,64 грн.

Таким чином в даному розділі розраховано плату за скид стічних вод у міську каналізацію у разі відсутності будь-яких переробок відходів. Так як у випадку даного дипломного проекту, вода яка утворюється після промивок мембран йде знову в цикл, шлам після коагуляції регенерується, а частина йде на подальше використання, можна побачити які капіталовкладення ми економимо, а саме 249 600 грн./рік.

В цілому екологічний стан виробництва відповідає нормі, адже тверді відходи, такі як відпрацьований шлам, не несуть ніякої шкоди, та йдуть на подальше використання, кислі і лужні відходи нейтралізуються та йдуть в цикл.

Висновки

В даному дипломному проекті розроблено схему попереднього очищення води для ТЕЦ з поєднанням стадії коагуляції та ультрафільтрації.

Для того щоб отримати воду більш високої якості та чистоти, проведена реконструкція цеха, яка передбачає заміну механічних фільтрів на ультрафільтраційні мембрани, цим самим забезпечується зниження завислих часточок у воді, зменшується кількість високомолекулярної органіки та проводиться перша ступінь дезинфікації води, за рахунок мембран, які не пропускають бактерії та віруси.

Основним апаратом технологічної схеми виступає ультрафільтраційний блок, який має продуктивність за очищеною водою

м3/годину, та складається з 44 мембранних елементів. Процес відбувається за принципом тупікової ультрафільтрації, що дозволяє очистити воду від завислих частинок розміром більше 0,01 мкм. Для досягнення бажаного результату використовуються мембрами американської компанії Dow Chemicals типу DOW SFP-2860, з продуктивністю одного мембранного елемента 11,4 м3/год.

Розроблені рішення автоматизації схеми дозволяють практично виключити людину з процесу виробництва. Необхідна тільки присутність оператора, щоб слідкувати за показаннями електроприладів, які розміщені на пульті керування. Існують перспективи модернізаціїi подальшого розвитку системи автоматизації даного технологічного процесу.

Дане виробництво є екологічно безпечним. Стоки, які утворюються після промивки ультрафільтраційних мембран поступають на повторне очищення, а шлам, що виділяється після стадії коагуляції регенерується та йде на подальше використання. Розраховано екологічні платежі у випадку аварійного скиду стоків у міську каналізацію, які складають 16,64 грн./м3.

Дипломний проект виконаний з урахуванням вимог охорони праці, пожежної та екологічної безпеки виробництва. В даному розділі для аналізу шкідливих, небезпечних виробничих факторів передбачені заходи і засоби щодо створення на об’єкті здорових безпечних умов праці, пожежної безпеки.

В економічній частині диплома приведені техніко-економічні показники, які були розраховані для цеху до та після реконструкції. Порівнявши приведені розрахунки, можна сказати, що дана модернізація є економічно доцільною та дає можливість зменшити збитки обладнання на подальших стадіях очистки. Собівартість попередньо очищеної води складає 2,67 грн./м3.

Список використаної літератури

1.      Кульский, Л.А. Технология очистки природных вод: изд. 2-е, перераб. и доп./ Л.А. Кульский, П.П. Строкач; -К.: Полиграфкнига, 1985. - 336 .

2.      Свєтлєйша, О.М. Оптимізація процесу очищення природної води методом ультрафільтрації: [дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук]. - м. Київ - 2014. - 173с.

.        Лихачев, Н.И. Канализация населенных мест и промышленных предприятий. Справочник проектировщика [Текст] /Н.И. Лихачев, И.И. Ларин, С.А. Хаскин и др.; - М.: Стройиздат, 1981. - 635 с.

.        Запольский А.К. Фізико-хімічні основи технології очищення стічних вод: Підручник/ Мішкова-Клименко Н.А., Астрелін І.М., и др. - К.: Лібра, 2000 .- 552 с.

5.      Запольський, А.К. Водопостачання, водовідведення та якість води: Підручник. - К.: Вища шк., 2005.- 671 с.

6.      Інтернет ресурс для розрахунку основних параметрів ультрафільтраційних мембран: <http://uf-inge.ru>.

7.      Орленко, А.Т. Метод, вказівки до викон. розділу «Охорона праці» в дипломних проектах і роботах бакалаврів хіміко-технологічного і біотехнології та біотехніки ф-тів / Уклад.: А.Т. Орленко, Н.А. Праховнік, Ю.О. Полукаров - К.: НТУУ «КПІ», 2011. - 33 с.

.        Метрологічне забезпечення безпеки праці. В 2-х т. Під. Ред. І.Х. Сологяна. - М.: Ізд-во ст-тов, 1989.

9.      ДБН 33.6.042-99. Санітарні норми мікроклімату виробничих приміщень.

.        ДБН В.2.5-28-2006. Природне і штучне освітлення.

.        ДБН 33.6.042-99. Санітарні норми мікроклімату виробничих приміщень.