Очистка сточных вод

Размещено на http://www.allbest.ru/

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕНЫЙ ОТКРЫТЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

факультет "Транспортные сооружения издания"

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине: "Водоотводящие системы промышленных предприятий"

Москва 2010

Содержание

Исходные данные

1. Выбор схемы очистных сооружений

2. Расчет и подбор основных элементов очистных сооружений

3. Компановка очистных сооружений

4. Оборотная система охлаждения

5. Определение стоимости очистки сточных вод

Список литературы

Исходные данные

Вид предприятия	Тепловозное депо
Количество работающих, чел	400
Источники образования сточных вод: наружная обмывка тепловозов, вагон/сут	3
Обмывка узлов и деталей в моечных машинах, вагон/сут	1
Реостатные испытания тепловозов, секция/сут	4
Промывка и заправка аккумуляторов, вагон/сут	1
Опрессовка охлаждающих систем дизеля, секция/сут	2
Промывка и опрессовка отопительных систем, вагон/сут	-
Котельная, т пара/сут	250
Компрессорная, производительность компрессора, м3/мин	20
Число работающих компрессоров	1
Общая продолжительность работы, ч/сут	20
Тепловая нагрузка, тыс. ккал/ч	40
Механизированная прачечная для спецодежды, кг/сут	300
Обмывка автомашин, маш/сут	4
Место выпуска производственных сточных вод	водоем
Продолжительность работы очистных сооружений, ч/сут	16
Площадь предприятия, га	3
Поверхности водосбора, %:
Кровли	15
Асфальтовые покрытия	15
Грунтовые	30
Газоны	40
Норма интенсивности стока дождевых вод	4,5
Расчетная продолжительность дождя	20
Расчетное содержание загрязнений:
- нефтепродукты
в производственном стоке	500
в поверхностном стоке	300
- взвешенные вещества
в производственном стоке	400
в поверхностном стоке	300
Расчетная доза коагулянта, кг/м3	0,2
Глубина залегания грунтовых вод, м	2,6
Разрабатываемый элемент очистных сооружений	флотатор

1. Выбор схемы очистных сооружений

Источниками производственных сточных вод являются наружная обмывка тепловозов, обмывка узлов и деталей в моечных машинах, реостатные испытания тепловозов, промывка и заправка аккумуляторов, опрессовка охлаждающих систем дизеля, промывка и опрессовка отопительных систем, регенарация водоумягчительных фильтров в котельной, мытье производственных помещений, стирка спецодежды, основными загрязнениями сточных вод являются нефтепродукты и взвешенные вещества. Кроме того в стоках могут присутствовать щелочи, кислоты, ПАВ, соли хрома и др.

Очистные сооружения депо рассчитываются в расчете на прием сточных вод от всех источников и очистку их от нефтепродуктов и взвешенных веществ, за исключением охлаждающей воды, моющих растворов и стоков гальванического отделения. Для охлаждающей воды, моющих растворов и стоков гальванического отделения предусматривают локальные оборотные системы, из которых воду выпускают на общие очистные сооружения только при продувке или опорожнении перед ремонтом.

Очищенные производственные и поверхностные стоки целесообразно повторно использовать для пополнения потерь воды в моечных машинах, нагрузочных реостатах и т.д.

При выпуске сточных вод в водоем допускается концентрация нефтепродуктов до 0,5-1 мг/л.

Исходя из вышеизложенного, в состав очистных сооружений должны входить следующие сооружения:

- усреднитель-отстойник для приема сточных вод и выделения из них плавающих нефтепродуктов и тяжелой взвеси;

- флотационная установка с реагентным хозяйством для удаления эмульгированных нефтепродуктов;

- механический фильтр для улавливания частиц загрязнений и коагулянта, выносимых из флотатора.

- угольный фильтр для более глубокой очистки от нефтепродуктов и растворенных примесей;

- накопитель поверхностного стока;

- сборник уловленных нефтепродуктов;

- шламовая площадка для подсушивания песка;

- промежуточные резервуары для очищенной воды.

На входе в усреднитель-отстойник и накопитель дождевого стока предусматривается решетка для задержания крупного мусора.

Технологическая схема очистных сооружений приведена на рис.1.

2. Расчет и подбор основных элементов очистных сооружений

Определение суточного расхода сточных вод ведем в таблице 1.

Таблица 1. Определение расхода производственных стоков.

технологический процесс	изиеритель работы	суточный объем работы	Норма расхода на измеритель, м3	суточный расход стоков, м3	Примечание
Наружная обмывка локомотивов	секция	3	1,7	5,1
Обмывка ремонтируемых узлов и деталей	секция	1	0,9	0,9	Стоки имеют щелочную реакцию
Реостатные испытания тепловозов	секция	4	0,2	0,8
Промывка аккумуляторов	секция	1	0,5	0,5	Стоки имеют кислую реакцию
Опрессовка охлаждающих систем	секция	2	0,8	1,6
Обмывка автомашин	машина	4	0,5	2
Получение пара	т	250	0,4	100
Стирка спецодежды	кг	300	0,06	18
	Итого:			128,9
Прочие нужды (10%)				12,89
	Всего по депо			141,79
Охлаждение компрессоров	ч	20	20	40	исрользуется в замкнутом цикле

На основе полученных данных определяем средний часовой расход стоков, поступающих нп очистку при работе сооружений в 2 смены (16 часов).

qr = = =8,9 м3/ч;

Определение расхода поверхностного стока.

qr/= ,

где Zmid - средневзвешенное значение коэффициента, характеризующего поверхность бассейна стока; определяется по формуле: Zmid=?Zi•ai.( Zi - коэффициент поверхности (СНиП табл. 9, 10));

Таблица 2. Ведомость площадей бассейна водостока

Вид покрытия	Доля площади стока, аi	Zi	Zi • ai
Кровли	0,15	0,32	0,048
асфальт	0,15	0,32	0,048
Грунтовые поверхности	0,30	0,064	0,0192
газон	0,40	0,038	0,0152
		Ср.зн.	0,03

А = q20 • 20n (1+ )? ,

где q20 - интенсивность дождя, л/с на 1 га застройки продолжительностью 20 мин при Р=1 год; q20 =4,5 л/с?га;

n = 0.71, mr = 150, ? = 1,54, (табл.4, /2/)

А = 4,5 • 200,71 (1+ )1,54 =37,75.

tr - расчетная продолжительность протекания дождевых вод по поверхности и трубам; tr= 10мин;

F - площадь стока, F = 3га.

qr/= = 1,23л/с = 4,4 м3/ч.

Объем усреднителя принимается с учетом неравномерного поступления сточных вод, принимаем равным количеству сточных вод за смену:

Qу = 8• qr= 8•8,9=71м3.

При залегании грунтовых вод на глубине 2.6 м в качестве усреднителя принимаем двухсекционную нефтеловушку по типовому проекту 902-2-159 с расчетной пропускной способностью 72 м3/ч (20л/с), имеющую размеры 18х3х2,6м, объем 100м3, глубину проточной части 1,25м. Вторая секция нефтеловушки используется как накопитель поверхностного стока.

Для перемешивания стоков в нефтеловушке-усреднителе предусматриваются перфорированные трубы - барботеры диаметром 50 мм, укладываемые горизонтально на высоте 6-10 см от дна.

Общий объем производственных сточных вод и поверхностного стока составляет:

qr= 8,9+4,4=13,3 м3/ч.

Флотационную установку принимаем ЦНИИ-5 пропускной способностью 10м3/ч, размерами 5,2х1,8х1,6 м и установленную мощность 7кВт. В ее состав входят: многокамерный флотатор, напорный бак, насосы для подачи и рециркуляции воды, электроды для всасывания воздуха, и раствора коагулянта, бак для раствора коагулянта с дозирующим устройством. Все элементы установки размещены на общей раме в виде единого блока, приготовленного для перевозки и монтажа. Насос, подающий воду на очистку, и рециркуляционный насос принимается производительностью не менее 10м3/ч марки НОМ10-10 с параметрами q=10 м3/ч, напор -10м, мощность электродвигателя 1,1кВт. Рециркуляционный насос принимается производительностью - не менее 5 м3/ч. Принимаем рециркуляционный насос марки НОМ10-10.

Очищенная во флотаторе вода направляется в промежуточный резервуар, емкость которого, сотавляет 10м3. Размеры в плане при высоте резервуара -1,7 м составят 3х2м. Из промежуточного резервуара вода направляется на фильтровальную установку, которая состоит из фильтров (не менее двух), насосов для подачи очищаемой и промывной воды, резервуара промывной воды, устройства для предотвращения самопроизвольного опорожнения фильтра. Насос для подачи воды на фильтры принимаем марки К10/20.

Принимаем для фильтрования напорные осветлительные фильтры с загрузкой из кварцевого песка.

Потребная площадь фильтров составляет:

Fф= ,

где Vф - скорость фильтрации, Vф = 5 м/ч;

Fф= = 2,65 м2.

Принимаем 3 фильтра диаметром 1 м. Площадь одного фильтра 0,785 м2. Крупность зерен загрузки - 0,6-2 мм. Высоту слоя загрузки h3 принимаем равной 1,4 м, потери напора - 6м. Грязеемкость фильтра по нефтепродуктам Гр составляет 5 кг/ м3. Принимаем интенсивность промывки. равной 12 л/с м2, продолжительность промывки 14 мин, тогда продолжительность фильтроцикла составит:

Тф = = = 82ч.

Расход воды на промывку одного фильтра:

qпр = 3,6•Fф•qпр = 3,6•0,785•qпр = 3,6•0,785•12=34 м3/ч.

Промывная вода с фильтра возвращается в усреднитель.

Очищенная вода после фильтров может быть использована на технические нужды, для чего предусматриваем резервуар для фильтрованной воды объемом на часовой расход воды, т.е. 13 м3. Размеры в плане при высоте резервуара 2м составят 2,5х2,6м.

Для доочистки сточных вод принимаем угольные фильтры.

Принимаем 3 фильтра диаметром 1 м. Площадь одного фильтра 0,785 м2. Высоту слоя загрузки активированным углем h3 принимаем равной 1,4 м, потери напора - 6м. Грязеемкость фильтра по нефтепродуктам Гр составляет 15 кг/ м3. Принимаем интенсивность промывки, равной 12 л/с м2, продолжительность промывки 14 мин, тогда продолжительность фильтроцикла составит:

Тф = = = 248ч.

Расход воды на промывку одного фильтра:

qпр = 3,6•Fф•qпр = 3,6•0,785•qпр = 3,6•0,785•12=34 м3/ч.

Насос для подачи и отвода промывной воды принимаем марки насосы марки К30/20.

Промывная вода с фильтра возвращается в усреднитель.

Очищенная вода после угольных фильтров также может быть использована на технические нужды, для чего предусматриваем резервуар для доочищенной воды объемом на часовой расход воды, т.е. 13 м3. Размеры в плане при высоте резервуара 2м составят 2,5х2,6м.

Выпадающий в усреднителе и накопителе дождевых стоков осадок перед вывозом с территории обезвоживается. Для чего предусматриваем шламовые площадки-уплотнители, представляющие собой наземную емкость с водонепроницаемыми стенками и днищем. Для выпуска воды, выделяющейся при уплотнении осадка, в стенках на разной высоте предусматриваются отверстия, перекрываемые задвижками. Выделяющаяся вода самотеком направляется в усреднитель.

Принимаем 2 секции площадок, нагрузку на единицу площади - 4 м3/м2 в год, глубину площадки - 1,5 м, периодичность удаления осадка - 2 раза в год.

Объем осадка определяется по формуле:

Wос =•0,6•Qсут,

где Квзв и Кнп - концентрация в сточной воде, соответственно, взвешенных веществ и нефтепродуктов; Квзв =400мг/л, Кнп =500мг/л;

?ос - плотность осадка, ?ос =1200кг/м3.

Wос =•0,6•141,8= 32 м3/сут.

Площадь шламовых площадок определяется по формуле:

F = ,

где р - нагрузка на единицу площади, р= 4 м3/м2 в год;

t - периодичность удаления осадка, t = 2 раза в год.

F = = 4 м2.

Площадь шламовой площадки для годового хранения осадка составит 8 м2.

Шламовые площадки размещаем рядом с отстойными сооружениями.

Для сбора и обезвоживания уловленных нефтепродуктов в проекте предусматриваем разделочный резервуар-отстойник с обогревом. Резервуар располагаем над уровнем земли, предусматривая теплоизоляцию. Принимаем один резервуар, продолжительность отстаивания - 24 ч, температуру подогрева - 60оС.

Объем, поступающих на разделение нефтепродуктов составит:

Wн =,

где Кн - концентрация в сточной воде нефтепродуктов; Кн =500мг/л;

?н - объемный вес нефтеотходов, ?н =1 т/м3.

m - содержание воды в нефтеотходах, m=80%.

Wн == 0,32м3/сут.

Объем резервуара при удалении осадка 3 раза в год составит: W=0,32•365/3= 39 м3.

Резервуар принимаем цилиндрическим с коническим днищем. Диаметр резервуара принимаем 4м, высоту 3м.

Выпуск отстоявшейся воды производится в усреднитель.

3. Компоновка очистных сооружений

Флотационную и фильтровальные установки размещаем в одном здании, в котором также располагается пульт управления и подсобные помещения (мастерская, лаборатория, раздевалка). Промежуточные резервуара размещаем под полом рабочего помещения.

Для подъема и перемещения грузов предусматриваем монорельс и ручную таль.

Здания и сооружения канализации следует принимать не ниже II степени огнестойкости и относить ко II классу ответственности.

В здании предусматриваем освещение, вентиляцию и водопровод.

Разделочные резервуары для нефтепродуктов располагаем около здания очистных сооружений, предусматривается их теплоизоляция.

Шламовые площадки располагаются на поверхности земли около усреднителя.

4. Оборотная система охлаждения

Расход воды на охлаждение компрессоров составляет существенную долю от общего расхода сточных вод (около 30%), что подтверждает необходимость и целесообразность устройства оборотной системы для охлаждающей воды.

В процессе теплообмена в компрессоре эта вода практически не загрязняется и не требует какой либо очистки. В ней лишь постепенно возрастает концентрация солей, избыток которых выводят путем сброса части воды и замены ее свежей. При сбросе в канализацию, как это часто делают, она перегружает очистные сооружения, что требует соответствующего увеличения объема и стоимости всей цепочки сооружений. Значительно возрастают и текущие расходы, т.е. требуется платить как за получение, так и за очистку каждого кубометра воды. В современных условиях это недопустимо, поэтому организация оборота охлаждающей воды является наиболее целесообразным решением.

Оборотная система (рис.2) включает в себя резервуар для охлаждающей воды, насосы для подачи ее в систему охлаждения и на охладитель, в качестве которого используется малогабаритная градирня (рис.3). Малогабаритные градирни устанавливаем в рабочем помещении, на его перекрытии. При размещении в рабочем помещении предусматривается приточная вентиляция с подогревом воздуха во избежание сквозняков.

В схеме оборотного цикла предусматривается в качестве резерва возможность охлаждения оборудования водопроводной водой на проток и сброса воды в канализацию, а также пополнения потерь за счет испарения.

Циркуляционные трубопроводы прокладываются по кратчайшему направлению. На ответвлениях к отдельным компрессорам предусматриваются регулирующие вентили.

При подборе оборудования для оборотных систем исходят из следующих параметров:

напор воды перед компрессором - 0,25-0,35МПа;

расчетная температура нагретой воды на выходе из компрессора - не более 400С;

расчетный перепад температур (при начальной температуре 400С): для градирен - 50С;

скорость воды в напорных трубопроводах - 2-2,5м/с, в отводящих - 1-1,25м/с.

Тип водоохладителя выбирают по величине тепловой нагрузки, которая для используемых в депо компрессоров обычно не превышает 40-45тыс.ккал/ч.

Принимаем градирню ГРД-50 (рис.3) с параметрами: расход охлаждаемой воды 50 м3/ч, тепловой поток - 290кВт, номинальное охлаждение воды 5оС, количество форсунок - 8шт, количество вентиляторов -1шт, диаметр рабочего колеса - 800мм, частота вращения 1420 об/мин, установленная мощность электродвигателя - 3кВт, расход воздуха - 22000м3/час, расход подпиточной воды - 0,5 м3/ч.



Рис.3 Градирня ГРД 50.

1-корпус, 2- вентилятор, 3- бак для слива охлажденной воды, 4- ороситель, 5-каплеуловитель, 6-водораспределительный коллектор с форсунками, 7-входной патрубок, 8-сливной патрубок.

5. Определение стоимости очистки сточных вод

Стоимость очистки сточных вод определяют на основе эксплуатационных затрат, складывающихся из прямых расходов (заработная плата обслуживающего персонала, отчисления на соцстрах, стоимость электроэнергии, пара, воды, реагентов, затраты на капитальный и текущий ремонт зданий, сооружений и оборудования, материалы и др.) и амортизационных отчислений. В связи с наличием постоянной инфляции расчет произведен в фиксированных ценах 1984 года.

В курсовом проекте для определения фактической стоимости необходимо капитальные затраты в ценах 1984г. умножить на переводной коэффициент, принятый на расчетный год.

Пример расчета капитальных затрат (сметной стоимости) представлен в табл.3.

Таблица 3. Определение сметной стоимости сооружений

Наименование сооружений и оборудования	Ед. измерен.	Кол-во единиц	Стоимость, тыс. руб	Наименование сметных справочников и ценников
			ед-цы	общая
Нефтеловушка производит. 20л/с (72м3/ч)	сооруж.	1	11,10	11,10	УПСС. Здания и сооружения систем водоснабжения и канализации пром.предприятий. Стройиздат, 1980
Здание очистных сооружений (12х6х3,5)	м3	252	0,024	6,048	ПРЦ железных дорог,ч.VI. Зданияи сооружения производственные и служебные. Транспорт, 1973
Флоратор типа ЦНИИ-5 производит. 10м3/ч	шт.	1	5,72	5,72	Прейскурант МПС №29-04-16 и №7949 от 24.03.71
Фильтры механические	шт.	6	1,81	10,86	УСН, сборник №2-2Б Госстрой, 1973
Насос К10/20 для подачи воды на фильтры	шт.	2	0,09	0,18	Прейскурант №23-01. Оптовые цены на насосы, 1971
Насос К30/20 для промывки фильтров	шт.	1	0,12	0,12	Прейскурант №23-01. Оптовые цены на насосы, 1971
Фильтрующий материал (песок кварцевый)	шт.	4	0,030	0,12	По калькуляции завода-поставщика
Промежуточные резервуары для воды	шт.	2	0,42	0,84	Прейскурант №19-05 «Котельно-турбинное вспомогательное оборудование»
Итого:				35,00
Прочее оборудование, 10%				3,5
Всего:				38,5

Расчет годовых эксплуатационных расходов.

Заработная плата. При двухсменной работе очистных сооружений для их обслуживания потребуется 2 чел. (1чел./смена) с окладом 100руб.

Годовой фонд зарплаты составит:

2х100х12х1,1х1,5=3940руб.,

где 1,1 и 1,5 - коэффициенты, учитывающие премии и отчисления на соцстрах, пенсионный и другие фонды.

Затраты на электроэнергию. Электроэнергия затрачивается для подачи воды из усреднителя во флотатор (Q=10м3/ч, Н=10м), для подачи рециркулирующей воды (Q=5м3/ч, Н=30м), для подачи воды на фильтры (Q=10м3/ч, Н=10м) и для подачи промывной воды (Q=34м3/ч, Н=10м). Первые три насоса работают по 16ч в сутки, а промывочный - кратковременно (1 раз в неделю в течение 12-15мин.), поэтому его потреблением энергии в расчете можно пренебречь.

Мощность N, кВт, затрачиваемая для подачи воды, определяется формулой

N = ,

где Q - часовой расход воды, м3;

Н - высота подачи воды, м;

H и з - КПД соответственно насоса и электродвигателя (принимаются равными 0,7 и 0,9).

Общая затрата мощности составит:

N = =1,5кВт.

Годовой расход электроэнергии при 365 рабочих днях составит:

А=365х16х1,5=8750кВт ч

Затраты на электроэнергию при ее стоимости 25коп. за 10кВт ч (прейскурант №09-01 «Тарифы на электрическую и тепловую энергию») составят:

Э=8750х0,25+218руб.

Затраты на реагенты. Для повышения качества очистки сточную воду во флотаторе обрабатывают коагулянтом - сернокислым алюминием. Доза коагулянта - 0,3кг/м3.

Годовой расход коагулянта составит:

Гк=365х10х16х0,3=17500кг=17,5т

Затраты на коагулянт при стоимости 1т - 24,3руб. (прейскурант №05-01 1975г.) составят:

К=17,5х24,3=427руб.

Затраты на текущий ремонт. Принимаются в размере 1% сметной стоимости, т.е.

Р=38500х0,01=385руб.

Амортизационные отчисления

Таблица 4. Подсчет амортизационных отчислений

Сооружение, оборудование	Стоимость, руб.	Шифр по справочнику	Норма амортизации, %	Амортизационные отчисления, руб.
Нефтеловушка	11100	20324	9,7	1076,7
Здание	6048	10003	4,6	278,208
Флотатор	5720	20239	7,8	446,16
Фильтры	10860	20315	8,6	933,96
Насосы	300	41500	19,3	57,9
Резервуары	840	20335	8,6	72,24
Итого:				2865,168
Прочее (10%) оборудование				286,5168
Всего:				3151,685

Прочие расходы включают в себя затраты на удаление осадка из нефтеловушки, фильтров и другие неучтенные работы.

Величину прочих расходов принимают в размере 6% от суммы эксплуатационных расходов (без амортизационных отчислений).

Пр=(3940+218+427+285)•0,06=292руб.

Общие эксплуатационные расходы составят

3940+218+427+285+292+2372=7534руб./год.

Стоимость очистки 1м3 сточной воды составит:

а==16,1 коп.

Проанализировав статьи расходов можно сделать вывод о том, что более 50% стоимости очистки стоков составляет оплата обслуживающего персонала. Поэтому целесообразно для сокращения затрат на очистку предусмотреть автоматизацию работы флотатора и фильтров, что позволит исключить необходимость постоянного присутствия человека в помещении очистных сооружений.

Как видно, полученная стоимость очистки 1м3 стоков даже без автоматизации очистных сооружений примерно на 50% меньше суммарной стоимости 1м3 водопроводной воды (10-12коп/м3) и платы за сброс стоков в канализацию (до 20коп/м3). Это подтверждает экономическую целесообразность повторного использования очищенной сточной воды на производственные нужды депо.

очистка сточный вода

Список литературы

1. СНиП 2.04.03-85 Канализация. Наружные сети и сооружения. М.: Стройиздат, 1986

2. Методические указания по проектированию очистных сооружений и оборотных систем водоиспользования для предприятий железнодорожного транспорта. М.: ВЗИИТ,1982г.

3. Дикаревский В.С., Караваев И.И. «Водоохранные сооружения железнодорожного транспорта» М.: Транспорт, 1986г.

3. Белан А.Е., Блошенко Г.Н. «Водопользование и очистка сточных вод на железнодорожном транспорте» М.: Транспорт, 1978г.

5. Ласков Ю.М. «Примеры расчетов канализационных сооружений» М.: Высшая школа, 1977г.

6. Жуков А.И. «Методы очистки производственных сточных вод» М.: Стройиздат, 1997г.

Размещено на Allbest.ru