Экономическая эффективность строительства системы газоочистки в отделении цеха кальцинации глинозема в условиях Пикалевского глинозем

Вещества, концентрация которых изменяется в воде водного объекта только путем разбавления, называются консервативными.

Вещества, концентрация которых изменяется как вследствие разбавления, так и вследствие протекания химических, физических и биологических процессов, называются неконсервативными.

Процессы, изменяющие характер веществ, поступающих в водные объекты, называются процессами самоочищения. Совокупность разбавления и самоочищения определяет обезвреживающую способность водного объекта.

При сбросе сточных вод в водные объекты санитарное состояние водного  объекта в расчетном створе считается  удовлетворительным, если соблюдается следующее условие:

,

где -  концентрация i – го вещества в расчетном створе при условии одновременного присутствия z веществ, относящихся к одному и тому же ЛПВ;

  z – количество веществ с одинаковым ЛПВ;

 ПДКz   - предельно допустимая концентрация вещества z-го вещества.

Основной механизм снижения концентрации загрязняющего вещества при сбросе в водные объекты – разбавление. В практике расчетов используют понятие кратность разбавления. Кратность разбавления в водотоке у расчетного створа выражается зависимостью:

 

                                          ,

 

γ – коэффициент смешения, который показывает какая часть воды водотока участвует в разбавлении;

q –  максимальный расход сточных вод, м³/сек;

Q - расчетный минимальный расход воды водотоков в контрольном створе, м³/сек.

 

2.1. Расчет разбавления в водотоках и водоемах

(метод Фролова-Родзиллера.)

Этот метод получил наибольшее распространение и применение для больших и средних водотоков. Коэффициент смешения, который показывает какая часть воды водотока участвует в разбавлении определяется по формуле:

,

где γ- коэффициент смещения;

       q- максимальный расход сточной воды,   м³/с;

      Q- расход воды  в водотоке, м³/с (минимальный расход 95%-ой обеспеченности для наиболее маловодного месяца гидрологического года);

       l – расстояние по фарватеру водотока от места выпуска до расчетного створа, м.

      α – коэффициент,  зависящий от гидравлических  условий смешения.

ξ – коэффициент, зависящий от расположения выпуска сточных вод. При выпуске  у берега коэффициент ξ=1, при выпуске  в фарватер ξ=1,5

φ – коэффициент извилистости водотока, т.е. отношение между рассматриваемыми створами по фарватеру к расстоянию по прямой.

D – коэффициент турбулентной диффузии, м³/с:

Vср – средняя скорость течения реки, м/с;

h – средняя глубина реки на участке от створа выпуска до рассеченного створа, м.

 

Водный объект относится ко 2-ому  виду водопользования и используется для  рыбохозяйственных целей.

Расстояние для расчета длины  участка разбавления сточных  вод L = 500 м. Коэффициент, учитывающий условия выпуска сточных вод будет равен ξ=1,5 (на рельеф местности). Извилистость русла слабо выражена, т.е. φ=1,1

 

1. Производим расчет D из уравнения материального баланса:

 м²/с

 

2. Определяем коэффициент смещения  γ:

 

3. Кратность разбавления:

 

 

2.2. Расчет НДС

 

 

Расчет ПДС производится с целью  обеспечить нормы качества воды водного  объекта в расчетном (контрольном) створе, который определяется в каждом конкретном случае органами Минприроды с учетом типа и категории водного объекта. НДС устанавливают с учетом ПДК веществ в местах водопользования, ассимилирующей способности водного объекта и оптимального распределения массы сбрасываемого вещества между Водопользователями, сбрасывающими сточные воды.

При сбросе нескольких веществ, как  уже отмечалось выше, с одинаковыми  лимитирующими показателями вредности  ПДС устанавливается так, чтобы  с учетом примесей, поступающих в  водоем или водоток от вышерасположенных выпусков, сумма отношений концентраций каждого вещества в водном объекте к соответствующим ПДК не превышала единицы. Таким образом, при расчете ПДС должны соблюдаться условия:

 

 

где С, - концентрация загрязняющих веществ с одинаковым ЛПВ в контрольном створе (ниже выпуска).

Расчёт предельно допустимого сброса (НДС) для водотоков производится по формуле:

НДС=С_НДС · q, г/час,

где С_НДС - концентрация в сточных водах, при которой в конкретных условиях водоотведения не превышаются нормы качества воды в расчётных (контрольных) створах, г/м^3;

q -максимальный часовой расход  сточных вод, м3/ч. Расчёт ПДС  проводится для каждого ингредиента  отдельно.

CНДСi= n (СПДКi - С_Ф) + С_фi,  г/час

Где n- кратность общего разбавления;

     Сфi -фоновая концентрация примеси в водном объекте выше сброса сточных вод, г/м³:   

1) CНДС_{ВЗВЕШ.В-ВА} = 5,9·(500 – 5)+5=2925,5 мг/л

НДС = 0,002 · 2925,5 = 5,87 г/сек = 21053,6 г/час

 

2) CНДС_{НЕФТЕПР.} = 5,9·(0,2 – 0,01)+0,01 = 1,131 мг/л

НДС = 0,002 · 1,131 = 0,0023 г/сек = 8,28 г/час

 

3) CНДС_Fe = 5,9·(1,2 – 0,08)+0,08 = 6,69 мг/л

НДС = 0,002 · 6,69 = 0,013 г/сек = 46,8 г/час

 

4) CНДС_Zn = 5,9·(0,1 – 0,01)+0,01 = 0,541 мг/л

НДС = 0,002 · 0,541 = 0,0011 г/сек = 3,96 г/час

 

5) CНДС_{СУХ.ОСТАТОК}= 5,9·(5000 – 500)+500 = 27050 мг/л

НДС = 0,002 · 27050 = 54,1 г/сек = 194760 г/час

 

 

3. Методы очистки сточных вод

 

Вода необходима для нормальной жизнедеятельности человека. Сам  человек состоит из 80% воды. К сожалению, она постоянно загрязняется промышленными  отходами и продуктами жизнедеятельности самого человека. Как же уменьшить загрязнение так необходимой нам воды?

В природе очищение сточных вод в реках и озёрах происходит естественным путём, однако этот процесс очень медленный и требует времени. Человек, вмешивающийся в естественный ход истории и препятствующий естественному развитию природных процессов, должен нести ответственность за вред, наносимый земле, на которой он живет и воздуху, которым сам же дышит.

В последнее время человечество, наконец, занялось разработкой методов очистки сточных вод. Для создания эффективных технологий использовались достижения и знания из различных областей наук.

На сегодняшний день существует несколько основных методов очистки. Их применение зависит от степени загрязнения воды, наличия вредных примесей, а также от каждой конкретной ситуации, в которой они используются³.

Механический

Данный метод заключается в отстаивании и фильтрации воды. Для этой цели используются различные:

• сита,
• решётки,
• септики,
• навозоуловители.

Поверхностные загрязнения удаляются при помощи нефтеловушек и отстойников.

Такой метод очистки сточных  вод позволяет произвести очистку до 75%, но, так как выделяются исключительно нерастворимые примеси, механический метод не очищает от органических соединений, растворённых в воде.

Этот метод является одним из наиболее примитивных, поэтому усложняющиеся  требования к чистоте вод потребовали  дальнейшего развития технологий очистки.

Химический

Сущность химического метода состоит  в применении различных реагентов, вступающих в химические реакции с загрязнителями и превращающих их в нерастворимые осадки.

Благодаря химической очистке количество нерастворимых примесей в воде уменьшается на 95%, однако растворимых – только на 25%.

Существенным недостатком этого метода является высокая стоимость химических реагентов, что делает его малодоступным для широкого круга лиц. Поэтому химический метод чаще всего используется предпринимателями, чей бизнес связан с производством или крупными заводами и организациями, наносящими большой урон окружающей среде и потому берущими на себя ответственность за её сохранность. Такой метод чаще всего применяется в промышленности и производстве.

Физико-химический

Этот метод заключается в  совокупном применении ультразвука и озона. Такой метод позволяет удалять из воды тонкодисперсные и растворённые неорганические примеси, разрушать плохо окисляемые и органические вещества.

Наиболее распространённый вариант  такого метода – электролиз. Задача электролиза состоит в разрушении органических веществ в сточных водах. Он же позволяет извлекать из воды и неорганические вещества - различные металлы, кислоты и т.д. Такой способ очистки наиболее эффективен на медных и свинцовых предприятиях, в лакокрасочной промышленности. Очистка с помощью электролиза осуществляется при помощи специальных приборов – электролизеров.

Кроме того, существуют и другие физико-химические методы очистки – коагуляция, окисление, экстракция, сорбция и т. д. Каждый конкретный метод требует тщательного изучения ситуации и определенного выбора в пользу максимально эффективного, но при этом наиболее безвредного способа очистки.

Этот способ очистки особенно привлекателен  тем, что обладает обеззараживающим свойством. Такие свойства объясняются конструктивными особенностями очистной системы, в которой применяются озон и ультразвук.

Биологический

Этот метод большинство специалистов называют самым эффективным способом очистки воды. Его особенность  заключается в использовании  особых бактерий, которые влияют на минерализацию загрязнений. Под воздействием этих бактерий все загрязнения распадаются на отдельные компоненты, которые совершенно безвредны для здоровья человека.

Данный метод является надёжной защитой от загнивания воды, который в то же время и максимально безопасен в экологическом плане.

Существует несколько разновидностей биологических устройств, созданных  для очистки водоёмов. К ним  относятся биофильтры, биологические пруды и аэротенки.

• Биофильтры работают следующим образом: сточные воды пропускают через слой крупнозернистого материала, покрытого тонкой плёнкой, состоящей из бактерий. Именно эта плёнка является источником процессов биологического окисления.
• Биологические пруды используют для очистки воды все живые организмов, обитающие в водоёме.
• Аэротенки представляют собой резервуары огромных размеров, сделанные из железобетона. Бактерии и микроскопические животные активно развиваются в аэротенках, где для них создана подходящая среда: органические вещества сточных вод и избыток поступающего в аэротенки кислорода. Эти бактерии, развиваясь, выделяют ферменты, способные минерализовать органические загрязнения. Ил, состоящий из бактерий, быстро оседает и отделяется от очищенной воды.

Перед тем, как применять биологический метод, нередко рекомендуют применять механическую, а затем и химическую очистку для того, чтобы удалить болезнетворные микробы и бактерии.

Часто в этих целях воду очищают жидким хлором или хлорной известью. Можно использовать и другие приемы для дезинфекции, например озонирование, ультразвук и т.д.

Биологический метод очистки наиболее распространён при очистке коммунально-бытовых стоков. Кроме того, он нередко применяется для утилизации отходов предприятий нефтеперерабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности, так как является наиболее эффективным в этой области и для этого рода загрязнений.

Комбинированный

Суть комбинированного метода очистки  сточных вод состоит в одновременном использовании двух или более методов очистки для достижения наилучшего результата.

Выбор методов очистки и порядка  их использования зависит от конкретных особенностей водоёма и степени загрязнения воды.

Как правило, в первую очередь используется механическая очистка, удаляющая основную массу нерастворимых неорганических загрязнений.

Вторым этапом становится биологическая очистка.

В качестве последующей дезинфекции используются методы физико-химической очистки, такие как ультразвук, озонирование, электролиз.

Выбор очистных сооружений

Все методы очистки используются в  разных ситуациях и в зависимости  от степени загрязнения вод.

Если Вы задумались над тем, какой урон приносит природе наше необдуманное загрязнение, самым честным и действенным выходом будет выбор того или иного способа очистки сточных вод от вредных примесей, а также выбор очистного сооружения.