Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Обзор литературы и анализ состояния вопроса о процессе аэрации сточных вод 11
1.1 Сравнительный анализ использования различных текстильных волокон для изготовления аэраторов 13
1.2 Выбор структуры комплексных нитей для формирования диспергирующего слоя текстильных аэраторов 21
1.3 Анализ возможности создания аэраторов из текстильных материалов различной структуры 25
1.4 Формирование диспергирующего слоя аэраторов намоткой спиралевидной структуры 38
Выводы по главе 1 45
Глава 2 Исследование процесса формирования эраторов из текстильных материалов и изучение их аэрационных свойств 47
2.1 Разработка конструкции и исследование мотального механизма для формирования аэраторов из нитевидных текстильных материалов 47
2.2 Теоретические исследования процесса образования и движения пузырьков воздуха в воде, выходящих из пор текстильных материалов 56
2.3 Расчёт объёмной плотности намотки паковок замкнутой структуры 62
2.4 Определение пористости структуры паковок используемых в качестве диспергирующих слоев аэраторов 70
Выводы по главе 2 79
Глава 3 Экспериментальные исследования свойств пористых перегородок аэраторов 81.
3.1 Разработка конструкции установки для проведения экспериментальных исследований по воздухопроницаемости аэрационных систем 81
3.2 Исследование влияния структуры диспергирующего слоя аэраторов на расход воздуха 87
3.3 Разработка технологии извлечения СПАВ из сточных вод при помощи текстильных аэраторов и фильтров 92
3.4 Влияние структуры диспергаторов на работу воздуходувок 101
Выводы по главе 3 106
Глава 4 Расчёт экономической эффективности от внедрения в систему биологической очистки стоков текстильных паковок специального назначения 107
4.1 Основные положения расчетов экономии энергоресурсов 108
4.2 Расчет суммы капитальных вложений по проекту 113
4.3 Расходы на содержание и эксплуатацию технологического оборудования 116
4.4 Расчёт эффективности замены действующего оборудования 117
Выводы по главе 4 121
Общие выводы по работе 122
Список литературы 124
Приложения 132
- Выбор структуры комплексных нитей для формирования диспергирующего слоя текстильных аэраторов
- Теоретические исследования процесса образования и движения пузырьков воздуха в воде, выходящих из пор текстильных материалов
- Исследование влияния структуры диспергирующего слоя аэраторов на расход воздуха
- Расходы на содержание и эксплуатацию технологического оборудования
Введение к работе
В настоящее время при решении экологических задач касающихся охраны окружающей среды всё больше находят применение текстильные материалы. Примером такого использования является разработанная, на базе процесса формирования мотальных паковок, технология создания пневматических текстильных аэраторов применяемых при биологической очистке сточных вод.
Биологические методы очистки воды, основаны на обеспечении жизнедеятельности микроорганизмов, способных окислять или восстанавливать органические вещества, находящиеся в сточных водах в, виде тонких суспензий, коллоидов и в растворе [1].
В России сооружения биологической очистки сточных вод составляют 54,8% от общего числа всех очистных сооружений, а водоотведение на них — 78,9% от общего объема очищаемых вод, что позволяет определить решающую роль биологической очистки в формировании качества природных вод [2].
Технология, основанная целиком на биологическом методе, имеет ряд достоинств:
экологически чиста, так как в ней используются только природные процессы. Продукты, получаемые в результате жизнедеятельности мшфоорганизмов являются биогенными веществами, и они легко включаются в общий круговорот веществ в природе, тем самым не нарушая целостность жизни на Земле.
универсальна, т.к. удаляет из воды практически любые органические вещества, используемые в быту, и многие химические соединения.
легко воспринимается эксплуатационниками.
Биологическая очистка стоков осуществляется в аэротенках - ёмкости в виде многокоридорного резервуара, по которому протекает сточная жидкость, прошедшая механическую очистку и смешанная с активным илом.
Одними из наиболее важных факторов, влияющих на нормальную работу аэротенков, являются: достаточно интенсивное перемешивание жидкости с микроорганизмами и непрерывное обеспечение процесса окисления стоков растворённым кислородом воздуха, для обеспечения дыхания микроорганизмов и хемоокисления загрязняющих веществ. Необходимое количество кислорода обеспечивается подачей воздуха через пневматические устройства от воздуходувок, при помощи воздуховодов и аэраторов, расположенных у дна аэротенка, а для увеличения процента использования кислорода воздуха активным илом применяют мелкопузырчатую аэрацию.
Все существующие системы пневматической аэрации, применяемые на очистных сооружениях России, имеют ряд своих специфических недостатков:
формирование пузырьков воздуха неодинаковых размеров;
склонность аэраторов к биообрастаниям
склонность аэраторов к «пробоям» диспергирующей перегородки при перепадах давления воздуха в системе -образование так называемых «бурунов», что приводит к неэффективному использованию воздуха и электроэнергии, понижению уровня растворённого кислорода в воде, что снижает степень активности микроорганизмов и не обеспечивает требуемого качества очистки вод. Закупорка пор аэраторов осадками ила приводит к явлению «кольматации» - биообрастанию пор и снижению массопередачи кислорода в сточные воды.
Эти недостатки очень чувствительно бьют по бюджету очистных сооружений, приводят к удорожанию процесса. Срок службы любых элементов аэрации, применяемых до настоящего времени в производстве, составлял не более 3-х - 5-ти лет, и это с ежегодными прочистками и дорогостоящими ремонтами. А частые ремонтные работы подразумевают остановку и опорожнение аэротенков, и, как следствие, серьезные
материальные и трудовые затраты, не говоря уже о прямом вреде экологии [3].
В настоящее время в связи с возникновением современных, более совершенных технологий и производств новых текстильных материалов, а таюке с увеличением объёма очистки загрязненных вод, возникла необходимость создания новых аэраторов, отличающихся дешевизной, надёжностью с требуемыми эксплуатационными свойствами обеспечивающими мелкопузырчатую аэрацию, исключающими явления «пробоя» диспергирующих слоев и «кольматации».
С этой точки зрения наиболее рациональным является внедрение в технику очистки стоков трубчатых текстильных аэраторов, диспергирующий слой которых может быть получен путём наматывания текстильных нитей на перфорированный патрон (профильный каркас). Поскольку процесс наматывания нитей на паковку довольно производителен, то сформированные таким путём аэраторы будут отличаться дешевизной, а однопроцессный способ их создания не требует сложного многостадийного оборудования и больших трудозатрат.
Меняя структуру намотки диспергирующего слоя легко создать требуемую её пористость и проницаемость, а, следовательно, и размер пузырьков подаваемого в сточные воды воздуха.
Кроме того, намоточная структура диспергирующего слоя полностью исключает явление «пробоя», вследствие самовосстановления расположения витков намотки нитей при их принудительном раздвижении, а постоянное колебание (вибрация) нитей под воздействием потока воздуха исключает явление «кольматации» диспергирующего слоя намотки аэратора.
Актуальность темы.
Недостаток чистых природных вод во всём мире и высокая
потребность промышленности в очищенной воде, а таюке отсутствие надёжных, простых по конструкции аэрационных систем для биологической
9 очистки сточных вод, определяют необходимость проведения работ по
совершенствованию систем очистки стоков, внедрению новых текстильных
материалов и технологий очистки, основанных на применении мотальных
паковок специального назначения.
В этих условиях разработка новых аэрационных систем на основе
текстильных мотальных паковок специального назначения, обеспечивающих
требуемые параметры подачи воздуха в системы очистных сооружений и
стабильное качество очистки сточных вод, является актуальной и
востребованной задачей.
Целью настоящей работы является разработка и исследование структур диспергирующего слоя трубчатых текстильных аэраторов формируемых однопроцессным способом, путём намотки нитей на перфорированный патрон (каркас).
Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:
- производится сравнительный анализ использования различных
текстильных материалов в существующих системах пневматических
аэраторов;
исследуются возможные структуры диспергирующего слоя трубчатого текстильного аэратора;
- исследуются аэродинамические показатели мотальных паковок
различной структур;
разрабатывается специальное мотальное оборудование, конструкция которого обеспечивает требуемые параметры намотки мотальных паковок специального назначения;
проводятся теоретические исследования процесса формирования мотальных паковок специального назначения;
разрабатывается программа и математическая модель расчёта технологического процесса аэрации сточных вод с использованием ПЭВМ для объектов различной мощности.
разрабатывается методика оценки эффективности проведения работ по внедрению в производство энерго- и ресурсосберегающих технологий;
- определяется экономическая эффективность внедрения новых
трубчатых аэраторов в систему биологической очистки сточных вод г.
Димитровграда.
Методы проведения исследований.
Работа содержит теоретические и экспериментальные исследования процесса формирования мотальных паковок специального назначения. При теоретическом исследовании использованы методы математического анализа с составлением алгебраических и дифференциальных уравнений.
При экспериментальных исследованиях использовались методы
математической статистики со статистической обработкой
экспериментальных данных. В качестве средств исследования использовались мотальные машины различных конструкций, фото- и видеокамеры, а также персональная ЭВМ.
Научная новизна полученных автором результатов заключается в том, что:
впервые процесс перематывания нитей в мотальные паковки специального назаначения использовался в качестве основного процесса формирования конечного продукта - аэратора;
разработаны методы определения пористости и проницаемости мотальных паковок с переменными плотностями в слоях намотки, т.е. с чередующимися структурами расположения витков по толщине намотки;
11
разработана методика определения величины
передаточного отношения от веретена к нитеводителю, обеспечивающая
формирование слоисто-каркасных намоток, замкнутых и спиралевидных
структур;
разработан новый метод создания диспергирующих слоев аэрационных систем на базе формирования слоисто-каркасных спиралевидных намоток мотальных паковок;
определены оптимальные параметры намотки мотальных паковок специального назначения, обеспечивающие заданные размеры пор и их расположение в структуре диспергирующего слоя, для достижения наилучших условий аэрации сточных вод;
разработана конструкция мотального механизма для формирования трубчатых текстильных аэраторов увеличенных габаритов;
разработана и запатентована структура и конструкция барботажного аэратора на базе мотальных паковок специального назначения;
создана экспериментальная установка для анализа аэрационных свойств различных структур мотальных паковок применяемых в качестве аэраторов;
исследованы аэрационные свойства различных структур текстильных материалов, используемых в качестве аэраторов;
разработана конструкция трубчатого текстильного аэратора на базе слоисто-каркасной структуры намотки мотальных паковок со спиралевидным расположением пор, обеспечивающим повышенный барботаж сточных вод;
разработана программа для ПЭВМ расчёта технологического процесса аэрации сточных вод, для объектов различной мощности;
рзработана методика расчёта экономической эффективности внедрения в производство очистки сточных вод энергосберегающих мероприятий.
Практическая ценность работы заключается в том, что:
созданы, на базе мотальных паковок специального назначения, новые аэраторы различных габаритов, которые способствуют значительному повышению эффективности процесса аэрации сточных вод;
разработанная слоисто-каркасная структура намотки диспергирующего слоя трубчатых текстильных аэраторов, со спиралевидным расположением пор, обеспечивающим дополнительный барботаж сточных вод;
разработана и изготовлена конструкция мотального оборудования, позволяющего формировать аэраторы, в виде мотальных паковок, заданных габаритов;
теоретические исследования по созданию новых видов мотальных паковок специального назначения внедрены в учебный процесс при изучении мотального оборудования и видов мотальных паковок в разделах МТВМ - механической технологии волокнистых материалов;
разработанная конструкция мотального оборудования позволяет удешевить процесс изготовления трубчатых текстильных аэраторов на 40% и снизить себестоимость очистки сточных вод на 30%;
разработана программа и математическая модель расчёта технологического процесса аэрации с использованием ПЭВМ, которая позволяет оперативно моделировать и проектировать аэрационные системы объектов очистки стоков различной мощности.
Результаты работы внедрены и используются на:
МУП ВКХ «Димитровградводоканал», Очистные сооружения СПК «Н.К.Крупской».
Выбор структуры комплексных нитей для формирования диспергирующего слоя текстильных аэраторов
Однако, данные исследования не позволяли определить изменения физико-механических свойств нитей и волокон из которых они изготовлены, что особенно важно для анализа возможности исследования их при проектировании текстильных аэрационных систем.
Исследования свойств волокон и нитей, касающиеся управления полями сил трения при модификации свойств волокон в процессах прядения, а также при жидкостной обработке волокнистых продуктов подробно изложены в работах профессора А.Ф. Капитанова [26]. Данные исследования позволяют оценить изменение свойств волокон различной природы при жидкостной обработке продуктов прядения.
Анализ проводимых исследователями вышеуказанных работ показывает, что механические свойства синтетических и искусственных комплексных нитей в значительной степени зависят от их текстильной структуры (формы, размеров, количества, расположения элементарных нитей, связей между ними).
Для изготовления аэраторов целесообразно выбирать синтетические комплексные нити, механические свойства которых обеспечивали бы длительное использование изделий из них (до Юлет), при интенсивном воздействии агрессивной среды и истиранием друг друга (при подаче воздуха через намотку), а также загрязнёнными частицами сточных вод.
Известно, что механические свойства синтетических [25;27], комплексных нитей в значительной степени зависят от линейной плотности элементарных нитей. При чём по мере снижения линейной плотности элементарных нитей увеличивается разрывная нагрузка, относительная прочность, начальный модуль, обратимая часть деформации растяжения и уменьшаются разрывное удлинение, полная деформация и необратимая часть деформации растяжения комплексных нитей. Это вызвано более высокой ориентацией элементарных нитей меньшей линейной плотности.
Работа разрыва комплексных нитей по мере повышения линейной плотности элементарных нитей увеличивается: этому способствует повышение их разрывного удлинения, перекрывающее снижение разрывной нагрузки. Повышение стойкости к истиранию комплексных нитей с ростом линейной плотности элементарных нитей происходит за счёт уменьшения контактной поверхности комплексных нитей и снижения дефектности элементарных нитей.
Результаты исследований по установлению предельно-допустимых величин нагрузок (натяжений) при переработке комплексных нитей приведены в таблице 1.4.
Как видно из таблицы 1.4 наилучшие показатели имеют полипропиленовые нити, которые и рекомендуются для изготовления аэраторов.
В настоящее время для создания систем аэрации сточных вод начали широко применяться текстильные материалы, формируемые пневмоэкструзией полимерных волокон из расплава на пористую подложку. Данный текстильный материал образующий диспергирующий слой аэратора представляет собой монолитную структуру с порами различного продольного и поперечного размера, расположенными в хаотичном порядке. Такое расположение пор в структуре текстильного материала не обеспечивает равномерного потока воздуха при его подачи в аэротенки (с пузырьками одинакового малого диаметра), поэтому необходимо провести исследование структур текстильных материалов формируемых другими способами, обладающих стабильной структурой расположения нитей и волокон, стабильной пористостью, а также удовлетворяющих требованиям обеспечения его высокой прочности.
Самым распространённым материалом с упорядоченной структурой пор и высокими прочностными качествами являются ткани. Как отмечено в работах [28,29,30] строение ткани определяется как свойствами волокна, видом переплетения и плотностью ткани, так и условиями выработки её на ткацком станке. Влияние каждого из этих факторов на реальную структуру ткани (размеры пор) изучено довольно подробно во многих научных исследованиях таких учёных как: профессора О.С. Кутепов, В.А. Гордеев Ф.М. Розанов, С.Д. Николаев, С.С. Юхин, Т.Ю. Карева, многие зарубежные авторы [31,32,33]. На рис. 1.1 (а); (б) и (в) показаны технические фильтровальные ткани с заданными размерами пор, выпускаемые институтом технических сукон (г. Санкт-Петербург) для использования в очистных сооружениях.
Однако, для определения реального расположения пор в структуре ткани технического назначения, приходится исходить из условий геометрической схемы строения ткани. При этом допускается, что после снятия ткани со станка происходит релаксация и взаимное уравновешивание напряжений в нитях различных систем. Это приводит к некоторой перестройке структуры ткани (изменению размеров пор), однако не устраняет полностью влияние всех условий её формирования.
Главным параметром, определяющим структуру текстильных материалов применяемых при формировании аэрационных систем является их пористость и воздухопроницаемость. Проницаемостью текстильных материалов называется способность пропускать через себя воздух, пары воды, воду, газы и т.д. Чаще всего ткани и другие текстильные полотна исследуются на водопроницаемость, воздухопроницаемость и водоупорность по методикам, описанным в работах [34,35].
Воздух (как в прочем и пары воды, и т.д.) может проходить через испытуемые изделия лишь тогда, когда по обе стороны этого изделия давление воздуха (паров воды, самой воды, и т.д.) разное. Коэффициент воздухопроницаемости Вр показывает, какое количество воздуха V, м проходит через 1м поверхности изделия за 1 секунду при разности давлений по обе стороны изделия, равной Р (Н/м2, или мм вод. ст.);
Количество воздуха, проходящего через изделие, зависит при прочих равных условиях от величины перепада давления АР, поэтому чаще всего воздухопроницаемость определяют при постоянном значение перепада давления на материале АР равном 5 или 10мм. вод.ст.
Теоретические исследования процесса образования и движения пузырьков воздуха в воде, выходящих из пор текстильных материалов
Аэрация сточных вод является одним из наиболее энергозатратных процессов, на который приходится до 50% всех расходов энергии приходящихся на её очистку. Подача воздуха в аэрационную систему во многом определяет степень окисления органических загрязнений, которая зависит от концентрации растворённого кислорода и эффективности перемешивания сточных вод [57-60]. Большое многообразие аэрационных систем не дают однозначного ответа на вопрос об оптимальной конструкции диспергатора, т.е. механизма или структуры пористого материала, (в том числе и текстильного) которая позволяла бы обеспечивать требуемые параметры насыщения сточных вод кислородом воздуха. Это связано в первую очередь с отсутствием ответа на вопрос: какой же аэратор имеет оптимальные параметры? При своей кажущейся простоте он должен отвечать следующим требованиям: а) диаметры пузырьков воздуха, выходящих из пористой перегородки аэратора, должны быть одинаковыми и минимальными по размерам, что обеспечивает высокий коэффициент массопередачи кислорода, в тоже время они должны обеспечивать интенсивное перемешивание воды; б) сопротивление диспергирующего слоя аэратора должно быть близко к нулю, а сопротивление всей системы должно быть большим для равномерного распределения воздуха по длине аэратора и всего аэротенка; в) аэраторы должны иметь конструкцию, которая при отключении подачи воздуха, заполнении их водой и последующем включении воздуходувок исключала или снижала бы вероятность возникновения гидравлических ударов, приводящих к разрушению структуры; г) поры диспергаторов не должны забиваться частицами пыли со стороны воздуха и подвергаться «кольматации» (биообрастанию) -закупорке пор со стороны воды; д) аэраторы должны быть взаимозаменяемыми и легко монтироваться в системах аэротенков; ж) стоимость аэраторов должна быть минимальна (соизмерима с затратами на очистку сточных вод). Разработка новых, высокоэффективных конструкций аэраторов, обеспечит значительную экономию средств выделяемых на решение экологических задач. Главные затраты, как отмечалось ранее, при очистке сточных вод связаны с подачей воздуха в аэротенк через диспергаторы. Согласно СНИП 2.04.03 - 85 [61] диаметр пузырьков воздуха определяет коэффициент массопередачи кислорода воде и расход воздуха. Методика расчёта расхода воздуха приведённая в данном документе для мелкопузырчатой и среднепузырчатой аэрации не даёт ответа на вопрос: «как обеспечить выход из диспергатора пузырьков воздуха одинакового размера, и как они перемещаются в сточных водах?»
Для ответа на данные вопросы рассмотрим гидродинамику барботажа газа в жидкость со свободной поверхностью. Как отмечено в работе [62], зависимость между размерами пузырьков воздуха и размерами пор диспергатора определяется расходом воздуха, проходящего через пористую перегородку. Действительно, при прохождении газа (воздуха) в жидкость процесс гидродинамики может проходить в трёх режимах барботажа: - пузырьковом, когда выход воздуха происходит отдельными друг от друга пузырьками; - граничным с пузырьковым режимом, при котором пузырьки воздуха движутся в виде цепочки, соприкасаясь друг с другом; - выход воздуха струёй (без образования пузырьков). Граница пузырькового режима определяется критическим расходом воздуха проходящего через пористую перегородку (Vjqp, м /с), т.е. структурой диспергирующего слоя, (структурой намотки паковок) размерами и расположением пор, величиной давления подаваемого в систему воздуха. Так как только в пузырьковом режиме наблюдается образование сферических пузырьков, рассмотрим его более подробно, применительно к образованию мелкопузырчатой воздушной массы, необходимой для эффективного переноса кислорода воздуха в жидкость. Соотношение между диаметром всплывающего пузырька dn и диаметром поры d0 (размером поры, эквивалентным диаметру равной площади), можно определить из равенства подъёмной (архимедовой ) силы FA:
Исследование влияния структуры диспергирующего слоя аэраторов на расход воздуха
Для обеспечения нормального протекания процессов биологической очистки сточных вод (окисления органических соединений при аэробной биологической очистке сточных вод), в аэротенки непрерывно необходимо подавать воздух, что достигается с помощью пневматических систем аэрации, главное место среди которых занимают фильтросные трубы диспергирующий слой которых сформирован из текстильных материалов (нетканых полотен, термофикированных при пневмоэкструзии волокон их из расплава, намоток различной структуры технических тканей и т.д.).
Очень важное значение при этом приобретают не только объёмы воздуха пропускаемые (подаваемые в зону окисления) через текстильную перегородку, но и размеры пузырьков воздуха выходящего в сточные воды из диспергирующего слоя фильтросных труб. Чем меньше размеры пузырьков воздуха, как отмечено в работе [68], тем интенсивнее проходит процесс массопердачи кислорода воздуха т.е. её аэрации. При мелкопузырчатой аэрации снижается удельный расход воздуха, что в свою очередь снижает экономические затраты на очистку сточных вод за счет снижения расхода электроэнергии потребляемой воздуходувками для подачи воздуха в зоны аэрации.
Поэтому, для определения оптимальной структуры диспергирующего слоя текстильного материала, который обеспечивал бы постоянную подачу пузырьков воздуха минимальных размеров, нами были проведены экспериментальные исследования по определению воздухопроницаемости различных текстильных материалов (пористых перегородок из тканей, нетканых материалов, перегородок сформированных пневмоэктрузией волокна из расплава, намоток различной структуры).
Эксперимент проводился на специальной установке, которая включала не только расходомер воздуха проходящего через пористую перегородку, но и аквариум, позволяющий с помощью фото и кинокамер изучать размеры пузырьков воздуха выходящих из диспергирующего слоя пористой перегородки. На рис. 1,3; 3.3 - 3.5 показаны фотографии наружной поверхности исследуемых текстильных материалов, а в таблице 3.1 приведены их расчетные показатели поверхностей и объёмной плотности.
В ходе эксперимента исследуемые образцы фильтросных труб поочередно помещались в аквариум и через них пропускался воздух, расход которого фиксировался в течение 5 минут. По данным эксперимента были построены графики расхода воздуха проходящего через исследуемые пористые перегородки рис 3.6. Как видно из графика расход воздуха, проходящего через пористую перегородку, напрямую зависит от вида текстильного материала из которого она изготовлена.
Минимальный расход воздуха проходящего через диспергирующий слой аэратора обеспечивает сомкнутая структура намотки нитей.
Нелинейный характер полученных зависимостей объясняется различным временем набухания (смачивания) исследуемых структур пористых перегородок до того момента, когда процесс принимает стабильный характер.
Размеры исследуемых образцов были одинаковыми и представляли собой фильтросные трубы с диаметром каркаса D=110 мм, высотой -Н=1,225 м,
Давление подводимого воздуха во всех случаях составляло ОД МПа. В настоящее время в связи с резким увеличением количества транспортных средств в городской среде значительно возросло число объектов, обслуживающих этот автотранспорт (автозаправки, автомойки, шиномонтажные пункты, автомастерские и т.д.), и как следствие оформилась проблема утилизации отходов данных объектов, а главное сточных вод, поступающих в общую систему канализации со значительным превышением концентраций синтетических поверхностно-активных веществ (СПАВ), нефтепродуктов, тяжёлых металлов и т.д. Большая доля, СПАВ, содержится в промывных водах бетонных заводов, которые также подлежат очистке перед утилизацией, а с учётом увеличения строительных объектов проблема очистки воды от СПАВ резко обостряется.
Существующие методы извлечения поверхностно-активных веществ из воды требуют сложных технологий и больших затрат энергии, т.к. связаны с химическими процессами и использованием дорогостоящего оборудования технологического оборудования. И если для большинства загрязняющих компонентов уже разработаны способы по извлечению их из сливных вод, то проблема извлечения СПАВ остаётся до конца не решённой.
Согласно действующего законодательства в каждом населённом пункте РФ могут утверждаться свои правила приёма сточных вод в муниципальную канализацию и соответственно предельно-допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ, сбрасываемых со сточными водами на центральные очистные сооружения. Согласно нормативным документам [69] значение предельно-допустимых концентраций СПАВ в сточных водах может находиться в пределах от 0,3до20мг/л, но большинство муниципальных очистных предприятий придерживаются величины ПДК СПАВ в поступающих на очистку стоков порядка 0,5-2мг/л, с тем, что бы облегчить работу самих очистных сооружений по очистке стоков от СПАВ.
Поэтому целью данной работы является разработка технологических процессов вывода СПАВ из сточных вод до малых концентраций с помощью текстильных аэраторов и фильтров, причём концентрация СПАВ в сточных водах должна составлять после этого не более 2мг/л.
Технологии очистки растворов, красителей, суспензий и т.д. известны давно, однако использования текстильных паковок в системах вывода с их помощью из водных растворов поверхностно-активных веществ до сих пор не было.
В настоящее время для очистки таких растворов, содержащих синтетические анионоактивные, поверхностно-активные вещества, в основном применяются электрохимические методы, например, метод электрокоагуляции. Известен также способ очистки сточных вод от поверхностно-активных веществ [70] химическим путём. Согласно данной технологии очистки сточные воды подвергаются обработке хлоридом кальция с последующей электрокоагуляцией с алюминиевым анодом. Введение в воду хлорида кальция предотвращает пассивирование (разрушение) анода, но не исключает больших энергозатрат и создаёт новый источник загрязнения воды металлами, кроме того, данная технология не обеспечивает очистку воды от СПАВ до требуемых показателей ПДК.
Расходы на содержание и эксплуатацию технологического оборудования
Главной задачей совершенствования технологических процессов очистки сточных вод, наряду с совершенствованием технологического процесса и повышения его эффективности, является сокращение текущих затрат по внедрению и обслуживанию изготовлению аэрационных систем, Модернизация основных средств с одновременным осуществлением энергосберегающих мероприятий (Э.С.М.). Данные проекты связаны либо с установкой дополнительного энергосберегающего оборудования (приборов учета, автоматических регуляторов, теплообменников и т.п.), либо с заменой старого оборудования на новое, менее энергоемкое (замена аэраторов старых систем на трубчатые барботажные аэраторы выполненные на базе мотальных паковок специального назначения). С целью достижения максимальной эффективности Э.С.М. необходимо провести сравнение нескольких альтернативных вариантов технических решений с точки зрения их экономической целесообразности. Наиболее эффективные Э.С.М. характеризуются системой показателей, отражающих соотношение затрат и результатов проекта по освоению новых технологий и оборудования.
Экономическое обоснование представляет собой план финансирования внедрения и реализации проекта и много вариантные расчеты соотношения результатов и затрат, которые ожидаются в ходе выполнения всего комплекса работ. Соотношение результатов и затрат характеризует эффективность проекта и является основной информацией для определения целесообразности работ.
Данная методика ориентирована на применение методов: экономической оценки эффективности вложений (инвестиций) базирующихся на современной отечественной и зарубежной практике. Она содержит систему показателей и методов оценки эффективности обновления и вложений в производство энергосберегающих технологий и мероприятий, а также рекомендаций по их применению. Отличительной особенностью этих расчетов является то, что они позволяют учесть: - сроки службы и надежность оцениваемого оборудования, что особенно важно при сравнительной оценки вариантов схожих по конструкциям технических средств (тс); - цену капиталовложения, и изменения ценности денег во времени, что характерно в настоящее время, для рыночной экономики. Предлагаемая методика опирается на сложившиеся в мировой практике основные принципы оценки эффективности инновационных проектов. Основными являются следующие пять принципов: - принцип сопоставимости полезных результатов проекта по вариантам, выраженными в стоимостной форме (доходов, прибыли), с другими альтернативными возможностями вложения инвестиций; - принцип моделирования потоков внедряемой продукции, ресурсов и денежных средств. Все потоки должны быть привязаны к конкретным временным периодам. - принцип соизмеримости результатов путем дисконтирования (снижение цены) будущих поступлений разновременных денежных средств; - принцип определения интегральных (суммарных) результатов и затрат предполагает учет всех денежных потоков (пололштельных и отрицательных) за расчетный период. Аналогично в основе расчета экономической эффективности должны лежать полные затраты средств за расчетный период; - принцип учета неопределенности и рисков, связанных с реализацией проекта. Анализ эффективности проекта предполагает четкое определение решаемой задачи. Проекты можно оценивать с позиций пользы для предприятия владельца процесса (коммерческая оценка), потребителей (экологическая безопасность и ее изменение). Поэтому в методике рассматриваются следующие показатели эффективности вложений (инвестиций) в Э.С.М.: - показатели коммерческой эффективности, учитывающие последствия реализации проекта для предприятия; показатели общественной (полезности) эффективности. Для крупномасштабных (существенно затрагивающих интересы города, региона) оценка данного показателя обязательна. На практике в большинстве случаев требуется оценка проекта с позиции предприятия. В зависимости от базы сравнения следует различать абсолютную эффективность проекта (Э.С.М.), оценку эффективности замены техники, оценку эффективности дополнительных затрат или нескольких проектов. Новый проект должен оцениваться или методом сопоставления капиталовложений, с получаемой экономией средств (доходом), или методом сопоставления затрат по проекту с затратами базы для сравнения. Как показали исследования, абсолютный эффект показывает результаты проведения работ при отсутствии замены техники аналогичного назначения, а также нецелесообразности дальнейшего использования заменяемой техники или оборудования. Когда использование старой техники будет прекращено не зависимо от нового проекта. Расчёт эффекта замены аналогичного по назначению техники показывает результаты работы при условии, что заменяемый объект (базовый) ещё конкурентно способен. Он должен быть реализован при отказе от нового проекта, а оценка эффективности работ в этом случае должны выполняться в чистом виде.
