установка очистки оборотной воды на участке мойки автомобилей (флотационный метод)

ВВЕДЕНИЕ
Вода является важнейшим элементом среды обитания человека, жизнь и производственная деятельность без которого невозможны. В зависимости от назначения используемой воды, качественный и количественный состав примесей, содержащихся в воде, может быть различным. Требования, предъявляемые к воде разного назначения, регламентируются специальными нормативными документами (ГОСТ, Санитарные правила и нормы (СанПиН), РД).
Круговорот воды в природе является долгим путем ее движения, состоящим из стадий испарения, образования облаков, выпадения дождя, стока в ручьи и реки. Далее вода испаряется и цикл повторяется вновь. На всем своем пути вода способна самоочищаться от попадающих в нее загрязнений, в частности, растворенных газов и минеральных веществ, продуктов гниения органических веществ, взвешенных твердых частиц. Однако способность самоочищения воды не безгранична. На экологические системы за последние годы обрушились огромные количества загрязняющих веществ, от которых они не способны самостоятельно себя защитить. В основном, это неочищенные, либо плохо очищенные сточные воды.
Сточные воды как отходы промышленных и сервисных предприятий по своему составу разнообразны и могут содержать загрязнения, находящиеся в различных агрегатных состояниях. Примеси, загрязняющие сточные воды, подразделяют на три категории: мусор и грубодисперсные примеси, органические вещества (или коллоидные примеси), растворенные в воде органические соединения и газы.
Актуальность темы данной работы заключается в том, что необходимость использования оборотной системы обусловлена тем, что местные городские водоканалы отказываются принимать стоки такого типа, объясняя это перегруженностью городских очистных сооружений, несоответствием характера загрязнений стока требованиям для приема воды на очистные сооружения и т.д.
Целью представленной дипломной работы является рассмотрение технологий очистки оборотной воды на автомобильных мойках.
В рамках поставленной цели в дипломном проекте производится поик решений следующих задач:
проведение общего обзора технологий очистки воды;
рассмотрение запатентованных технологических решений по очистке воды;
характеристика состава и физико-химических свойств моечной воды;
разработка технологической схемы очистки сточных вод и системы автоматизации процесса очистки;
разработка мероприятий по охране труда;
определение экономического эффекта от проектируемых решений.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 4
1 АНАЛИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 6
1.1 Типы и стадии очистки воды 6
1.2 Основные свойства рабочих сред 11
1.2.1 Общая характеристика загрязненных моечных вод 11
1.2.2 Применение ПАВ при очистке моечных вод 15
1.3 Основы фильтрации воды 17
1.3.1 Фильтры для очистки воды от механических примесей 17
1.3.2 Фильтры на ионообменных смолах 20
1.4 Флотационный метод очистки воды 21
1.4.1 Сущность флотационной очистки воды 21
1.4.2 Параметры, влияющие на флотационную очистку воды 23
1.4.3 Виды флотационной очистки 25
1.5 Выводы по главе 30
2 ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК 31
3 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД 32
4 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 36
4.1 Исходные данные к расчетной части 36
4.2 Расчет основного оборудования 38
4.2.1 Расчет характеристик флотатора 41
4.2.2 Расчет характеристик сетчатого фильтра 44
4.2.3 Расчет сатуратора 46
4.3 Расчет вспомогательного оборудования 48
5 СТРОИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ 50
5.1 Генеральный план 50
5.2 Объемно-планировочное решение проектируемого здания 50
5.3 Конструктивное решение 52
5.4 Санитарно-техническое и прочее оборудование 54
6 АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ 56
6.2 Описание назначения и схемы автоматизации 56
6.2 Описание приборов автоматизации 57
6.2.1 Регулирование расхода воды 57
6.2.2 Регулирование содержания взвешенных частиц в воде 58
6.2.3 Регулирование содержания нефтепродуктов в воде 58
7 СТАНДАРТИЗАЦИЯ 60
8 ОХРАНА ТРУДА И ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ 62
8.1 Обеспечение безопасности труда 62
8.2 Организация пожаро- и взрывобезопасности производства 64
8.3 Утилизация отходов на участке очистки сточных вод 65
9 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПРОЕКТА 68
9.1 Расчет фонда времени работы очистных сооружений в году 68
9.2 Расчет капитальных вложений в основные фонды 71
9.2.1 Расчет сметной стоимости зданий и сооружений 71
9.2.2 Расчет сметной стоимости оборудования 72
9.2.3 Расчет численности трудящихся и оплаты труда 74
9.3 Экономический эффект от внедрения установки 77
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 80
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 83

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
На Земле не существует другого такого соединения, обладающего таким же широким набором физико-химических свойств, как вода. Соответствующая химической формуле Н2О жидкая вода в естественных условиях не существует из-за сильной межмолекулярной ассоциации (водородных связей). Полностью формуле Н2О соответствует лишь вода в парообразном состоянии. Вода – многокомпонентная динамическая система, в состав которой входят газы, органические и минеральные вещества в истинно растворенном, взвешенном и коллоидном состояниях, а также микроорганизмы.
Таким образом, в результате проделанной работы можно сделать следующие выводы. Очистка воды от загрязнений необходима, когда качество воды природных источников не соответствует предъявляемым техническим требованиям. Несоответствие качества воды источников требованиям потребителя предопределяет выбор метода обработки воды.
В данной работе рассмотрены общие принципы очистки воды применительно к оборотной системе водоснабжения на автомойке. Очистка сточных вод на автомойках, в первую очередь, представляет собой борьбу с такими загрязнениями как ПАВ (поверхностно-активными веществами), и очистку от нефтепродуктов сточных вод автомойки.
Схема водоочистки составлена в соответствии с требованиями по производительности и исходному качеству воды, известными на данный момент. Система очистки воды предназначена для очистки воды от железа, марганца, устранения запаха сероводорода (сульфидов), солей жесткости, обеззараживания воды, удаления из оборотной воды остатков поверхностно-активных моечных средств.
В современных очистных сооружениях при первbчной очистке сточных вод для последующего использования в технологических целях используется, как правило, два основных способа – фильтрование и отстаивание. Фильтрование в проектируемой установке необходимо для первичной очистки и подготовки воды к флотационной очистки.
Одним из наиболее перспективных методов удаления из сточных вод нерастворенных примесей является флотация. Флотационный метод выделения грубодисперсных частиц (от 3 мм до 10"4мм) из суспензий основан на способности последних при определенных условиях закрепляться на границе раздела фаз «жидкость-газ».
В технологической части работы разработана принципиальная технологическая схема очистки оборотной воды флотационным методом при предварительном фильтровании для груьой очистки вод от растворенных взвешенных частиц и подобрано соответсвующее оборудование.
Разработанная в представленном дипломном проекте система очистки оборотной воды при мойке автомобилей включает следующие компоненты: первую емкость для сбора сточной воды, напорный фильтр грубой очистки, струйные эжекторы, двухкамерные струйные аэраторы, два флотореактора, оборудованных, воздушные редукторы, насос, технические трубопровды, вентили, запорные устройства и КИПиА.
Загрязненные сточные воды из промежуточного резервуара поступают в приточную камеру флотационной установки, откуда по всей ширине флотационного отсека через отверстие достаточного размера направляется в зону контакта и перемешивания, где производится ввод напорной воды. Для подготовки последней часть потока очищенной воды с помощью насоса подается через инжектор в резервуар напорной воды. При этом напорная вода в параллельно установленных аэраторах насыщается воздухом при избыточном давлении около 4–5 бар.
Максимальная производительность рассматриваемой станции составляет 60 м3/ч или 21900 м3/год. При работе данной установки достигается снижение концентраций находящихся в воде взвешенных частиц до значений, меньших, чем ПДК для сточных вод.
Так, содержание взвешенных частиц, согласно проведенным в технологической части расчетам, снижается с 1500 г/м3 до 0,5 г/м3, содержание нефтепродуктов снижается с 300 г/м3 до 0,19 г/м3, а содержание взвешенных частиц снижается с 50 г/м3 до 0,28 г/м3. Таким образом, при помощи спроектированной установки достигается снижение загрязненности сточных вод до уровня, несколько ниже уровня ПДК, что благоприятно влияет на экологию района расположения автомобильной мойки (в комплексе со станцией технического обслуживания автомобилей).
Безопасность производственного оборудования в основном предопределяется рациональным выбором принципов его действия, конструктивных схем, а также безопасных элементов конструкции. Установка очистки сточных вод автомойки управляется оператором дистанционно. Также предусмотрены ежечасные обходы оборудования и его проверка обходчиками. Коагулянт (сульфат алюминия) во флотатор загружаются вручную. Шлам автоматически складируется в сменные (вручную) контейнеры и увозится на площадку для твердых бытовых отходов очистных сооружений. Очистное оборудование должно соответствовать требованиям ГОСТ 12.2.003, ГОСТ 12.2.007.0, ГОСТ 12.2.026.0, ГОСТ 12.2.046.0 и обеспечивать безопасность работ при монтаже, эксплуатации и ремонте. Территория участка очистки сточных вод автомойки должна постоянно содержаться в чистоте и порядке. Работники обязаны строго соблюдать правила охраны труда.
Установка системы очистки воды является рентабельным мероприятием, работающим круглосуточно без выходных 8640 часов год. Инвестиции в капитальные вложения и оборотные средства составили 993,22 и 2940,88 тыс. руб. соответственно. Общая численность работающих на участке очистки сточных вод составляет 8 человек при четырехсменном режиме работы. Среднегодовая заработная плата равна 223,77 тыс.руб./год. Экономическая эффективност ипроектируемого участка составляет 0,2897 ед., а срок окупаемости – 1,16 лет.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Беликов С.Е. Водоподготовка. Справочник для профессионалов. Под ред. д. т. н., действительного члена Академии промышленной экологии С. Е. Беликова. - М.: Аква-Терм, 2007. – 240 с.
2. Борзенков В.Н. Оборотное водоснабжение для моек транспорта - «Экология производства» - № 6 2010 г., с. 81-83.
3. Ветошкин А.Г. Процессы и аппараты защиты гидросферы. Учебное пособие. – Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2004. - 188 с.
4. В мире научных открытий. Том III. Технические науки. Материалы всероссийской студенческой научно-практической конференции «В мире научных открытий» (23-24 мая 2012 г.). — Ульяновск: Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия им. П.А. Столыпина, 2012. — 462 с.
5. Воронов Ю.В., Яковлев С.В. Водоотведение и очистка сточных вод. Учебник для вузов. - М.: Изд-во АСВ, 2006. -704 с.
6. Шустер К. Высокопроизводительная технология очистки сточных вод - «Экология производства» - № 2 2007 г., с. 60-63.
7. Никифоров А.Ф., Первова И.Г., Липунов И.Н., Василенко Л.В. Теоретические основы физико-химических процессов очистки воды. Учебное пособие. - Екатеринбург: УГТУ-УПИ; УГЛТУ, 2008. - 168 с.
8. Системы очистки воды [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.eco-center.ru/sysfilter.php
9. Фильтры для воды. Системы для очистки воды. // Каталог оборудования водоочистки за 2013 год [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.water.ru/catalog/price/
10. Садыков Э. и др. Создание научных основ обеззараживания и очистки воды на основе нанотехнологии: Научное исследование Кыргызско-Узбекского университета, 2011. - 68 с.
11. Технология напорной флотации B&S-DAF / К. Шустер, STZ Meschede, Х. Бенуа, Vцlklingen, Н. Инго, ООО «Водако». – Экология производства, № 4. – 2007. – 66-69 с.
12. Мелехин, А.Г. Водоотводящие системы промышленных предприятий. Методы очистки воды при оборотном использовании: учебное пособие. - Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2007. - 124 с.
13. Пааль П.Л. Справочник по очистке природных и сточных вод.- М.: Высшая школа, 1994.- 336 с.
14. Крицкий А. Ю. Система очистки оборотной воды при мойке автомобилей / пат. 104936 U1. опуб. 27.05.2012, Бюл. № 15. – С. 35 – 38.
15. Установка оборотного водоснабжения / Заявка 94023911/26, 27.06.1994. - МПК C02F1/00, C02F1/40, B01D21/00, B01D36/04. - Научно-технический центр «Фонсвит».
16. Кочетов О. С. Флотационно-фильтрационная установка Кочетова / пат. 2516633 C1. опуб. 20.05.2014 Бюл. №14. – С.72 – 76.
17. Сердобинцев С.П., Кондратьева Е.В. Устройство для очистки жидких сред флотацией / пат. 2284299. опуб. 27.09.2006, Бюл. № 8. – С. 28 – 30.
18. Галицын В.В., Гурвич В.А. Многоступенчатая установка флотационной очистки воды / пат. 2367622. опуб. 20.09.2009, Бюл. № 9. – С. 21 – 22.
19. Лукьянов В.И., Медиоланская М.М. Станция очистки городских и промышленных сточных вод / пат. 237229. опуб. 10.11.2009, Бюл. № 11. – С. 52 – 54.
20. Ким А.Н., Колодкин И. В., Безруких В.Ю., Божков А.А. Способ очистки воды / пат. 237719. опуб. 27.12.2009, Бюл. № 12. – С. 41 – 43.
21. Аким Э.Л., Смирнов М.Н., Алдохин Н.А., Мазитов Л.А. Способ очистки сточных вод напорной флотацией / пат. 2386590 . опуб. 20.04.2010, Бюл. № 4. – С. 12 – 14.
22. Справочник аналитика: ПДК воды населенных мест [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://ecmoptec.ru/pdknasmest
23. Значения ПДК сточных вод[Электронный ресурс] – Режим доступа: http://enviropark.ru/
24. Ласков Ю.М., Воронов Ю.В., Калицун В.И. Примеры расчетов канализационных сооружений: Учеб. пособие для вузов.- М.: Высш. Школа, 1981.-232 с.
25. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. - М.: ООО ТИД «Альянс», 2004. - 753 с.
26. Рябчиков Б.Е. Современные методы подготовки воды для промышленного и бытового использования. - М.: ДеЛипринт, 2004.-301с
27. Воловник Г.И., Коробко М.И. Очистка промышленных сточных вод. Методические указания на выполнение курсового проекта. – Хабаровск: ДВГАПС, 1997. – 44 с.
28. Инженерная экология: Учебник для ВУЗов/ В.Г.Медведев и др. - М.: Гардарики, 2008. – 687 с.
29. Красный Ю.М. Проектирование стройгенплана и организация строительной площадки: Учеб. пособие. – Екатеринбург: УГТУ, 2000 – 144 с.
30. Редин В.И, Князев А.С., Костюк Л.В. Проектирование природоохранных объектов: Метод. указания.- СПб.:СПбГТИ(ТУ), 2010,- 94 с.
31. НПБ –105-95. Определение категорий зданий и помещений по взрыво -пожарной и пожарной опасности. – М., 1995.
32. Каталог контрольно-измерительных приборов Овен [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.owen.ru/catalog
33. Каталог контрольно-измерительных приборов [Электронный ресурс]. - http://www.prist.ru/produce.php/prices.htm
34. Положение об обеспечении безопасности производственного оборудования. ПОТ РО - 14000 - 002 – 98. М., 1998. – 25 с.
35. Жидецкий В.Ц., Джигирей В.С., Мельников А.В. Основы охраны труда. - Учебник. — 2-е изд., доп. — Львов: Афиша, 2000. — 351 с.
36. Правила устройства электроустановок. М.: Главгосэнергонадзор России, 1998. - 607 с.
37. Бобков А.С. Охрана труда и экологическая безопасность в химической промышленности. – М.: Химия,1997. - 400 c.
38. Сборник удельных показателей образования отходов производства и потребления. – М.: Государственный комитет Российской Федерации по охране окружающей среды, 1999 – 65 с.
39. Косниская Л.В. Кочеров Н.П. Технико-экономические расчеты в дипломном проекте. Методическое пособие. – СПб.: СПбГТИ(ТУ), 2009. – 33 с.
40. Прайс-лист на промышленное очистное оборудование ОАО «Экос» [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.ecos.ru/
41. Определение величины экономического ущерба [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://edu.dvgups.ru