Совершенствование технологии очистки поверхностных вод для промышленного водоснабжения АО «АвтоВАЗ»
|
Введение 3
Глава 1 Анализ проблем систем водоочистки и водоподготовки на предприятии 8
1.1 Технологические схемы, применяемые при обработке воды 10
1.2 Реагенты и условия их применения 15
1.2.1 Коагулянты 16
1.2.2 Флокулянты 19
1.2.3 Выбор реагента 20
1.3 Рассмотрение технологии реагентной обработки воды 22
1.3.1 Смесители 24
1.3.2 Камеры хлопьеобразования 28
1.3.3 Осветлители с взвешенным слоем осадка 32
1.4 Принцип работы очищающих веществ 39
Глава 2 Существующая система водоочистки и водоподготовки 46
Глава 3 Совершенствование технологической схемы водоподготовки на ООО «Автоградводоканал» 56
Заключение 67
Список используемых источников 69
Глава 1 Анализ проблем систем водоочистки и водоподготовки на предприятии 8
1.1 Технологические схемы, применяемые при обработке воды 10
1.2 Реагенты и условия их применения 15
1.2.1 Коагулянты 16
1.2.2 Флокулянты 19
1.2.3 Выбор реагента 20
1.3 Рассмотрение технологии реагентной обработки воды 22
1.3.1 Смесители 24
1.3.2 Камеры хлопьеобразования 28
1.3.3 Осветлители с взвешенным слоем осадка 32
1.4 Принцип работы очищающих веществ 39
Глава 2 Существующая система водоочистки и водоподготовки 46
Глава 3 Совершенствование технологической схемы водоподготовки на ООО «Автоградводоканал» 56
Заключение 67
Список используемых источников 69
Актуальность темы. Жители прогрессивных государств воспринимают наличие хозяйственно-бытовой воды надлежащего качества как нечто привычное. На данный момент развития общества и прогресса, техногенное загрязнение затронуло практически все эти жизненно важные ресурсы. Крайне сильно подверглись загрязнению подземные и поверхностные воды. По данным Всемирной Организации Здравоохранения, около восьмидесяти процентов заболеваний человечества связаны с питьевой водой низкого качества с высоким содержание неочищенных примесей. Эксплуатация водных ресурсов со временем привела к изменению общей гидрогеологической ситуации и серьезной смене водного баланса. Серьезное влияние это оказало на состояние поверхностных источников водоснабжения, их загрязнение и связанных с этим изменений в свойствах и качестве воды.
«Питьевая вода должна быть безопасна в эпидемическом отношении, безвредна по химическому составу и иметь благоприятные органолептические свойства. Качество воды определяют ее составом и свойствами при поступлении в водопроводную сеть; в точках водоразбора наружной и внутренней водопроводной сети. Микробиологические показатели воды. Безопасность воды в эпидемическом отношении определяют общим числом микроорганизмов и числом бактерий группы кишечных палочек. По микробиологическим показателям питьевая вода должна соответствовать требованиям, указанным в таблице 1» [9]
Таблица 1 - Микробиологические показатели питьевой воды согласно ГОСТ 2874-82
Наименование показателя | Норматив | Метод испытания
Число микроорганизмов в 1 см3 воды, не более | 100 | ГОСТ 18963
Число бактерий группы кишечных палочек в 1 дм3 | 3 | ГОСТ 18963
Конец таблицы 1.
Очевидно, что здоровье населения напрямую зависит от многочисленных факторов, и одним из ключевых является водоснабжение. «По предварительным оценкам ПРООН, из-за отсутствия системы водоснабжения и канализации возникает более половины заболеваний в странах третьего мира. Каждый год от дизентерии в менее прогрессивных странах умирает почти два миллиона детей. Создание централизованного водопровода и канализационной системы в США и Лондоне более века назад совпало с существенным снижением смертности среди детей и самым большим ростом значений средней продолжительности жизни за всю историю человечества» [16].
«По расчетам Всемирной Организации Здравоохранения, отсутствие систем водоочистки обходится развивающимся странам в сто семьдесят миллиардов долларов в год, что составляет 2,6% от ВВП США. Страны Экваториальной Африки теряют примерно 5% от ВВП ежегодно, т.е. 28,4 млрд. долл. США» [16].
Основной проблемой, с которой сталкивается отрасль водоснабжения городов и предприятий в сфере водоснабжения, по оценкам специалистов, является устаревшая сеть водоснабжения.
На промышленных предприятиях производственные процессы напрямую связанных с крупным использованием воды для производства продукции, для систем пожаротушения, а также для хозяйственно-питьевых нужд. От качества поставляемой воды зависит здоровье сотрудников, качество выпускаемой продукции. С экономической точки зрения, целесообразно было бы содержать поставляемую воду на уровне санитарно-технических условий.
«Количество и качество технической воды, необходимое каждому предприятию, определяется масштабом и характером его технологических процессов. В свою очередь, эффективность работы любого промышленного предприятия во многом зависит от организации снабжения его водой требуемых параметров» [13].
Для наибольшей эффективности использования водных ресурсов на предприятии необходимо стремиться к замкнутой системе водоснабжения, когда для производственных нужд используется единожды взятая вода, которая после использования очищается и направляется на повторное использование с минимальной подпиткой из водного источника.
В связи с тем, что замкнутая система гораздо дороже, требует реконструкции всей системы водоснабжения и больших затрат на содержание каждой ступени очистки, прийти к ней на данный момент не представляется возможным.
Более реально на данный момент усовершенствовать существующую систему водоочистки и водоподготовки, устанавливаемой между водозабором и потребителем. Подача неподготовленной воды приводит к перерасходу топлива и электроэнергии, выходу из строя технологического оборудования и снижению срока эксплуатации трубопроводов, так как недостаточная очищенная вода содержит нефтепродукты, соли, металлы и пр.
В данной работе рассматривается водоподготовка для нужд машиностроительного завода АО «АвтоВАЗ». Источником водоснабжения для него является Куйбышевское водохранилище, откуда вода поступает для очистки на ООО «Автоград водоканал».
Водохранилище рассчитано на сезонное регулирование стока воды. В зависимости от времени года с изменением уровня воды выделяют три периода: весеннее наполнение, летнее-осеннее стабильное (относительно) положение уровня водохранилища и период осенне-зимней сработки (уровень воды снижается до сорока девяти метров).
Качество воды Куйбышевского водохранилища зависит от поступающего загрязнителя и предприятия, а также от водоотвода города непосредственно выше по течению. Хотя городской совет устанавливает систему очистки воды перед сбросом воды в реку, я не могу выполнить полную очистку воды. Продолжительный промышленный дренаж города, включая азот и фосфор, местную дождевую воду, домашний дренаж вызывают биологическое загрязнение области моря.
Общую загрязненность водохранилища относят к третьему классу из шести возможных. По показателям фенола и меди ПДК превышена в 2-5 раз. В районе пляжей, расположенных ниже по течению после стоков АО «АвтоВАЗ», воду по степени очистки относят к максимальным классам загрязненности. Основными токсикантами водоема являются биогенные вещества, тяжелые металлы, нефтепродукты, фенолы.
Объект исследования: водопроводные очистные сооружения.
Предмет исследования: реагентная водоподготовка.
Цель работы: рассмотрение реализованных мероприятий, направленных на модернизацию существующей технологической схемы водоподготовки промышленного предприятия (АО «АвтоВАЗ») и позволяющих соответствовать требуемым нормативам по очистке и водоподготовке для нужд предприятия.
Задачи:
1. На сооружениях водоочистки и водоподготовки АО «АвтоВАЗ» выполнить анализ существующей системы;
2. Разработать перечень технических мероприятий по совершенствованию системы очистки воды на сооружениях водоподготовки АО «АвтоВАЗ».
3. Выполнить эколого-экономическую оценку эффективности проведения разработанных мероприятий.
4. Предложить более эффективное или экономически выгодное оборудование, направленное на совершенствование очищенной воды.
Практическая значимость данной темы заключается в повсеместном использовании обработанной воды на промышленном предприятии. Она идет на хозяйственно-питьевые нужды, используется в качестве добавки к материалу для выпуска продукции, является теплообменной средой в котлах и теплообменниках. От качества поставляемой воды, зависит срок эксплуатации оборудования, качество выпускаемой продукции и, в конце концов, здоровье сотрудников предприятия.
Методологическая основа исследования основана на изучении литературных источников, рассматривающих затрагиваемые в данной работе вопросы, а также практическое наблюдение за существующими системами водоочистных сооружений.
Научная новизна данной работы заключается в предложении использовать в качестве коагулянта полиалюминия хлорид вместо коагулянта сульфат алюминия и обоснование данного решения.
Апробация работы:
Основные положения опубликованы в двух работах автора:
1) Гольцова Е.И. Совершенствование системы очистки воды на сооружениях ООО «Автоград водоканал» // International Independent Scientific Journal, 2021
2) Гольцова Е.И. Повышение эффективности реагентной водоподготовки. В сборнике статей Всероссийской научно-практической конференции Природопользование и устойчивое развитие регионов России. - МНИЦ, Пенза, 2021.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 3 глав, заключения, библиографии из 30 наименований. Общий объем работы 71 стр., включая 20 иллюстраций, 3 таблиц.
«Питьевая вода должна быть безопасна в эпидемическом отношении, безвредна по химическому составу и иметь благоприятные органолептические свойства. Качество воды определяют ее составом и свойствами при поступлении в водопроводную сеть; в точках водоразбора наружной и внутренней водопроводной сети. Микробиологические показатели воды. Безопасность воды в эпидемическом отношении определяют общим числом микроорганизмов и числом бактерий группы кишечных палочек. По микробиологическим показателям питьевая вода должна соответствовать требованиям, указанным в таблице 1» [9]
Таблица 1 - Микробиологические показатели питьевой воды согласно ГОСТ 2874-82
Наименование показателя | Норматив | Метод испытания
Число микроорганизмов в 1 см3 воды, не более | 100 | ГОСТ 18963
Число бактерий группы кишечных палочек в 1 дм3 | 3 | ГОСТ 18963
Конец таблицы 1.
Очевидно, что здоровье населения напрямую зависит от многочисленных факторов, и одним из ключевых является водоснабжение. «По предварительным оценкам ПРООН, из-за отсутствия системы водоснабжения и канализации возникает более половины заболеваний в странах третьего мира. Каждый год от дизентерии в менее прогрессивных странах умирает почти два миллиона детей. Создание централизованного водопровода и канализационной системы в США и Лондоне более века назад совпало с существенным снижением смертности среди детей и самым большим ростом значений средней продолжительности жизни за всю историю человечества» [16].
«По расчетам Всемирной Организации Здравоохранения, отсутствие систем водоочистки обходится развивающимся странам в сто семьдесят миллиардов долларов в год, что составляет 2,6% от ВВП США. Страны Экваториальной Африки теряют примерно 5% от ВВП ежегодно, т.е. 28,4 млрд. долл. США» [16].
Основной проблемой, с которой сталкивается отрасль водоснабжения городов и предприятий в сфере водоснабжения, по оценкам специалистов, является устаревшая сеть водоснабжения.
На промышленных предприятиях производственные процессы напрямую связанных с крупным использованием воды для производства продукции, для систем пожаротушения, а также для хозяйственно-питьевых нужд. От качества поставляемой воды зависит здоровье сотрудников, качество выпускаемой продукции. С экономической точки зрения, целесообразно было бы содержать поставляемую воду на уровне санитарно-технических условий.
«Количество и качество технической воды, необходимое каждому предприятию, определяется масштабом и характером его технологических процессов. В свою очередь, эффективность работы любого промышленного предприятия во многом зависит от организации снабжения его водой требуемых параметров» [13].
Для наибольшей эффективности использования водных ресурсов на предприятии необходимо стремиться к замкнутой системе водоснабжения, когда для производственных нужд используется единожды взятая вода, которая после использования очищается и направляется на повторное использование с минимальной подпиткой из водного источника.
В связи с тем, что замкнутая система гораздо дороже, требует реконструкции всей системы водоснабжения и больших затрат на содержание каждой ступени очистки, прийти к ней на данный момент не представляется возможным.
Более реально на данный момент усовершенствовать существующую систему водоочистки и водоподготовки, устанавливаемой между водозабором и потребителем. Подача неподготовленной воды приводит к перерасходу топлива и электроэнергии, выходу из строя технологического оборудования и снижению срока эксплуатации трубопроводов, так как недостаточная очищенная вода содержит нефтепродукты, соли, металлы и пр.
В данной работе рассматривается водоподготовка для нужд машиностроительного завода АО «АвтоВАЗ». Источником водоснабжения для него является Куйбышевское водохранилище, откуда вода поступает для очистки на ООО «Автоград водоканал».
Водохранилище рассчитано на сезонное регулирование стока воды. В зависимости от времени года с изменением уровня воды выделяют три периода: весеннее наполнение, летнее-осеннее стабильное (относительно) положение уровня водохранилища и период осенне-зимней сработки (уровень воды снижается до сорока девяти метров).
Качество воды Куйбышевского водохранилища зависит от поступающего загрязнителя и предприятия, а также от водоотвода города непосредственно выше по течению. Хотя городской совет устанавливает систему очистки воды перед сбросом воды в реку, я не могу выполнить полную очистку воды. Продолжительный промышленный дренаж города, включая азот и фосфор, местную дождевую воду, домашний дренаж вызывают биологическое загрязнение области моря.
Общую загрязненность водохранилища относят к третьему классу из шести возможных. По показателям фенола и меди ПДК превышена в 2-5 раз. В районе пляжей, расположенных ниже по течению после стоков АО «АвтоВАЗ», воду по степени очистки относят к максимальным классам загрязненности. Основными токсикантами водоема являются биогенные вещества, тяжелые металлы, нефтепродукты, фенолы.
Объект исследования: водопроводные очистные сооружения.
Предмет исследования: реагентная водоподготовка.
Цель работы: рассмотрение реализованных мероприятий, направленных на модернизацию существующей технологической схемы водоподготовки промышленного предприятия (АО «АвтоВАЗ») и позволяющих соответствовать требуемым нормативам по очистке и водоподготовке для нужд предприятия.
Задачи:
1. На сооружениях водоочистки и водоподготовки АО «АвтоВАЗ» выполнить анализ существующей системы;
2. Разработать перечень технических мероприятий по совершенствованию системы очистки воды на сооружениях водоподготовки АО «АвтоВАЗ».
3. Выполнить эколого-экономическую оценку эффективности проведения разработанных мероприятий.
4. Предложить более эффективное или экономически выгодное оборудование, направленное на совершенствование очищенной воды.
Практическая значимость данной темы заключается в повсеместном использовании обработанной воды на промышленном предприятии. Она идет на хозяйственно-питьевые нужды, используется в качестве добавки к материалу для выпуска продукции, является теплообменной средой в котлах и теплообменниках. От качества поставляемой воды, зависит срок эксплуатации оборудования, качество выпускаемой продукции и, в конце концов, здоровье сотрудников предприятия.
Методологическая основа исследования основана на изучении литературных источников, рассматривающих затрагиваемые в данной работе вопросы, а также практическое наблюдение за существующими системами водоочистных сооружений.
Научная новизна данной работы заключается в предложении использовать в качестве коагулянта полиалюминия хлорид вместо коагулянта сульфат алюминия и обоснование данного решения.
Апробация работы:
Основные положения опубликованы в двух работах автора:
1) Гольцова Е.И. Совершенствование системы очистки воды на сооружениях ООО «Автоград водоканал» // International Independent Scientific Journal, 2021
2) Гольцова Е.И. Повышение эффективности реагентной водоподготовки. В сборнике статей Всероссийской научно-практической конференции Природопользование и устойчивое развитие регионов России. - МНИЦ, Пенза, 2021.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 3 глав, заключения, библиографии из 30 наименований. Общий объем работы 71 стр., включая 20 иллюстраций, 3 таблиц.
В данной работе рассматривались методы очистки природной воды из поверхностных источников от биологических примесей, для подготовки воды для предприятия (на примере АО «АвтоВАЗ»).
Были рассмотрены схемы установки оборудования для очистки питьевой воды, рассмотрены методы очистки, их преимущества и недостатки.
Самым распространенным методом очистки и водоподготовки природной воды является коагуляция. Она направлена на введение в поток воды, и приводит к слипанию между собой взвешенных органических и неорганических соединений, в результате чего образуются микрохлопья и макрохлопья. Такой метод необходим когда в воде содержатся вещества, дисперсность которых слишком мала, чтобы удалить их механическими фильтрами.
Способ коагуляции заключается в нейтрализации отрицательного заряда мелких частиц, что приводит к их слипанию и возможности удаления.
После образования хлопьев посредством добавления реагентов, взвешенные вещества удаляются механическими фильтрами. Наиболее распространенные механические фильтры — это смесители, камеры хлопьеобразования, осветлители с взвешенным слоем осадка.
Основное использование воды на предприятии направлено на хозяйственно-питьевое использование, вследствие этого было принято решение разработать улучшение водоочистки от биологических примесей. Так же такое решение было принято по той причине, что нынешняя система ООО «Автоградводоканал» не очищает забираемую воду от органических примесей до нужного уровня.
После рассмотрения существующей системы водоочистки и водоподготовки на ООО «АВК» рассмотрели на каком из этапов целесообразно вносить изменения. Предложение основывается на техническом, химической и экономическом обосновании. Чтобы не вносить существенные изменения в систему путем модернизации оборудования или строительства дополнительной установки, было принято наиболее рациональное решение.
В качестве улучшения предложен метод замены реагентов, используемых на станции водоочистки и водоподготовки. Если ранее на предприятии использовался коагулянт сульфат алюминия (которых проблематично использовать в холодный период времени, требует большей дозировки), в данной работе было предложено заменить его на полиалюминия хлорид (хорошо проводит очистки в холодный период года, не влияет на уровень рН воды, также эффективен для высокоцветной воды).
В результате проведенного сравнения пришли к выводу, что предложенный коагулянт использовать более рентабельно.
Были рассмотрены схемы установки оборудования для очистки питьевой воды, рассмотрены методы очистки, их преимущества и недостатки.
Самым распространенным методом очистки и водоподготовки природной воды является коагуляция. Она направлена на введение в поток воды, и приводит к слипанию между собой взвешенных органических и неорганических соединений, в результате чего образуются микрохлопья и макрохлопья. Такой метод необходим когда в воде содержатся вещества, дисперсность которых слишком мала, чтобы удалить их механическими фильтрами.
Способ коагуляции заключается в нейтрализации отрицательного заряда мелких частиц, что приводит к их слипанию и возможности удаления.
После образования хлопьев посредством добавления реагентов, взвешенные вещества удаляются механическими фильтрами. Наиболее распространенные механические фильтры — это смесители, камеры хлопьеобразования, осветлители с взвешенным слоем осадка.
Основное использование воды на предприятии направлено на хозяйственно-питьевое использование, вследствие этого было принято решение разработать улучшение водоочистки от биологических примесей. Так же такое решение было принято по той причине, что нынешняя система ООО «Автоградводоканал» не очищает забираемую воду от органических примесей до нужного уровня.
После рассмотрения существующей системы водоочистки и водоподготовки на ООО «АВК» рассмотрели на каком из этапов целесообразно вносить изменения. Предложение основывается на техническом, химической и экономическом обосновании. Чтобы не вносить существенные изменения в систему путем модернизации оборудования или строительства дополнительной установки, было принято наиболее рациональное решение.
В качестве улучшения предложен метод замены реагентов, используемых на станции водоочистки и водоподготовки. Если ранее на предприятии использовался коагулянт сульфат алюминия (которых проблематично использовать в холодный период времени, требует большей дозировки), в данной работе было предложено заменить его на полиалюминия хлорид (хорошо проводит очистки в холодный период года, не влияет на уровень рН воды, также эффективен для высокоцветной воды).
В результате проведенного сравнения пришли к выводу, что предложенный коагулянт использовать более рентабельно.
