Расчет водобалансовых схем промышленных предприятий

Объем потребляемой воды на единицу измерения продукции (тонн, штук, метров и т.д.):

Q_п/п = q_o ∙N, (12)

где q_o – удельное потребление воды м³/ед.изм.,

N – мощность промышленного предприятия, ед.изм.

Вода на предприятии расходуется на технологические нужды в процессе производства продукта (в том числе, может входить в состав продукта), на охлаждение оборудования, на хозяйственно-бытовые нужды (питьевая вода, душ, уборные, столовые и т.д.).

На предприятии используется вода питьевого качества (на хоз/быт нужды и на те производственные нужды, где требуется вода питьевого качества) и техническая вода (без очистки или прошедшая частичную очистку, и специально обработанная вода – дегазированная, умягченная, обессоленная и т.п.).

При оборотной схеме часть слабозагрязненных сточных вод (как правило, после охлаждения оборудования) направляется на повторное использование (после очистки и/или охлаждения), при прямоточной схеме все стоки (с очисткой или без нее) сбрасываются в канализацию. Часть воды теряется в производстве: входит в состав готового продукта, испаряется и уносится в атмосферу в градирнях, испаряется в процессе ее использования, выводится с осадком при очистке сточных вод и т.д. – эти потери называются безвозвратными.

На предприятии образуются следующие сточные воды: хозяйственно-бытовые и производственные. Производственные сточные воды делятся на условно чистые (т.н., не требующие специальной очистки, которые можно сбрасывать в городскую канализацию без всякой очистки), загрязненные, которые очищаются на локальных очистных сооружениях и сбрасываются в канализацию и фильтрационные воды из шламонакопителя. Часть сточных вод (концентрированные или осадки с локальных очистных сооружений) утилизируются на предприятии – сжигаются или вывозятся на захоронение.

Рисунок 1 - Полная водобалансовая схема промышленного предприятия (изобразить на мм листе А₄, вставив свои значения).

Балансовая схема промышленного предприятия выглядит следующим образом:

Q_св.в^гoд = Q_ст^гoд + Q_бп^гoд, м³/год (13)

всего воды свежей из источника:

Q_св.в^гoд = Q_техн^гoд + Q_пр.п^гoд + Q_х/б^гoд , м³/год (14)

всего сточных вод:

Q_ст^гoд = Q_ст.пр^гoд + Q_ст.быт^гoд + Q_ст.б/о^гoд + Q_ст.шл^гoд, м³/год (15)

полный расход на производство продукции:

– при оборотной системе:

Q_полн^гoд = Q_св.в^гoд + Q_об^гoд, м³/год (16)

– при прямоточной системе:

Q_полн^гoд = Q_св.в^гoд; м³/год (17)

где Q_полн^год – полный расход на производство продукции м³/год,

Q_об^гoд – расход оборотной воды м³/год,

Q_св.в^гoд – всего свежей воды из источника на технические и хозяйственно-бытовые нужды м³/год,

Q_техн^гoд – технической воды (свежей из источника) м³/год,

Q_пр.п^гoд – для производственных целей (свежей из источника, питьевой) м³/год,

Q_х/б^гoд – для хозяйственно-бытовых целей (свежей из источника, питьевой) м³/год,

Q_ст.пр^гoд – производственные сточные воды м³/год,

Q_ст.быт^гoд – бытовые сточные воды м³/год,

Q_ст.б/о^гoд – сточные воды, не требующие специальной очистки м³/год,

Q_ст.шл^гoд – фильтрационные воды из шламонакопителя м³/год,

Q_ст^гoд – всего сточной воды м³/год,

Q_бп^гoд – безвозвратные потери м³/год.

а) (ПП №1) Комбинат льняных тканей (см. исходные данные по промышленным предприятиям табл. – 1).

Производительность в год – … м/год (по заданию).

Единица измерения – 1000 м.

N = 2 500 тыс.м ткани/год.

Расход оборотной воды:

Q_o6^гoд = Q_об ∙ N, м³/год

Q_об^сут = Q_o6^гoд/365 дней, м³/сут.

Расход технической воды:

Q_тex^гoд = Q_тex ∙ N, м³/год (18)

Q_тex^сут = Q_тex^гoд / 365 м³/сут (19)

Расход воды для производственных целей (питьевой):

Q_пр.п^гoд = Q_{произв.} ∙ N, м³/год (20)

Q_пр.п^сут = Q_пр.п^гoд / 365 м³/сут (21)

Расход воды на хозяйственно-бытовые нужды:

Q_x/б^год = Q_х.б. ∙N, м³/год (22)

Q_x/б^сут = Q_x/б^год / 365, м³/сут (23)

Расход свежей воды:

Q_св.в^гoд = Q_св.в.∙ N, м³/сут (24)

Q_св.в^сут = Q_св.в^гoд / 365, м³/сут (25)

Расход сточных вод:

Q_ст^гoд = Q_ст ∙ N, м³/год (26)

Q_ст^сут = Q_ст^гoд / 365, м³/сут (27)

Расход на безвозвратные потери:

Q_бп^roд = Q_бз ∙ N, м³/год (28)

Q_бп^сут = Q_бп^roд / 365, м³/сут (29)

Полный расход на производство продукции:

Q_полн^год = … м³/год (формула 24)

Q_полн^сут = …м³/сут (формула 25)

Рисунок 2 - Водобалансовая схема комбината льняных тканей (изобразить на мм листе А₄, вставив свои значения).

б) (ПП № 2) Производство высших спиртов(см. исходные данные по промышленным предприятиям табл. – 1).

Производительность в год – N т (исходные данные)

Расход оборотной воды:

Q_o6^гoд = Q_об ∙ N, м³/год (30)

Q_об^сут = Q_o6^гoд / 365, м³/сут (31)

Расход технической воды:

Q_тex^гoд = Q_тex ∙ N, м³/год (32)

Q_тex^сут = Q_тex^гoд / 365, м³/сут (33)

Расход воды для производственных целей (питьевой):

Q_пр.п^гoд = Q_{произв.} ∙ N, м³/год (34)

Q_пр.п^сут = Q_пр.п^гoд / 365, м³/сут (35)

Расход воды на хозяйственно-бытовые нужды:

Q_x/б^год = Q_х.б. ∙N,м³/год (36)

Q_x/б^сут = Q_x/б^год / 365, м³/сут (37)

Расход свежей воды:

Q_св.в^гoд = Q_св.в.∙ N, м³/сут (38)

Q_св.в^сут = Q_св.в^гoд / 365, м³/сут (39)

Расход сточных вод:

Q_ст^гoд = Q_ст ∙ N, м³/год (40)

Q_ст^сут = Q_ст^гoд / 365, м³/сут (41)

Расход на безвозвратные потери:

Q_бп^roд = Q_бз ∙ N, м³/год (42)

Q_бп^сут = Q_бп^roд / 365, м³/сут (43)

Полный расход на производство продукции:

Q_полн^год = Q_св.в^гoд+ Q_o6^гoд, м³/год (44)

Q_полн^сут = Q_полн^год / 365 м³/сут (45)

Рисунок 3 - Водобалансовая схема производства высших спиртов (изобразить на мм листе А₄, вставив свои значения).

в) (ПП № 3) Производство циклогексана (см. исходные данные по промышленным предприятиям табл. – 1).

Производительность в год – N т (исходные данные).

Расход оборотной воды:

Q_o6^гoд = Q_об ∙ N, м³/год (46)

Q_об^сут = Q_o6^гoд / 365, м³/сут (47)

Расход технической воды:

Q_тex^гoд = Q_тex ∙ N,м³/год (48)

Q_тex^сут = Q_тex^гoд / 365 м³/сут (49)

Расход воды для производственных целей (питьевой):

Q_пр.п^гoд = Q_{произв.} ∙ N, м³/год (50)

Q_пр.п^сут = Q_пр.п^гoд / 365, м³/сут (51)

Расход воды на хозяйственно-бытовые нужды:

Q_x/б^год = Q_х.б. ∙N, м³/год (52)

Q_x/б^сут = Q_x/б^год / 365 м³/сут (53)

Расход свежей воды:

Q_св.в^гoд = Q_св.в.∙ N, м³/сут (54)

Q_св.в^сут = Q_св.в^гoд / 365 м³/сут (55)

Расход сточных вод:

Q_ст^гoд = Q_ст ∙ N, м³/год (56)

Q_ст^сут = Q_ст^гoд / 365 м³/сут (57)

Расход на безвозвратные потери:

Q_бп^roд = Q_бз ∙ N,м³/год (58)

Q_бп^сут = Q_бп^roд / 365 м³/сут (59)

Полный расход на производство продукции:

Q_полн^год = Q_св.в^гoд+ Q_o6^гoд, м³/год (60)

Q_полн^сут = Q_полн^год / 365 м³/сут (61)

Рисунок 4 - Водобалансовая схема производства циклогексана (изобразить на мм листе А₄, вставив свои значения).

5 Расчет водопроводных очистных сооружений

Исходные данные для выбора технологической схемы подготовки воды для хозяйственно-питьевых целей: мутность – … мг/л, цветность – … град. (исходные данные).

Количество воды, подаваемой ВОС в город и на три промпредприятия, определяется как сумма питьевой воды, потребляемой городом и всеми промпредприятиями:

Q_ВОС^сут = Q_гop^сут + ПП№1(Q_св.в^сут – Q_тex^сут) + ПП№2(Q_св.в^сут – Q_тex^сут) ПП№3(Q_св.в^сут – Q_тex^сут), м³/сут (62)

Количество воды питьевого качества, потребляемой промпредприятием определяется как разница между общим расходом свежей воды и расходом технической воды. Техническая вода на промпредприятия подается из собственного водозабора технической воды.

Q_ВОС^час = Q_ВОС^сут / 24, м³/час (63)

Q_ВОС^год = Q_ВОС^сут ∙ 365, м³/год (64)

Согласно СНиП 2.04.02.84 воды источников водоснабжения подразделяются:

а) в зависимости от расчетной максимальной мутности (ориентировочно количество взвешенных веществ) на:

маломутные — до 50 мг/л;

средней мутности — св. 50 до 250 мг/л;

мутные — св. 250 до 1500 мг/л;

высокомутные — св. 1500 мг/л;

б) в зависимости от расчетного максимального содержания гумусовых веществ, обусловливающих цветность воды, на:

малоцветные — до 35;

средней цветности — св. 35 до 120;

высокой цветности — св. 120°.

Расчетные максимальные значения мутности и цветности для проектирования сооружений станций водоподготовки следует определять по данным анализов воды за период не менее чем за последние три года до выбора источника водоснабжения.

П.6.9 [1] к водам средней мутности и цветности относятся воды с мутностью 50 – 250 мг/л и цветностью 35 – 120 град. Согласно табл. 15 [1] для очистки вод с данными показателями следует применять схему с горизонтальными отстойниками и скорыми фильтрами.

Доза коагулянта по мутности: Д_к^м = 36 мг/л (табл.16 [1]).

Доза коагулянта по цветности Д_к^ц = 4 * = 4 * = 31 мг/л (65)

Принимаем бóльшую дозу: Д_к = 36 мг/л.

Расчет горизонтальных отстойников.

Площадь отстойников в плане:

F = (α_o6 * Q_ВОС^час) / (3,6 * U_o), м² (66)

где α_o6 = 1,3 коэффициент объемного использования отстойников (п. 6.67 [1]), U_o = 0,45 – 0,5 мм/с – скорость выпадения взвеси (по табл. 18 [1]),

Длина отстойников:

L = H_cp * (v_cp / U_o), м (67)

где Н_ср = 3,5 м – средняя высота зоны осаждения (п. 6.68 [1]),

v_cp = 8 мм/с – расчетная скорость горизонтального движения воды в начале отстойника (п. 6.68 [1]);

U₀- скорость выпадения взвеси, мм/с, принимаем по табл. 18[1], равное 0,45 мм/с.

Принимаем L = … м.

Отстойники разделяются на продольные секции шириной не более 6 м. Принимаем трехсекционный отстойник с шириной секции B = 4 м. Количество отстойников:

N = F / (L *B * n), (68)

где n – число секций.

Принимаем … отстойника.

Процесс удаления осадка из отстойников.

Объем осадка, образующегося в отстойниках определяется как:

W_oc = Q_ВОС^cyт * (С_cp – М_о) / δ, м³ (69)

М_о – мутность воды, выходящей из отстойника, М₀ = 8 – 12 мг/л;

δ – средняя концентрация осадка в после уплотнения, г/м³, зависит от мутности поступающей воды и времени уплотнения (по табл. 19 [1]);

С_ср – средняя концентрация взвешенных веществ в воде, поступающей в отстойник:

С_ср = М + К_к * Д_к + 0,25 * Ц + И, мг/л (70)

где М – мутность исходной воды, мг/л;

Ц – цветность исходной воды, град;

К_к = 0,55 – коэффициент для неочищенного сернокислого алюминия (п. 6.65 [1]);

Д_к – принятая доза коагулянта;

И – количество нерастворимых взвешенных веществ, вводимых с известью (в данном проекте не учитывается: И = 0).

Расход воды, сбрасываемой с осадком с учетом коэффициента разбавления осадка К_р=1,5, при гидравлическом удалении осадка (п. 6.74 [1]):

Q_oc^сут = К_р * W_oc, м³/сут (71)

То же в процентах от суточного расхода:

p_ос = Q_ос^сут / Q_ВОС^сут *100, % (72)

Расход воды, сбрасываемой с осадком в течение всего года:

Q_oc^год = Q_oc^сут ∙365, м³/год (73)

Для уменьшения объема утилизируемого осадка применяют уплотнение на сгустителях и последующее фильтр-прессование, что позволяет снизить влажность осадка до 70%. Исходная влажность осадка из отстойника – около 98%.

Расход воды, сбрасываемой с уплотненным осадком в течение всего года:

Q_yпл^год = Q_ос^год * (100 – р_ос) / (100 – 70), м³/год (74)

Q_yпл^сут = Q_yпл^год / 365, м³/сут

В процентах:

р_упл = Q_yпл^сут / Q_ВОС^сут * 100, % (75)

Расход оборотной воды, возвращающейся в голову ОС (очистные сооружения) в течение года:

Q_возв^год = Q_ос^год – Q_yпл^год, м³/год (76)

Q_возв^сут = Q_возр^год / 365, м³/сут (77)

Процент воды, возвращающейся в голову очистных сооружений при применении сгустителей и фильтр-прессов:

р_возв = р_ос – р_упл, %. (78)

Расчет скорых фильтров.

Принимаем однослойные скорые фильтры с загрузкой из кварцевого песка с диаметром зерен 0,8 – 1,0 мм, высота слоя загрузки 1,3 м, скорость фильтрования при нормальном режиме v_н = 6 м/ч, при форсированном v_ф = 7 м/ч (табл. 21 [1]).

Площадь фильтров:

F_ф = Q_ВОС^сут / (Т_ст ∙v_н – n_пр ∙q_пр – n_пр ∙ t_пр ∙ v_н), м² (79)

Т_ст = 24 ч – продолжительность работы станции в течение суток;

n_пр = 2 – число промывок фильтра в сутки;

q_пр – удельный расход на промывку фильтра:

q_пр = 3,6 * w * t_пром, м³

w = 14 л/(с∙м²) – интенсивность промывки (табл. 23 [1]),

t_пром = 6 мин = 0,1 ч – продолжительность промывки фильтра (табл. 23 [1]),

t_пр = 0,33 ч – время простоя фильтра в связи с промывкой.

Количество фильтров должно быть не менее четырех. Ориентировочно количество фильтров определяется как:

N_ф = /2 (80)

Площадь одного фильтра:

F = F_ф / N_ф, м² (81)

Проверка скорости при форсированном режиме:

v_ф = v_н ∙ N_ф / (N_ф – 1) (82)

Промывка фильтров

Объем воды для промывки одного фильтра:

W_пр = F * q_пр, м³ (83)

Суточный промывной расход:

Q_пp^сут = N_ф * W_пр * n_пр, м³/сут (84)

Процент, который составляет расход воды от промывки фильтров от суточного расхода:

p_пр = Q_пp^сут /Q_ВОС^сут * 100, % (85)

Расход воды на промывку в течение всего года:

Q_пp^год = Q_пp^сут *365, м³/год (86)

При повторном использовании воды от промывки фильтров 80% воды возвращается в голову очистных сооружений, а 20% – сбрасывается с осадком.

Расход воды, сбрасываемой с осадком от всех фильтров:

Q_ос.ф^сут = Q_пp^сут * 0,2, м³/сут (87)

Q_ос.ф^год = Q_ос.ф^сут * 365, м³/год (88)

Процент, который составляет расход промывной воды, сбрасываемой с осадком, от суточного расхода:

p_ос.ф = Q_ос.ф^сут / Q_ВОС^сут * 100, % (89)

Расход промывной воды, используемой повторно:

Q_повт.ф^сут = Q_пp^сут * 0,8, м³/сут (90)

Q_повт.ф^год = Q_повт.ф^сут * 365, м³/год (91)

Процент, который составляет расход промывной воды, используемой повторно, от суточного расхода:

p_повт.ф = p_пр – p_ос.ф, % (92)

Поиск по сайту: