Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

I. ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЗАМКНУТЫХ СИСТЕМ

Основные направления повышения технического уровня проектных решений развития водного хозяйства определяются региональными (степень урбанизации территории, климат, наличие свободных зе­мель, народнохозяйственное значение водных объектов, производ­ственная инфраструктура и др.), техническими (наличие оборудо­вания, материалов, кадров и др.), экономическими (стоимость энергии и др.) и специфическими (заповедники и др.) факторами.

При этом следует учитывать, что основной тенденцией развития народного хозяйства страны, наиболее полно учитывающей особеннос­ти данного экономического района, является создание территориаль­но-производственных комплексов (ТПК), в которых будут решены воп­росы охраны и рационального использования водных ресурсов.

Современное компьютерное автоматизированное проектирование основано на "твердом" моделировании, т. е. умении придавать про­ектируемым объектам видимость твердых макетов, которые создаются на основе уравнений, описывающих так называемые "примитивы11 — ву-

бы, сферы, конусы и другие элементы. При этом производится компь­ютерный анализ полученного объекта. Совмещенные проектирования и производства дает несомненный выигрыш во времени.

При проектировании замкнутых систем необходимо классифициро­вать предприятия по степени сложности создания на них этих сис­тем. Предложено разделить эти системы на пять групп. К первой группе относятся системы, требующие разработки и внедрения новых технолооических процессов и оборудования.

Ко второй группе относятся системы, требующие совершенствова­ния существующей технологии и оборудования. Например, на предпри­ятиях машиностроения, черной и цветной металлургии необходимо, внедрение новой технологии промывки изделий после травления и обезжиривания и оборудования для этих процессов; разработка и внедрение методов регенерации или переработки отработанных тра­вильных и обезжиривающих растворов; разработка методов стабилиза­ционной обработки смазочно-охлаждающих жидкостей.

Третья группа включает системы, требующие некоторого изменения технологического процесса, например при обогащении руд.

К четвертой груше относятся системы, требующие разработки и внедрения методов очистки локальных потоков сточных вод, обес­печивающих создание внутритехнологических оборотных систем водо­снабжения и утилизацию извлеченных продуктов.

Пятая группа — это системы, требующие осуществления меропри­ятий по использованию известных приемов и методов очистки сточ­ных вод, кондиционирования вода оборотных систем (например, в черной и цветной металлургии при ъяедрении оборотных систем ох­лаждения и очистки газов, пылеподавления, гидротранспорта и др.).

Необходимость внедрения замкнутых бессточных и безотходных систем водного хозяйства в промышленную практику поставила перед проектными организациями ряд задач, не встречавшихся ранее.

Создание замкнутых систем требует комплексной работы спепиа — листов различного профиля — технологов, специалистов по водному хозяйству, экономистов, гигиенистов и др.

Постоянно растут требования к качеству оборотной воды: содер­жанию в ней растворимых солей, нефтепродуктов, ПАВ и др. Именно в использовании оборотной воды вместо свежей огромные резервы экономии свежей воды. Так, даже на гальваническом производстве можно успешно применять оборотную воду (например, на Минском тракторном заводе). Для ЗСВ гальванических и травильных участков разработана система автоматизированного проектирования (САПР) в

Одесском инженерно-строительном институте. Автори считают, что. для разработки модели необходимо определить требования к ней и наложить определенные ограничения. Предложены следующие требова­ния: ,

1. Модель должна охватывать проектирование сооружений водо­снабжения и канализации в комплексе.

2. Модель должна быть применимой как при проектировании ново­го предприятия, так и при реконструкции уже имеющегося.

3. Модель должна быть применимой как при наличии предварителі ных исследований возможности использования того или иного метода обработки стоков данного состава, так и при их отсутствии.

4. Модель должна достаточно адекватно воспроизводить процесс проектирования и в то же время быть достаточно простой для ее реализации.

5. Структура модели должна позволять ее расширение и модифи­кацию отдельных блоков.

6. Модель должна быть доступна для работы с ней лицам, не являющимся специалистами в области вычислительной техники.

В качестве основных ограничений приняты следующие:

1) в модель закладываются только те методы, схемы и соору­жения обработки стоков и методики их расчета, которые содержат­ся в нормативной и справочной литературе;

2) при наличии на одном предприятии нескольких видов галь­ванических стоков модель рассматривает только две группы вари­антов: стоки обрабатываются по традиционной схеме, предусмат­ривающей отдельное обезвреживание циан — и хромсодержащих сто­ков, а затем их совместную обработку с кислотно-щелочным сто­ками; каждый вид стоков обрабатывается отдельно с максимально возможной степенью регенерации ценных компонентов.

Как свидетельствует опыт проектирования, при разработке систем очистки промышленных сточных вод основным, критерием вы­бора схемы обработки являются приведенные затраты. Одним из вопросов, который необходимо решать при проектировании систем водного хозяйства промпредцриятий, является использование по­верхностных сточных вод (ПСВ). Технические трудности и наиболь­шие затраты на очистку ПСВ связаны со случайным режимом их об­разования, неравномерностью расхода и поступлением в сеть про­изводственно-дождевой канализации на большинстве существующих предприятий. Поэтому при проектировании очистных сооружений следует рассмотреть вопрос о возможности и целесообразности

совместной или раздельной очистки сточных вод. В большинстве случаев необходимо исключить сброс в дождевую канализацию не­загрязненных нагретых (продувочных) вод путем проведения отно­сительно недорогих мероприятий — стабилизационной обработки оборотной воды и упорядочения сети и сооружений.

Необходимо прекратить поступление в ПСБ сточных вод, содер­жащих специфические загрязнения: минеральные соли, поверхност­но-активные вещества и др. В ряде случаев целесообразно совмес­тить очистку ПСВ и производственных сточных вод с идентичным характером загрязнений, что позволяет снизить затраты и обеспе­чить работу установок по доочистке сточных вод в более стабиль­ном режиме и непрерывно в течение года.

При схеме с отводом очищенной воды в водный объект основным сооружением ЛДЯ очистки ПСВ является ливнеотстойник. Наиболее экономично приспособить. для этой цели естественные емкости — прудки и выработки, куда направляют обычно все ПСВ. Из таких ливнеотстойников осадок удаляют в шлаконакопитель с помощью земснарядов. При отсутствии естественных емкостей сооружают специальные ливнеотстойники. Расчетный расход сточных вод и конструктивные размеры сооружений определяют исходя из метеоро­логических данных и принятого периода однократного превышения расчетной интенсивности дождей.

Очистка практически полного годового количества ПСВ требует их аккумулирования и подачи на установку доочистки в постоянном расходном* При отсутствии естественных емкостей и недостатке территории проектируют систему аккумулирования, схема которой показана на рис. 58. Ливнеотстойник предназначен идя первичного отстаивания сточных вод от грубодисперсных примесей и задержания случайных предметов, а также для частичного аккумулирования объ­емов дождей в пределах расчетной интенсивности. Это позволяет снизить производительность насосных агрегатов для подачи ПСВ в ливненакопитель до приемлемой мощности.

С целью уменьшения стоимости строительства. днище ливненакопи — теля размещают на уровне земли. Очищают его от отложений вращаю­щимися скребками (механизм сгустителей с центральным приводом и удлиненным приводам валом). Отложения подают в приямок, откуда осадок откачивают шламовыми насосами. Обычно в практике проекти­рования не учитывают сложностей, связанных с удалением накапли­вающихся осадков. Вариант конструктивной схемы ливненакопителя большой емкости (диаметр 50-60 м и бехяее) разработан Уралгипро — мезом.

Рис* 58. Схема аккумулирования поверхностных сточных вод и об-

ботки осадка:

— ливнеотстойник; 2 — насосная станция; 3 — ливненакопитель;

4 — бункер-сгуститель осадка; 5 — дренируемый бункер для обез­воживания осадка; 6 — грейфер для перегрузки осадка; 7 — насо­сы для подачи воды в ливненакопитель; 8 — насосы для откачки осадка из ливненакопителя в бункер-сгуститель; 9 — насосы для подачи воды на доочистку; I — поступление сточных вод; П — по­дача воды в ливненакопитель; Ш — отбор воды из ливненакопителя; ІУ — подача воды на доочистку; У — подача осадка в дренируемый бункер; УІ — подача осадка в бункер-сгуститель; УП — слив от — стоенной воды; УШ — перегрузка осадка в дренируемый бункер;

IX — отвод фильтрата; X — выгрузка осадка в транспорт

Доочистка ПСВ, прошедших через ливнеотстойники и ливненакопи — тели, до требований правил охраны поверхностных вод — дорогостоя тая и труднорешаемая задача. Поэтому в качестве первоочередного природоохранного мероприятия ограничиваются, как правило, стро­ительством ливнеотстойников, что позволяет существенно улучшить качество отводимых в водоем сточных вод* После этого дополняют схему обработки ПСВ ливненакопителями и установкой доочистки, что позволяет использовать их для частичной замены свежей воды.

Утилизация осадков ПСВ пока нецелесообразна из-за нижкого со­держания ценных компонентов, поэтому их вывозят в специально оборудованные отвалы. Способ обезвоживания осадков зависит от места их образования в технологической схеме очистки ПСВ.

Практически всегда можно изыскать возможности для уменьшения водопотребления. Так, охлаждение оборотной воды в ряде случаев целесообразно осуществлять в закрытых теплообменниках — аппара­тах воздушного охлаждения. При использовании их вместо испари­тельных • градирен значительно уменьшается потребление вода на подпитку оборотных систем из внешних источников, исключается загрязнение и упаривание оборотной воды, причем для циркуляции оборотной воды достаточно только одной группы насосов.

Отсутствие ограничений в расстоянии между установками охлаж­дения и зданиями, сооружениями и дорогами позволяет сократить длину водоводов и энергетических коммуникаций. Во многих случа­ях при создании закрытых систем имеется возможность повысить температуру охлаждающей вода и температурный перепад, что сок­ращает расход циркулирующей воды и создает возможность эффектив­ной утилизации тепла, отводимого от охлаждаемого оборудования.

Как показывают расчеты, оптимальный (по приведенным затратам) перепад температур в закрытом водооборотном контуре лежит в диа­пазоне 40-100 °С. Все вышеизложенное приводит к повышению надеж­ности, экономической и экологической эффективности систем оборот­ного водоснабжения.

Примером реализации закрытого водооборотного контура является оборотный цикл охлаждения компрессоров К-250-62 компрессорной станции Синарского трубного завода. В качестве охладителя оборот­ной воды здесь используют два аппарата воздушного охлаждения разного типа.

Аппарат типа АВЗ-Д (рис. 59) Бугульминского машиностроитель­ного завода имеет 6 теплообменных станций с трубами длиной 8 м и коэффициентом оребрения 9, установленных горизонтально по зигза­гообразной схеме. Общая поверхность охлаждения составляет 7500 м2. Охлаждающий воздух подается от двух вентиляторов диамет­ром 2,8 м.

Аппарат типа АБОВ Таллиннского машиностроительного завода пер­воначально имел шатровую компоновку из 16 зигзагообразно располо­женных секций с трубами. длиной 8 м и коэффициентом оребрения 14,6,

Рис. 59. Аппараты воздушного охлаждения воды (в оборотном цикле водоснабжения компрессорной станции Синарского трубного завода)

Обикл поверхность охлаждения составляла 12800 м2. Синарским труб­ным заводом была выполнена реконструкция аппарата с заменой его теплообменных секций на 8 секций общей площадью 10200 м2 от аппа­рата типа АВЗ-Д Бутульминского завода.

Расход вода в оборотном цикле составляет 600-700 м3/ч; аппа­раты потребляют 3,5-4,5 МВт. В летнее время работают одновремен­но. два аппарата; при этом температурный перепад составляет 5-6 °С, температура охлазденной воды выше температуры по смочен­ному термометру (17 °С) на 12-15 °С. В зимний период из-за сниже­ния температуры охлаждаемой воды до 5-8 °С и возникновения опасности промерзания трубок один из аппаратов отключают. Ос­тавшийся в работе охладитель обеспечивает температурный перепад оборотной воды 10-12 °С при температуре нагретой воды 20-25 °С.

Целесообразность применения аппаратов воздушного охлаждения для конкретных условий необходимо устанавливать технико-эконо­мическими расчетами.

Создание замкнутой системы всегда требует новых технических решений, внедрение которых может решить проблему. Особенно это относится к хвостовым установкам. Кроме того, всегда вызывает значительные трудности руконструкция водного хозяйства дейст­вующего предприятия.

Наиболее приемлемый вариант в данном случае почти никогда не бывает наиболее экономичным, т. е. таким, какой бы мы выбра­ли. для нового предприятия. При этом решающее значение имеют. местные (специфические) факторы: ограниченность свободной про­изводственной площади, трудности прокладки дополнительных сетей внутри цехов и по территории предприятия, необходимость разум­но использовать уже существующие и действующие установки и со­оружения, сложившаяся технология производства и др. В выборе оп­тимального технического решения в этом случае должны принимать участие научные организации.

Проектирование замкнутых систем выдвинуло некоторые новые методические вопросы. Как это практиковалось и ранее, проекти­рование сложных систем ведется поэтапно* Идея заключается в том, что при выполнении технико-экономических — обоснований (ТЭО) оп­ределяются принципиальные решения, а детальная разработка их идет в течение всего периода технического и рабочего проекти­рования и даже строительства (так называемое "непрерывное про­ектирование”). Полученные результаты используются при проекти­ровании и являются основой составления технологических регла­

ментов для эксплуатации. В работе обязательно участвуют пред­приятие-заказчик, проектное и научно-исследовательское подраз­деления.

Проектирование замкнутых бессточных и безотходных систем водного хозяйства промышленных предприятий наряду с разработкой новых технологических схем обработки сточных вод требует и но­вых конструктивно-компоновочных решений объектов. Принципиаль­ным моментом является создание крупных централизваонных блоков (корпусов) очистных сооружений в отличие от ранее проектиро­вавшихся мелких разрозненных установок. По существу, теперь на любом современном предприятии создается свой сложный химико — технологический комплекс получения чистой воды. Только в БОСе возможны осуществление процессов обработки воды и осадков с применением сложного оборудования, действенного контроля и уп­равления технологическими процессами, совмещение ряда основных и вспомогательных узлов, механизация труда и увеличение его производительности, повышение культуры производства.

Другим новым элементом в проектировании замкнутых систем яв­ляется отказ от строительства подземных самотечных сетей по от­воду стоков из цехов на очистные сооружения. Такие сети дороги, их тяжело эксплуатировать, а очистные’ сооружения приходится сильно заглублять (до 10 м и более). Вместо этого предусматрива­ется прокладка напорных сетей по эстакадам, низким опорам, ко­лоннам зданий цехов. Желательно исключать из проектов локальные подземные очистные сооружения (колодцы-нейтрализаторы, маслоло — вушки и др.), размещающиеся на выпусках сетей из цехов. Их экс­плуатация сопряжена с тяжелым ручным трудом обслуживающего пер­сонала в антисанитарных условиях и невозможностью какого-либо контроля за работой сооружений. С целью уменьшения капитальных затрат и упрощения схемы водного хозяйства целесообразно объеди­нять отдельные системы подачи воды потрибетелям при сохранении раздельного отвода стоков разного качества и производить доочист­ку стоков на общих сооружениях.

При создании бессточных и безотходных систем водного хозяйст­ва предприятий осуществляется объединение локальных подсистем (оборотных циклов, прямоточных систем водоснабжения и канализа­ции) в единую, органически связанную систему всего предприятия, оптимальную по экономическим и экологическим показателям.

Условие замкнутости и безотходности системы — материальный баланс воды и всех поступающих в систему компонентов (с подпи- точной водой, при использовании воды потребителями, при ее об—

работке и охлаждении) с обеспечением нормативного качества воды (стабильность, температура, концентрация компонентов по техноло­гическим и санитарным условиям) и переработкой отходов ее очистки.

Уралгипромезом при проектировании бессточных систем ПЕГГЗ и. других трубных заводов разработан метод расчета предельных кон­центраций компонентов в сложных системах оборотного водоснаб­жения. Представляют интерес разработки технологических схем и проектные решения по созданию ЗСВ для предприятий, потребляющих сравнительно небольшие количества воды (до 100 м3/ч), но имеющих весьма сложный состав загрязнителей (неорганических и органичес­ких водорастворимых веществ). В качестве примера можно привести создание ЗСВ производства печатных плат, где предусмотрены обра­ботка и возврат в производство слабоконцентрироваяных промывных вод, переработка отработанных технологических растворов с выде­лением и утилизацией полезных компонентов, обезвреживание всех образующихся отходов.

По одной из схем производится локальная очистка хром-, медь­содержащих и кислотно-щелочных промывных вод методами нейтрали­зации, осаждения и сорбции с целью выделения основнйй части за­грязнений. Затем отдельные потоки очищенных от взвешенных ве­ществ промывных вод объединяются в один общий поток и направля­ются для деминерализации на многоступенчатые обратноосмотичес­кие установки. Полученный в результате этой обработки концентрат отправляют на установку доупаривания, а оттуда на установки сжи­гания. Ковденсат после обратноосмотических установок и конденсат, полученный на установке доупаривания, используют на технологичес­кие нужды производства. Разработано несколько вариантов техноло­гических схем, различающихся главным образом узлом деминерализа­ции продувных вод (обратноосмотическим или выпарным).

Отработанные технологические растворы первоначально проходят обработку на локальных очистных сооружениях, где происходит вы­деление полезных компонентов — меди и комплексообразователей (трилона Б и калия-натрия виннокислого). Отработанные растворы используемых в технологии органических растворителей подвергаются обработке (дистилляции) для возврата очищенных растворителей в производство.

Отработанные растворы кислот и щелочей используются на очист­ных сооружениях для нейтрализации технологических растворов и промывных вод. В составе комплекса очистных сооружений произ­водства печатных плат предусмотрены установки огневого обезврежи-

вания отходов, образующихся на локальных очистных сооружениях: кубовых остатков органосодержащих растворов; концентратов, содер­жащих смесь органических и минеральных веществ; концентратов ми­неральных солей; смеси твердых горючих отходов производства (упаковка и т. п.).

По другой схеме промывные воды (ПВ), образующиеся в технологи­ческих процессах, подразделяются на группы в основном производ­стве и подаются отдельными потоками на очистные сооружения. Пре­дусмотрены выделение и раздельная обработка следующих групп ПВ: хромсодержащие, щелочные органосодержащие, кислотно-щелочные без органики, содержащие органические комплексы меди, содержащие аммиачные комплексы меди; от процессов активации и др. Разделение ПВ на группы позволяет произвести наиболее эффективную предочист — ку каждого потока до их объединения перед подачей на доочистку и обессоливание. Щелочные органосодержащие стоки предусмотрено очищать на компактной биохимической установке, которая является составной частью очистного комплекса.

Комментарии запрещены.