Промышленные системы водоснабжения и водоотведения. Ресурсосберегаю

ГЛАВА 5. ТЕХНОЛОГИИ И УСТАНОВКИ ДЛЯ ОЧИСТКИ ЗАГРЯЗНЕННЫХ МОЕЧНЫХ ВОД

5.1. ОБЩИЕ ПОДХОДЫ К ПОСТРОЕНИЮ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ

СХЕМЫ ОЧИСТКИ ЗАГРЯЗНЕННЫХ МОЕЧНЫХ ВОД

Технологическая схема очистки загрязненных моечных вод основана на применении комбинации способов разрушения структуры загрязнений и способов отделения дестабилизированного загрязнения, описанных в предыдущих главах. Выбор способов зависит от решаемой задачи, а также технических

иэкономических факторов. К числу технических факторов можно отнести возможности конструктивного оформления технологического процесса очистки, управление им и удобство обслуживания оборудования. Экономическая целесообразность решения обусловлена необходимостью решения задачи с учётом сложившихся затрат на оборудование, обслуживание и платежей за воду, сброс сточных вод и утилизацию шлама и нефтепродукта.

Условия сброса моечных вод в канализацию различны. При сбросе вод в городской коллектор состав стоков нормируется «Правилами сброса…», выполнение которых предопределяет создание бессточной системы водоснабжения моечного комплекса, независимо от других факторов, влияющих на выбор схемы очистки. На моечных комплексах промышленных предприятий действует внутренний регламент предприятия, и при сбросе стоков из системы, даже если она оборотная, учитываются возможности разбавления, усреднения и очищающая способность заводских очистных сооружений по отдельным ингредиентам и в целом. Тем не менее основной характеристикой системы оборотного водопользования следует считать объем воды всистеме и потом секундный, часовой

исуточный циркуляционный расход. Поскольку существуют два

101

основных вида использования воды: подача воды на очищаемую поверхность и, наоборот, подача объекта погружением в воду, то перечисленные характеристики будут различаться, хотя динамика накопления загрязнений вобоих случаяходна итаже.

В основу технологической схемы очистки загрязненных моечных вод положен модульный метод построения очистного устройства, при котором за основу взяты не отдельные ингредиенты или их дисперсность, а вид присутствующих загрязнений: всплываемые, оседаемые, суспендированно-эмульгированные загрязнения. На рис. 5.1 приведена принципиальная трёхпоточная технологическая схема очистки загрязненных моечных вод. Установки для очистки загрязненных моечных вод выполнены в модульном исполнении, что позволяет оснащать ими как новые, так и существующие технологические комплексы, а также совершенствовать их в условиях эксплуатации.

Рис. 5.1. Принципиальная технологическая схема очистки загрязнённых моечных вод: 1 – бак-отстойник загрязнённых моечных вод; 2 – технологическая моечная установка;

3 – установка для сбора осадка; 4 – осадконакопитель; 5 – установка для сбора и очистки масла;

6 – установка для очистки загрязнённых моечных вод от эмульгированных и суспендированных частиц

102

Постановка задачи оптимального управления оборотной системой водопользования. Задана система очистки оборотных вод (рис. 5.2).

Рис. 5.2. Схема оборотной системы водопользования: 1 – емкость, 2 – перекачивающее устройство,

3 – очистное устройство

Рассматривается некоторый заданный отрезок времени Т, в течение которого в систему поступает некоторое количество ингредиента загрязнения массой mвх(t), t[0, T]. Очистным устройством из систем удаляется часть загрязнения mоу(t). Остальная масса mвых(t) остается в системе после очистки. Считается справедливым условие материального баланса поступления и удаления загрязняющего вещества, описываемое балансовым уравнением

Если считать, что загрязняющее вещество не выпадает в осадок и не отлагается в трубах системы, а объем воды в системе за время Т изменяется незначительно, то должно быть справедливо уравнение баланса для концентрации загрязняющего вещества (мг/л)

где w – объем системы, w1 – объем первого потока, w2 – объем второго потока, функция Соу (t) зависит от характеристик очистного устройства (площадь фильтра и т.п.).

103

Если считать характеристики очистного устройства заданными, то функция Соу (t) может быть определена эмпирическим путем.

Рассмотрим различные постановки задачи оптимизации очистногоустройстванапримерепроцесса очистки оборотныхвод.

Пусть задана функция Соу(t) = 1 f (t), где К1= w1 . Считает-

К1 w

ся, что в систему поступает вещество, концентрация которого увеличивает концентрацию в системе (резервуаре). Обозначим эту функцию Свх(t). Тогда суммарная концентрация вещества в резервуаре будет складываться из Свх(t) и концентрации вещества, оставшегося в воде после очистки Свых(t). Обозначим:

Будем считать, что эта функция из класса кусочно-непре- рывных функций, заданных на отрезке [0, T], т.е. U(t) KC [0, T]. По условиям задачи концентрация ингредиента в резервуаре не должна выходить из заданного интервала [Cmin, Cmax], т.е. должно выполняться условие

где С – некоторый требуемый уровень концентрации в резервуаре, например, С = ½ (Cmin + Cmax).

104

Тогда задача оптимального управления может быть сформулирована следующим образом: найти такой оптимальный процесс (x, и) KC [0, T] × KC [0, T], который сообщает минимум функционалу,

Задача может быть решена с использованием принципа максимума Понтрягина.

Оптимальная функция поступающей концентрации:

Видно, что решение (x, и) сообщает функционалу нулевое значение, т.е. является абсолютным минимумом задачи.

Аналогично можно рассмотреть следующую задачу оптимального управления очистным устройством в системе оборотных вод.

Пусть задана функция Свх (t) = f0 (t), а требуется определить функцию

Тогда задача оптимального управления будет иметь следующий вид:

найти (x и) KC [0, T] × KC [0, T],

0

x (t) = f0 (t) –U (t),

C1 ≤ U (t) ≤ C2, t [0, T],

где С1, С2 – характеристики фильтра, x (t) = K2·Cвых (t).

105

Задача имеет следующее решение (рис. 5.3):

где τ1, τ2 – моменты переключения управления, определяющиеся по заданным f0 (t), C1, C2, C, T.

Если данные таковы, то выполняется условие:

С1 ≤ 2f0 (t) – C, ≤ С2, t [0, T], τ1=0, τ2=T.

Рис. 5.3. Графическая интерпретация решения задачи

Таким образом, применение предложенной методики позволяет решить задачу оптимизации процесса очистки загрязненных вод для оборотных систем водопотребления.

5.2. УСТАНОВКИ ДЛЯ ОЧИСТКИ

ЗАГРЯЗНЕННЫХ МОЕЧНЫХ ВОД

Параметрический ряд оборудования может быть принят на основе объемов воды в системах и представлен в соответствии сГОСТ 8032-84 «Предпочтительные числа и ряды предпочтительныхчисел» R5:

1,00; 1,60; 2,50; 4,00; 6,30; 10,00.

На базе этого ряда разработана серия установок для очистки загрязненных моечных вод.

106

5.2.1. Установка для очистки загрязненных моечных вод от всплываемых загрязнений (масел)

Предлагаемая установка (рис. 5.4, 5.5) предназначена для сбора и очистки уловленных нефтепродуктов. Сущность способа очистки на данной установке заключается в сепарировании нефтяной эмульсии в поле гравитационных сил при температуре

20–70°С.

Рис. 5.4. Схема установки для сбора и очистки масла: 1 – отстойник; 2 – бак для сбора масла;

3 – бак для очистки масла; 4 – бак очищенного масла; 5 – механический фильтр

Рис. 5.5. Установка для сбора и очистки нефтепродуктов

107

Применение установки повышает качество уловленного нефтепродукта, поступающего на регенерацию. Очищенные нефтепродукты пригодны для сдачи на нефтебазы.

5.2.2. Установка для сбора оседаемых загрязнений (осадков)

Предлагаемая установка предназначена для сбора и транспортировкиосадка(рис. 5.6, 5.7). Установкапредставляетсобойемкость объемом1,2 м3 скрышкойипредохранительнымклапаном.

Рис. 5.6. Схема установки для сбора осадка

108