Рассчитать установку для анаэробно-аэробноой очистки и упариванием стока нефтехимического предприятия (4 тыс. куб. м в сутки)

Очищенная вода выводится из реактора [4].Аэробный реактор, в свою очередь, может иметь различные конструкции, такие как активный иловый или избирательный окислительный реакторы. В аэробном реакторе процесс аэрации и биодеструкции сточной воды происходит внутри реактора без использования гравитации. В некоторых случаях аэробные реакторы могут использовать систему перемешивания для обеспечения контакта сточной воды с микроорганизмами и кислородом.Таким образом, основное отличие аэротенка от аэробного реактора заключается в различной конструкции и принципе работы, но оба виды реакторов предназначены для биологической очистки сточных вод.Аэробный реактор (биореактор) — это система, которая используется для очистки и обработки сточных вод и отходов, основанная на процессе аэробного биологического разложения. В аэробных реакторах микроорганизмы (бактерии) используют кислород из воздуха для разложения органических веществ в сточной воде в неорганические соединения, такие как вода и углекислый газ (см. рисунок 11).Рисунок 101 – Биореактор (анаэробный реактор)Аэробные реакторы имеют ряд преимуществ перед анаэробными реакторами. Во-первых, они более эффективны в обработке сточных вод с высокой концентрацией органических веществ и загрязнений. Во-вторых, аэробные реакторы обычно имеют более высокую скорость очистки сточных вод, что позволяет более быстро получить качественную очищенную воду. Кроме того, аэробные реакторы обычно не создают неприятных запахов, как это может быть в случае анаэробных реакторов.Существует несколько типов аэробных реакторов, включая активный и пассивный типы. Активные аэробные реакторы используют механический и электрический оборудование для смешивания сточной воды с бактериями и подачи воздуха. Пассивные аэробные реакторы, с другой стороны, не требуют механического оборудования и обеспечивают циркуляцию воздуха и разложение органических веществ естественным путем.Аэротенк - это соединение или контейнер, используемый для хранения и транспортировки сжатого или сжиженного газа, обычно в воздушном виде. Аэротенки могут быть выполнены из различных материалов, таких как сталь или алюминий, и обычно имеют прочную конструкцию для безопасного хранения газа под давлением. Они используются в различных областях, включая промышленность, авиацию и медицину (см. рисунок 12) [4].Рисунок 12 – Схем аэротенкаПринцип работы аэротенка основан на использовании технологии аэрации и осаждения.В начале процесса сточные воды поступают в аэротенку через специальные отверстия или трубопроводы. Здесь они подвергаются интенсивной аэрации, то есть насыщаются кислородом. Для этого обычно применяют компрессоры, которые подают воздух под давлением в аэротенку[5].Аэрация сточных вод помогает улучшить окисление органических веществ и других загрязнений, присутствующих в сточных водах. Кислород стимулирует деятельность существующих в воде микроорганизмов и создает условия для активного биологического разложения загрязнений.Затем сточные воды проходят процесс осаждения, при котором тяжелые частицы и осадки оседают на дно аэротенки под воздействием гравитации. Отделение осадков происходит благодаря установленным в аэротенке барьерам или ламелям, которые обеспечивают равномерное распределение сточных вод по всему объему аэротенки.Чистая вода вытекает из аэротенки верхней частью, где она собирается и выходит через соответствующий выпускной трубопровод. Осадки, осевшие на дно аэротенки, затем удаляются и отправляются на дополнительную обработку или удаление.Преимущества аэротенки включают низкие эксплуатационные затраты, высокую эффективность очистки, компактность устройства и возможность автоматического контроля и управления процессом очистки [5]. Однако, для достижения оптимальных результатов очистки, важно правильно выбрать размеры и дизайн аэротенки, а также контролировать и поддерживать уровень аэрации и осадка в пределах рекомендованного диапазона.РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬОценим затраты на очистку исходного стока, супариванием выходящего с очистных сооружений стока на примере данных из «ЭКОС Групп», по примеру задач из книги «Прикладная экобиотехнология»[3]. В этом случае экологические платежи отсутствуют, однако требуется топливо для упаривания. Частьего может быть компенсирована выделяющимся биогазом. Полученный сухойпродукт имеет высокое содержание аммонийного азота и может быть реализован как органоминеральное удобрение[3].Оценим затраты топлива на удаление влаги из очищенного стока при получении сухого товарного органоминерального удобрения с содержанием влаги10%. Примем t1ст= 15⁰С, теплоемкость стока приблизительно такая же, как теплоемкость воды, т. е. 4,19 кДж/кг или 4,19·103 кДж/м3. Количество органического вещества (Cорг.в-ва) составляет 325мг/л, содержание взвешенных веществ после очистки (СВВ) 753мг/л; содержание гидракарбоната аммония NH4HCO3 после очистки (CNH4HCO3) 6758 мг/л; содержание сульфата натрия после очистки (CNa2SO4) 912 мг/л.Количество сухих веществ в стоке:CСВ = Cорг. в-ва+ CВВ + CNH4HCO3 + CNa2SO4= 0,325+0,753+6,758·79/18 + 0,912·142/46 =30,738+2,815=33,55 кг/м3 (1)Доля азота в массе сухих веществ:αN/СВ = (6,758·14/18)/43,2 = 0,122 = 12,2% по массе (2)На 1 м3 очищенного стока при влажности сухого продукта 10% и содержаниисухих веществ в очищенном стоке 43,2 кг/м3 требуется удалить воды (3)Количество тепла, требуемого на подогрев 1 м3 очищенного стока с 15⁰С до100⁰С:Qнагр. = 4,19·103·(100 – 15) = 356,2·103кДж/м3 (4)Количество тепла на удаление влаги:Qисп. = = 952·2260 = 2151,5·103 кДж/м3, где (5)– удельная теплота парообразования, принимается как для воды = 2260 кДж/кг.Общее количество требуемого тепла на удаление воды с учетом 10% потерь:Q = Qнагр. + Qисп. = 1,1(356,2·103 + 2151,5·103) = 2758·103 кДж/м3стока (6)При использовании метана как топлива количество CH4на удаление воды:Gтопл. = Q/qтопл. = 2758·103 /(50,1·103) = 55,1 кг/м3 стока. (7)Денежные затраты на природный газ:Птопл. = 55,1·4,7 = 258,97 руб./м3 стока, (8)а с учетом расхода на отопление анаэробного реактора: Птопл. = 7,6 + 258,97 = 266,6 руб./м3 стока. (9)В случае использования собственного биогаза потребность в природномгазе составитПотр = 55,1 – (12,37 – 2,44) = 45,17 кг/м3стока. (10)Затраты на природный газ составят 197,6 руб./м3стока.Общие затраты составят:Побщ = 53,9 + 266,6 = 320,5 руб./м3 (11) стока – при использовании только природного газа:Ппр.газ = 53,9 + 197,6 = 251,5 руб./м3 (12)стока – при использовании биогаза и природного газа или:257,0·1000/36,9 = 6965 руб. и 197,6·1000/36,9 = 5355 руб. за 1 т сухого органоминерального удобрения (в пересчете на 100% сухих веществ). (13)Полученный сухой продукт может быть реализован как азотноеорганоминеральное удобрение, содержащее 12,2% масс. азота. Цены на азотсодержащиеминеральные удобрения в пересчете на 100% содержания азота в зависимостиот вида удобрения и поставщика варьируют в интервале 15000–22000 руб./т N [3].В случае с выбранной компанией цена будет составлять 17490 руб. за 1т азота.Приравнивая к стоимости минерального и с учетом доли азота, полученноеудобрение можно реализовать по цене:17490·0,122=2133 руб./т или 78,73 руб./м3исходного стока. (14)С учетом стоимости реализованной продукции минимальные основные текущие затраты на переработку и обезвреживание стока с использованием биогаза составят около 43,1 руб./м3.Если подтитровывать сток не NaOH, а KOH или K3PO4, то затраты на щелочь будут компенсированы повышением стоимости получаемых комплексных азотно-калийно-фосфатно-органоминеральных удобрений, т. е. уменьшатся ориентировочно на 13,6 руб./м3. Тогда минимальные текущие основные затраты составят 29,5 руб./м3[3].В пересчете на суточные затраты, из исходного задания 4000м3/сут. получим:13.6*4000 = 54400 руб./сут. (15)29,5*4000 = 118000 руб./сут. (16).ЗАКЛЮЧЕНИЕВ современном мире устойчивое развитие промышленности становится одной из главных задач. Одним из основных аспектов этого процесса является обеспечение безопасной и эффективной очистки стоков нефтехимических предприятий.В данном курсовом проекте была проведена работа по исследованию и расчету установки для анаэробно-аэробной очистки и упаривания стока нефтехимического предприятия. Были изучены основные принципы работы такой установки, проведены расчеты необходимых параметров и определены требования к ее проектированию.Результаты исследования показали, что анаэробно-аэробная очистка является эффективным и экологически безопасным методом обработки сточных вод на нефтехимических предприятиях. Она позволяет значительно снизить содержание загрязняющих веществ и обеспечить безопасную очистку стоков.Также были определены основные требования к проектированию установки, такие как размеры реакторов, объемы биогазовых и аэробных бассейнов, системы управления и контроля. Важным аспектом является также энергетическая эффективность установки, которая должна быть максимальной.Полученные результаты могут быть использованы для разработки более эффективных систем очистки стоков на нефтехимических предприятиях и способствуют повышению уровня экологической безопасности в данной отрасли промышленности. Дальнейшая работа будет связана с проектированием и строительством такой установки, а также проведением испытаний и анализом полученных результатов.СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВОборудование переработки промышленных отходов: учебное пособие: С. В. Карпушкин, В.А. Немтинов, — Тамбов: 2018. – 104 с.Очистка сточных и промышленных вод: учебное пособие в 2 т. Т.2/ Л.П. Сидорова, А.Н. Снигирева. —Екатеринбург, 2017. — 125 с.Прикладная экобиотехнология: учебное пособие: в 2 т. Т.1/ А. Е. Кузнецов [и др.]. — 2-е изд. — М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012. — 629 с.: ил., [4] с.цв.вкл. — (Учебник для высшей школы).Технологические схемы очистки сточных вод в аэротенках [Электронный ресурс] // Контекстный справочник. – URL: http://stroylib.narod.ru/ted/zstat-az415z/index.html.Яковлев, С.В. Биологические процессы в очистке сточных вод / С.В. Яковлев, Т.А. Карюхина. – М. : Издательство «Стройиздат», 1981. – 200 с.