Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления»
(ФГБОУ ВПО ВСГУТУ)
Факультет «Сервиса, технологии и дизайна»
Кафедра «Технология кожи и меха. Водные ресурсы и товароведение»
Курсовая работа
По дисциплине «Комплексное использование водных ресурсов»
На тему: «Организация системы водоснабжения водоотведения для мясокомбината»
Выполнил: ст. гр. 1120 _________ Шинкевич Татьяна Сергеевна
Руководитель: _________ к. т. н., доцент Гончарова Н.В.
г. Улан-Удэ, 2014
Содержание
|
Введение……………………………………………………………………… 1 Литературный обзор. Особенности производства мясокомбината…….. |
3 4 |
|
1.1 Характеристика производства мясокомбината………………………... |
4 |
|
1.2 Характеристика сточных вод мясокомбината…………………………. |
7 |
|
2 Практическая часть. Технические расчеты для организации систем водоснабжения и водоотведения для мясокомбината………………………………………. |
9 |
|
2.1 Исходные данные………………………………………………………... |
9 |
|
2.2 Расчет балансовых схем потребления воды промышленными предприятиями... |
13 |
|
2.3 Расчет необходимой степени очистки сточных вод…………………… |
22 |
|
2.4 Расчет водопроводных сетей…………………………………………… 2.5 Расчет водоотводящей сети…………………………………………….. |
31 34 |
|
Заключение…………………………………………………………………... |
38 |
|
Список использованных источников………………………………………. |
39 |
Введение
Пищевая промышленность является важнейшей промышленной отраслью, производящей предметы конечного потребления.
Производство пищевых продуктов отличается рядом специфических особенностей, влияющих на применяемые в отрасли формы и методы организации производственного процесса. Важнейшими из таких особенностей являются следующие:
Поскольку основным поставщиком отрасли является сельское хозяйство, для которого характерна сезонность производства, то сырье на пищевые предприятия поступает на переработку неравномерно. По этой причине для обеспечения бесперебойности основного производства предприятия отрасли в значительной степени диверсифицируют структуру своих поставщиков и формируют резервные запасы основных видов сырья.
В связи с тем, что основное сырье, полуфабрикаты и готовая продукция предприятий пищевой промышленности в основном являются скоропортящимися, для сохранения их качественных характеристик требуется специальное оборудование и холодильные помещения. Исходя из этого в пищевой промышленности повышенные требования предъявляются не только к организации работы основных производственных подразделений, но и к таким элементам производственной инфраструктуры, как складское, энергетическое и транспортное хозяйства.
На предприятиях пищевой промышленности вырабатывается широкий ассортимент продукции, каждый из видов которой имеют свою особую технологию изготовления. В связи с этим различные производства внутри одного и того же предприятия могут оснащаться различным технологическим оборудованием и характеризоваться различным уровнем своей механизации и автоматизации.
В пищевой промышленности изначально существует тесная связь между реализацией готовой продукции и удовлетворением спроса населения. По этой причине применяемые на предприятия отрасли системы оперативного планирования производства в максимальной степени ориентированы на обслуживание постоянно изменяющихся внешних заказов [1].
1 Литературный обзор. Особенности производства мясокомбината
1.1 Характеристика производства мясокомбината
Мясокомбинат - это предприятие с законченным производственным процессом, обладающее высокой поточностью всех циклов производства, их механизацией, автоматизацией, представляет собой комплексное предприятие, на котором используются полностью все части тела убиваемых животных и выпускается широкий ассортимент пищевых, кормовых и технических продуктов.
Мясокомбинаты бывают различной производственной мощности: 10, 20, 30, 50 т мяса в смену — мелкие, до 100 т — средние, до 500 т — крупные. Их сооружают на возвышенных местах с хорошими подъездными путями, на достаточном расстоянии от промышленных предприятий, работа которых может неблагоприятно сказаться на качестве выпускаемой мясокомбинатом
продукции. Санитарно-защитная зона должна быть не менее 100 м. При выборе участка учитывают низкое стояние почвенных вод, а также возможность проведения железнодорожной ветки, автодорог и обеспечения мясокомбинатов доброкачественной водой (обычно артезианские скважины) [2].
Независимо от типа любое предприятие мясной промышленности состоят из основных и вспомогательных производств.
К основным производствам относятся: база предубойного содержания скота и птицы, бойня, мясожировое производство, холодильник, мясоперерабатывающее производство, консервное производство и другие.
База предубойного содержания скота и птицы осуществляет прием и предубойное содержание скота и птицы.
В состав базы входят:
- автомобильная и железнодорожная платформы, оборудованные загонами с навесами и устройствами для проведения термометрии скота и ветеринарного осмотра;
- пункт санитарной обработки автомашин, инвентаря и оборудования. В целях защиты окружающей среды при пункте должны быть очистные устройства навозо-, бензо-, маслоуловители, песколовка, грязеотстойник и дезинфектор смывных вод перед спуском их в общую канализационную сеть. Пункт состоит из отделений мойки и дезинфекции, приготовления моющих и дезинфицирующих растворов, склада для хранения материалов и инвентаря, бытовых помещений для обслуживания персонала;
- карантинный изолятор, санитарная бойня. Они предназначены для приема, содержания и переработки подозрительного на заболевание и больного скота, состоят из загонов для скота, помещения для убоя скота и разделки туш, обработки субпродуктов, кишок, дезинфекция шкур, отделений стерилизации мясопродуктов, камер; для охлаждения и хранения мяса;
- склады для кормов, помещения для приготовления кормов и кормления;
Мясожировое производство объединяет следующие цехи: убоя скота и разделки туш, переработки пищевой крови, субпродуктовый, кишечный, жировой, кордовых и технических продуктов, шкуроконсервировочный.
Холодильник - это помещение для охлаждения и хранения в охлажденном виде мяса, субпродуктов, кишок, пищевых жиров; замораживания и хранения в замороженном виде мяса, субпродуктов, эндокринного и ферментного сырья, мясных и субпродуктовых блоков [3].
Мясоперерабатывающее производство объединяет производства колбасных изделий, свинокопченостей, полуфабрикатов, мясных блоков и быстрозамороженных готовых мясных блюд.
Колбасный завод, желатиновый завод, клеевой завод – предприятия, вырабатывающие соответствующий ассортимент продуктов.
Консервное производство оснащено жестяно-баночным цехом, а при большой мощности производства и литографическим отделением.
В зависимости от специализации предприятия, его мощности и ассортимента часть цехов может отсутствовать. Основные производства целесообразно объединять в одном здании, называемом главным производственным корпусом мясокомбината, или в нескольких зданиях, связанных между собой крытыми переходами [4].
Вспомогательные производства осуществляют процессы материального и технического обслуживания основного производства и включают в себя подсобные цехи, теплоэнергетическое хозяйство, санитарно-технические сооружения, административно-бытовой корпус, инженерные коммуникации, транспортные средства.
Подсобные цехи (ремонтно-механические и столярно-тарные мастерские, прачечная, зарядная для аккумуляторов, складские помещения и другие) предназначены для выполнения текущего планово-предупредительного ремонта оборудования. Там также ремонтируют и изготавливают инвентарь и некоторые запасные части к технологическому оборудованию, тару и пр.
Теплоэнергетическое хозяйство состоит из котельной или системы теплоснабжения, складов для топлива, аммиака и масел, компрессорного цеха, трансформаторной подстанции.
К санитарно-техническим сооружениям относятся здания для водоснабжения (в том числе для повторного и оборотного водоснабжения) и канализации, сооружения для очистки сточных жидкостей (песколовки, жироловки, грязеотстойники и пр.).
В административно-бытовой корпус входят помещения для администрации и общественных организаций предприятия, бытовые помещения для рабочих, медпункт, столовая, центральная лаборатория, библиотека, конструкторское бюро и помещения для охраны.
К инженерным коммуникациям относятся трубопроводы для воды, пара, холода, линии электроэнергии, связи.
Транспортные пути состоят из автомобильных и железных дорог с соответствующими платформами.
Новые предприятия проектируют в составе промышленных узлов и комплексов, что позволяет предусматривать рациональные формы межхозяйственного кооперирования [6].
В современных условиях мини-цеха находят свои ниши на рынке производителей. Для обеспечения конкурентоспособности они чаще всего специализируются на производстве одного–двух видов продукции или переработке одного вида скота.
На крупных мясокомбинатах связь между цехами осуществляется с помощью транспортеров, лотков или труб, проходящих из верхних этажей в нижние через межэтажные перекрытия. Вертикальная технологическая схема производства обеспечивает поточность процесса переработки продуктов убоя животных и исключает контакт между цехами, вырабатывающими пищевую и техническую продукцию.
Преимущество механизированных мясоперерабатывающих предприятий в сравнении с немеханизированными заключается в непрерывности и поточности обработки, короткой связи между отдельными цехами и максимальной изоляции грязных процессов обработки от чистых [7].
Что касается организации производства на мясокомбинате, то весь производственный процесс происходит в следующем порядке.
Скот доставляют на предприятие на предубойную базу своим или привлеченным транспортом. Мясокомбинат обязан произвести ветеринарный осмотр скота, доставленного по графику, проверку наличия на нем бирок, сортировку скота по возрасту и способу переработки и сделать в товарно-транспортной накладной пометку о времени его доставки. После проводится предубойная выдержка: для КРС и МРС не более 24 часов, для свиней не более 12 часов. При выдержке скот не кормят. Он содержится в приспособленных для этих целей стойлах.
После предубойной выдержки животные доставляются в убойный цех.
Где сначала происходит оглушение животных электрическим током, а после их подвешивают и направляют по конвейеру. На конвейере производят отрезку голов, потрошение, забеловку лопаток, заправку сухожилий, съемку шкур.
Шкуры направляют в шкуропосолочное отделение мясожирового цеха,
а затем шкуры идут на пошив обуви, одежды и т. д. на соответствующие предприятия. Кишки промывают, очищают, сортируют и направляют в колбасный цех; жир идет в жировое отделение, а также на холодильник, в колбасный и консервный цеха. Готовые туши клеймятся в зависимости от категории (высшая, 1 категория, тощая и т. д.), поступают на весы, где оформляется отвес-накладная, которая направляется в бухгалтерию, на холодильник и для машиносчетной сверки, после мясо отправляется в холодильник. В холодильнике мясо хранится партиями.
При понижении температуры продукта замедляется скорость физико-химических и биохимических процессов происходящие в мясе, а также снижается жизнедеятельность микроорганизмов.
Затем мясо поступает в мясоперерабатывающий (колбасный) цех, где туши оттаиваются, там же проводят развалку туш, обвалку, сортировку мяса, затем оно направляется в колбасное отделение на производство колбасных изделий и полуфабрикатов. В колбасном отделении подготавливаются соответствующие фарши, которые отстаиваются, затем упаковываются и колбаса отправляется на варку, после чего она остывает и готова к реализации.
Также мясо идет в консервный цех, где оно измельчается, бланшируется, потом еще раз измельчается. После этого изготовленные в жестяно-баночном отделении консервного цеха банки стерилизуются, в них укладываются специи, затем банки поступают в дозатор, где накладывается смесь из мяса и ингредиентов, предусмотренных в рецептуре, далее банки закатываются, стерилизуются и идут в автоклавы, где варятся, а потом в термостат, где остывают. Готовые консервы упаковываются и складируются в камере хранения, после чего происходит их реализация [8].
Комбинат безотходен: все, что не пошло на производство мяса, колбас, консервов и полуфабрикатов (рога, кости, содержание желудка, кишок и т. д.) идет в утильный цех. Там все это перерабатывается в мясокостную муку, которая является кормом для скота [9].
1.2 Характеристика сточных вод мясокомбината
Сточные воды мясоперерабатывающего предприятия образуются в основном при мойке мясного сырья, водяном душировании колбас и мытье оборудования, инвентаря, тары и полов. В производственный сток попадают жиры, частицы мяса, кровь, остатки кормов, белки, соль, фосфаты.
В мясной промышленности образуются два основных потока сточных вод - производственные и бытовые. Производственные стоки подразделятся на содержащие жир (стоки цехов первичной переработки, кишечного, пищевых жиров, субпродуктного, колбасного, технических полуфабрикатов) и на не содержащие жир (стоки остальных цехов, а также часть сточных вод кишечного цеха, незагрязненные условно- чистые воды от теплообменных аппаратов, вакуум-насосов, силовой и котельной установок).
Сточные воды предприятий мясной промышленности имеют высокую степень бактериальной обсемененности. Особую опасность представляют содержащиеся в них патогенные микроорганизмы – кишечная палочка, яйца глистов, сибирская язва и другие. Поэтому перед сбросом в водоемы или на земляные площадки сточных вод предприятий мясной промышленности их необходимо подвергать механической и биологической очистке и обеззараживанию. В случае присоединения системы канализации к городскому коллектору, сточные воды перед сбросом необходимо очищать от жира и животных отбросов [10].
Особое внимание обращают на бесперебойное снабжение скотоперерабатывающих предприятий водой. Так как вода необходима при подготовке животных к убою, технологических процессах обработки туш, для паросилового хозяйства, проведения санитарно-гигиенических мероприятий и для хозяйственных целей. Качество воды должно удовлетворять санитарным нормам.
Чтобы получить мясо и мясопродукты высокого качества, необходимо строго соблюдать санитарно-гигиенические требования как при постройке производственных помещений и различных других сооружений, так и в процессе обработки мяса. Наряду с выполнением зоогигиенических и санитарных требований в повышении санитарного качества продуктов убоя животных большое значение имеет дезинфекция помещений, оборудования, инвентаря и спецодежды.
Сточные воды предприятий мясной промышленности содержат патогенные микроорганизмы. Поэтому перед сбросом в водоемы сточные воды мясокомбината необходимо подвергать обеззараживанию.
2 Практическая часть. Технические расчеты для организации систем водоснабжения и водоотведения для мясокомбината
2.1 Исходные данные
В таблице 1 приводятся данные для проектирования системы водоснабжения и водоотведения для мясокомбината. Водоснабжение мясокомбината осуществляется путем забора воды из подземной скважины.
Таблица 1 – Данные для проектирования
|
Пункт строительства |
Улан-Удэ |
|
Содержание влаги в 1 т. сырья, кг. |
110 |
|
Суточная мощность, т |
30 |
|
Число работающих (в холодном цехе n1) чел. |
30 |
|
Число работающих (в горячем цехе n2) чел. |
20 |
|
Число работающих в первую смену, чел. |
25 |
|
Степень огнестойкости зданий |
II |
|
Категория помещений по пожарной опасности |
Д |
|
Объем здания, тыс. куб. м |
300 |
|
Площадь полива, га |
70 |
|
Расстояние от предприятия до источника водоснабжения, м |
3000 |
|
Расстояние от предприятия до сооружения локальной очистки, м |
250 |
|
Расстояние от сооружений локальной очистки до их сброса, м |
650 |
На мясокомбинатах вода используется на охлаждение и мытье оборудования и сырья, для приготовления растворов реагентов, а также входит в состав продукта в процессе его приготовления.
В связи с высокими санитарно-гигиеническими требованиями к выработке продуктов питания на этих предприятиях применяется вода питьевого качества. Использование технической воды допускается на охлаждение конденсаторов и компрессоров холодильных установок, а также на мытье автомашин – скотовозов и вагонов для мытья скота. Система водоснабжения – оборотная и прямоточная. Техническая вода должна соответствовать определенным требованиям. Требования к качеству производственной воды для мясокомбината представлены в таблице 2.
Таблица 2 – Требования к качеству воды на предприятиях мясной промышленности
|
Показатели |
Единица измерения |
Вода |
||||
|
Для мытья тары и инвентаря |
Для оттаивания змеевиков воздухоохладителей |
Для конденсации паров в барометрическом конденсаторе |
Для размачивания и смыва навала со шкур и промывки шкур в барабанах |
Для мытья автомашин-скотовозов |
||
|
температура |
0С |
40 – 60 |
10 – 20 |
до 21 |
15 – 16 |
40 – 50 |
|
запах |
балл |
до 3 |
до 2 |
4 |
до 3 |
до 4 |
|
цветность |
град |
не нормируется |
||||
|
Взвешенные вещества |
мг/л |
до 50 |
до 50 |
до 100 |
до 80 |
до 80 |
|
эфирорастворимые |
мг/л |
20 |
10 |
50 |
20 |
50 |
|
рН |
- |
6,5–8,5 |
6,5 – 9 |
6,5–8,5 |
5 – 9,5 |
не менее 6 |
|
Жесткость общая добавочной воды |
мг-экв/л |
не нормируется |
||||
|
щелочность общая |
мг-экв/л |
не нормируется |
не более 5 |
не более 5 |
не нормируется |
|
|
солесодержание |
мг/л |
не нормируется |
||||
|
Cl- |
мг/л |
не нормируется |
до 350 |
то же |
до 350 |
|
|
SO42- |
мг/л |
не нормируется |
до 350 |
то же |
до 350 |
|
|
Feобщ |
мг/л |
не нормируется |
до 4 |
то же |
не нормируется |
|
|
ПАВ |
мг/л |
не нормируется |
до 15 |
не нормируется |
||
Продолжение таблицы 2
|
Токсичные вещества |
мг/л |
не допускаются |
||||
|
окисляемость пермонганатная |
мгО/л |
10 – 15 |
10 – 15 |
50 – 75 |
не более 50 |
не более 50 |
|
БПК5 |
мгО2/л |
15 – 20 |
15 – 20 |
75 |
75 |
не более 75 |
|
Фосфор (в пересчете на P2O5) |
мг/л |
- |
- |
- |
- |
не нормируется |
|
Коли-титр |
мл |
300 |
300 |
- |
10 |
20 |
|
Общее количество микроорганизмов в 1 мл. |
шт. |
100 |
100 |
- |
- |
- |
Все количество воды, потребляемое на различные технологические процессы, отводится из предприятия в виде сильно загрязненных сочных вод.
Сточные воды предприятий мясной промышленности по своему составу близки к бытовым, однако концентрация загрязнений в них выше. Сточные воды содержат остатки кормов, подстилки, кровь, жиры, щетину, шерсть и другие белковые вещества. Характеристика сточных вод приведена в таблице 3.
Таблица 3 – Характеристика сточных вод мясокомбината
|
Показатели |
Единица измерения
|
Сточные воды |
|
|
до очистки |
после очистки |
||
|
Температура |
0С |
18-25 |
10-22 |
|
Прозрачность по шрифту |
см |
0,5 |
8 |
|
Взвешенные вещества |
мг/л |
2000 |
50 |
|
Жиры |
мг/л |
1000 |
- |
|
Запах |
балл |
5 |
2 |
|
Цвет |
- |
красновато-бурый |
бесцветный |
|
Порог разбавления до исчезновения: запаха цвета |
кратность кратность |
до150 100 |
- - |
Продолжение таблицы 3
|
Показатели |
Единица измерения
|
Сточные воды |
|
|
до очистки |
после очистки |
||
|
pH |
- |
6,5-8,5 |
7-8,5 |
|
Жесткость: общая карбонатная |
мг-экв/л мг-экв/л
|
10 10 |
10 - |
|
Щелочность общая |
мг-экв/л
|
10 |
- |
|
Солесодержание |
мг/л |
1500 |
1000 |
|
Прокаленный остаток |
мг/л |
1000 |
- |
|
Са2+ |
мг/л |
75 |
- |
|
Mg 2+ |
мг/л |
50 |
- |
|
Cl- |
мг/л |
900 |
500 |
|
SO42- |
мг/л |
500 |
- |
|
CO2 свободная |
мг/л |
100 |
- |
|
Feобщ |
мг/л |
20 |
1 |
|
ХПК |
мгО/л |
2000 |
50 |
|
БПК5 |
мгО2/л |
800 |
30 |
|
Азот общий |
мг/л |
150 |
- |
|
Фосфор |
мг/л |
60 |
- |
|
NH4+ |
мг/л |
30 |
5 |
|
NO2- |
мг/л |
0,02 |
- |
|
NO3- |
мг/л |
0,05 |
- |
|
Хлор активный |
мг/л |
0 |
1,5 |
|
Титр кишечной палочки |
мл |
0,0002 |
0,002 |
Сточные воды предприятия планируется сбрасывать в водоем, характеристика состава природных вод представлена в таблице 4.
Таблица 4 – Химический состав природных вод
|
Расход воды, Q (м3/с) |
150 |
|
Коэффициент смешивания |
0,40 |
|
Концентрация взвешенных веществ до сброса сточных вод, Св (мг/л) |
7,0 |
|
Биохимическая потребность в кислороде (мг/л) |
1,7 |
|
Содержание растворенного кислорода в речной воде до сброса сточных вод, Св (мг/л) |
7,5 |
|
рН |
7,3 |
|
Щелочность(мг/л) |
7,0 |
|
Мах температура t0С |
18 |
|
Содержание вредных веществ (мг/л): |
|
|
кадмий, Cd |
0,001 |
|
ртуть, Hg |
0,001 |
|
свинец, Pb |
0,005 |
|
фтор,F |
0,4 |
Нормы расхода воды и количества сточных вод, характерных для мясокомбината представлены в таблице 5.
2.2 Расчет балансовых схем потребления воды промышленными предприятиями.
Комплекс мероприятий по водоподготовке. Промышленное предприятие обеспечивается водой из городского водопровода или из собственной системы водоснабжения. Система водоснабжения это комплекс сооружений, предназначенных для забора воды из источника, ее очистки, хранения и подачи воды к потребителю.
Нередко на предприятиях строят два раздельных водопровода: производственный и хозяйственно-противопожарный, иногда пожарный водопровод выделяется в отдельную линию.
Система водоснабжения предприятия, промышленного узла или водохозяйственного комплекса зависит от источников водоснабжения, которые бывают поверхностным (реки, водохранилища, озера) и подземные (грунтовые и артезианские).
При использовании поверхностных источников для хозяйственно-питьевого водообеспечения, вода из них должна быть очищена и обеззаражена. Вода, получаемая из артезианских скважин, расположенных на большой глубине, как правило, достаточно чистая, не требует очистки и может быть использована для хозяйственно-питьевого водоснабжения. Грунтовые воды из-за высокой их загрязненности не могут быть использованы для питьевых нужд без предварительной их очистки и дезинфекции.
Очистка воды при организации системы водоснабжения необходима в том случае, когда ее качественные характеристики не соответствуют требованиям стандарта на питьевую воду или требованиям производства. Качество воды обуславливается рядом показателей, таких как щелочность, окисляемость воды, активная реакция, бактериологическое загрязнение, количество растворенных солей. Кроме этого качество воды характеризуется рядом физических свойств: температурой, прозрачностью, количественным и качественным содержанием взвешенных веществ, цветом, вкусом, запахом. Основными показателями, характеризующими качество питьевой воды, являются прозрачность и жесткость.
Общий расход воды на производственные нужды предприятий определяют по укрупненным нормам водопотребления для данной отрасли промышленности.
При проектировании вновь строящихся или реконструируемых систем водоснабжения необходимо руководствоваться положениями СНиП II-31-74 «Водоснабжение, наружные сети и сооружения»
- Организация системы водоснабжения Организация систем водоснабжения на предприятиях должна быть организована с учетом особенностей технологического процесса и требований рационального использования воды. Существует несколько схем водоснабжения, позволяющих значительно экономить воду.
На рисунке 2 показана схема при организации водоснабжения на мясокомбинате. Планируется прямоточная система водоснабжения с последовательным использованием воды.
П – производство; НС – насосная станция; ВС – сооружения по очистке сточных вод; Qисп – испарение в охладителе оборотной воды; Qп.п. – безвозвратные потери воды;
Рисунок 2 – Прямоточная система водоснабжения с последовательным использованием воды
Основными показателями, характеризующими качество питьевой воды, являются прозрачность и жесткость.
Общий расход воды на производственные нужды предприятий определяют по укрупненным нормам водопотребления для данной отрасли промышленности.
При проектировании вновь строящихся или реконструируемых систем водоснабжения необходимо руководствоваться положениями СНиП 2.04.02-84 "Водоснабжение, наружные сети и сооружения". Водоподготовка зависит от качества потребляемой воды и требований, предъявляемых к ней. Очистка воды сводится главным образом к ее осветлению и обеззараживанию. Осветление воды проводят путем отстаивания ее в отстойниках, фильтрованием, а также осаждением тонких взвесей в осветлителях. Для ускорения процесса осветления могут использоваться коагуляторы – химические реагенты, добавляемые в воду с целью дестабилизации образованной коллоидной системы придающей цветность воде. Обеззараживание воды проводится хлорированием или УФ-облучением. Если вода не соответствует требованиям государственного стандарта, ее необходимо подвергнуть специальной обработке (умягчению, удалению солей железа, марганца и др.). В зависимости от местных условий комплекс очистных сооружений может быть различным. При использовании в водоснабжении подземных источников схема водоснабжения значительно упрощается. В этом случае очистные сооружения не нужны, а иногда нет необходимости в строительстве резервуаров чистой воды и в насосной станции II подъема, так как вода может подаваться в сеть насосами установленными в буровых скважинах.
Для систем водоснабжения рекомендуется составить баланс воды, включающий потери, необходимые сбросы и добавление воды в систему для компенсации убыли для нее. На некоторых производствах вода может также поступать в систему с сырьем или перерабатываемым полупродуктом.
Для расчета балансовых схем потребления, расхода воды и количества образующихся сточных вод необходимо рассчитать, полный расход воды на промышленном предприятии, безвозвратные потери воды, расход производственных и бытовых сточных вод, расход воды на полив территории предприятия, расход воды на хозяйственно-бытовые нужды предприятия и определить расход сточных вод, подлежащих очистке.
Для расчета данных показателей используют следующие формулы:
Полный расход воды на промышленном предприятии рассчитывают по формуле (1):
(1)
где – полный расход воды, м3/сут;
– удельная норма водопотребления, м3/т
– производительность предприятия по основному продукту, т/сут
Безвозвратные потери воды рассчитывают по формуле (2):
, (2)
где Qп – безвозвратные потери воды, м3/сут;
Q – полный расход воды, м3/сут;
γ1 – процент безвозвратных потерь.
Количество условно чистых вод, подлежащих обороту, определяют из выражения (3):
, (3)
где Qоб – количество условно чистых вод, подлежащих обороту, м3/сут;
Q – полный расход воды, м3/сут;
γ2 – процент оборотной воды.
Расход производственных сточных вод определяется по формуле (4):
, (4)
где Qпр – расход производственных сточных вод, м3/сут;
Q – полный расход воды, м3/сут;
Qп – безвозвратные потери воды, м3/сут;
Qоб – чистые воды, подлежащие обороту, м3/сут.
Расход бытовых сточных вод на промышленном предприятии по смене с максимальным числом работающих с учетом числа рабочих часов в смену рассчитывают по формуле (5):
, (5)
где Qц – расход бытовых сточных вод на промышленном предприятии по смене с максимальным числом работающих, м3/сут;
n1 – число работающих в холодном цехе, чел;
n2 – число работающих в горячем цехе, чел;
25 – норма водоотведения на человека, работающего в холодном цехе, л;
45 – норма водоотведения на человека, работающего в горячем цехе, л.
Расход душевых вод Qдуш в смену с максимальным числом работающих определяют по формуле (6):
, (6)
где Qдуш – расход душевых вод, м3/сут;
md – число душевых сеток;
500 – расход воды через одну душевую сетку, л/ч;
45 – продолжительность работы душа в последний час смены, мин.
Число душевых сеток определяют по формуле (7):
, (7)
где md – число душевых сеток;
Nmax – число рабочих, пользующихся душем в смену, с максимальным числом работающих ( первая смена), чел.;
tn – продолжительность водной процедуры одним пользователем, мин (tn = 9мин);
td – продолжительность работы душа, мин (td = 45 мин).
Расход воды на поливку территории промышленного предприятия рассчитывают по формуле (8):
(8)
где Qпол – расход воды на поливку территории промышленного предприятия, м3/сут;
m – количество поливок;
0,4 – расход воды на одну поливку, л/м2;
W – площадь предприятия, подлежащая поливке, м2.
Расход воды на хозяйственно-бытовые нужды предприятия рассчитывают по формуле (9):
Qхб=Qц+Qдуш+Q пол , (9)
где Qхб – расход воды на хозяйственно-бытовые нужды предприятия, м3/сут;
Qц – расход бытовых сточных вод на промышленном предприятии по смене с максимальным числом работающих, м3/сут;
Qдуш – расход душевых вод, м3/сут;
Qпол – расход воды на поливку территории промышленного предприятия, м3/сут.
Qхб=1,65+1,875+280=283,53 м3/сут
Расход сточных вод подлежащих очистке на предприятии рассчитывают по формуле:
Qс=Qхб+Qпр , (10)
где Qс – суточный расход сточных вод подлежащий очистки, м3/сут;
Qхб – расход воды на хозяйственно-бытовые нужды предприятия, м3/сут;
Qпр – суточный расход производственных сточных вод, м3/сут.
Qс=283,53 +4353=4636,53 м3/сут
Расход воды на пожаротушение
При расчете балансовых схем водопотребления необходимо также учитывать воду, требуемую для пожаротушения. Данный расход зависит от объема и огнестойкости здания, пожарной категории производства. Расходы воды для наружного пожаротушения составляют от 10 до 80 л/с, при продолжительности тушения пожара 3 часа. Подача воды для внутреннего пожаротушения должна производится от пожарных кранов, которые устанавливаются в производственных цехах и административных зданиях.
На крупных промышленных предприятиях, производство которых связано, характеризуется повышенной взрыво- или пожароопасностью предусматривается централизованная или автономная система водоснабжения для подачи воды в стационарные системы пожаротушения.
Требуемый расход воды для установок изменяется от 30 л/с до 240 л/с. В отдельных случаях расход воды для стационарных систем пожаротушения составляет 700-1000 л/с.
В крупных стационарных системах противопожарного водоснабжения используют условно чистую воду промышленного предприятия либо свежую природную воду.
Расход воды на пожаротушение, зависящий от степени огнестойкости зданий и категории помещений по пожарной опасности, составляет 25 л/с. принимается в соответствии с таблицей 6.
Таблица 6 – Расход воды на пожаротушение для зданий шириной 60 м и выше
|
Степень огнестойкости зданий |
Категория помещений по пожарной опасности |
Расход воды на наружное пожаротушение производственных зданий без фонарей шириной 60 м и более на один пожар, л/с, при объемах зданий, тыс. куб. м |
||||||
|
до 50 |
св. 50 до 100 |
св. 100 до 200 |
св.200 до 300 |
св. 300 до 400 |
св. 400 до 500 |
св. 500 до 600 |
||
|
I и II |
А, Б, В |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
|
I и II |
Г, Д, Е |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
35 |
40 |
Таблица 7 – Результаты расчетов балансовых схем потребления воды промышленными предприятиями
|
Данные |
Результаты |
|
Q |
4206 |
|
Qn |
147 |
|
Qоб |
0 |
|
Qпр |
4353 |
|
Qц |
1,65 |
|
Qдуш |
1,875 |
|
Qпол |
280 |
|
Qхб |
283,53 |
|
Qс |
4636,53 |
Критерии эффективности использования воды
Эффективность использованя воды в производстве может быть оценена следующими тремя показателями в совокупности.
Техническое совершенство системы водоснабжения оценивается количеством использованной оборотной воды и рассчитывается по формуле:
Роб= ×100 ; (11)
где Роб – количество использованной оборотной воды,%;
Qоб – количество воды, используемой в обороте, м3/сут;
Qист – количество, воды забираемой из источника, м3/сут;
Qсыр – количество воды, поступающей в систему водоснабжения с сырьем, и др., м3/сут.
Роб = ×100 = 82,67 %;
Эффективность использования воды, забираемой из источника, оценивается коэффициентом использования, рассчитанного по формуле (12):
Ки= , (12)
где Ки – коэффициент использования воды;
Qист – количество воды, забираемой из источника, м3/сут;
Qсыр – количество воды, поступающей в систему водоснабжения с сырьем, и др., м3/сут.
Qсбр.вод – количество сточных вод, сбрасываемых в водоем, м3/сут;
Ки= :
Ки=0,21≤1
Безвозвратное потребление и потери воды, определяют по формуле (13):
Рпот= , (13)
где Рпот – безвозвратное потребление и потери воды, %;
Qист – количество воды, забираемой из источника, м3/сут;
Qсыр – количество воды, поступающей в систему водоснабжения с сырьем, и др., м3/сут.
Qсбр.вод – количество сточных вод, сбрасываемых в водоем, м3/сут;
Qоб – количество воды, используемой в обороте, м3/сут;
Qпосл – количество воды, используемой последовательно, м3/сут;
Рпот= ,
Результаты расчетов показаны в таблице 8.
Таблица 8 – Поступление и убыль воды в системах водоснабжения предприятия
|
Поступление воды в систему, Qпост, м3/сут |
Убыль воды из системы, Qуб, м3/сут |
||||
|
Из источника водоснабжения, Qист |
140,2 |
Сброс собственно сточных вод в водоем, Qсбр.ст. |
19,3 |
||
|
Сточная вода, повторно используемая после очистки, Qст.повт. |
3480 |
Сточная вода, повторно используемая после очистки, Qст.повт. |
3480 |
||
|
Безвозвратное потребление – унос с продуктом и отходами, Qп.п. |
4,9 |
||||
|
С исходным сырьем и полуфабрикатом, Qсыр |
0,11 |
На полив полов, подъездов, насаждений, Qпол |
280 |
||
|
Вода восполняемая потери, Qвоспол |
188,89 |
На пожарные нужды, Qпож |
25 |
||
|
3809,2 |
3809,2 |
||||
|
Количество использованной оборотной воды, Роб |
Коэффициент использования воды, Ки |
Безвозвратное потребление и потери воды, Рпот |
|||
|
82,67 % |
0,21 |
1,95 % |
|||
2.3 Расчет необходимой степени очистки сточных вод
Степень разбавления сточных вод:
, (14)
где n – степень разбавления сточных вод;
Q – расход реки, м3/с;
q – расчетный расход сточных вод, м3/с;
j – коэффициент смещения.
Необходимая степень очистки сточных вод по содержанию взвешенных веществ определяют по формуле:
, (15)
где Эвзв – искомая степень очистки, %;
– исходная концентрация взвешенных веществ в сточных водах до очистки, мг/л;
– расчетная концентрация взвешенных веществ в очищенных сточных водах перед сбросом в водоем, мг/л;
Расчетная концентрация взвешенных веществ в очищенных сточных водах перед сбросом в водоем рассчитывается по формуле (16).
Совзв.=Сввзв+(n×Сдоп.) (16)
где Сввзв – концентрация взвешенных веществ в воде реки до сброса сточных вод, мг/л.
n – степень разбавления сточных вод в расчетном створе.
Сдоп. – допустимое увеличение содержания взвешенных веществ в реке после сброса сточных вод, мг/л. Для водоемов культурно-бытового пользования – 0,75 мг/л.
Совзв. = 7+(12,65×0,75) =16,49 мг/л
Расчет необходимой степени очистке сточных вод по БПК смеси речной воды и сточных вод рассчитывается по формуле (17).
λо =(n-1)/10-к٢(λдоп - λв)+ λдоп/10-к٢ (17)
где λо – расчетное значение БПК, мг/л
λдоп – предельно допустимое значение БПК смеси сточных вод и речной воды, мг/л
λв – БПК речной воды до сброса сточных вод.мг/л.
К1 – константа скорости потребления кислорода сточными водами
٢ – время протекания воды от места сброса да расчетного створа, суток.
К1=0,09
10-к٢ =0,832
λо = (12,65-1/0,832) × (6-1,7) + 6/0,832 = 56,45 мг/л
Необходимая степень очистки смеси сточных вод и речной воды по БПК определяется в этом случае по формуле:
(18)
где ЭБПК – необходимая степень очистки сточных вод и речной воды по БПК, %;
λо – расчетное значение БПК, мг/л;
λст – полная биологическая потребность сточной воды в кислороде, мг/л.
Определение расчетной концентрации растворенного кислорода в сточной воде рассчитывается по формуле (19).
Ор=(n-1/0,4) × (Ов-0,4×ОБПК-Одоп.)-Одоп./0,4 (19)
где Ор – расчетноя концентрация растворенного кислорода сточной воды, мг/л.
n – степень разбавления.
Ов – содержание растворенного кислорода в речной воде до сброса сточных вод, мг/л.
ОБПК – биохемическая потребность речной воды в кислороде, мг/л.
Одоп – предельно допустимая концентрация растворенного кислорода0, которая должна быть в расчетном створе после сброса сточных вод, мг/л.
0,4 – коэффициент для пересчета полного потребления кислорода в двухсуточное.
Ор=(12,65-1/0,4) ×(7,5-0,4×1,7-4)-4/0,4= 18,62 мг/л
Если расчетная концентрация меньше той, которая характерна для проектируемых к спуску в водоем сточных вод, то они должны быть очищены. Тогда необходимую степень очистки определяют по формуле (20):
(20)
где ЭБПК – необходимая степень очистки, %;
λо – БПК сточной воды в кислороде, мг/л;
Ор – расчетная концентрация растворенного кислорода в сточной воде, мг/л.
%
Расчет степени очистки сточных вод по изменению показателя рН
Допустимая концентрация кислоты в сточных водах рассчитывается по формуле (21):
Сдоп = (n -1) × Xк (21)
где Сдоп – допустимая концентрация кислоты в сточных водах, мг-экв/л
n – степень разбавления сточных вод.
Xк – максимальное количество кислоты, которое может быть добавлено к 1 л. речной воды, мг-экв/л.
Сдоп = (12,65-1) ×3,1= 36,115мг-экв/л
Необходимая степень очистки сточных вод от кислоты рассчитывается по формуле (22).
Эк=(Ск-Сдоп.) /Ск×100 (22)
где Эк – необходимая степень очистки сточных вод от кислоты,%
Ск – содержание кислоты в сточных водах, мг-экв/л
Сдоп. – допустимая концентрация кислоты в сточных водах, мг-экв/л
Эк=(500-36,115)/500×100=92,78%
Максимально допустимая температура сточных вод рассчитывается по формуле (23).
tст=( j Q/ q) + 1 tдоп tмах (23)
где tст – максимально допустимая температура сточных вод
j – коэффициент смешения
Q – расход реки,м/с
q – расход сточных вод,м3/с
tдоп – допустимое повышение температуры (30С)
tмах – максимальная температура речной воды в наиболее теплый летний месяц до спуска сточных вод
tст=(0,40×150/5,15+1) × 3-18 = 11,28 0С
Специальных мер по снижению температуры сточных вод не требуется.
Расчет степени очистки сточных вод от вредных веществ
Сумма отношений концентраций веществ по отдельности для каждой группы ЛПВ в сточной воде к их предельно допустимым концентрациям (ПДК) определяется по формуле:
, (24)
По санитарно-токсикологическому ЛПВ:
Сст= 600000,7
По общесанитарному ЛПВ:
Сст=
По токсикологическому ЛПВ:
Сст= = 200,25
Сумма отношений концентраций веществ в воде водоема до спуска в него сточных вод к их ПДК (25):
, (25)
По санитарно-токсикологическому ЛПВ:
По общесанитарному ЛПВ:
Св= = 0,1
Определяем необходимую степень очистки (Эвр, %) по формуле (26):
(26)
где n – степень разбавления сточных вод.
По санитарно-токсикологическому ЛПВ:
По общесанитарному ЛПВ:
Так как не всегда удается достигнуть необходимой степени очистки из-за несовершенства существующих технологий очистки, на практике часто пользуются нормативами предельно допустимых сбросов (ПДС), которые для каждого водопользователя определяются по формуле (27):
(27)
где q – объем сточных вод, м3/с;
Сдоп – концентрация загрязнений, после очистки воды, г/дм3.
Для взвешенных веществ:
для хлора:
для ХПК:
для БПК5:
для NH4+:
Требуется степень очистки сточных вод по рассматриваемому показателю загрязнения, определяется по формуле (28):
(28)
где Эдоп – требуемая степень очистки сточных вод, %;
Сст – концентрация загрезняющего вещества в сточной воде до ее очистки, г/дм3;
q – объем сточных вод, м3/с.
Степень очистки для взвешенных вещетсв:
для хлора:
для ХПК:
для БПК5:
для NH4+:
Схема очистки сточных вод мясокомбината. Сточные воды мясокомбината содержат многочисленные и различные по природе загрязнения. Грубые взвешенные примеси (земля, песок, навоз, шерсть, остатки кормов, кровь, жир, частицы каныги, волосы, щетина, остатки сырья и др.) удаляются из сточных вод с помощью механической и химической очистки [11].
Из убойного цеха и цеха мясопереработки сточные воды подаются самотеком в приемный резервуар. На входе в резервуар устанавливается механическая решетка с прозором 10–20 мм, оборудованная подъемным механизмом. Уловленный мусор по мере накопления выгружается в сборный контейнер для последующей утилизации отходов в установленном порядке.
В данной схеме можно использовать решетки-дробилки. Принцип действия решеток дробилок заключается в следующем. Сточная вода поступает на вращающийся барабан с щелевыми отверстиями. Мелкие фракции отходов вместе с потоком сточной воды проходят через щелевые отверстия внутрь барабана и далее на выход из решетки-дробилки. Крупные фракции отходов задерживаются между щелевыми отверстиями барабана на перемычках (которые составляют как бы круглую решетку) и транспортируются при вращении барабана к трепальным гребням.
Измельчение отходов, осуществляемое при взаимодействии поочередно подходящих резцов, которые закрепляются на барабане, с режущими кромками трепальных гребней, установленных неподвижно, происходит по принципу работы гильотинных ножниц, а измельчение, осуществляемое при взаимодействии режущих пластин с трепальными гребнями (по принципу работы параллельных ножниц). Измельченные отходы подхватываются водой и проходят через щелевые отверстия внутрь барабана в общем потоке.
Из приемного резервуара стоки перекачиваются в проектируемый усреднитель, где баротируются воздухом, подаваемым воздуходувкой на аэроционные элементы. Далее сточные воды подаются на проектируемый вертикальный отстойник, где происходит первичное отстаивание. Затем стоки поступают на жироуловитель. Жиромасса, скапливающаяся в приемнике, может быть утилизирована различными способами (механически, скребковым механизмом).
Далее очистка сточных вод осуществляется с применением напорной флотации. Эффективность очистки стоков в двухступенчатом напорном флотаторе с применением реагентов по взвешенным веществам и жирам до 95%. После очистки стоки сбрасываются в городскую канализацию, если удовлетворяются требования местных контролирующих органов по сбросу.
В процессе очистки на разных этапах образуются осадок и пенный шлам, который отводится в осадкоуплотнитель. Далее, статически уплотненный осадок смешивается с флокулянтом и подается на ленточный фильтр-пресс. Кек, влажностью 75–78% транспортируется с помощью шнекового транспортера и утилизируется в установленном порядке. Декантированная и промывная вода из осадкоуплотнителя и фильтр-пресса перекачивается в емкость сбора фугата и промывной воды, а оттуда — в приемный резервуар очистых сооружений.
Двухступенчатый жироуловитель служит для улавливания и удаления неэмульгированных жиров и масел из сточных вод, направляемых в очистные сооружения из кухонь, ресторанов, мясоперерабатывающих и других предприятий, в которых происходит загрязнение сточных вод жирами. Используется как первоначальная очистная единица в самостоятельной изолированной канализационной системе.
Защищает бытовую канализацию от жирового загрязнения, а очистные сооружения от снижения эффективности процессов очистки и проблем в эксплуатации.
Сточные воды с жирами, без крупных частиц, поступают в первую ступень, где происходит осаждение взвешенных веществ и гравитационное отделение жиров на поверхность. Предварительно очищенные таким образом стоки поступают на вторую ступень, где происходит дальнейшее отделение жиров, и затем стоки отводятся в канализационную систему.
Слой жиров из обеих ступеней обезжиривания сгребается в накопительное пространство, где жир находится до момента его удаления из жироуловителя. В пространстве над поверхностью, на которой накапливаются жиры, можно сделать отверстие диаметром 63 мм для вывода вентиляционной трубки.
Основным элементом фильтра является емкость из интегрированного полипропилена, оборудованная решеткой и активным наполнителем. Сверху емкость закрыта крышкой. Крышка изготовлена из полипропилена, защищенного от воздействия ультрафиолетового излучения. После снятия крышки открывается доступ к активному наполнителю фильтра. Если есть необходимость, в систему можно включить увлажняющую камеру или отопительный узел. Биофильтры можно соединять с помощью разделительных резервуаров.
Разработанная система очистных сооружений обеспечивает возможность сброса очищенной воды в городскую канализацию и сбора жировой массы с целью максимально возможной ее утилизации [12]. Предполагаемая схема очистки на мясокомбинате представлена на рисунке 1.
|
1 |
|
2 |
|
воздух |
|
3 |
|
4 |
|
5 |
|
Сточная вода |
|
6 |
|
хлорирование |
|
Сброс в водоем |
1 – решетка; 2 – усреднитель; 3 – отстойник; 4 – жироуловитель; 5 – напорный флотатор; 6 – камера обеззараживания.
Рисунок 1 – Технологическая схема очистки сточных вод мясокомбината
2.4 Расчет водопроводных сетей
Наружные водопроводные сети, составляют большую стоимость всей системы водоснабжения, поэтому требуется их расчет. Расчет необходим для правильного выбора диаметра труб, определения потерь напора для преодоления сопротивления в трубах при пропуске по ним воды в расчетном количестве.
Расчетный расход воды – это максимальный расход воды, который находят умножением среднего расхода воды на коэффициент неравномерности. Средний расход воды определяется расходом воды на технологические нужды или по данным конкретного предприятия с учетом расхода воды на хозяйственно-питьевые и противопожарные нужды. Расход воды на пожаротушение.
Расход воды на пожаротушение и нормы расхода воды на хозяйственно-питьевые нужды для промышленных предприятий на одного человека в смену принимают по СНиП 2.04.02-84 "Водоснабжение, наружные сети и сооружения". Часовой расход воды на одну душевую сетку составляет 500 л, продолжительность пользования душем 45 мин после окончания смены.
После определения расхода воды разбивают водопроводную сеть на участки и рассчитывают расход воды по участкам, диаметры труб и потери напора в сети. Количество воды Q, м3/с, отбираемой из участка сети пропорционально длине участка (29):
, (29)
|
где Q – количество воды, отбираемой из участка (расход воды), м3/с; |
|
qуд – удельный расход воды, приходящийся на 1 м сети, м3/(с×м); |
|
l – длина участка, м.
|
Удельный расход воды (qуд) находят из уравнения (30):
, (30)
где qуд – удельный расход воды, приходящийся на 1 м сети, м3/(с×м);
Qм.с. – максимальный суточный расход воды, м3;
86400 – число секунд в сутках;
Σ l – длина водопроводных сетей, м.
Из гидравлики известно, что расход воды из трубопровода можно рассчитать при помощи уравнения (31):
, (31)
где Q – расход воды, м3/с;
V – скорость движения воды в водопроводе, м/с;
S – площадь сечения трубы, м2.
Из уравнения расхода воды (4), путем его преобразования(32):
; (32)
выводят уравнение для определения диаметра труб (33):
, (33)
где d – диаметр трубы, м;
Q – расход воды, м3/с;
V – скорость движения воды в водопроводе, м/с;
S – площадь сечения трубы, м2.
=0,28 м
Средние экономичные скорости движения воды принимают для труб диаметром до 300 мм 0,-0,8 м/с, диаметром от 400 мм до 900 мм 1,0-1,4 м/с, диаметром более 1000 мм 1,5-1,7 м/с. При расчете сети для противопожарных нужд допускается повышение скорости в трубопроводе до 3 м/с.
Потери напора в сети определяют по формуле (34):
, (34)
где h – потери напора;
λ – коэффициент сопротивления трению, являющийся функцией критерия Рейнольдса Re, диаметра трубы и поверхности стенок (величина безразмерная, принимается по таблицам);
l – длина участка, м;
ρ – плотность воды, кг/м3;
V – скорость движения воды в водопроводе, м/с;
d – диаметр трубы, м.
Принимаем трубы бетонные , а2=100
, (35)
где – эквивалентная абсолютная шероховатость труб;
а2 – коэффициент, учитывающий характер шероховатости стенок труб
Re – число Рейнольдса
Скачать: