WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

В четвертом разделе дан анализ эффективности существующих способов очистки сточных вод масложировых производств и повторного использования очищенных сточных вод. Сделан вывод о том, что к настоящему времени накоплен достаточно обширный материал по теории и практическому применению методов обработки сточных вод масложировых предприятий, однако, практически отсутствуют информационные системы в данной области знания с использованием современной вычислительной техники, которые могли бы стать базой для построения обобщенной модели ВХТС обработки сточных вод рассматриваемых производств.

Во второй главе рассмотрена методология анализа и синтеза ресурсосбегающих ВХТС водного хозяйства масложировых производств.

В первом разделе обоснованы принципы анализа и синтеза ресурсосберегающих ВХТС водного хозяйства промышленных предприятий.

Второй раздел посвящен рассмотрению термодинамического эксергетического метода проектирования ресурсосберегающих ХТС водного хозяйства масложировых производств. Показано что, в настоящее время исследователи, работающие в области эксергетического анализа, учитывают, в основном, влияние изменения эксергии крупных потоков вещества и энергии в масштабе производства. Практически отсутствуют работы по учету влияния вклада изменения эксергии при смешенииразделении частных подпотоков производственных подразделений (цехов), производственных линий и единиц технологического оборудования. В ходе работы с целью оптимизации проектирования И-ВХТС нами развит термодинамический эксергетический метод анализа и синтеза ресурсосберегающих ВХТС промышленных предприятий. В частности, предложена методика учета влияния вклада изменения эксергии при смешивании подпотоков производственных подразделений (цехов).

В третьем разделе рассмотрен термодинамический водный пинч-метод проектирования ресурсосберегающих ВХТС водопотребления и водоотведения масложировых производств. В последнее время пинч-анализ зарекомендовал себя наилучшим образом как инструмент синтеза энергоресурсосберегающих систем водопотребления и водоотведения и успешно применяется для проектирования систем водного хозяйства промышленных предприятий в Великобритании, России, Италии, ЮАР, Украине, Польше, Румынии. Однако, анализ вариантов практического использования данного перспективного метода свидетельствует о том, что организационные и технические вопросы методики его применения во многом не решены. Далека от оптимальной процедура поэтапного проектирования при использовании данного метода. С этой целью нами развит водный термодинамический пинч-метод анализа и синтеза ресурсосберегающих ВХТС промышленных предприятий - предложена методика оптимизации поэтапного проектирования.

В третьей главе изложена процедура синтеза интегрированной ресурсосберегающей ВХТС (И-ВХТС) масложировых производств.

В первом разделе описаны основные этапы разработки структуры ресурсосберегающей И-ВХТС масложировых производств.

Величина потери эксергии, Ex, при изменении состава системы, в частности, при смешении водных потоков для идеальных растворов может быть рассчитана как:

n, (1) Ex = H - RT0 ni ln Xi i где: - теплота смешения; ni - молярный расход вещества, H содержащегося в водном потоке, (моль/час); Xi - мольная доля ЗВ, содержащегося в водном потоке; абсолютная температура системы (индекс «0» означает Т0- состояние системы в условиях окружающей среды).

Так как потоки сточных вод чаще всего являются разбавленными растворами, а содержание ЗВ оценивается по брутто-показателю (например, такому, как ХПК) уравнение 1 можно записать в виде:

RT0 n mi Ex = ln mi, (2) Mв i mj j где: где: m - массовый расход вещества, содержащегося в водном потоке Mв (кг/час); - молекулярная масса вещества, содержащегося в водном потоке (кг);

индекс i относится к данному виду компонента (ЗВ), а индекс j - к набору всех компонентов (ЗВ), содержащихся в водных потоках.

Эта аппроксимация возможна, так как для выбора последовательности процессов обработки водных потоков представляет интерес не истинное значение потери эксергии, а ее относительные величины, % Ex, для рассматриваемых вариантов:

Ex, (3) % Ex = * 100% Exнач где Ex - изменение потери эксергии в процессе смешения водных потоков, определяемое как:

, (4) Ex = Exкон - Exнач где: и Exнач Exкон - эксергия жидкофазной системы соответственно на входе в систему (до смешения) и на выходе из системы (после объединения индивидуальных потоков).

В качестве термодинамически обоснованных должны быть выбраны такие технологические схемы взаимодействия водных потоков, которым отвечают. Практическое использование величины минимальные значения величины % Ex относительного изменения потери эксергии при смешении водных потоков фактически предполагает сравнение значения эксергии объединенного водного потока с суммой значений эксергий индивидуальных потоков до их смешения.

В табл. 1 приведены исходные данные для проектирования структуры целевой И-ВХТС масложирового производства на базе индивидуальных ВХТС (соответствующих отдельным производствам масложировых предприятий).

В ходе работы с целью совершенствования проектирования И-ВХТС нами развит термодинамический эксергетический метод анализа и синтеза ресурсосберегающих ВХТС промышленных предприятий. В частности, предложена методика учета влияния вклада изменения эксергии при смешении подпотоков производственных подразделений (цехов). Таким образом, в нашем случае при проектировании во внимание принимали не только данные для трех основных потоков (ВХТС-1, ВХТС2, ВХТС-3), но и для подпотоков этих подразделений (в сумме для 10-ти подпотоков – см. табл. 1).

Таблица 1.

Исходные данные для проектирования структуры целевой И-ВХТС масложирового производства Технологическая Q в. j., Свх. j., Свых. j., m j, №, п/п операция м3/сут / мг О2/л мг О2/л кг/час м3/час 1 2 3 4 5 ВХТС-1 Производство майонеза 1. Мойка новой тары 65 / 4,643 5 180 0,2. Мойка возвратной тары 75 / 5,357 100 1500 7,3. Промывка оборудования 10 / 0,714 500 30000 21, Всего: 150 / 10,714 29,ВХТС-2 Экстракционный цех 1. Охлаждение паров растворителя при отгонке 140 / 10,000 5 100 0,из шрота 2. Отгонка растворителя из шрота 42 / 3,000 150 600 1,3. Шламовыпариватель 14 / 1,000 300 800 0,4. Мойка оборудования 8 / 0,571 500 30000 16, Всего: 204 / 14,571 19,ВХТС-3 Цех рафинации 1. Охлаждение, сушка масла (барометрические воды) 50 / 3,571 5 100 0,2. Промывка масла после щелочной нейтрализации 15 / 1,071 50 3000 3,3. Разложение соапстоков, мойка оборудования и 20 / 1,429 3000 8000 7,помещений Всего: 85 / 6,071 10, Итого: 439 / 31,356 59,Такая детализация имеет целью повышение надежности результатов проектирования и расширяет возможности при принятии решения о разделении – смешении водных технологических потоков производства в целом.

С целью разработки оптимального технико-эколого-экономического варианта проекта И-ВХТС масложирового производства нами проведен численный эксперимент, задачей которого явилась разработка многовариантного набора параметров рассматриваемой И-ВХТС. Расчет параметров И-ВХТС проводили с помощью пакета прикладных программ. Результаты расчета приведены в табл. 2.

Таблица 2.

Расчет параметров структуры И-ВХТС по показателю ХПК Производства mкомп. mводы X Xводы Ex, %Ex комп.

кДж/час % кг/час кг/час 1 2 3 4 5 8 произв-во майонеза (м) 29,376 10714 0,002734 0,997266 -27433,экстракционный цех (э) 19,645 14571 0,001346 0,998654 -20231,цех рафинации (р) 10,643 6071 0,001750 0,998250 -10582,смешивание (э + р) 30,288 20642 0,001465 0,998535 -30844,984 0,смешивание (м + р) 40,019 16785 0,002379 0,997621 -38128,296 0,смешивание (м + э + р) 59,664 31356 0,001903 0,998097 -58662,484 0,смешивание (м + э) 49,021 25285 0,001935 0,998065 -48075,671 0,Анализ полученных данных позволяет предложить оптимальный вариант сети водных технологических потоков масложирового производства и разработать структуру его И-ВХТС, функциональная блок-схема которой приведена на рис. 1.

Рис. 1. Функциональная блок-схема интегрированной ресурсосберегающей химико-технологической системы водного хозяйства масложировых комбинатов.

В соответствии с этой схемой: поток отработанной технологической воды производства майонеза раздельно отводится и очищается на самостоятельных локальных очистных сооружениях (ЛОС-1). Сточные воды экстракционного цеха и цеха рафинации смешиваются и проходят последующую обработку на самостоятельных ЛОС-2. Как показывают результаты использования предложенной нами инновационной технологии очистки отработанной воды отдельных подразделений предприятий пищевой промышленности, основной объем очищенных сточных вод (до 90 %) направляется на повторное использование в основных технологических процессах масложирового комбината. Оставшаяся часть воды, обработанной на ЛОС-1 и ЛОС-2 (до 10 %), сбрасывается в систему водоотведения населенного пункта с показателями, соответствующими нормам отведения для крупных промышленных центров.

Второй раздел посвящен проектированию энергоресурсосберегающей химикотехнологической системы водопотребления и водоотведения экстракционного цеха производства растительных масел. В зависимости от сложности системы водного хозяйства производственного подразделения (количества индивидуальных ВХТС) при синтезе схемы повторно-последовательного водоснабжения обычно приходится рассматривать несколько десятков вариантов проекта. В связи с этим чрезвычайно актуальна задача оптимизации проектирования (поиска наилучшего варианта за минимальное время и повышения достоверности результатов проектирования). С этой целью нами развит водный термодинамический пинч-метод анализа и синтеза ресурсосберегающих ВХТС промышленных предприятий - предложена методика оптимизации поэтапного проектирования. А именно: предложено классифицировать этапы проектирования на блоки: 1) всех возможных, 2) исходных, 3) формально лучших и 4) оптимального вариантов. Данные этапы проектирования системно приближают процедуру синтеза ВХТС к принятию оптимального решения по ее составу.

На базе численного эксперимента с использованием пакета прикладных программ осуществлено многовариантное поэтапное проектирование ресурсосберегающей ВХТС экстракционного цеха производства растительных масел.

Предложена оптимальная система повторно-последовательного водопотребления и водоотведения (см. рис. 2-а) со значением целевого объема потребления свежей воды в производстве, равным 7,797 м3/час. При этом экономия объема потребляемой воды по сравнению с действующим в настоящее время (14,571 м3/час) составляет 46,5 %.

В третьем разделе приведена аналогичная процедура проектирования ресурсосберегающей ВХТС цеха рафинации производства растительных масел.

Оптимальный вариант проекта свидетельствует о целесообразности применения схемы повторно-последовательного водопотребления и водоотведения цеха рафинации производства растительных масел (см. рис. 2-б), в результате чего рекомендуется установление целевого объема потребления свежей воды в данном цехе 3,568 м3/час с экономией объема потребляемой свежей воды по сравнению с принятым по действующей технологии (6,071 м3/час) на уровне 41,2 %. Кроме того, как показано нами в ходе эколого-технологического анализа в цехе рафинации на 4-х ступенчатую промывку масла от образовавшегося в результате щелочной нейтрализации мыла расходуется существенный объем парового конденсата. По нашему мнению, целесообразно отработанный конденсат после четвертой промывки масла (наиболее чистый) направить в оборот и использовать для промывки следующей партии масла на первой ступени.

Четвертый раздел посвящен изложению процедуры проектирования ресурсосберегающей ВХТС производства майонеза. В результате многовариантного поэтапного проектирования удалось разработать оптимальный вариант проекта ресурсосберегающей ВХТС производства майонеза с использованием повторнопоследовательной схемы водопотребления и водоотведения (см. рис. 2-в) и получить значение целевого объема водопотребления в ВХТС, равное 5,561 м3/час. Экономия потребляемой воды по сравнению с действующим в настоящее время в производстве суммарным ее расходом (10,714 м3/час) составляет 48,1%.

3,7,3,ХТС 7,797 7,797 7,1,7, 7,подача воды 1,2,7,ХТС ХТС ХТС 2,а) ХТС 1 3,3,3,568 3,568 3,568 3,ХТСХТС1 ХТС3,3,б) 1,ХТС 5,56 5,ХТС 1,5,561 5,4,4,Подача в) ХТС воды Рис. 2. Результаты проектирования энергоресурсосберегающих ВХТС производства растительных масел (решетчатые диаграммы и принципиальные технологические схемы оптимального варианта проекта): а) экстракционного цеха; б) цеха рафинации;

в) производства майонеза; (цифры на потоках обозначают расход воды, м3/час).

В пятом разделе выполнено проектирование ВХТС локальной обработки сточных вод масложировых производств. Преложенная нами структура ВХТС локальной обработки сточных вод масложирового производства (см. рис. 3) позволяет снижать содержание критериальных ЗВ, содержащихся в этих стоках (жиры, ХПК, взвешенные вещества), с эффективностью 55 – 65 % на стадии предварительной механической очистки (жироловушки), 80 – 90 % на стадии обработки методом электрофлотации, 94 – 98 % на стадии тонкой доочистки (каркасно-засыпные фильтры).

Рис. 3. Функциональная блок-схема ВХТС локальной обработки сточных вод масложирового производства.

Четвертая глава работы посвящена анализу санитарной безопасности и эколого-экономической эффективности И-ВХТС масложировых производств.

В первом разделе проведена оценка санитарной безопасности И-ВХТС масложировых производств. В результате предложенной технологии обработки сточных вод майонеза и объединенного потока цехов экстракции и рафинации качество очищенной воды будет соответствовать качеству технической воды, используемой в производстве, а также качеству воды, частично отводимой в систему канализации населенного пункта.

Во втором разделе проведена оценка эколого-экономической эффективности ИВХТС масложировых производств (см. табл. 3). Показано, что высокая экологоэкономическая эффективность разработанной ресурсосберегающей И-ВХТС достигается за счет значительного сокращения: 1) удельных норм расхода сырьевых и энергетических ресурсов, 2) объема потребления свежей воды, 3) объема отведения сточных вод, 4) массы загрязняющих веществ, сбрасываемых в водоемы со сточными водами, 5) ущерба водным ресурсам от сбросов загрязняющих веществ.

Общий эколого-экономический эффект от внедрения И-ВХТС масложирового производства составит порядка 3,995 млн. руб/год.

Таблица 3.

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»