Биохимическая очистка применяется обычно после того, как из сточных вод извлечены грубодисперсные примеси. Биохимический метод очистки основан, на способности некоторых видов микроорганизмов использовать для питания находящиеся в сточных водах органические вещества. Различают две стадии процесса очистки: адсорбцию из сточных вод тонкодисперсной и растворенной примеси органических и неорганических веществ поверхностью тела микроорганизмов и затем разрушение адсорбированных веществ внутри клетки микроорганизмов при протекающих в ней химических процессах.
Процесс биохимической очистки может происходить как в искусственных условиях, так и в естественных условиях.
Биохимическая очистка в искусственных условиях осуществляется в аэротенках – смесителях, аэротенках с рассредоточенным выпуском сточных вод, на биофильтрах с естественной и искусственной подачей воздуха и т.д.
Аэротенк представляет собой резервуар, наполненный активным илом (активный ил – коллоидная масса минерального и органического состава, богатая микроорганизмами). При прохождении сточной жидкости через аэротенк микроорганизмы извлекают из ее состава необходимые для их питания органические и минеральные вещества – азот из аммиака, нитратов, аминокислот; фосфор и калий из минеральных солей этих веществ. Для нормальной работы аэротенка активный ил подвергается периодической регенерации.
Биофильтр представляет собой сооружение, выложенное мелким сыпучим материалом, на котором перед пуском сточных вод создается активная биологическая пленка, состоящая не только из микроорганизмов, но и из водорослей, личинок насекомых и т.д., которые образуют сложный биоценоз, участвующий в процессе очистки.
Биохимическая очистка осуществляется на земледельческих полях орошения, полях фильтрации, на участках почвенного орошения, в биологических прудах и окислительных каналах. Во всех случаях процесс очистки, обезвреживания протекает в почве или воде с участием естественных процессов. Основное значение имеет почвенная биологическая очистка, которая заключается в постепенном разложении органического вещества сточных вод до простейших минеральных соединений под действием почвенных микроорганизмов. Микроорганизмы сточной жидкости адсорбируются верхним слоем почвы и значительно увеличивают ее микробиальную насыщенность. При этом одни из них погибают под действием антагонистов, а другие находят в почве благоприятные условия, интенсивно размножаются и сами участвуют в самоочищении почвы от внесенных в нее со сточными водами органических соединений. Почва является своего рода естественной лабораторией, где активно протекают сложные биохимические процессы, приводящие к минерализации органических веществ, содержащихся в сточных водах, и к их обеззараживанию – к практически полному освобождению от патогенной микрофлоры.
Земледельческие поля орошения представляют собой специальные площадки, на которых происходит очистка сточных вод, совмещенная с возделыванием различных сельскохозяйственных культур. При отсутствии последних эти площадки называются полями фильтрации. Почвенным методам очистки сточных вод в последнее время уделяется большое внимание, что объясняется возможностью совместного решения охраны вод от загрязнения и интенсификации сельскохозяйственного производства. Кроме того, глубина очистки коммунальных сточных вод значительно выше при применении почвенных методов.
Постоянное строительство очистных сооружений, совершенствование технологии производства, многократное использование воды в промышленности, несомненно, приводят к сокращению объема загрязнений, поступающих в природные водные объемы. Однако в настоящее время еще далеко не все сточные воды подвергаются очистке; кроме того, при современном уровне очистки технологии очистки определенная часть загрязнения остается в сбрасываемых водах, что приводит к необходимости учета процессов самоочищения сточных вод, протекающих при их выпуске в водоемы.
В качестве биологических прудов используются искусственные водоемы глубиной 0,5-1,5 м, которые разбиваются на несколько(2-5) секций. Вода в них поступает последовательно по мере ее очистки. Для равномерного распределения сточной воды по акватории прудов впуск и выпуск воды из них устраивают рассредоточенными. Площадь прудов – 0,5-1,0 га. Наиболее эффективна такая очистка в теплое время года. Необходимо заметить, что в этом случае эффективность очистки сточных вод в искусственных условиях близка к эффективности очистки в естественных.
Мелиоративные работы, способствующие охране водных ресурсов от загрязнения, могут быть подразделены на лесные, агротехнические и гидротехнические.
Лесные мелиорации – выращивание древесной и кустарниковой растительности в пределах верхней и средней частей речных бассейнов, уменьшает поверхностный сток и ослабляет процессы водной эрозии. К агротехническим мелиорациям относится правильное ведение сельскохозяйственных работ.
Гидротехнические мелиорации – это в основном регулирование водно – воздушного режима почво-грунтов для возделывания различных сельскохозяйственных культур, которое должно предохранять почву от вымывания питательных веществ. Сюда относятся и работы по предотвращению образования оврагов, оползней и обрушения берегов.
Организованное проведение комплексных мелиоративных мероприятий позволяет существенно уменьшить загрязнение природных вод.
На качество воды существенное влияние оказывает загрязненность атмосферы.
Разработка природных ресурсов оказывает заметное влияние на загрязненность водной среды. Недопустимы прорывы нефти из скважин, различные аварийные сбросы, прорывы дамб хвостохранилищ и т.д.
Указанные выше способы и методы предупреждения загрязнения водных ресурсов этим не исчерпываются. Существует еще много разнообразных водоохранных мероприятий, которые позволяют сократить объем и снизить степень загрязненности сточных вод. Однако нужно помнить, что все эти методы могут лишь несколько отдалить загрязнение природных вод, но не приостановить его. Поэтому проблему чистой воды можно будет решить только при условии перехода к замкнутым системам водоснабжения.
Неочищенные или частично очищенные сточные воды, попадая в водные объекты, приводят к изменению физических свойств и химического состава их вод, изменяют качество воды, загрязняют ее.
В загрязненных водных объектах происходят сложные процессы, ведущие к восстановлению естественного состояния реки, озера или водохранилища. Совокупность гидродинамических, биохимических, химических и физических процессов, приводящих к снижению концентраций загрязняющих веществ в воде и называют самоочищением водных масс. В зависимости от того, какие вещества (консервативные или неконсервативные) и в каком фазовом состоянии (во взвешенном или растворенном) попадают в водоем со сточными водами, в процессе самоочищения будут преобладать либо гидродинамические, либо химические или биологические процессы. Консервативные растворенные вещества не поддаются никаким процессам превращения, их концентрация снижается только вследствие разбавления (гидродинамический процесс).
При наличии в сточных водах взвешенных веществ существенную роль в процессе самоочищения водных масс будут играть процессы осаждения взвеси на дно (физические и гидродинамические процессы). Самоочищение водных масс от неконсервативных растворенных веществ происходит в результате как разбавления, так и взаимодействия с другими компонентами содержащимися в воде (гидродинамические, химические и биохимические процессы).
Для расчета допустимой нагрузки на водоемы и водотоки загрязненными стоками, для прогноза состава и свойств водных масс с учетом самоочищения необходима количественная характеристика роли каждого процесса в превращении растворенных и взвешенных веществ органического и неорганического происхождения [16].
6. Технико-экономическая эффективность разработки системы оперативно-диспетчерского контроля и управления насосной станцией канала им. К. Сатпаева
Развитие микроэлектроники и компьютерных технологий достигло такого уровня, на котором стала возможна комплексная автоматизация производств. Раньше, такие понятия как АСУ ТП и АСУП были разграничены между собой, теперь же, наоборот они всё в большей и большей степени стремятся к объединению.
В настоящем дипломном проекте задача контроля и управления насосной станцией будет решена посредством разработки системы оперативно-диспетчерского контроля и управления насосной станцией на базе SCADA-системы WinCC фирмы Siemens.
6.1 Расчет стоимости создания системы оперативно-диспетчерского контроля и управления
Проведём расчет стоимости создания системы оперативно-диспетчерского контроля и управления.
Стоимость изготовления системы оперативно-диспетчерского контроля и управления определяется на основе нормативов материальных и трудовых затрат при наличии конструкторско-технологической документации и нормативов затрат.
Исходными данными для проведения расчета являются:
- спецификация основных сборочных единиц, нормативы их расхода на единицу продукции;
- сводные нормы трудоемкости по видам работ и средние разряды работ на сборку, монтаж, наладку и регулирование изделия в целом;
- часовые тарифные ставки по разрядам работ, видам и условиям труда;
- прейскуранты актовых цен на материалы и комплектующие изделия;
- размеры транспортно-заготовительных и цеховых расходов;
- нормативы отчислений на социальное;
- нормативы отчислений на амортизацию используемого оборудования.
Проведём расчет капитальных затрат. В таблице 6.1 приведены капитальные затраты на оборудование. Цены за единицу оборудования взяты из прайс-листов фирм Siemens, ПОИНТ, KROHNE, TNS-INTEC, Microsoft.