Курсовой проект
По дисциплине "Технологическое оборудование отрасли"
на тему "Расчет и проектирование фильтр-пресса для тонкой очистки воды"
Содержание
Введение. Проблемы воды и общий фон развития мембранных технологий [1]
1.1 Химический состав золы ячменя
2. Технологическая сущность фильтрования воды [3]
3. Описание работы фильтр-пресса [4]
5. Сравнительный анализ фильтров для очистки воды [5]
С каждым годом растет потребность людей в воде, пригодной для использования, и в то же время естественные воды непрерывно загрязняются деятельностью человека. "Сейчас более 1,2 млрд. людей не имеют обработанной питьевой воды и более 3 млрд. людей не имеют соответствующей обработки сточных вод и это при ежегодном 80 млн. росте населения".
Индустриальная деятельность человека сопровождается непрерывным сбросом многообразных по своему химическому составу сточных вод, которые, попадая в источники питьевой воды, создают серьезную угрозу здоровью людей.
"Болезни, вызванные некачественной водой, - это растущая трагедия человечества. Из-за плохой воды в мире ежегодно умирает более 5 млн. человек - это в 10 раз больше, чем погибает в войнах".
В такой ситуации международные организации и правительства многих стран вынуждены усиливать требования к качеству сточных вод и осуществлять строгий контроль качества питьевой воды, что приводит к удорожанию стоимости питьевой воды для населения и технической воды для промышленных предприятий.
Стремительно растущая потребность в воде и ограниченные ресурсы источников воды в виде рек, озер и подземных вод, с одной стороны, и удорожание подготовки питьевой и технической воды - с другой, приводят к необходимости создания и использования новых технологий обработки воды, которые позволяют быстро, эффективно и экономически выгодно очищать воды, а также получать питьевую и индустриальную воду из огромных запасов морской воды. В последние 10-15 лет широкое применение находят мембранные технологии обработки воды, которые при подготовке питьевой воды позволяют надежно очищать исходную воду от примесей, вызывающих болезни, при обработке сточных муниципальных вод получать воду, пригодную для использования в промышленных целях, а при обработке индустриальных сточных вод получать воду, пригодную для повторного использования. Кроме того, с помощью мембран можно достаточно эффективно удалить соли из морской воды (т.е. произвести обессоливание воды), что открывает огромные перспективы в получении питьевой и индустриальной воды практически из неисчерпаемого источника.
Растущие потребности в воде обусловливают необходимость динамичного развития водного сектора мировой экономики. Прогнозируется общий объем инвестиций в водный сектор до 2010 г. около 800 млрд. долл. США. Предполагается, что объем продаж оборудования в мировой индустрии очистки воды возрастет с 23 млрд. долл. США в 2003 г. до 33 млрд. долл. США в 2010 г., при этом доля Европы составит 35%. Рост потребностей в мембранных материалах приведен в табл.1.
Таблица № 1. Рост потребностей в мембранных материалах
| Вид мембраны | Потребность, млн. долл. США | Ежегодный прирост, % | |||
| 1998 г. | 2003 г. | 2008 г. | 03/98 | 08/03 | |
| Все мембраны | 1190 | 1785 | 2675 | 8,4 | 8,4 |
| Микрофильтрация | 626 | 860 | 1175 | 6,6 | 6,4 |
| Ультрафильтрация | 197 | 329 | 530 | 10,8 | 10,0 |
| Обратный осмос | 234 | 390 | 620 | 10,8 | 9,7 |
| Другие | 133 | 206 | 350 | 23,9 | 21,1 |
Следует отметить, что прирост потребности в применении мембран микрофильтрации/ультрафильтрации (МФ/УФ) в области очистки муниципальных и сточных вод оценивается в %. Если в 2001 г. в оборудовании фильтрации воды и сточных вод, оцениваемом в 30 млрд. долл. США, доля мембранного оборудования составляла 1%, то по прогнозу на 2010 г. доля мембранного оборудования будет около 22% от общей стоимости оборудования фильтрации, которое оценивается в 54 млрд. долл. США.
На развитие и применение мембранных технологий в водном секторе влияют следующие факторы (стимулы): окружающая среда (рост населения, ограниченные источники воды, загрязнение воды); охрана здоровья; международные и европейские нормы и требования по обработке сырой воды и сточных вод; целевые программы ООН, Всемирного банка и Европейского банка реконструкции и развития; коммерциализация (приватизация водохозяйств. государственное стимулирование реализации проектов, интеграция компаний по обработке воды); конкуренция (завоевание рынка, стремление разработать стандарты в создании средств обработки воды, снижение цен); стандарты (унификация мембран, оборудования и комплектующих); развитие восточного (Восточная Европа, СНГ, Китай) и африканского рынков; реконструкция водохозяйств.
К сдерживающим факторам развития мембранных технологий можно отнести: бюджетные ограничения; сложившуюся инфраструктуру и традиционную технологию работы; несоблюдение законов, норм и требований по обработке воды; слабый приток частных инвестиций в Восточной Европе и странах СНГ; бюрократизм и коррупцию; консерватизм менеджеров и проектировщиков.
Специалистам, непосредственно трудящимся в пищевой отрасли, в своей работе приходится постоянно сталкиваться с проблемами качества исходной воды как для конечного продукта, так и для технологических нужд всего производства. Данные проблемы особенно актуальны там, где вода является основной частью производимого продукта, и от ее качества напрямую зависит место, которое займет продукт на рынке.
Требования к качеству воды регламентируются в каждой отрасли индустрии напитков нормативными документами. На основании рекомендаций и требований данных нормативных документов и предполагаемых объемов производства можно предпринять комплекс мероприятий, который позволит добиться поставленных на производстве задач. Крупные предприятия, как правило, сами обладают технической и материальной возможностью правильно поставить задачи и успешно воплотить их в жизнь. Средние и мелкие производители в основной своей массе такой возможности не имеют. Однако, несмотря на кажущуюся разницу в потенциальных возможностях, любому предприятию необходимо обладать достоверной информацией о состоянии дел в данной области, о применяемых в настоящее время технологиях и оборудовании.
Основываясь на собственном опыте разработки, внедрения и эксплуатации промышленных систем водоподготовки, можно сказать, что фирма, проектирующая и производящая системы водоподготовки для обеспечения современных технологических требований для пищевых производств, должна быть инжиниринговой компанией, имеющей в своем арсенале: методы проектирования и расчета блоков и узлов; алгоритмы управления ими в составе системы водоподготовки; методы разработки правил эксплуатации систем водоподготовки с учетом конкретных условий работы предприятия.
Вышеприведенные методы должны быть одинаково применимы при проектировании и производстве систем как большой производительности, так и малой.
Компания, которая берет на себя ответственность за разработку систем водоподготовки для пищевой промышленности, и в первую очередь для производства напитков, должна соблюдать следующие принципы:
система водоподготовки должна полностью обеспечивать очищенной водой все технологические нужды производства, соответствовать заданной производительности в течение срока службы;
в системах водоподготовки необходимо применять только сертифицированные материалы, узлы и агрегаты только промышленного, в редких случаях коммерческого (но никак не бытового) дизайна;
применяемые технологические процессы должны быть такими, чтобы сохранять после водоподготовки естественные (то есть природные) достоинства очищенной воды.
обработку воды с применением, например, химреагентов производить только в крайнем случае, если нет этому альтернативы;
технологические линии водоподготовки (особенно те составные ее части, которые определяют стабильность работы сооружения) целесообразно максимально автоматизировать, особенно в тех случаях, когда необходимо уменьшить или исключить вмешательство оператора;
конструкция линии водоподготовки должна предусматривать обязательный (а зачастую непрерывный) контроль основных параметров (на каждом блоке системы): перепада давления, расхода и выработки очищенной воды, времени эксплуатации, а также солесодержания, рН очищенной воды и некоторых других параметров, которые требует конкретный вид производства;
система водоподготовки должна обеспечивать возможность регулировки микроэлементного состава очищенной воды;
расходные материалы и ингредиенты, необходимые для проведения регламентных работ, должны быть выбраны под конкретные условия эксплуатации системы водоподготовки, а их составы должны быть понятны обслуживающему установку персоналу;
сопроводительная техническая и эксплуатационная документация должна быть выполнена в соответствии с требованиями ГОСТа, содержать объем данных, достаточный для запуска систем водоподготовки в работу и последующей ее правильной эксплуатации;
окончательный выбор состава линии водоподготовки и ее конструкции должен определяться на основе минимальной технологической необходимости и экономических возможностей заказчика. П этом зачастую целесообразно закладывать в конструкцию линий водоподготовки потенциальную возможность ее последующей модернизации (после запуска производства заказчиком и накоплен инвестиционного потенциала) с целью расширения технологических возможностей и соответственно повышения уровня качества вырабатываемой продукции