Проектирование аппарата для очистки сточных вод от фенола и нефтепродуктов

Содержание
1. Введение
2. Исследовательская часть
2.1 Подбор носителя, культуры микроорганизмов и методаиммобилизации
2.1.1 Методы иммобилизации клеток микроорганизмов
2.1.2 Адсорбционная иммобилизация микроорганизмов
2.1.3 Виды адсорбентов
2.1.4 Приемы адсорбционной иммобилизации клетокмикроорганизмов
2.1.5 Выделение и культивирование микроорганизмов
2.1.6 Иммобилизация микроорганизмов
2.2 Разработка лабораторной установки
2.3 Отработка режимов иммобилизации и очистки
3. Разработка технологическойсхемы очистки
4. Расчет материальныхпотоков
5. Разработка и расчетпромышленного аппарата
5.1 Технологический расчет
5.2 Механические расчеты
6. Расчет и подборвспомогательного оборудования
7. Технико-экономическиерасчеты
7.1 Технологическая схема производства
7.2 Расчет производственной мощности
7.3 Расчет капитальных затрат
7.4 Расчет годовых эксплуатационных затрат
7.5 Проектная калькуляция себестоимости очистки
7.6 Расчет ежегодной экономии на платежах предприятия приснижении выбросов вредных веществ в сточные воды.
7.7 Расчет основных технико-экономических показателей
8. Безопасностьжизнедеятельности.
8.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов
8.2 Классификация производства
8.3 Мероприятия по безопасному выполнению работ
8.3.1 Общие мероприятия
8.3.2 Порядок допуска к выполнению работ
8.3.3 Организация контроля за состоянием охраны труда
8.3.4 Применение средств индивидуальной защиты работников
8.5 Расчет заземляющего устройства электропривода насоса 
/>1. Введение
Обезвреживание разнообразных органических отходов,жидких стоков производственных предприятий все чаще проводится с помощьюмикробиологических методов. Наиболее широко применяются микроорганизмы –деструкторы, которые используют кислород воздуха для окисления различныхорганических соединений. Такие аэробные методы очистки реализуются, в основном,в аэротенках, главные недостатки которых — необходимость перемещения биомассы(активного ила) и удаления избыточных ее количеств. Чтобы избежать этихнедостатков и реализовать проточный принцип очистки, применяют иммобилизациюмикроорганизмов на различных носителях.
Целью работы был подборметодов и расчет аппарата для очитки сточных вод от фенола и нефтепродуктов.Фенол и его производные (особенно галоген-производные, диоксины) являютсякрайне токсичными соединениями. Их ПДК составляют тысячные доли миллиграмма налитр. В то же время масштабы выбросов фенола и его производных говорят онеобходимости разработки эффективного метода их утилизации. Основнымипоставщиками фенола в окружающую среду являются ЦБК, предприятия –производители кабельно – проводниковой продукции, фенол- формальдегидных смол,фанеры, пластика. Микроорганизмы-деструкторы были выделены из активного илаочистных сооружений города Перми. Выделение и культивирование бактерий производилина среде Е при 37°С с содержаниемфенола 0,1 мг/л.
Поскольку фенол является трудноокисляемым соединением,был предложен биосорбционный метод очистки, позволяющий снизить токсическоедействие фенола на микроорганизмы и повысить скорость разложениянефтепродуктов.
Отработаны методы выделения и культивированиямикроорганизмов-деструкторов фенола и нефтепродуктов. Иммобилизацию производилисорбционным методом без использования модифицирующих реагентов. Полученныйиммобилизованный сорбент обладает повышенной окислительной активностью посравнению со свободно растущими клетками.
В качестве носителя для иммобилизации был предложен березовыйактивированный уголь марки БАУ-4, так как он обладает высокой сорбционнойемкостью, как по нефтепродуктам, так и по клеткам микроорганизмов. Посколькуразмеры частиц активированного угля не превышают 5 мм, для реализации процессабыл предложен аппарат с псевдоожиженным слоем.
В результатеэкспериментов были определены удельные скорости окисления загрязняющих веществ,и они составили 0,2 и 5 г/кг*сут для фенола и нефтепродуктов соответственно.При этом скорость окисления фенола иммобилизованными клетками превосходитаналогичный показатель для активного ила примерно в 1,5 раза.
С использованием полученных кинетических характеристикбиосорбента был спроектирован аппарат для очистки производственных сточных водобъемом 15 м3 и производительностью 7000 м3/сут.
Установка для очистки сточных вод состоит из двух колонныхаппаратов и циркуляционного насоса. Колонные аппараты разделены на две зоны:аэрационную и биосорбционную, расположенных коаксиально. В аэрационной зонепроисходит насыщение подаваемых сточных вод кислородом, а в биосорбционной зоне– очистка вод от загрязнителей в псевдоожиженном слое биосорбента.Циркуляционный насос обеспечивает стабильность кипящего слоя при колебанияхрасхода сточных вод, а так же их разбавление.
Данная установка позволяет эффективно удалять из сточных водфенол и нефтепродукты и может быть использована как для очисткипроизводственных сточных вод, так и в системах оборотного водоснабжения.
2.Исследовательская часть2.1 Подбор носителя,культуры микроорганизмов и метода иммобилизации/> 2.2.1 Методы иммобилизации клетокмикроорганизмов
В настоящее время иммобилизованными полагают такие клетки, длякоторых созданы искусственные ограничения подвижности во внешней среде, аматериальный посредник, обеспечивающий эти ограничения подвижности, считаетсяносителем. В целом система клетка-носитель называется иммобилизованнымбиокатализатором.
В ряде случаев в качестве носителя используютсянерастворимые материалы, к которым конкретный тип клеток прикрепляется вреальных условиях (например, древесина, почва, шерсть, минералы и др.), тогдажизнедеятельность клетки в иммобилизованном состоянии является для нееестественной, отличающейся от природной только искусственно поддерживаемыми вбиотехнологическом процессе внешними параметрами (температура, давление,влажность и т.д.) и набором подаваемых клетке веществ.
Иммобилизация микроорганизмов (т.е. удерживание их носителем)может быть как необратимой, так и временной. Когда иммобилизуют растущую,интенсивно делящуюся культуру, часто наблюдается постепенный переход клеток изфазы носителя в окружающую среду, даже если исходная биомасса была фиксировананосителем необратимо. Когда же в процессе эксплуатации иммобилизованногобиокатализатора со временем нарушается первоначальная целостность носителя, товымываться из него могут даже неживые клетки. Но иногда оказывается удобнойименно обратимая фиксация, чтобы можно было удалить отработавшие свой срокклетки и вновь иммобилизовать свежую их порцию. Такой подход к регенерациибиокатализаторов удается применять, например, в случае адсорбционных вариантовиммобилизации. Ко всем методам иммобилизации клеток и к используемым при этомносителям предъявляются определенные требования, которыми обычноруководствуются при разработке того или иного биотехнологического процесса,предусматривающего применение содержащих клетки иммобилизованныхбиокатализаторов.
1. Прежде всего, используемый способ иммобилизациине должен в значительной степени затрагивать ферментативные системы клетки,необходимые для реализации конкретной технологии. Поэтому при проведениииммобилизации желательно либо совсем исключить, либо свести к минимуму контактклеток с токсичными для них веществами, а также предотвратить нежелательноевоздействие на микроорганизмы температурных и осмотических стрессов.
2. Как правило, предпочтительно осуществлять иммобилизациютаким образом, чтобы в результате клетки надежно удерживались носителем.
3. Желательно, чтобы трудоемкость стадии иммобилизации былапо возможности минимальной, как и число манипуляций с клетками (существенно длясохранения стерильности).
4. Необходима хорошая операционная стабильность получаемыхиммобилизованных биокатализаторов для их длительной эксплуатации, что зависитот механической, химической и биологической устойчивости носителя в условияхконкретного технологического процесса.
5. Очень важным моментом, особенно при работе сживыми клетками, является обеспечение иммобилизованных микроорганизмовпитательными веществами, газообразными субстратами (например, кислородом длядыхания аэробных клеток) и отвод продуктов жизнедеятельности, т.е. материалносителя не должен создавать значительных диффузионных препятствиймассообменным процессам.
6. Существенную, а при крупномасштабном производстве зачастуюопределяющую роль играет экономическая сторона вопроса, т.е. необходимы невысокаястоимость применяемого метода иммобилизации клеток и доступность исходныхкомпонентов, так как даже очень хороший вариант, для которого использованыэкзотические вещества и уникальное оборудование, имеет, к сожалению, малошансов на промышленное воплощение.
Конечно, выполнить все эти требования каким-то единственным,универсальным методом иммобилизации микроорганизмов, учитывая к тому жеогромное разнообразие их видов и функциональных особенностей, представляетсямаловероятным. Поэтому любой конкретный биотехнологический процесс на основеиммобилизованных клеток это — компромисс между «идеальным» и «реальновозможным». Но, чтобы как можно в большей степени приблизиться к наилучшемуварианту, конечно, необходимо представлять себе, к каким последствиям длябиологических функций клетки может привести тот или иной способ ееиммобилизации.
Результативность работы биокатализатора в целом во многомопределяется эффективностью снабжения иммобилизованной популяции питательнымивеществами или субстратами, а также легкостью отвода метаболитов. Эти факторызависят главным образом от диффузионных барьеров, создаваемых материаломносителя. Поэтому способы иммобилизации классифицируют по принципу конечногосостояния удерживаемой носителем клетки. Существуют следующие вариантыиммобилизации клеток:
1. Иммобилизация клеток на носителе или на поверхности носителя.
/>/>

Поверхность или часть поверхностиудерживаемой носителем клетки свободно «омывается» внешней средой(жидкой или газообразной); при этом потребление субстратов и выделениепродуктов жизнедеятельности микроорганизма определяются преимущественнобиологическими факторами, т. е. функциональными возможностями конкретногоштамма в среде используемого состава. В качестве носителей для иммобилизации вданном варианте используются различные адсорбенты и ионообменные материалы.
2. Иммобилизация клеток в носителе или в массе (объеме) носителя
/>/>/>
Между внешней средой иклеткой в результате иммобилизации последней появляется слой материаланосителя, и обмен веществ клетка-среда осуществляется через этот слой, гдепроисходит диффузионно-контролируемый транспорт питательных веществ и отводметаболитов. В данном случае свойства носителя (например, его пористость,заряд, гидрофильность) могут в значительной степени сказываться на работеиммобилизованного биокатализатора и на уровне реализации потенциальныхвозможностей микроорганизма. В данном варианте иммобилизации микроорганизмов вкачестве носителей применяются либо полимерный гель, либо полимерная пленка,либо полимерное волокно.
3. Иммобилизация клеток с использованием мембранной технологии илииммобилизация в мембранных реакторах.

/>
Клетка и небольшая частьвнешней среды помещены в замкнутый объем, отделенный от остальной средыполупроницаемой мембраной, размеры пор в которой таковы, что субстраты ипродукты через нее проникают, а клетки удерживаются внутри замкнутого объема.Здесь микроорганизмы находятся непосредственно в среде, с искусственной жемембраной как носителем контактирует лишь слой у поверхности мембраны;остальные клетки фактически не имеют затруднений в движении, если ихконцентрация не слишком высока. 2.1.2 Адсорбционная иммобилизациямикроорганизмов
В случае адсорбционной иммобилизации используетсяестественная способность многих микроорганизмов закрепляться на разнообразныхтвердых или гелеобразных носителях и продолжать свою жизнедеятельность в такомобездвиженном состоянии. При этом собственно процедура искусственнойиммобилизации предусматривает зачастую просто пропускание суспензии клетокчерез реактор с адсорбентом.
Адсорбционные методы иммобилизации относятся к числу наиболеепростых и «естественных». В природе почти всегда микроорганизмы и ихассоциаты существуют не в изолированной (свободной) форме, а в адсорбированномсостоянии. Примером этому являются микробные популяции почвы, кишечника, рубца,некоторые азотфиксирующие микроорганизмы растений и т.д.
В данной работе былвыбран именно адсорбционный способ иммобилизации.
Разнообразие свойств поверхности клеток и адсорбентовобусловливает различные механизмы адсорбционного взаимодействия и различныевиды сил адгезии. Адгезия клеток на адсорбенте определяется следующимипричинами:
1) Образование химических связей между поверхностями клетки иадсорбента (хемосорбция);
2) Ион — ионные взаимодействия, образование ионных пар итриплетов, например, NH3+… .~ —ООС— и —СОО—~… Са2+… ~ —ООС—;
3) Электростатические (неионные) взаимодействия заряженныхповерхностей клеток и адсорбента;
4) Силы Ван-дер-Ваальса (взаимодействие диполь—диполь,диполь—наведенный диполь, ион —диполь);
5) Влияние электролитов, гидратационных эффектов, капиллярныхсвойств;
6) Флокуляция и коагуляция;
7) Гидрофобное взаимодействие;
При адсорбционной иммобилизации клеток, которая обусловленаэлектростатическими силами, одновременно реализуется несколько типовадгезионного взаимодействия, поэтому трудно выделить роль каждого из них поотдельности. Тем не менее наибольшее влияние на связывание микроорганизма сносителем оказывают ковалентные и ионные взаимодействия./>2.1.3 Виды адсорбентов
Адсорбенты для иммобилизации могут быть органическими илинеорганическими, природными, искусственными, синтетическими. Используют такжекомбинированные адсорбенты, представляющие собой подложку из одного материала споверхностным слоем (пленкой) из другого. Поверхностный слой может быть привитымили нанесенным, он может формироваться и из материала подложки после еефизической или химической обработки (промывка, травление, обработка кислотойили щелочью, карбонизация, термообработка, обработка электроразрядом и т.д.).Носителидля адсорбционной иммобилизации
Природные неорганические
Глины (например, бентонит, каолинат, кордерит); кизельгур(целит и другие диатомовые земли); песок; цеолиты; природные кремнеземы;силикаты; карбонаты; фосфаты; угли; графит; туф; перлит; морская губка.
Природные органические (поммерные)
Хитин/хитозан; декстран (поперечно-сшитый); древесина (разныесорта, щепа, стружка, опилки); багасса; хлопок; целлюлоза; лигнин; шерсть;волосы; шелк; коллаген.
Неорганические искусственные
Кремнеземы; силикагели; стекла (эти материалы применяются ввиде гранул, волокон, ершей, пластин); графитированные материалы (сажа,активированный уголь, ткани, волокна, углеродные материалы); кирпич; керамика(гранулы, пластины, кольца и т.д.); нержавеющая сталь (пластины, диски,волокна, шарики); медь (волокно); металлические сплавы; магнетит; оксиды игидроксиды Тi (IV), Zr (IV), Sn (IV), V (III),Al(III), Fе(II, III).
Полилеры синтетические
DEAE-целлюлоза; ТЕАЕ-целлюлоза; ЕСТЕОБА-целлюлоза; DEHPAE-целлюлоза; фосфоцеллюлоза (торговые марки ионообменников на основе целлюлозы — Cellex фирмы Bio-Rad, Sephaoel (фирмы Pharmacia, Servaoel, фирмы Serva, Whatmanодноименной фирмы); ацетилцеллюлоза; целлофан; анионообменные смолы на основесополимеров стирола и дивинилбензола с пришитыми аминами (Amberlite марок IBA,IRA, XAD, XE; Dowex марки 50-W-X, 1-Х, Bio-Rad марок AG-1, AG-2, AG-21);DEAE-сефадекс; полиэтилен; полипропилен; политетрафторэтилен; сополимертетрафторэтилена и гексафторпропилена; полиэтилентерефталат; полипропилекоксид;поливинилхлорид; поливиниловый спирт; сополимер винилового спирта и этилена;эпоксидированные смолы; фенолформальдегидные смолы; полистирол; тефлон;производные полиакриловых кислот; сополимеры 2-оксиэтил-метакрилата иэтилендиметакрилата (сфероны); найлон, капрон (полиамиды — продуктыгомополиконденсации аминокарбоновых кислот, например s-аминокапроновой кислотыили ее лактама); полиуретаны (продукты взаимодействия изоционата с полиоксидо-соединениями); поликарбонат; полиацетат; полиэфир; силикон.
Комбинированные (нанесенные, привитые)
Туф + желатина; целлюлоза + полиэтиленимин (ПЭИ); стекло +ПЭИ; сталь + ПЭИ; сталь + полипропилен; сталь + сополимеры метакриловойкислоты; полиэтилен + альбумин; полиэтилен + коллаген; полиэтилен н- лектин;полистирол + альбумин; полиэтилен + сополимер акриламида и акриловой кислоты;силикагель + слой липидов; сажа + слой липидов.
К достоинствам многих органических адсорбентов относятсяхимическая стабильность, большие возможности изменения химических свойств ихповерхности и варьирования структуры пор, возможность придания частицамадсорбента заданной геометрической формы — получения гранул правильной формы сузким распределением по размерам, получения волокон, пленок, листов, труб ит.д.
Неорганические адсорбенты обладают высокой биологическойстабильностью, доступны и дешевы, легко регенерируются.
Пористость и химические свойства природных неорганическихадсорбентов менять более трудно, в ряде случаев они достаточно хрупки.Адсорбенты на основе кремнеземов (стекол, силикагелей, силохромов)характеризуются повышенной растворимостью при щелочных значениях рН.Возможность устранить ее заключается в модифицировании поверхности кремнеземов,например, путем покрытия пленками оксидов металлов (циркония, алюминия, гафния,титана), обработкой солями переходных металлов (титана, ванадия, олова, железаи др.), нанесением полимерных пленок.
Перспективными адсорбентами являются металлы и их оксиды,поскольку они дешевы, пористость их легко изменить, обладают отличнымигидродинамическими свойствами, налажены промышленные методы получения из нихмакропористых порошков и гранул. То же самое относится и к пористой керамике,причем еще одним преимуществом ее является возможность варьировать зарядповерхности в зависимости от использования глинозема или кремнезема с добавкамиразличных металлов. 2.1.4 Приемыадсорбционной иммобилизации клеток микроорганизмов
К достоинствам адсорбционной иммобилизации относитсяисключительная простота методов ее проведения. По существу, иммобилизацияпроисходит при контакте водной суспензии микроорганизмов с адсорбентом(исключение составляет иммобилизация с помощью электроадсорбции, методикакоторой рассмотрена выше).
Способы иммобилизации разделяются на статические, сперемешиванием, а также путем нанесения на колонке. Статический способ наиболеепрост и заключается в том, что адсорбент вносят в суспензию клеток и смесьинкубируют некоторое время без перемешивания. Иммобилизация достигается за счетосаждения клеток и последующей их адсорбции на частицах адсорбента. Недостаткомспособа является необходимость длительного контакта адсорбента с суспензиейклеток. Способ с перемешиванием предусматривает непрерывное поддержаниесуспензии клеток и частиц адсорбента в диспергированном состоянии, чтообеспечивает более быстрое завершение процесса адсорбции и более равномерноезаполнение поверхности адсорбента клетками. Способ нанесения в колонкезаключается в прокачивании (с рециклом) суспензии клеток через колонку,заполненную адсорбентом. Если суспензию прокачивают снизу вверх, то скоростьпотока устанавливается такой, чтобы поддерживать частицы адсорбента вовзвешенном состоянии при условии, что это позволяет масса и размер частиц. Вслучае использования закрепленных форм матрицы адсорбента, например,зафиксированных в неподвижном состоянии волокон, ершей, пленки, пакетов, труб,колец, сеток и т.д., а также при подаче потока суспензии клеток в колонкусверху, реализация «кипящего слоя» адсорбента не нужна. Способнанесения клеток в колонке имеет то преимущество, что позволяет проводитьнанесение и последующий процесс с использованием иммобилизованных клеток водной и той же колонке.
Модификация указанных методов заключается в том, чтоиммобилизацию проводят в гравитационном поле, когда статический способреализуют в центрифуге, существенно ускоряя таким образом осаждение суспензииклеток на адсорбенте. Осаждение клеток на поверхности адсорбента осуществляютиногда при вакуумировании системы или при охлаждении, например до 4 °С.
Кроме того, если адсорбент имеет макрогеометрическую форму(палочки, пластинки, ерши и т.д.), его погружают на определенное время вконцентрированную (густую) суспензию клеток, после чего адсорбент вынимают,промывают и помещают в реактор, в котором в дальнейшем предполагаетсяиспользование иммобилизованного биокатализатора.2.1.5 Выделение икультивирование микроорганизмов
Существуетряд требований к производственным микробиологическим штаммам:
1. распространенностьв окружающей среде,
2. простота методикивыделения и культивирования,
3. возможностьиммобилизации несколькими методами,
4. удобные длялабораторной работы условия роста,
5. простота методикиопределения жизнеспособности,
6. возможностьпростого определения количества клеток в иммобилизованном состоянии.
7. рост на дешевыхсубстратах,
Также бактерии должны:
1. обладать высокойскоростью роста или давать высокий выход продукта за короткое время;
2. проявлятьсинтетическую активность, направленную в сторону получения желаемого продукта,образование побочных продуктов должно быть низким;
3. образовыватьмаксимально высокую концентрацию целевого продукта, чтобы затраты на еговыделение были экономически оправданы;
4. быть устойчивымик различным типам инфекций;
5. не бытьтоксичными для людей и окружающей природы.
Исходя из этих требований, для очистки сточных вод изактивного ила очистных сооружений г. Перми были выделены микроорганизмы,обладающие наибольшей скоростью роста на среде с фенолом.
Фенол и его производные(особенно галоген-производные, диоксины) являются крайне токсичнымисоединениями. Их ПДК составляют тысячные доли миллиграмма на литр (для фенола –0,001мг/л). Бактерии разлагают фенол в соответствии со следующей схемой:
/>
Фенол очень медленно разлагается в природных условиях, таккак обладает антибактериальными свойствами, поэтому для селекциимикроорганизмов применяли среды с большим содержанием фенола. При концентрациифенола 0,1 г/л выживают и размножаются только те микроорганизмы, которыеспособны к эффективной утилизации фенола и использовании его в качествеединственного источника углерода и энергии.
Выделение и культивирование микроорганизмов проводили наминеральной среде Е, состав которой представлен в таблице №1, с добавлениемфенола.
Для выделения бактерий был произведен отбор пробы ила изаэротенка очистных сооружений г. Перми. Затем 10 мл пробы ила инокулировали в100 мл среды Е с добавлением фенола до концентрации 0,1 г/л и поставили колбусо средой на качалку на 5дней.
Таблица 1. Составсреды Е.Формула вещества и концентрация раствора Объем раствора, мл
8,7 г/л KH2PO4 994
5М NH4Cl 1
0,1М Na2SO4 1
62мМ MgCl2 1
1 мМ CaCl2 1
0,005мМ (NH4)6MoO24·4H2O 1 Раствор микроэлементов 1 pH 7.0 Состав раствора микроэлементов В 10% -ной HCl, (г/л) ZnO 0.41
MnCl2·4H2O 2.00
CoCl2·6H2O 0.48
FeCl2·6H2O 5.4
CuCl2·2H2O 0.17
H3BO3 0.06
После появления бактериальной мути 1 мл полученнойнакопительной культуры был перенесен с помощью пипетки в стерильную чашкуПетри, на 2/3 заполненную гелем агар-агара (среда Е +0,1г/л фенола +2%агар-агара).
Смесь была распределена по поверхности геля шпателемДригальского. Остатки жидкости на шпателе были последовательно распределены поповерхности геля в шести аналогичных чашках Петри. Далее чашкипронумеровывались и термостатировались в течение 5 дней при температуре 370С.Для дальнейших экспериментов были выбраны наиболее крупные бактериальныеколонии, то есть обладающие наибольшей скоростью роста на среде с фенолом.
Затем, при помощипипетки Пастера выбранные бактерии были пересеяны в стерильные пробирки соскошенным агар-агаром и термостатированы при Т=370С. Через 5 днейметодом смыва чистые культуры из пробирок были пересеяны в колбу с жидкойсредой Е (на 100 мл среды 10 мл инокулята), содержащей 0,01г/л фенола.
Колба сосредой ставится на лабораторную качалку на 3-5 дней. Полученную накопительнуюкультуру использовали в дальнейшем для иммобилизации.2.1.6 Иммобилизациямикроорганизмов/> />
Сначала нами была проведенаработа по иммобилизации клеток микроорганизмов на слоистых двойных гидроксидах.В качестве исходной матрицы для иммобилизации был выбран двойной гидроксиджелеза-магния, структура которого показана на рис. 1:
Рис. 1. Структураслоистого двойного гидроксида состава [Mg4Fe(OH)8]Cl3·2H2O.
Материалы на основедвойного слоистого гидроксида железа-магния были выбраны в качестве носителяпотому, что при изменении их состава и условий получения можно добитьсяизменения свойств материала в широких пределах.
В частности, можноувеличивать межслоевые пространства при замещении одних анионов другими, болеекрупными. Кроме того, меняя степень окисления железа можно влиять на поверхностныйзаряд матрицы носителя в процессе ее формирования. Таким образом, отрицательнозаряженные клетки притягиваются к положительно заряженной матрице, увеличиваястепень связывания клеток с носителем.
Существуютследующие способы иммобилизации микроорганизмов на матрице двойных гидроксидов Mg-Fe:
1) Соосаждениемгидроксидов с микроорганизмами,
2) Осаждениемгидроксидов в присутствии крупных органических анионов с последующим ихзамещением в структуре гидроксидов микробными клетками,
3) Интеркаляцией клетокв структуру гидроксидов на стадии окисления ионов в составе гидроксидов.
Эксперимент был направлен на выбор способа интеркаляции,определение условий ее осуществления и оценку полученных результатов.
Первым был испытан метод соосаждения двойного гидроксида Mg-Fe с микроорганизмами. Установлено, что в ходе осаждениягидроксида Fe(II)-Mg возможноповышение рН среды до 10,5, что может снижать жизнеспособность большинствавидов микроорганизмов. Фенол – разлагающие микроорганизмы живут при рН от 5 до8 с оптимумом при рН=5,5, поэтому данный способ иммобилизации не подходит.
Для реализации метода иммобилизации микроорганизмов,основанного на замещении анионов в составе двойного гидроксида, были предложеныследующие органические анионы: оксалат-ион, ацетат-ион, бензоат-ион,терефталат-ион и стеарат-ион. Однако последние три иона обладают антимикробнымисвойствами, поэтому их применение нежелательно. Органические ионы с длиннойуглеродной цепью (стеарат-ион) слишком прочно связываются с матрицей носителя,поэтому их применение также ограничено. Соответственно, для практическойреализации метода были рекомендованы оксалат-ион и ацетат-ион.
Известно, что межслоевые пространства способны изменять свойразмер при замещении в их объеме одних ионов другими, более крупными.Возможность расширения межслоевых пространств за счет интеркаляции ионов напримере двойного гидроксида [ZnII(1-x)AlIIIx(OH)2]Clx показаны на рис. 2 (по данным [12]).
/>
Рис. 2. Изменение межслоевых пространств двойного гидроксидав ходе обмена анионов./> />
Подобный метод увеличениямежслоевого расстояния применены для иммобилизации микроорганизмов. Процессиммобилизации можно представить следующими уравнениями:
/>

где /> -отрицательно заряженные клетки Bacillus sp.
Образцы приготовленного таким путем материала были испытаны впроцессе разложения фенола. Оценку эффективности работы биокатализатораосуществляли по изменению концентрации фенола в среде. Все измеренияпроводились при одинаковой степени аэрации среды и температуре. Они показалинизкую активность (рис. 3).
Следующий метод иммобилизации основан на том, чтопри окислении FeII®FeIII в составе гидроксидныхслоев двойного гидроксида Mg-Feв матрице материала накапливается избыточный положительный заряд. Прииммобилизации микроорганизмов избыточный положительный заряд матрицыкомпенсируется за счет присоединения отрицательно заряженных микробных клеток />:
/>
Полученные таким путем образцы материала обладаютповышенной активностью (рис. 3), которая примерно в 1,5 раза больше, чем усвободных клеток активного ила (рис. 4). Преимущество этого метода в том, чтоон позволяет проводить закрепление бактерий на гидроксиде уже после его отмывкиот избыточной щелочи, избегая влияния высоких рН на жизнеспособность клеток.
/>

/>
Рис. 4.Интенсивность разложения фенола свободным активным илом и иммобилизованнымсорбентом.
Таким образом, по результатам проведенных экспериментовбиокатализа был выбран метод иммобилизации клеток двойными гидроксидами Mg-Fe, основанный на процессе окисления FeII®FeIII в составе гидроксидов, как наиболееперспективный. Полученные образцы иммобилизованного сорбента обладают довольновысокой активностью в процессе разложения фенола.
Перспективнымнаправлением интенсификации процессов биологической очистки сточных вод,основанным на адсорбционной иммобилизации, является биосорбционный метод,осуществляемый путем добавления порошкообразного или гранулированного активированногоугля в зону аэрации. Добавленный материал в данном случае выполняет двойнуюфункцию: во первых, является носителем иммобилизованных микроорганизмов; вовторых, благодаря его большой сорбционной емкости, обеспечивается быстраяадсорбция токсичного субстрата.
Поскольку фенол является трудноокисляемым соединением, былпредложен именно биосорбционный метод очистки, позволяющий снизить токсическоедействие фенола на микроорганизмы и повысить скорость разложениянефтепродуктов.
Далее была проведенаработа по использованию биосорбционного метода для иммобилизации фенол –разлагающих микроорганизмов.
Для иммобилизации фенол– разлагающих микроорганизмов использовали предварительно отмытыйгранулированный активированный уголь марки БАУ-4. Этот материал, в отличие отдвойных гидроксидов, обладает повышенной емкостью как по отношению к клеткам,так и к фенолу и нефтепродуктам. Иммобилизацию проводили адсорбционным методом,прокачивая концентрированную суспензию клеток через колонку с углем в течение4,5 часов, поддерживая режим кипящего слоя. В данном случае, закреплениемикроорганизмов осуществляется только за счет адсорбционных сил, без каких-либодополнительных механизмов связывания. 2.2 Разработка лабораторной установки
Поскольку размеры частицактивированного угля не превышают 5 мм, а размеры гранул слоистых двойныхгидроксидов лежат в пределах 0,1-1 мм, для реализации процесса был предложенаппарат с псевдоожиженным слоем.
Применение взвешенного(псевдоожиженного) слоя для биологической очистки сточных вод значительноменяет традиционную технологию. Установка с псевдоожиженным слоем песчанойзагрузки «Окситрон», предназначенная для биологической очистки сточных вод сприменением технического кислорода, разработана совместно фирмами «Эколотрон» и«Дорр-Оливер» (США) [4]. В настоящее время этот процесс получает широкоераспространение в передовых зарубежных странах.
В установке совзвешенным слоем объединены преимущества аэротенков и биофильтров.Технологическая схема включает биореактор, в котором очищаемая сточная жидкостьпроходит снизу вверх со скоростью, достаточной для взвешивания загрузки,находящейся в реакторе. Как и в биофильтре, популяция микроорганизмов покрываетзерна загрузки. Частицы носителя обеспечивают значительную площадь поверхностидля роста микроорганизмов активного ила. Процесс стабилен при залповыхнагрузках и менее подвержен токсическому влиянию загрязнений сточных вод.
Концентрация биомассы вреакторе может составлять от 12 до 40 г/л, эффективность использованияподаваемого кислорода составляет до 90%. Процесс не требует разделения иловойсмеси, поскольку выходящая из загрузки жидкость содержит незначительноеколичество взвешенных веществ.
Физико-химическиеметоды, такие как коагуляция, окисление озоном, сорбция на активированном угле,позволяют значительно снизить остаточное содержание органических веществ,однако эти методы требуют дорогостоящих реагентов и оборудования, а термическаярегенерация активированных углей сложна и связана со значительными потерями сорбента,поэтому немалый интерес представляет возможность непрерывной регенерацииактивированного угля в процессе очистки биологическим методом.
Результаты исследований,выполненных во ВНИИ ВОДГЕО [4] на респирометре, показали, что присутствиеактивированного угля в системе с активным илом не приводит к увеличениюскорости потребления кислорода. В то же время по полученным данным можносделать предположение о наличии биологической регенерации активированного угляв присутствии микроорганизмов активного ила. Использование активированного угля(порошкообразного ила гранулированного) в системах с активным илом, какправило, способствует более стабильной работе сооружений биологической очисткии обеспечивает некоторое увеличение глубины очистки как по БПК, так и по ХПК.При этом окислительная мощность сооружений возрастает.
Существенное снижениеконцентрации органических загрязнений, СПАВ и цветности воды происходит врезультате сорбции на уголь и биохимического окисления сорбированных веществ.Эффективность снижения ХПК составляет 40-70%, БПК — 85-95%, СПАВ — 95-100%,цветности —30-40%, что существенно превосходит соответствующие показателиаэротенка.
Опыт использованиялабораторной установки в течение длительного времени подтвердил возможностьбиологической регенерации активированного угля в процессе очистки. Стабильнаянепрерывная работа установки без дополнительного введения активированного углядает возможность предполагать, что система находилась в динамическом равновесиии в ней наблюдалась непрерывная регенерация активированного углямикроорганизмами активного ила. Возможность непрерывной биологическойрегенерации активированного угля непосредственно в биосорбере исключаетнеобходимость его периодической замены или пополнения.
На рис. 5 представленаконструкция лабораторной установки (биосорбера) для очистки фенол-содержащихсточных вод.
/>
Рис. 5. Лабораторная установка для очистки сточных вод отфенола.

Лабораторный биосорберпредставляет собой полипропиленовую колонну диаметром 50 мм и высотой 200 мм,заполненную псевдоожиженным слоем сорбирующей загрузки (активированным углемили слоистым двойным гидроксидом железа-магния). Загрузочный материал насыпаетсяна полиэтиленовую сетку, расположенную у дна аппарата и исключающую попаданиечастиц загрузки во входной трубопровод.
Для насыщения водыкислородом рядом с биосорбером предусмотрена аэрационная колонна диаметром 10мм с аэратором типа «кольцевое сопло». Аэрационная колонна сообщается сбиосорбером трубопроводом Dу=10 мм. Дляпредотвращения выноса частиц загрузки из аппарата в верхней части биосорберапредусмотрена сепарационная зона диаметром 100 мм и переливом высотой 20 мм. Вкрышке аппарата сделано отверстие для выхода отработанного воздуха.
Ниже уровнябиосорбционной колонны располагаются приемная емкость и сборник чистой воды. Вприемной емкости находится погружной центробежный насос, подающий воду ваэратор. Сборник и приемная емкость находятся в одном корпусе, разделенномперегородкой, не доходящей до верхнего края на 20 мм. Кроме того, в нижнейчасти они сообщаются трубопроводом с краном рециркуляции. Это позволяетисключить неравномерность подачи и отвода жидкости, переполнение любой иземкостей, а также обеспечивает стабильность кипящего слоя и заданную кратностьрециркуляции.
Установка работаетследующим образом. Сточная вода подается в приемную емкость. Далее насосом онаподается в аэрационную колонну, после чего поступает под псевдоожиженный слойсорбента. При контакте сточных вод с насадкой происходит очистка от фенола идругих органических загрязнений в результате их адсорбции загрузочнымматериалом. На поверхности последнего образуются микрозоны с повышеннойконцентрацией органических веществ. При достаточной концентрации кислородасоздаются благоприятные условия для развития микроорганизмов, осуществляющихбиоокисление адсорбированных загрязнений, т. е. биорегенерацию сорбента.Избыточная масса микроорганизмов в виде взвеси потоком воды выносится изпсевдоожиженного слоя в сепарационную зону и задерживается в ней, а очищеннаявода собирается в лотках перелива и отводится из установки.
Данная установкапозволяет проводить не только процесс очистки, но и иммобилизациюмикроорганизмов в одном аппарате, без перемещения загрузки.
2.3 Отработка режимов иммобилизации иочистки
Для дальнейшихисследований в качестве носителя для иммобилизации микроорганизмов был выбранактивированный уголь, поскольку иммобилизованный сорбент на его основе обладаетнабольшей эффективностью по разложению фенола.
Поскольку лабораторныйбиосорбер (рис. 5) позволяет проводить иммобилизацию микроорганизмов идальнейшее использование полученного сорбента в одном аппарате, то процессиммобилизации клеток проводился в режиме кипящего слоя путем прокачиванияконцентрированной суспензии клеток микроорганизмов через колонну с носителем.
Далее был проведенэксперимент по определению оптимального времени иммобилизации. Для этогопроизводился отбор проб жидкости из сборника и определение ее оптическойплотности на фотоэлектрокалориметре ФЭК-3. Поскольку содержание микроорганизмовв жидкости пропорционально ее оптической плотности (при условии, что длякультивирования используются прозрачные среды), то для определения количестваиммобилизованных клеток использовали наиболее простой турбидиметрический метод.Результаты эксперимента представлены на рис.6.

/>
Как видно из графика,количество клеток в среде уменьшается, а количество иммобилизованных клеток,соответственно, увеличивается при проведении процесса до 4,5-5 часов. То естьза это время иммобилизация проходит полностью, и проведение процесса болеедлительное время нецелесообразно. Увеличение оптической плотности после 5 часовработы установки, по-видимому, связано с завершением адаптации микроорганизмови началом их интенсивного размножения.
Отработка процессаочистки сточных вод с использованием биосорбента сводится к определениюудельной скорости окисления загрязняющих веществ, так как этот технологическийпараметр необходим для нахождения количества биосорбента, необходимого дляпроведения очистки конкретных стоков, а, следовательно, и объема аппарата.
Эксперимент проводилсяследующим образом. Навеска активированного угля m=1.953г. помещалась в биосорбционную колонну лабораторной установки. Далее проводилииммобилизацию клеток микроорганизмов путем прокачивания концентрированнойсуспензии клеток через установку в течении 5 часов. Отработанную культуральнуюжидкость сливали и колонну выдерживали 2 часа.
Затем установказаполнялась модельным стоком (водопроводная вода с добавлением фенола вконцентрации 0,056 мг/л и отработанного минерального масла в концентрации 3мг/л). Рабочий объем жидкости в установке – 2000 мл. Далее один раз в суткипроизводился отбор проб объемом 1 мл и пробы анализировались на содержаниефенола и нефтепродуктов. Концентрацию фенола определяли по фотометрически с использованиемреактива Фолина-Чокольтеу. Содержание нефтепродуктов определялигравиметрически, путем экстракции CCl4.
Результаты экспериментовпоказали, что удельная скорость окисления фенола составляет 0,2 мг/(л*сут), анефтепродуктов –4.9 мг/(л*сут).
Удельные массовыескорости окисления будут равны:
/>
/>
Эти параметры были вдальнейшем использованы для проектирования промышленного аппарата для очисткисточных вод.
3.Разработка технологической схемы очистки
В ходе эксплуатациилабораторной установки (см. раздел 2.2) было выявлено, что применяемаятехнологическая схема может быть применена и при проектировании промышленнойустановки очистки сточных вод.
Однако следует отметить,что для крупных промышленных аппаратов существенное влияние оказывают такиефакторы, как структура потока, процессы массо- и теплообмена. Поэтому припроектировании необходимо учитывать все значимые факторы.
Ввиду низкойконцентрации загрязняющих веществ в поступающей сточной воде прирост избыточнойбиомассы будет незначителен. Практически все новые клетки будут адсорбироватьсяна носителе, постепенно сменяя старые, отмершие клетки, которые десорбируются иуносятся потоком жидкости. Кроме того, температура поступающей сточной водыотносительно стабильна, а из-за небольших концентраций загрязнений выделениефизиологического тепла будет незначительным, поэтому процессы теплообмена припроектировании не учитываем.
Существенное влияние напроцесс окисления фенола и нефтепродуктов оказывает концентрация растворенногокислорода. Поскольку при нормальных условиях эта величина не превышает 8-10мг/л, то процесс растворения кислорода является лимитирующим, при отсутствиидругих замедляющих факторов.
Наиболее эффективные иэкономичные эжекционные и струйные аэраторы, применяемые в аппаратах технологииочистки сточных вод не позволяют обеспечить захват необходимого количествавоздуха, поэтому появляется необходимость установки нескольких аэраторов.
По этой причине приразработке технологической схемы было предложено использование не одного, адвух биосорбционных колонн, на каждой из которых будет установлен аэратор. Этопозволит не только подать необходимое количество кислорода на очистку, но иснизит общее гидравлическое сопротивление установки, что существенно снизитэнергетические затраты на перекачивание жидкости. Кроме того, использованиедвухступенчатой схемы очистки способствует пространственной сукцессиимикроорганизмов, что значительно увеличивает степень деструкции различныхорганических соединений.
В биосорбере I ступени происходит наиболееактивная утилизация легкодоступных для микроорганизмов веществ, биосорбер II ступени выполняет функции доочистки и разложениятрудноокисляемых соединений.
Непрерывнаябиологическая регенерация активированного угля непосредственно в сооруженииисключает необходимость его периодической замены или пополнения.
Ниже уровня биосорбера II ступени располагаются усреднитель и сборник чистой воды.Из усреднителя сточная вода непрерывно подается центробежным насосом в аэраторколонны I ступени, что обеспечивает стабильностьпсевдоожиженного слоя в обоих колоннах. Сборник и усреднитель находятся в одномкорпусе, разделенном перегородкой, не доходящей до верхнего края. Эти емкостисообщаются между собой в нижней части трубопроводом с вентилем рециркуляции.Это позволяет исключить опорожнение усреднителя и переполнение сборника. Крометого, при аварийном сбросе большого количества сточной воды, часть жидкости изусреднителя через перегородку будет перетекать в сборник и, таким образом, исключаетсяпереполнение усреднителя. Вентиль рециркуляции позволяет поддерживатьпостоянную степень рециркуляции при установившемся режиме на низких расходахсточной воды.
Установка работаетследующим образом. Сточная вода подается в усреднитель. Далее насосом онаподается в напорный аэратор I ступени типа «кольцевоесопло», после чего газожидкостная смесь поступает в нижнюю часть первогобиосорбера. При контакте сточных вод с иммобилизованным сорбентом происходиточистка от фенола и других органических загрязнений. Далее жидкость отделяетсяот частиц сорбента и отработанного воздуха в сепарационном пространстве исамотеком поступает в аэратор II ступени типа шахтноговодосброса. Пройдя через слой загрузки второй ступени, вода окончательноочищается и, отделившись от воздуха и частиц сорбента в сепарационномпространстве, самотеком поступает в сборник чистой воды. Из сборника очищеннаявода может сбрасываться в природный водоем.
Установка может бытьприменена для очистки сточных вод с последующим их использованием в системахпроизводственного водоснабжения, а также в системах локальной очистки сточныхвод с целью создания замкнутых систем водоснабжения.

 4.Расчет материальных потоков
Исходные данные:
Сточная вода /> м3/сут /> м3/с
Загрязняющие вещества:
фенол /> /> />
НП (нефтепродукты) /> /> />
ПДК (предельно допустимые концентрации), для водоемов рыбо-хозяйственногоназначения:
Фенол – 0,001 мг/л
Нефтепродукты – 0,05 мг/л
Носитель:
Активированный уголь марки БАУ-4 плотностью />/>
Насыпная плотность: r=650/>
Расчет:
1. Найдем расходвоздуха
Так как концентрации загрязняющих веществ очень низки,принимаем La =300, La – БПКполн поступающих сточных вод;
Lt=3,Lt – БПКполн очищенных сточных вод.
Удельное количество воздуха, необходимое для окисленияорганических веществ рассчитываем по формуле:
 />
При полной очистке (БПКполн
M=0.5 – коэффициент, учитывающий повышение степенииспользования кислорода;
K=7,88 – коэффициент, зависящий от глубины погружения;подбирается по высоте аппарата, K=7,88при h=15.8 м – (см. главу 5);
tср= 16°C – средняя температура поступающих сточных вод;
/>;n=0.92–коэффициент, учитывающий температуру сточной воды;
/>/>-средняя концентрация кислорода вбиосорбере;
СТ=9,82/>-растворимость в воде кислородавоздуха при данной температуре;
Расчетная концентрация кислорода в биосорбере будет равна:
/>Cp =17.352/>
Тогда удельный расход воздуха для окисления органическихвеществ равен:
/>q возд =2,82 м3/м3 сточной воды;
Расход воздуха на процесс биологической очистки равен:
/>Qвозд=0,2286 м3/с.
Qсут= Qвозд·24·3600=19751,04 м3/с.
2. Поскольку данныео наличии в поступающей сточной воде других загрязняющих веществ, а именносоединений азота и фосфора, отсутствуют, считаем, что их содержание находитсяна уровне, достаточном для развития микроорганизмов.
3. Материальныйбаланс жидкой фазы.
Процесс полного окисления загрязняющих веществпроисходит в соответствии с уравнениями:
Фенол: C6H5OH + 7O2à6CO2 + 3H2O
Нефтепродукты (в пересчете на С15): C15H32 + 23O2à15CO2 + 16H2O
Считаем, что количество образовавшейся биомассынезначительно, и весь субстрат целиком превращается в продукт.
Массовый расход поступающих загрязнений:
Mф.п=Gсут·Сф=7000·0,056·10-3=0,392кг/сут
MНП.п=Gсут·СНП=7000·3·10-3=21кг/сут
Массовый расход сбрасываемых загрязнений:
Mф.с=Gсут·ПДКф=7000·0,001·10-3=0,007кг/сут
MНП.с=Gсут·ПДКНП=7000·0,05·10-3=0,35кг/сут
Массовый расход разложившихся загрязнений:
Mф= Mф.п — Mф.с =0,392-0,007=0,385 кг/сут
MНП= MНП.п — MНП.с =21-0,35=20,65 кг/сут
Тогда по уравнениям реакций получаем следующиемассовые расходы веществ:
/>
/>
/>
/>
/>
/>
Массовый расход выделяющейся при окислении воды:
МH2O.р= МH2O.ф + МH2O.НП=0,221+28,053=28,274 кг/сут.
Массовый расход очищенной воды:
МH2O.оч= МH2O.п+ МH2O.р =6999978,608+28,274=7000006,882кг/сут.
4. Материальныйбаланс газовой фазы.На аэрацию подается воздух следующего состава (по массе):О2 – 23,3%; N2 – 76,7%. Массовыйрасход компонентов воздуха:
Qм.сут = Qсут ·ρвозд=19751,04·1,226=24214,78кг/сут
MО2.п= Qм.сут ·СО2=24214,78 ·0,233=5642 кг/сут
MN2.п= Qсут ·СN2=24214,78 ·0,767=18572,78 кг/сут
В отработанном воздухе будут следующие компоненты: СО2,О2,N2.
Массовые расходы омпонентов:
MCO2= MCO2.ф + MCO2.НП=1,08+64,23=65,31кг/сут
MO2= MО2.п -MO.ф — MO.НП=5642-0,917-71,69=5569,39 кг/сут
MN2= 18572,73 кг/сут., азот не участвует в реакциях.
5. Составляем порасчетным данным таблицу материального баланса:

Таблица 2. Материальный баланс очистки сточной воды.Приход Расход Содержание, % Массовый расход, кг/сут Содержание, % Массовый расход, кг/сут 1. Сточная вода: 1. Очищенная вода: Фенол
5,6·10-6 0,392 Фенол
1·10-7 0,07 Нефтепродукты
3·10-4 21 Нефтепродукты
5·10-6 0,35 Вода 99,9997 6999978,608 Вода 99,999995 7000006,88
Итого:
100
7·106
Итого:
100
7000007,3 2. Воздух: 2. Отработанный воздух:
О2 23,3 5642
О2 5569,39
N2 76,7 18572,78
N2 18572,78
Итого:
100
24214,78
СО2 65,31
Итого:
100
24207,48
Итого:
 
7024214,78
 
 
7024214,78
5.Разработка и расчет промышленного аппарата
Исходные данные:
Сточная вода /> м3/сут /> м3/с
Загрязняющие вещества:
фенол /> /> />
НП (нефтепродукты) /> /> />
Носитель:
Активированный уголь марки БАУ-4 плотностью />/>
Насыпная плотность: r=650/>
/> — средний диаметр частиц носителя
/> — минимальный диаметр частиц носителя
Удельные скорости окисления загрязняющих веществ:
- по фенолу: />/>
- понефтепродуктам: />/>
Расход воздуха на процесс биологической очистки:
q возд =2,82 м3/м3 сточной воды;Qвозд=0.2286 м3/с.
Другие данные:
/>
/>
/>
К ПС=2 – рекомендуемый коэффициент псевдоожижения [4] 5.1 Технологический расчет
1. Найдем плотностьсточной воды:
Объемные концентрации загрязняющих веществ:
/>/>
/>/>
/>/>/>
2. Плотностьпоступающей смеси:
/>/>/>/>
3. Вязкость смеси:
/>/>
4. Необходимоеколичество биосорбена рассчитывается по формуле:
/>/>/>
Объем насадки: /> /> м3
5. Рассчитаемдиаметр насадки:
/> — средний диаметр частиц носителя
Критерий Архимеда:

/> />
Критерий Рейнольдса:
/> />
Критическая скорость:
 /> /> м/с
Принимаем коэффициент псевдоожижения /> по литературнымданным [4] более высокий коэффициент экономически невыгоден, К=1,5...2
Тогда реальная скорость составит:
/> />м/с
Площадь сечения
/> /> />
6. Диаметраэрационной камеры.
Скорость газа принимаем равной 15 м/с: />/>
/> — напорный аэратор захватывает 1,5-2 объема воздуха накаждый объем жидкости. />/>-объемный расходгаза;

/>/>/>
Принимаем />/>
По литературным данным [4] объем газожидкостной смесиувеличивается в 1,5 раза по сравнению с объемом поступающей жидкости.
/>/>/>
/>/>
/>/>/>
Принимаем /> />
С учетом зоны аэрации (наружный диаметр аэрационнойтрубы равен 140):
/>
/>S=0.754 м
/>d=0.988 м
Принимаем по нормальному ряду d=1 м.
Реальная скорость будет равна:
/>/>м/c
Тогда коэффициент псевдоожижения равен: /> />
7. Найдем скоростьвитания наименьших частиц
/> — минимальный диаметр частиц носителя
/>
/>/>/>
/>/>/>
Площадь сечения /> /> />
С учетом зоны аэрации: /> />
/>/>/>-минимальный диаметр зоны сепарации
Принимаем /> м
8. Высота слоянеподвижной насадки
/>/>/>
9. Высотавзвешенного слоя
Порозность слоя
/>
/>/>
/>/>
Порозность неподвижного слоя />
/>/>
Принимаем высоту слоя /> />
10. Гидравлическоесопротивление слоя
11. 
/>/>/>
По литературным данным [1] высоту сепарационногопространства принимают не менее 1,5 м.
Принимаем />
Принимаем высоту аппарата /> /> />
Разбиваем аппарат на 2 колонны, принимаем первую колоннувысотой 8 м.
Так как при расчете удельного расхода воздуха, требуемого дляокисления требуется знать высоту аппарата, которую можно узнать, только после проведениявсех необходимых расчетов, то вначале принимают некоторую высоту аппарата, азатем, получив реальное значение, корректируют начальное значение высоты. Такимобразом, точное значение высоты аппарата получается лишь методом подбора имногократного проведения весьма трудоемких рассчетов
С целью сократить время расчета все дальнейшие вычисленияпроизводились в программе MathCad Professional с использованием циклических процедур. Таким образом,составленная программа сама выполняет подстановку значений высоты аппарата инаходит ее точную величину.
Далее приведен текст программы для расчета параметровбиосорберов Iи II ступеней. Программа выполнена наоснове формул представленных выше, и с использованием тех же стандартныхобозначений величин.
Программа.
Расчет биосорбера I ступени.
/>/>/>/>
С учетом зоны аэрации (диаметр аэрационной трубы равен 140):
/>/>
/>/>/>
/>

/>
/>/>/>/>/>
hсеп=2 м — высота сепарационного пространства.
Принимаем высоту аппарата
h=hc+hсеп=8+2=10 м.
Во второй колонне будет сорбента:
/>/>
Жидкость во вторую аэрационную колонну поступает самотеком.
Используется аэратор типа шахтного водосброса;
/> — удельный расход воздуха в м3/м3жидкости, рекомендуемый для данного типа аэраторов [4]. При этом объемгазожидкостной смеси составляет 1,0-1,2 объема жидкости (принимаем 1,1).
/>/>м3/с
/>/>
/>/>/>
Принимаем />/>
С учетом зоны аэрации (наружный диаметр аэрационной трубыравен 530):
/>/>м2
/>

/>
/>
/>/>/>/>/>/>
/>/>/>/>/>/>
/> — высота сепарационного пространства.
Принимаем высоту аппарата
/>/>/>
Гидравлическое сопротивление насадки в аппаратах:
/>
/>
Диаметр газового трубопровода во 2 аппарате:
/>
/>
/>мм.
Принимаем dу=80 мм.
 5.2 Механическиерасчеты
 
Расчет толщины обечайки
/>м — внутренний диаметр обечайки;
/>(MПа) — давление в аппарате;
В аппарате находится коррозионная среда (водно-воздушнаясмесь), и хотя содержание органических примесей невелико, микроорганизмы,развивающиеся на насадке, увеличивают скорость коррозии металла. Из условиякоррозионной стойкости [3] выбираем материал обечайки (днища, крыши) — стальХ18Н10Т co скоростью проникновения коррозии /> />
/>МН/м2 — допускаемое напряжение для сталимарки Х18Н10Т при Т=20°C;
Срок эксплуатации аппарата: /> />
Прибавка к расчетной толщине стенки аппаратаопределяется по формуле:
/>
Поправка С находится в пределах допустимых величин /> />
Коэффициент прочности сварного продольного шва:
Выбираем двусторонний стыковой шов при автоматической сварке />
/>/>/>
Принимаем по нормальному ряду /> />
Границей применимости формулы является условие:
/>
Условие выполняется:
/> />
Допускаемое избыточное давление в обечайке можно определитьиз формулы:
/> /> />

 
Расчет толщины днища:
Для аппаратов диаметром 273 – 3000 мм, работающих поддавлением, рекомендуется применять конические днища с углами при вершине 60°(ГОСТ 12619-78). Днища могут быть изготовлены с толщиной стенки от 4 до 30 мм.
Толщину стенки конического днищаопределяем вначале по напряжениям изгиба в тороидальном переходе по формуле:
/>,
где Р — давление на стенки днища, МПа.Для стандартных конических днищ с α=60º Y=1.4
Коэффициент прочности кольцевого шва /> принимаетсяравным 0.8 для стыкового кольцевого шва, свариваемого с одной стороны.
/>м
Принимаем />мм.
Толщина стенки конической части днищаопределяется по формуле:
/>м,
где ДР — расчетный диаметрконического днища,

/>
/>; />.
Для окончательного исполнения принимаемS=6 мм.
Расчет толщины крышки:
Выбираем стандартную эллиптическую крышку.
Толщина крышки равна (м):
/> /> />
Принимаем по нормальному ряду /> />
/>/>
Требуемое условие выполняется:
/> /> />
 
Конструкция опоры была выбрана цилиндрической, т.к. этот тип конструкции опорыявляется стандартной для колонных аппаратов.
Определяем максимальный вес аппарата в условияхгидравлического испытания (аппарат заполнен водой):

/>
где GАП– вес аппарата,
/>
 
где тОБ –масса обечайки, кг,
/>
тКР — масса крышки ( при S2=4 мм и D=1000мм тКР=46,2 кг);
тДН – масса эллиптического днища( при S3=4 мм и D=1000мм тДН=46,47кг);
тДОП – масса дополнительных деталей (порекомендации принимаем как 5% от массы обечайки, тДОП=49,3 кг);
GВ – вес воды в аппарате.
/>
Максимальный весаппарата:
/>
Выбираем стандартную опору высотой 2м и диаметром 1,0 м.Опора крепится к бетонному основанию болтами M24 в количестве 36 штук Толщина стенки опоры 6 мм.

 6.Расчет и подбор вспомогательного оборудования
 
Расчет насоса
Подбираем насос для перекачивания воды при температуре 20°C изоткрытой емкости в аппарат, работающий под атмосферным давлением.
Расход воды 0.081 м3/с. Геометрическая высота подъема воды12,5 м. Длина трубопровода на линии всасывания 10 м, на линии нагнетания 15 м.На линии нагнетания имеются 4 отвода под углом 90 градусов с радиусом поворота,равным 6 диаметрам трубы, и 2 нормальных вентиля. На всасывающем участкетрубопровода установлено 2 прямоточных вентиля, имеется 4 отвода под углом 90градусов с радиусом поворота, равным 6 диаметрам трубы.
а) Выбор трубопровода.
Для всасывающего и нагнетательного трубопровода примемодинаковую скорость течения воды, равную 2 м/с.
Тогда диаметр входного трубопровода (условный проход фланцев)в аэратор для воды равен:
/>/>(м)
Принимаем /> м.
Примем, что трубопровод стальной, коррозия незначительна.
б). Определение потерь на трение и местные сопротивления.
Находим критерий Рейнольдса:
/>/>/>/>
Т.е. режим турбулентный. Абсолютную шероховатостьтрубопровода принимаем: /> (м)

/> />/>
Далее получим: /> /> /> />
Таким образом в трубопроводе имеет место смешанное трение, ирасчет коэффициента трения λ следует проводить по формуле:
/>/>
Определим сумму коэффициентов местных сопротивлений отдельнодля всасывающей и нагнетательной линий.
Для всасывающей линии:
- Вход в трубу (принимаемс острыми краями): />
- Прямоточныевентили: для d=250 м ε=0.32 />
- Отводы:коэффициент А=1, коэффициент В=0,09; />
Сумма коэффициентов местных сопротивлений во всасывающейлинии: /> />
Потерянный напор во всасывающей линии находим по формуле:
/>/>
/>/>
Для нагнетательной линии:
- Отводы под углом90: />
- Нормальныевентили: для d=0.25 м ε =5,1 />
- 4). Выход изтрубы: />
Сумма коэффициентов местных сопротивлений в нагнетательной линии:/> />
Потерянный напор в нагнетательной линии находим по формуле:
/>
/>/>
Общие потери напора: /> /> м
в). Выбор насоса.
Находим напор насоса по формуле (м вод. столба):
/>/>/>
/>м H=22,5 м.
Подобный напор обеспечивается центробежныминасосами. Учитывая, что центробежные насосы широко распространены впромышленности ввиду достаточно высокого к.п.д., компакстности и удобствакомбинирования с электродвигателями, выбираем для последующего рассмотренияименно этот насос. Полезную мощность насоса определим по формуле:
/>Nп=1,784·104 (Вт)
Для центробежного насоса средней производительности: /> /> Находиммощность, которую должен развивать электродвигатель насоса на выходном валу приустановившемся режиме работы:
/>N=2.974·104(Вт) /> м3/ч

По ГОСТ 11379-80 устанавливаем, что заданным подаче и напорубольше всего соответствует центробежный динамический насос марки СД 450/22,5,для которого в оптимальных условиях работы Q=450 м3/ч, Н=22,5 м, />=0,78,допускаемая высота всасывания 10м. Насос обеспечен электродвигателем МО280S6номинальной мощностью 75 кВт. Частота вращения вала 960 об/мин. Диаметрывсасывающего и нагнетательного фланцев насоса равны 200 и 175 мм соответственно.Поскольку в установке для перемещения жидкости используются трубопроводы Dу=250 мм, то для присоединения к ним насоса применяютсяпереходы 200/250 и 175/250.
Расчет усреднителя и сборника.
Усреднитель и сборник находятся в общем корпусе, разделенномвертикальной перегородкой, не доходящей до верхнего края на 500 мм. Принимаемвремя пребывания в усреднителе (время усреднения) равное tуср=1 ч, поскольку колебания расхода непревышают 20% по объему. Тогда объем усреднителя будет равным:
Vуср= tуср·Gчас=1·291,67=291,67 м3.Принимаем объем усреднителя Vуср=300 м3.
Объем сборника чистой воды принимаем равным объемуусреднителя, то есть Vсб=300 м3. Посколькуусреднитель и сборник находятся в одном корпусе, принимаем размеры аппарата25х6х4 (l:w:h), разделенногоперегородкой на две части по длинной стороне. Аппарат выполняется изстандартных железобетонных плит.
Для контроля за прохождением процесса принимаем следующееоборудование КИПиА:
Манометр МП2-УУ2, на 2,5кгс/см2;
Электромагнитный расходомер-счетчик ЭРСВ-011 (для агрессивных сред), на расход300 м3/ч.
7.Технико-экономические расчеты
Темой работы является разработкаустановки для очистки производственных сточных вод от фенола и нефтепродуктовпроизводительностью 7000 м3/сут.
Очистка сточных вод в установкеосуществляется за счет адсорбции загрязнителей активированным углем идальнейшее их разложение иммобилизованной микрофлорой с регенерацией угля.
Исходными данными к работе являются концентрации загрязняющихвеществ в исходной сточной воде (табл. 13). В ходе проектирования выполненрасчет основных технологических параметров процесса очистки. На основаниитехнологического расчета определены размеры и конструкция аппаратов, подобраноаэрационное и насосное оборудование, а также контрольно-измерительные приборы.
Преимуществами данной установкиявляются: высокая степень очистки, отсутствие выноса избыточного ила, высокаяустойчивость к колебаниям факторов окружающей среды (концентрация загрязнений иобъем сточных вод). Очищенная вода сбрасывается в водоемы рыбо-хозяйственногоназначения.
В данном разделе выполнен расчетпроизодственной мощности установки, инвестиционных затрат на её изготовление игодовых эксплуатационных затрат.7.1 Технологическаясхема производства
Принципиальнаятехнологическая схема очистки включает в себя следующие аппараты (рис. 1).
1.Усреднитель для снижения колебания расхода сточных вод и концентрацийзагрязняющих веществ в них.
2.Биосорбер I ступени. Представляет собой колонныйаппарат с псевдоожиженным слоем иммобилизованного сорбента (на основеактивированного угля). В нем происходит разложение основного количествазагрязняющих веществ.   />
Рис.1. Принципиальная технологическая схема очистки
3.Биосорбер II ступени. По конструкции аналогиченбиосорберу I ступени. Здесь осуществляется очисткастоков от трудноразлагаемых соединений и окончательная доочистка воды.
4.Перед биосорберами установлены аэраторы (А) для насыщения воды кислородом.
5.Сборник чистой воды – вертикальный отстойник, объединенный в одном корпусе сусреднителем. Служит для равномерного выпуска сточных вод в водоем, длякомпенсации низкого расхода сточной воды, а также для аварийного сбросапоступающих вод в водоем в случае выхода из строя установки или превышения ихрасхода над проектным значением.
 7.2 Расчетпроизводственной мощности
Производственнаямощность предприятия определяется по мощности ведущей стадии в производстве.
Основной стадией очистки сточных вод на проектируемойустановке является взаимодействие сточных вод с иммобилизованной микрофлорой вбиосорберах I и II ступеней. Поскольку эти аппараты располагаютсяпоследовательно по технологической линии, то суммарная мощность производствабудет равна мощности любого из аппаратов.
Производственная мощность установки определяется по еёсуточной производительности и времени работы и рассчитывается по формуле:
М = Q × Tэф, где
Q – суточная производительность установки (Q = 7000 м3/сут),
Tэф – эффективный фонд времени работы оборудования. Установкаработает непрерывно в течение календарного года, и Tэф = 365 дней.
Р = 7000 м3/сут × 365 сут/год = 2 555 000 м3/год.
 7.3 Расчеткапитальных затрат
Капитальные затраты определяютпотребность в инвестиционных издержках и включают в себя затраты настроительство зданий и сооружений, приобретение, транспортировку, монтаж оборудованияи КИП.
Расчет капитальных затрат на строительство зданий исооружений.
Работа данной установки очисткипроизводственных сточных вод от фенола и нефтепродуктов предусмотрена наоткрытой площадке. Для защиты насосов и электрощитового оборудования предусмотреносооружение навеса общей площадью 30 м2. Строительства зданий илидругих сооружений для нормальной работы установки не требуется. Навесвыполняется в виде металлического каркаса с наклонной кровлей из профнастила.Расчет капитальных вложений на сооружения и амортизационных отчисленийпредставлен в таблице (табл. 1).

Таблица 1 Расчет капитальных вложенийна строительство сооруженийНаименование сооружений
Цена
за ед.,
руб.
Кол-во
(масса) Сметная стоимость, руб. Амортизационные отчисления Норма аморт., % сумма, руб.
Навес:
Профнастил (шир. 1,1 м), м 140 30 4200 3,6 151,2 Арматура каркаса, т 17350 2,5 43375 3,6 1561,5 ИТОГО стоимость сооружений: 47575 3,6 1712,7 Доставка (10 % от стоим. сооруж.) 4757,5 Монтаж (12 % от стоим. сооруж.) 5709 НДС (18% от доставки и монтажа) 1884 ИТОГО стоимость сооружений с учетом доставки, монтажа и НДС: 59925,5 3,6 2157,3
Расчет капитальных вложений наоборудование.
Стоимость аппаратовскладывается из затрат на материалы и изготовление оборудования. Расчетстоимости основных аппаратов (биосорбционных колонн) выполнен в виде таблицы:
Таблица 2. Расчетстоимости основных аппаратов.Наименование аппарата
Материал
(марка) Масса, кг Цена за ед., руб. Сметная стоимость, руб.
1. Биосорбер I ступени
Аппарат (металл) Х18Н10Т 1708,16 69 117863,04 Активированный уголь БАУ-4 3120 15 46800 ИТОГО: 4828,16 164663,04
Изготовление
(10 % от стоимости аппарата) 16466,30
НДС (18% от затрат
на изготовления) 2963,93
ВСЕГО стоимость
биосорбера I ступени: 184093,28
2. Биосорбер II ступени
Аппарат (металл) Х18Н10Т 2149,84 69 148338,96 Активированный уголь БАУ-4 3040 15 45600 ИТОГО: 5189,84 193938,96
Изготовление
(10 % от стоимости аппарата) 19393,896 НДС (18% от изготовления) 3490,90
ВСЕГО стоимость
биосорбера II ступени: 216823,76 /> /> /> /> /> /> />
Расчет стоимоститехнологического оборудования выполнен табличным методом (табл.3). Цены взятыпо каталогам на соответствующее оборудование и материалы. Для обеспеченияработы установки в случае поломки основного насоса, в комплект входит резервныйнасос с соответствующим количеством запорной арматуры.
Таблица 3. Расчет капитальных затрати амортизационных отчислений на оборудованиеНаименование аппарата Кол-во Цена за ед., руб. Сметная стоимость, руб. Амортизационные отчисления Норма аморт., % сумма, руб. Основное технологическое оборудование: 1. Биосорбер I ступени 1 184093 184093 6,7 12334 2. Биосорбер II ступени 1 216824 216824 6,7 14527 3. Насос центробежный 2 67900 135800 12,5 16975 4. Усреднитель V=300 м3 1 276900 135800 3,6 4889 5. Сборник читсой воды V=300 м3 1 276900 135800 3,6 4889
ИТОГО: 808317 6,63 53614 Стоимость трубопроводов:
Труба Dу = 250 мм 957 кг 69 66033 6,1 4028
Труба Dу = 450 мм 860 кг 69 59340 6,1 3620 Трубопроводная арматура:
Вентиль нормальный,
Dу = 250 мм 2 5650 11300 4 452
Вентиль прямой,
Dу = 250 мм 3 6300 18900 4 756
Клапан обратный,
Dу = 250 мм 1 6700 6700 4 268 Стоимость КИПиА: Манометр МП2-УУ2 1 140 140 14,3 20 Расходомер ЭРСВ-011 1 33500 33500 14,3 4790
ВСЕГО
стоимость оборудования:
 
  1004230
Доставка (10 % от
стоимости оборудования) 100423
Монтаж (12 % от
стоимости оборудования) 120507,6
НДС (18% от доставки
и монтажа) 39767,6
ИТОГО стоимость
оборудования с учетом
доставки, монтажа и НДС:

1264928,2 6,73 85129,7
Сводная смета по капитальнымвложениям представлена в табл. 4.
Таблица 4. Сводная смета капительныхвложений в строительство установкиНаименование затрат Сумма, руб. Амортизация Норма, % сумма, руб. Сооружения 59925,5 3,60 2157,30 Оборудование 1264928,2 6,73 85129,66 ИТОГО стоимость основных фондов (ОФ): 1324853,7 6,6 87286,96 Расходы по проектированию (2 % от стоим. ОФ) 26497 Пуско-наладочные работы (10 % от стоим. ОФ) 132485,4 Неучтенные затраты (15 % от стоимости ОФ) 198728,1 ВСЕГО капитальные вложения: 1682564,2 7.4 Расчет годовыхэксплуатационных затрат
Годовые текущие затраты по модульнойустановке будут включать только стоимость расходуемой электроэнергии, расходына оплату труда обслуживающего персонала, расходы по содержанию и ремонтуоборудования и накладные расходы. Реагенты в процессе очистки воды неиспользуются.
Расчет затрат на электроэнергию.
Электроэнергия используется только на работу насоса. Знаямощность оборудования и время работы, найдем потребление электроэнергии за годпо формуле:
/>, где
М =75 кВт – мощность двигателя насоса СД 450/22,5.
Траб. – время работы оборудования, час. Траб.=8760ч.
КС – коэффициент спроса, принимаем КС=0,8;
ηдв.=0,70 – КПД двигателя;
ηсети=0,98 – КПД электросети.
/>
Принимаем стоимость электоэнергии 1,20 руб/кВт·ч. Тогдарасходы на электоэнергию составят Зэнерг.=Цэ ·Рэ=1,2 ·765 306=918 367,2 руб.
Расчет трудовых показателей игодового фонда заработной платы.
Расчет трудовых показателей включаетрасчет численности всех категорий работающих и годового фонда заработной платы.
Расчет начинается с разработки баланса рабочеговремени одного среднесписочного рабочего. Режим работы основного производства –непрерывный, в 3 смены по 8 часов по типовому 4-х бригадному графику.
Режим работы вспомогательного производства – периодический, 5дней в неделю по 8 часов с остановками на выходные и праздничные дни.

Таблица 5. Баланс рабочего времени одного среднесписочногорабочего.Показатели Непрерывное производство Периодическое производство
Календарный фонд времени (Т кал.)
Выходные дни
Праздничные дни
365
91
–
365
104
11
Номинальный фонд рабочего времени (Т ном.)
Целодневные невыходы:
отпуск
невыходы по болезни
государственные и общественные обязанности
ученический отпуск
274
32
24
5
1
2
250
30
24
4
1
1
Эффективный фонд рабочего времени (Тэф.), дни
часы
242
1936
220
1760
Численность рабочих определяется их явочным,штатным и списочным составом.
Явочная численность показывает, какое число рабочихдолжно выходить ежесменно и ежесуточно для обеспечения нормальной работыочистной установки. Численность явочная сменная определяется на основаниисменных штатных нормативов. Установку может обслуживать 1 человек – операторочистной установки 5-го разряда.
Принимаем Чяв/смен=1 чел/смену. При 3-х сменномрежиме работы численность явочная суточная будет равна:
/>
где n –число смен в сутки (n=3).
Численность штатная дополнительно учитывает подмену навыходные дни.

/>
Численность списочная, дополнительно к штатнойчисленности, учитывает подмену на другие целодневные невыходы. Ей соответствуетэффективный фонд времени.
/>
Принимаем Чспис=4 человека.
Расчет численности представлен в табл. 6:
Таблица 6. Расчет численности производственныхрабочихПрофессия Разряд
Чяв.
Чштат.
Чспис. В смену В сутки Расчетная Принятая Оператор 5 1 3 4 4,5 4 Итого основные рабочие 1 3 4 4,5 4
Штатным расписанием для обеспечения нормальнойработы установки предусматривается также должность технолога с окладом 9 000руб/месяц.
Расчет годового фонда заработной платы
Годовой фонд заработной платы операторовскладывается из фондов основной и дополнительной заработной платы.
ФЗПгод=ФОЗП+ФДЗП
Фонд основной зарплаты включает:

ФОЗП=ФЗПтар.+ Пр + Дн/в.+ Дпразд.+ПН,
где ФЗПтар– годовой фонд заработной платы по тарифу,
Пр – премия из фонда заработной платы,
Дн/в.– доплаты за работу в ночное и вечернеевремя,
Дпразд.– доплата за работу в праздничные дни,
ПН – поясная надбавка.
Годовой фонд заработной платы по тарифурассчитывается по формуле:
ФЗПтар.=ТС·Чспис.·Тэф
где ТС– часовая тарифная ставка, руб. (принимаем для 5-го разряда ТС=19,9 руб./час),
Чспис – списочная численность операторов (Чспис=4чел.),
Тэф – эффективное время работы одного рабочего,час/год
(Тэф.=1936часов/год).
ФЗПтар.=19,90·4·1936=154 105,6 (руб.),
Премия из фонда заработной платы определяется поустановленному проценту (принимаем размер премии равным 10% от ФЗПтар).
/>
Работа в вечернее и ночное время оплачивается со следующиминадбавками:
- время вечернейработы: с 22.00 до 24.00, доплата составляет 20%;
- время вечернейработы: с 0.00 до 6.00, доплата составляет 40%.
Доплата за работу в вечернее и ночное время будетравна:

/>
Доплата за работу в праздничные дни определяется поформуле:
Дпразд.=ТС·tсмен.·nпразд.·Чяв/сут,
где nпразд. – число праздничных дней в году (nпразд.=11 дней),
tсмен – продолжительность смены (·tсмен=8 часов).
Дпразд.=ТС·tсмен.·nпразд.·Чяв/сут.=19,90 ·8·11·3=5253,6 (руб.),
Фонд основной заработной платы составит:
ФОЗП=ФЗПтар.+ Пр + Дн/в.+ Дпразд=
=154 105,6+15410,56+17979+5253,6=192 748,76 руб.
Если в регионе предусматривается поясная надбавка,она также включается в фонд основной заработной платы. Для Пермской областипоясная надбавка составляет 15% или
/>руб.
Фонд основной заработнойплаты с поясной надбавкой будет равен
ФОЗППН=ФОЗП+ПН=192 748,76 + 28 912,3=221661,06руб.Фонд дополнительной заработной платы (выплаты работникам занепроработанное, но оплачиваемое по законодательству время) будет равен

/>
Всего годовой фонд заработной платы операторов составит
ФЗПгод=ФОЗП+ФДЗП=221 661,06+24730,78=246391,8 руб.
Результаты расчетов представлены в табличной форме(табл. 8).
Таблица 8. Расчет годового фонда заработной платыосновных рабочих.Профессия Разряд Система оплаты
Часовая
тарифная ставка по разряду, руб.
Чспис,
чел
Тэф., час
ФЗПтар. Доплаты из основного фонда ФОЗП ПН ФОЗП с ПН ФДЗП
ФЗПгод премия
Дн/в
Дпр. % сумма Оператор 5 Повременно-премиальная 19,90 4 242 154105,6 10 15410,56 17979 5253,6 192 748,76 28 912,3 221661,06 24730,78 246391,8
Годовой фонд заработной платы технолога будет равен:
ФЗПгод.=О·12·РК,
где О – оклад, руб. (О=9000 руб.);
РК – районный коэффициент (РК=1,15);
ФЗПгод.=9 000·12·1,15=124 200 руб.
Всего расходы на оплату трудасоставят:
Зтруд.= ФЗПобщ.=124200+246391,8=370592 руб.
Расчет сметы затрат на эксплуатацию,содержание и ремонт оборудования.
Эта смета составляется на годовойобъем очищаемых сточных вод по следующей номенклатуре (табл. 9).

Таблица 9. Смета затрат насодержание, эксплуатацию и ремонт оборудованияНаименование расходов Сумма, руб. 1. Амортизация оборудования 85129,66 2. Текущий ремонт оборудования (5% от стоим. оборуд.) 63246,41 3. Капитальный ремонт оборудования (10% от стоим. оборуд.) 126492,82 ИТОГО: 274868,89 Неучтенные затраты (10% от учтенных затрат) 27486,89 ВСЕГО: 302355,78
 
Расчет сметы накладных расходов.
Смета накладных расходоврассчитывается на годовой объем очищаемых сточных вод (табл. 10).
Таблица 10. Смета накладных расходовНаименование расходов Сумма 1. Заработная плата технолога 124200 1. Амортизация сооружений 2157,3 2. Содержание и ремонт сооружений (15% от стоим. сооруж.) 8988,8 3. Налог на имущество (2% от стоимости ОФ) 26497 ИТОГО: 161843,1 Неучтенные затраты (10% от учтенных затрат) 16184,3 ВСЕГО накладных расходов: 178027,4
На основе предыдущих расчетовсоставлена проектная калькуляция годовых эксплуатационных затрат и себестоимостиочистки 1 м3 (табл. 11). 7.5 Проектная калькуляция себестоимостиочистки
Годовой объем очищенных сточных вод =2 555 000 м3.
Таблица 11. Калькуляционная единица 1м3 воды. Затраты на очистку, руб Статьи расхода
на 1 м3 воды на годовой объем Колич. Цена Сумма Колич. Сумма Энергетические затраты, кВт 0,3 1,20 0,36 765306 918367,2 Заработная плата операторов 0,097 246391,8 Отчисления в социальные фонды (26% от зар.платы) 0,025 64061,9 Расходы на содержание, ремонт и эксплуатацию оборудования 0,118 302355,8 Накладные расходы 0,07 178027,4 ИТОГО: 0,67 1709204,1 Внепроизводственные расходы (10% от годовых экспл. затрат) 0,07 170920,4 Полная себестоимость, руб. 0,74 1880124,5
Таким образом, годовые эксплуатационные затраты по установкеочистки сточных вод составляют 1,88 млн. руб., а в расчете на 1 м3очищенной воды эксплуатационные затраты будут составлять 0,74 руб.
 7.6 Расчет ежегоднойэкономии на платежах предприятия при снижении выбросов вредных веществ всточные воды
Выплаты при сбросе стоков в водоем без очистки:
Годовой сброс: 2 555 000 м3/год;
В нем фенола: 143,08 кг/год; нефтепродуктов: 7655 кг/год;
Выплаты в пределах ПДК:
— фенол- 275 481 руб./тн.
— нефтепродукты — 5 510 руб./тн.
Если концентрации превышают ПДК, то выплаты засброс увеличивают в 5 раз (1377405руб, и 27550 руб. соответственно).

Таблица 12. Плата за сброс загрязненных сточных водНаименов. загрязнений сточных вод Кол-во загряз-ий, поступающих на установку, т/год.
Штраф
за сброс
1 т при
превышении нормы сброса, руб. Плата за сброс, руб. Кол-во загрязнений после очистки, т/год.
Штраф за сброс 1 т
в пределах нормы, руб Плата за сброс, руб.
Фенол 0,14308 1377405 197079,1 0,002555 275481 703,85
Нефтепродукты 7,655 27550 210895,25 0,12775 5510 703,9 Итого: 407974,35 1407,75
Годовые выплаты за сброс неочищенных вод составляют:
Внеоч = 407 974,35 руб.; Вочищ.=1407,75 руб.
Ежегодная экономия: Эк=407 974,35 –1 407,75 = 406 566.6 руб.
Таблица 13. Расчет массы загрязняющих веществ, подвергшихсяразложению.
Наименование
веществ
Концентр-ия, г/м3 Масса выброса, т/год Масса разложившегося вещества, т/год
Свход
Cвых Без очистки С очитской Фенол 0,056 0,001 0,14308 0,002555 0,140525 Нефтепродукты 3 0,05 7,655 0,12775 7,52725 7.7 Расчет основныхтехнико-экономических показателей
После выполнения всех расчетовопределяются технико-экономические показатели проектируемой установки (табл.14).
Таблица 14. Технико-экономическиепоказатели производстваПоказатели Един. измер. Величина показателя Производственная мощность
м3/год 2 555 000 Капитальные вложения Тыс. руб. 1682564,14 Численность персонала списочная Чел. 5 Фонд заработной платы персонала Тыс. руб. 370592
Себестоимость очистки 1 м3 воды Руб. 0,67 Ежегодная экономия на выплатах Тыс. руб./год 406,567
Таким образом, произведен расчет основныхтехнико-экономических показателей установки для очистки фенол-содержащихпроизводственных сточных вод производительностью 7000 м3/сут.
Так, производственная мощностьустановки равна 2 555 000 м3/год.
Инвестиционные издержки на еёизготовление составляют 1 682,564 тыс. руб.
Годовые эксплуатационные затраты составляют 1880,125 тыс.руб.
В пересчете на 1 м3 очищенной водыэксплуатационные затраты равны 0,74 руб.
Величина экономии на выплатах составляет 406,567 тыс. руб. вгод.
/>8. Безопасность жизнедеятельности/> 8.1 Анализ опасных и вредныхпроизводственных факторов
Проектируемаяустановка предназначена для очистки производственных сточных вод от фенола инефтепродуктов. Установка состоит из следующих аппаратов и агрегатов: двепоследовательно соединенные биосорбционые колонны, сдвоенные усреднитель иприемная емкость, центробежный канализационный насос с электроприводом, приборыКИПиА. В качестве загрузки в биосорберах используется гранулированныйактивированный уголь марки БАУ-4. Регенерация угля осуществляется в тех жеаппаратах за счет иммобилизации на нем микроорганизмов-деструктороворганических веществ. Досыпки или замены угля в ходе эксплуатации установки нетребуется.
Таблица №3 Таблицатоксических и пожароопасных свойств исходного сырья.Наименование вещества
Плотность паров
относительно воздуха Температура кипения, °C Температура вспышки, °C Температура самовоспламенения, °C Токсичность
ПДК в воздухе рабочей зоны, мг/м3 Фенол - 182 75 - общетоксическое 0,3 Нефтепродукты 3,0-3,5 65-180 60-90 - общетоксическое 10

Данные веществапоступают в растворенном состоянии со сточной водой в концентрациях: фенол –0,056 мг/л, нефтепродукты – 3 мг/л. В ходе технологического процессамикроорганизмы разрушают фенол и нефтепродукты с образованием углекислого газаи воды, то есть безвредных веществ. Все остальные вещества, используемые впроизводстве, относятся к группе несгораемых (активированный уголь находитсяпод слоем воды во влажном состоянии).
При эксплуатацииустановки учитывается наличие и возможность воздействия следующих опасных ивредных производственных факторов:
- движущихсяэлементов насосного оборудования;
- опасногоуровня напряжения в электрической цепи, замыкание которой может произойти черезтело человека;
- пониженнойтемпературы воздуха в производственных сооружениях;
- повышенногоуровня шума и вибраций (при работе насосного оборудования);
- газообразныхвеществ общетоксического воздействия (пары фенола, пары нефтепродуктов);
- горючихпримесей в сточных водах (нефтепродукты);
- повышеннойзапыленности воздуха в рабочей зоне активированным углем в процессе загрузкинасадочного материала;
- патогенныхмикроорганизмов в сточных водах (бактерии, вирусы);
Источником выделенияв воздух рабочей зоны паров токсичных веществ может, а также образованияпожароопасной пленки нефтепродуктов на поверхности воды может быть усреднитель.Поэтому эксплуатация этого сооружения должна проводиться строго в соответствиис требованиями установленными в эксплуатационной документации, инструкцией потехнике безопасности, а также другими нормативными актами.
Причиной поражениячеловека электрическим током может стать нарушение требований техники безопасностипри эксплуатации и ремонте электропривода насоса./> 8.2 Классификация производства
1.Категория взрыво- пожароопасности производства всоответствии с НПБ-105-95 (определениекатегорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности) –Д.
2.Степень огнестойкости сооруженийпо СниП 2.01.02-85 – II.
3. Класс производственногопомещения по степени опасности поражения электрическим током.
Для спроектированной установки нетребуется производственного помещения, все аппараты и вспомогательноеоборудование находится на открытой площадке. Однако, циркуляционный насос,имеющий электропривод, также находится на открытой площадке и установлен нажелезобетонное основание.
В соответствии с ПУЭ-6 территория открытых электроустановокв отношении опасности поражения людей электрическим током приравнивается к особоопасным помещениям. Кроме того, имеется возможность одновременногоприкосновения человека к технологическим аппаратам, с одной стороны, и к металлическомукорпусу электрооборудования (электродвигатель насоса), с другой, а такженаличие токопроводящих железобетонных оснований.
Класс электрооборудования по способу защиты человека отпоражения электрическим током по ГОСТ 12.2.007.0 – класс I.
4. Класс взрыво- илипожароопасности электроустановки по ПУЭ-6: установка не относитсяк взрыво- илипожароопасным.
5. Применяемое оборудование не относится квзрывозащищенному, так как образование взрывоопасных смесей исключено.
6. Группа производственного процессапо санитарной характеристике по СНиП 2.09.04-87-1а.(СНиП 2.09.04-87-1аявляется переизданием СНиП 2.09.04-87 с изменениями № 1, 2, утвержденнымисоответственно постановлениями Госстроя России от 31.03.94 № 18-23 и МинстрояРоссии от 24.02.95 № 18-21, введенными в действие с 1 июля 1994 г. и 1 марта1995 г.)
В обрабатываемой сточной водеприсутствуют вещества 2 (фенол) и 3 (нефтепродукты) классов опасности, но онинаходятся в растворенном состоянии и их присутствие в воздухе рабочей зоны находитсяна уровне ПДК и ниже.
7. Класс производства по СанПиН2.2.1/2.1.1.1200-03 – II, с ширинойсанитарно-защитной зоны 400м – канализационные биологические очистныесооружения производительностью более 5 000 м3/сут до 50 000 м3/сут.
 />8.3 Мероприятия по безопасному выполнению работ/> 8.3.1 Общие мероприятия
Установка позволяетэффективно очищать сточные воды от фенола и нефтепродуктов, доводя ихсодержание до уровня ПДК. При этом непосредственный контакт работников состочной водой происходит только при отборе проб для контроля работы установки.
Поскольку в качествезагрузочного материала используется активированный уголь, то поступающие состочной водой загрязняющие вещества практически моментально адсорбируются нанем, и попадания фенола и нефтепродуктов в очищенную воду, а также вотработанный воздух, не происходит. При этом уголь постоянно регенерируетсяиммобилизованными на нем микроорганизмами.
Для предотвращенияпопадания загрязнений в воздух рабочей зоны из усреднителя, в качестве негоприменяется крытый отстойник с открытым люком для доступа воздуха и отборапроб.
Усреднитель исборник чистой воды совмещены в одном аппарате, что исключает переполнениеемкостей в случае аварийного сброса сточных вод. Стабильность работы установкив случае снижения количества поступающих сточных вод обеспечиваетсятрубопроводом рециркуляции.
В случае аварии илипланового ремонта насосного оборудования установлен дополнительный резервныйнасос. Все насосное и электрическое оборудование находится под навесом длязащиты от прямого попадания атмосферных осадков.
Для обеспечениябезопасности обслуживания оборудования ширина проходов между насосамисоставляет 1,5 м; ширина прохода перед распределительным электрическим щитом — 2 м.
Переходы черезтрубопроводы оборудованы переходными мостиками шириной 0,7 м с перилами высотой1,4 м, а на подъемах на резервуары — лестницами с поручнями.
Для обслуживанияоборудования (аэраторов, задвижек, расположенных свыше 1,4 м от перекрытияплощадки) и при выполнении монтажных и ремонтных работ на указанной высотеустановлены площадки с ограждениями и применяются лестницы.
На всех объектах,которые обслуживаются работниками, имеются медицинские аптечки с необходимымимедикаментами для оказания первой доврачебной помощи пострадавшим.
Ремонт оборудования,находящегося в резервуарах и в других емкостных сооружениях, производитсятолько после освобождения их от воды и исключения возможности внезапногозатопления.
Отбор проб воды изсооружений производится с рабочих площадок, устройство которых (ограждения,освещенность и др.) обеспечивает безопасность при отборе проб (на сборнике иусреднителе).
Эксплуатациюнасосных электроустановок осуществляется согласно требованиям правил по охранетруда при эксплуатации электроустановок.
Персонал,обслуживающий насосные электроустановки, имеет соответствующую группу поэлектробезопасности.
Выгрузкаактивированного угля из транспортных средств (вагонов, автомобилей), еготранспортирование, складирование и загрузка в аппараты механизированы. При этомпроводятся мероприятия, исключающие распыление материала (увлажнение).8.3.2 Порядокдопуска к выполнению работ
Работники,эксплуатирующие установку, имеют профессиональную подготовку (в том числе и побезопасности труда), соответствующую характеру выполняемых работ.
Работники, связанныес эксплуатацией установки, проходят предварительные и периодические медицинскиеосмотры в порядке, предусмотренном Минздравом России.
Работники,обслуживающие установку, допускаются к работе только после прохожденияследующих видов инструктажа по безопасности труда:
- вводный;
- первичныйинструктаж на рабочем месте;
- повторный;
- внеплановый;
- целевой.
Вводный инструктаж проводятсо всеми вновь принимаемыми на работу независимо от образования, стажа работыпо данной профессии или должности, с временными работниками, командированными,учащимися и студентами, прибывшими на производственное обучение или практику.
Первичный инструктажна рабочем месте до начала производственной деятельности проводят:
- совсеми вновь принятыми в организацию, переводимыми из одного подразделения вдругое;
- сработниками, выполняющими новую для них работу, командированными, временнымиработниками;
- состудентами и учащимися, прибывшими на производственное обучение или практику,перед выполнением новых видов работ.
Все работники послепервичного инструктажа на рабочем месте в течение первых 5-10 смен (взависимости от характера работы, квалификации работника) проходят стажировкупод руководством работников, назначаемых распоряжением начальника установки.
Повторный инструктажпроходят все работники независимо от квалификации, образования, стажа,характера выполняемой работы один раз в полугодие. Его проводят индивидуальноили с группой работников, обслуживающих однотипное оборудование, в пределахобщего рабочего места по программе первичного инструктажа на рабочем месте вполном объеме.
Внеплановыйинструктаж проводят:
- привведении в действие новых или переработанных государственных стандартов,правил, инструкций по охране труда, а также изменений к ним;
- приизменении технологического процесса, замене или модернизации оборудования,приспособлений, инструмента, исходного сырья, материалов и других факторов,влияющих на безопасность труда;
- принарушении работниками и учащимися требований безопасности труда, которые могутпривести или привели к травме, аварии, взрыву, пожару, отравлению;
- потребованию органов надзора;
- приперерывах в работе — 60 календарных дней.
Внеплановыйинструктаж проводят индивидуально или с группой работников одной профессии.Объем и содержание инструктажа определяют в каждом конкретном случае взависимости от причин и обстоятельств, вызвавших необходимость его проведения.
Целевой инструктажпроводят при выполнении разовых работ, не связанных с прямыми обязанностямиработника по специальности (погрузка, выгрузка, уборка территории, разовыеработы вне организации, цеха и т.п.); ликвидации последствий аварий, стихийныхбедствий и катастроф; производстве работ, на которые оформляется наряд-допуск.Целевой инструктаж с работниками, проводящими работы по наряду-допуску,фиксируется в наряде-допуске.
Первичный инструктажна рабочем месте, повторный, внеплановый и целевой проводит непосредственныйруководитель работ (инженер-технолог).
Инструктажи нарабочем месте завершаются проверкой знаний устным опросом или с помощьютехнических средств обучения, а также проверкой приобретенных навыковбезопасных способов работы. Знания проверяет работник, проводивший инструктаж.
Лица, показавшиенеудовлетворительные знания, к самостоятельной работе или практическим занятиямне допускаются и обязаны вновь пройти инструктаж. Результаты проведения всехвидов инструктажа (кроме целевого инструктажа) записываются в журналырегистрации./>8.3.3 Организация контроля за состоянием охраны труда
Обучение работниковвопросам охраны труда и безопасным приемам работы проводится при подготовкеновых работников, повышении квалификации по курсовой, групповой ииндивидуальной формам обучения. Контроль за своевременностью и качествомобучения работников осуществляет инженер по охране труда.
Работники,обслуживающие установку, допускаются к работе только после прохожденияинструктажа по безопасности труда (вводного, первичного инструктажа на рабочемместе, повторного, внепланового, целевого).
Проверка знаний поохране труда проводится индивидуально, результаты фиксируются в протоколезаседания комиссии по проверке знаний и в журнале регистрации проверки знанийпо безопасности труда. Перед очередной проверкой знаний в организациипроводятся занятия, лекции, консультации по вопросам охраны труда.
Проверка знанийпроводится 1 раз в 3 года для инженерно-технических работников, и ежегодно дляаппаратчиков. Для вновь поступивших на работу, а также при перерывах в работеболее 1 года, проверка знаний по охране труда проводится не позднее 1 мес.после назначения на должность (начала работы).
Работники обязанысоблюдать инструкции по охране труда, устанавливающие правила выполнения работи поведения на объектах и сооружениях.
Исходя из примерногоперечня мест и видов работ с повышенной опасностью, местных условий иособенностей производства разрабатывается и утверждается конкретный переченьмест и видов работ, на выполнение которых необходимо выдавать наряд-допуск.Оформленный наряд-допуск регистрируется в соответствующем журнале.
Наряд-допусквыдается на срок, необходимый для выполнения заданного объема работ. В случаевозникновения в процессе выполнения работ опасных производственных факторов, непредусмотренных нарядом-допуском, работы прекращаются, наряд-допусканнулируется и работы возобновляются только после выдачи нового наряда-допуска.
Работник, выдавшийнаряд-допуск, осуществляет контроль за выполнением предусмотренных в неммероприятий по обеспечению безопасности производства работ./>8.3.4 Применение средств индивидуальной защитыработников
Работникам, занятымна работах, связанных с загрязнением (аппаратчикам), выдаются бесплатносертифицированная специальная одежда (комбинезон) и другие средстваиндивидуальной защиты, предусмотренные типовыми отраслевыми нормами. Выдачаработникам специальной одежды и других средств индивидуальной защиты поусловленным нормам производится за счет средств работодателя.
Средстваиндивидуальной защиты, на которые не имеется технической документации, кприменению не допускаются.
При выполнении работпри эксплуатации установки необходимо применять следующие средстваиндивидуальной защиты аппаратчиков:
фильтрующиепротивогазы ПМГ-2, респираторы, рукавицы, защитные каски, ограждения, знакибезопасности, переносные лестницы; химические пенные огнетушители;
Работодательобеспечивает своевременную выдачу, химическую чистку, стирку, ремонт, а наработах, связанных со значительной запыленностью, кроме того, обеспыливаниеспециальной одежды и других средств индивидуальной защиты за счет средстворганизации в сроки, устанавливаемые с учетом производственных условий.
На время стирки,химической чистки, ремонта, обеспыливания средств индивидуальной защитыработникам выдается их сменный комплект.
В общих случаяхстирка специальной одежды производится один раз в 6 дней при сильномзагрязнении и один раз в 10 дней при умеренном загрязнении. Стирка, химическаячистка и ремонт специальной одежды и специальной обуви проводится по договорамсо специализированными организациями.
Средстваиндивидуальной защиты периодически подвергаются контрольным осмотрам и испытаниямв порядке и в сроки, установленные техническими условиями на них.
Обо всех замеченныхнеисправностях специальной одежды и средств индивидуальной защиты работниксообщает своему непосредственному руководителю или специалисту, ответственномуза проведение работ.
/>8.5 Расчет заземляющего устройства электроприводанасоса
Впроектируемой установке используется насос с электроприводом. Рабочеенапряжение на клеммах электродвигателя – 380В; переменный трехфазный ток.Поскольку установка находится на открытой площадке, возможно возникновениеопасного уровня напряжения в электрической цепи, замыкание которой можетпроизойти через тело человека. И хотя все электрооборудование, включая насосы,находится под навесом, по ПУЭ-6 территория открытых электроустановок вотношении опасности поражения людей электрическим током приравнивается к особоопасным помещениям.
Кроме того, имеется возможность одновременного прикосновениячеловека к технологическим аппаратам, с одной стороны, и к металлическомукорпусу насоса с другой, а также наличие токопроводящих железобетонныхоснований.
Класс электрооборудования по способу защиты человека отпоражения электрическим током по ГОСТ 12.2.007.0 – класс I.
Для защиты от пораженияэлектрическим током в цепях с изолированной нейтралью (в данном случае)применяется защитное заземление.
Защитноедействие заземления основано на снижении напряжения прикосновения, чтодостигается путем уменьшения напряжения на корпус оборудования относительноповерхности земли или за счет малого сопротивления заземления.
Защитноезаземление является эффективной мерой для электроустановок, питающихсянапряжением до 1000 В с изолированной нейтралью и напряжением выше 1000 В слюбым режимом нейтрали источника питания.
Различаюттри вида заземлений: рабочее заземление, защитное заземление и заземлениегрозозашиты, причем в ряде случаев один и тот же заземлитель может выполнятьдва или три назначения одновременно. К рабочем у заземлению относитсязаземление нейтралей силовых трансформаторов, генераторов, дугогасящихаппаратов, измерительных трансформаторов напряжения, реакторов, заземление фазыпри использовании земли в качестве рабочего провода и пр.
Защитноезаземление выполняется для обеспечения безопасности людей, обслуживающихэлектрическую установку, путем заземления металлических частей установки(например, баков трансформаторов), которые нормально имеют нулевой потенциал,но могут оказаться под напряжением при перекрытии или пробое изоляции.
Заземлениегрозозащиты служит для отвода тока молнии в землю от защитных разрядников,стержневых и тросовых молниеотводов или других конструкций, в которые произошелудар молнии.
Различаютискусственные и естественные заземлители. В качестве искусственных заземлителейслужат заложенные в землю металлические полосы или уголки шириной от 3 до 5 см,толщиной не менее 35 мм длиной 2.5 – 6 м или металлические стержни диаметром 10– 12 мм или длиной 10 м а также стальные трубы диаметром 25-50 мм и длиной1,5-6м. Естественными заземлителями называют находящиеся в соприкосновении сземлей электропроводящие части коммуникаций, зданий и сооруженийпроизводственного или иного назначения, использующиеся для целей заземления.
Расчет:
1. Сопротивление растеканию тока через одиночный заземлительиз труб d=25-50 мм рассчитываем по формуле:
Rтр=0.9(ρ/lтр),
где ρ — удельное сопротивление слоя грунта. Принимаемгрунт – суглинок, ρ = 120 Ом∙м; lтр=5 м – длина трубы (заземлителя).
Rтр=0.9(120/5)=21,6 Ом.
Затем определяемориентировочное число вертикальных заземлителей без учета коэффициентаэкранирования:
/>,
где r –допустимое сопротивление заземляющего устройства.
Согласно ПУЭ наэлектрических установках напряжением до 1000В допустимое сопротивлениезаземляющего устройства равно не более 4 Ом./> />
Принимаем вертикальные заземлители в количестве 6 шт.
Определяем коэффициентэкранирования заземлителей:
Размеры производственнойплощадки: 12 х 6м.
Распределяемзаземлители: n=6; l=6 м;
l– расстояние между заземлителями
/> ηтр=0,58…0,65;принимаем ηтр=0,6.
Число вертикальныхзаземлителей с учетом коэффициента экранирования:
/>
Расстояние междузаземлителями а=4м.
Длина соединительнойполосы: lп=n1·a=10·4=40 м.
Сопротивление растеканиюэлектрического тока через соединительную полосу:
Rп=2,1(ρ/lп)=2,1(120/40)=6,3 Ом.
Результирующеесопротивление растеканию тока всего заземляющего устройства:
/>
ηп – находим по таблице [3]: />; n1=10; => ηп=0,34.
Полученное результирующее сопротивление растеканиютока заземляющего устройства меньше допустимого.
Вывод: Для заземления установки применяются вертикальныезаземлители в виде стальных труб Dу=25мм длиной 5м в количестве 10 шт.,расположенные по периметру установки и соединенные стальной полосой на глубине0,7м.