Statyuha

ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ ВОДНОГО ХОЗЯЙСТВА ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

Статюха Г. А., Квитка А. А., Шахновский А. М., Джигирей И. Н., Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт" (г. Киев, Украина)

Введение. Задачи рационального использования водных ресурсов, наряду с сокращением объемов образования сточных вод, приобретают все больший вес среди прочих эколого-экономических проблем современного промышленного производства. Указанные задачи требуют пристального внимаия по целому ряду причин, среди которых - проявление влияния названных антропогенных воздействий на состояние природы и здоровье человека, резкое сокращение запасов чистой воды в мире вообще и в ряде регионов Украины в частности.
Водное хозяйство промышленного предприятия может быть рассмотрено как система взаимодействующих звеньев: схем водозабора-водоподготовки, потребления воды технологическим процессом и очистки сточных вод. При проектировании и модернизации систем водного хозяйства предприятия расчет схем водозабора-водоподготовки и водоочистки обычно осуществляется независимо. Объемы водопотребления и образования сточных вод химико-технологической схемой считаются заданными заранее (входят в проектное задание). Из сказанного вытекает необходимость комплексного рассмотрения системы "водопотребление-водоочистка" в составе водного хозяйства с применением современных методов систематического проектирования.
На кафедре кибернетики химико-технологических процессов НТУУ "КПИ" апробирована методология комплексного анализа и синтеза технологических схем водопотребления и очистки сточных вод. Методология основана на интеграции концептуального подхода и методов математического программирования и включает этапы проектирования оптимальных подсистем водопотребления и очистки сточных вод.
Моделирование оптимальных схем водопотребления. На стадии проектирования схемы водопотребления создается технологическая схема, обеспечивающая максимальное сокращение потребления свежей воды. Одновременно снижаются объемы образования сточных вод. Задача решается путем математически обоснованного перераспределения водных потоков, применения рециклов и локальной регенерации воды без внесения дорогостоящих технологических изменений (смены оборудования).
Примененная в работе комбинированная методика проектирования включает этапы подготовки исходных данных, концептуальный анализ схемы водопотребления (Пинч-анализ), проектирование оптимальной схемы водопотребления на основе предложенной авторами математической модели процесса и результатов концептуального анализа.
Распределенные схемы очистки сточных вод. Снижение затрат на очистку сточных вод может быть обеспечено как за счет организации оптимального водопотребления, так и путем применения распределенных схем очистки, в том числе замены существующих централизованных схем очистки распределенными.
Проектирование децентрализованных схем осуществляется путем перераспределения потоков в процессах очистки, при этом не нарушается ни одно из требований к качеству воды на выходе из очистной установки. Особенностью таких схем являются значительно меньшие затраты на поддержание работы системы очистки. Распределенная очистка потоков сточных вод, если они содержат различные виды загрязнений, приводит к уменьшению капитальных и эксплуатационных затрат на единицу массы удаляемого загрязнителя по сравнению с очисткой объединенных стоков. Для некоторых предприятий распределенная схема очистки может обеспечить значительное уменьшение расхода сточных вод в отдельных процессах. Схема с потоками сточных вод, оптимально распределенными между процессами очистки, характеризуется минимальным объемом очищаемой воды. Процедура расчета включает два этапа: 1) моделирование структуры схемы очистки с использованием концептуальных методов (Пинч-анализ и анализ потерь эксергии) и 2) оптимизация структуры потоков на основе методов математического программирования.
Заключение. Предложенная комплексная методология проектирования оптимальной системы водного хозяйства промышленного предприятия и созданное на ее основе программное обеспечение позволяют рекомендовать для предприятия решения с положительным экономическим эффектом.
Опыт применения методологии на примерах усовершенствования водного хозяйства промышленных предприятий различных отраслей показал, что в отдельных случаях использование методики является весьма эффективным и позволяет уменьшить расход воды и образование стоков до 50 - 60% по сравнению с централизованной схемой.

DESIGN OF RESOURCE-SAVING WATER MANAGEMENT SCHEMES OF INDUSTRIAL ENTERPRISES

Statyuha G. A., Kvitka A. A., Shahnovskiy A. M., Dzhygyrey I. N., National Technical University of Ukraine, Kiev, Ukraine

The traditional approach to solving industrial wastewater problems with end-of-pipe treatment needs to be re-considered. Combined approach is recommended as a powerful and practical way to help solve problems faced by industry. The methodology of integrated analysis and synthesis of industrial water consumption and treatment systems was approved in Department Cybernetics of Chemical Technology Processes of NTUU "KPI". Conceptual approach in tandem with mathematical programming is a systematic technology which has a growing track record of solving industrial water problems in a cost effective and practical manner.
Optimal water allocation problem is solved by maximum reduction of fresh water consumption, discharge of wastewater runs down simultaneously. This can be achieved by redistribution of water flows, use of recycling and regeneration of water without substitution of equipment. On the other hand distributed effluent treatment can lead to significantly lower capital and operating costs when compared with centralized treatment.
It has been shown that utilization of the approach allows to reduce water flowrate and wastewater generation to 50 - 60% in contrast with existing scheme without violation of environmental limits on the enterprise outlet.

Главная страница
Сведения об авторах