4.1. Расходы на материалы

В системах водоснабжения затраты на материалы складываются главным образом из расходов на основные реагенты, применяемые при очистке воды (Al₂(SO₄)₃ , CaO, Cl). Расходы на прочие реагенты не превышают 10% от затрат на основные реагенты и поэтому учитываются коэффициентом.

Чтобы определить затраты на основные реагенты, необходимо знать их среднегодовую дозу и стоимость.

Среднегодовые дозы реагентов определяем по формуле:

D_cр= *D_макс, мг/л,

где D_ср – среднегодовая доза, мг/л;

D_maкс- максимальная доза (по заданию), мг/л;

- коэффициент, учитывающий сезонные изменения качества воды, принимаем согл. [1] =0,6.

D_ср(Al₂(SO₄)₃)=0,6*60=36 мг/л.

D_ср(CaO)=0,6*10=6 мг/л.

D_ср(Cl)=3 мг/л.

При составлении проекта дозы коагулянта и извести назначаются в расчете на химически чистый продукт. Приобретаются же эти реагенты в виде товарной продукции, в которой химически чистых веществ содержится значительно меньше. В неочищенном сернокислом алюминии содержится безводного Al₂(SO₄)₃ 33,5%, в товарной извести обычно содержится 40% CaO. Поэтому при определении потребности в коагулянте и извести дозы, принятые в проекте, соответственно увеличиваются:

D_ср.тов.(Al₂(SO₄)₃)=36*100/33,5=107,46 мг/дм³;

D_ср.тов.(CaO)=6*100/40=15 мг/дм³;

D_ср.тов.(Cl)=3 мг/л.

Ежегодные расходы на реагенты определяем по формуле:

М= , тыс.руб./год,

где Q_ср. – среднесуточное количество очищаемой воды, включая расход на собственные нужды, м³/сут;

Q_ср=Q_ср^зад+Q_{соб.нужд},

где Q_ср^зад – средний расход по заданию, м³/сут;

Q_{соб.нужд} – расход на собственные нужды очистных сооружений, принимаем 5 % от среднего расхода, м³/сут;

Q_ср=26000+0,05*26000=27300 м³/сут.

=1,1 – коэффициент, учитывающий затраты на прочие химические реагенты;

D_ср.тов. – средняя доза продажных реагентов, мг/дм³;

m – стоимость 1 т. товарных реагентов (включая их доставку на сооружения), руб; принимаем по прил 1 [1] m(Al₂(SO₄)₃)=37,67 руб./т, m(CaO)=22 руб./т, m(Cl)=96,9 руб./т.

М= =51,174 тыс.руб./год.

4.2. Электроэнергия

4.2.1. Оплата израсходованной энергии

Оплата израсходованной электроэнергии учитывает расходы на перекачку воды насосами I-го подъема, II-го подъема, насосами для промывки фильтров; реагентов насосами-дозаторами и воздуха для барбатирования растворов реагентов.

1). Энергия, израсходованная насосами I-го подъема – принимаем по табл. 1 для выбранного оптимального варианта – Е^/_I=36,7 тыс.руб./год.

2). Энергия, израсходованная насосами II-го подъема - определяем по формуле:

E^/_II= , тыс.руб./год

где - коэффициент, учитывающий расход электроэнергии небольшими установками, согл. [1] =1,1 1,2;

– стоимость 1кВт.*ч израсходованной электроэнергии, руб, принимаем =0,015 руб;

- общий КПД установки, включая насосы, двигатели, трансформаторы и линию электропередачи, принимаем =0,7;

– среднесуточное количество воды, подаваемое насосной станцией, включая расход на собственные нужды, м³/сут;

=Q_ср^зад+Q_{соб.нужд},

где Q_ср^зад – средний расход по заданию, м³/сут;

Q_{соб.нужд} – расход на собственные нужды очистных сооружений, принимаем 5 % от среднего расхода, м³/сут;

Q_ср=26000+0,05*26000=27300 м³/сут.

H – напор насосов II-го подъема, м, согл. исходным данным Н=30 м.

E^/_II= =19,305 тыс.руб./год.

3). Энергия, израсходованная насосами для промывки фильтров определяется по формуле:

Е^/_пр.ф.= , тыс.руб./год

где - коэффициент, учитывающий расход электроэнергии небольшими установками, согл. [1] =1,1 1,2;

– стоимость 1кВт.*ч израсходованной электроэнергии, руб, принимаем =0,015 руб;

– мощность двигателей промывных насосов, кВт;

T – число часов работы насосов в году.

Определяем общую площадь фильтров:

, м²,

где – среднесуточное количество очищаемой воды, включая расход на собственные нужды, м³/сут, =27300 м³/сут;

V_ф – скорость фильтрования, м/ч.

Принимаем скорый однослойный фильтр с загрузкой из дробленного керамзита с эквивалентным диаметром зерен 0,7 0,8 мм, тогда по табл. 21 [3] V_ф=7 м/ч.

=162,5 м².

Число фильтров определяем по формуле:

N_ф= , шт,

N_ф= =6,37 7 шт.

Площадь одного фильтра определяется по формуле:

F_ф= , м²,

F_ф= =23,21 м².

Расход промывной воды определяется по формуле:

Q_пр.= , м³/с

где I - интенсивность промывки, л/с*м², принимаем по табл. 23 [1] I=13 л/с*м².

Q_пр.= =0,302 м³/с.

Мощность двигателей промывных насосов определяется по формуле:

= , кВт,

где Н_пр - напор промывных насосов, м, принимаем Н_пр=15 м;

- КПД установок, принимаем =0,8;

= =55,55 кВт.

Число часов работы насосов в год:

T=N_ф.*n*365*t_пр., ч/год,

где n - количество промывок фильтров в сутки, принимаем n=3,

t_пр. - время, затраченное на промывку одного фильтра, ч, принимаем t_пр.=0,1 ч.

T=7*3*365*0,1=766,5 ч/год.

Е^/_пр.ф.= =0,703 тыс.руб./год

4). Энергия, израсходованная насосами-дозаторами определяется по формуле:

Е^/_доз.= , тыс.руб./год

где - коэффициент, учитывающий расход электроэнергии небольшими установками, согл. [1] =1,1 1,2;

– стоимость 1кВт.*ч израсходованной электроэнергии, руб, принимаем =0,015 руб;

– суммарная мощность двигателей насосов-дозаторов, кВт;

T – число часов работы насосов в году; насосы-дозаторы работают круглосуточно, таким образом, T=24*365=8760 ч/год.

Насосы-дозаторы подбираем по расходу реагента, производительность одного насоса-дозатора определяем по формуле:

q_доз = , м³/ч,

где – среднесуточное количество очищаемой воды, включая расход на собственные нужды, м³/сут, =27300 м³/сут;

D_maкс- максимальная доза реагента (по заданию), мг/л;

в_р – крепость раствора в расходных баках, %, принимаем 5 %;

γ_к – удельный вес коагулянта, т/м³, принимаем 1 т/м³.

n – количество точек ввода, принимаем 2 по числу смесителей.

Для Al₂(SO₄)₃:

q_доз = =0,683 м³/ч.

Принимаем два рабочих насоса–дозатора марки НД 1000/10 с мощностью электродвигателя 2,2 кВт, диаметром плунжера 60 мм [5].

Для CaO:

q_доз = =0,114 м³/ч.

По [5] подбираем 2 дозатора известкового молока «Димба-1» с мощностью электродвигателя 0,06 кВт.

Е^/_доз.= =0,653 тыс.руб./год.

5). Энергия, израсходованная на барбатирование растворов реагентов определяется по формуле:

Е^/_б..= , тыс.руб./год

где - коэффициент, учитывающий расход электроэнергии небольшими установками, согл. [1] =1,1 1,2;

– стоимость 1кВт.*ч израсходованной электроэнергии, руб, принимаем =0,015 руб;

– суммарная мощность двигателей воздуходувок, кВт;

T – число часов работы воздуходувок в году; воздуходувки работают по 12 часов в сутки, таким образом, T=12*365=4380 ч/год.

Принимаем сухое хранение реагента, тогда для приготовления раствора коагулянта применяем растворные и расходные баки.

Для перемешивания раствора Al₂(SO₄)₃ используем воздуходувки.

Емкость растворных баков определяем по формуле:

W_раст.= , м³,

где – среднесуточное количество очищаемой воды, включая расход на собственные нужды, м³/сут, =27300 м³/сут;

D_maкс- максимальная доза реагента (по заданию), мг/л;

в_р – крепость раствора в растворных баках, %, принимаем 17 %;

γ – удельный вес коагулянта, т/м³, принимаем 1,1 т/м³.

n – время, на которое заготавливается раствор коагулянта, принимаем 12 ч.

W_раст.= =4,38 м³.

При рабочем слое 1 м размеры бака в плане 2,1 2,1 м. Принимаем к установке 3 бака емкостью по 4,41 м³ каждый.

Емкость расходного бака при в_р=5 %:

W_расх.= =14,99 м³.

При высоте слоя раствора коагулянта 2,5 м размеры бака в плане 2,1 2,9 м. Принимаем к установке 3 расходных бака емкостью 15,2 м³ каждый.

Растворение коагулянта и перемешивание его раствора в баках осуществляется с помощью воздуха.

Расчетный расход воздуха определяется по формуле:

Q_возд=n*F* , л/с,

где n – количество одновременно работающих баков;

F – площадь бака, м^2;

- интенсивность подачи воздуха, л/с*м², принимаем согл. [5] для растворных баков 10 л/с*м², для расходных баков 5 л/с*м².

Расчетный расход воздуха:

- для растворных баков (одновременно работают два бака)

Q_возд=2*4,41*10=88,2 л/с=5,29 м³/мин;

- для расходных баков (одновременно работает один бак)

Q_возд=1*6,09*5=30,45 л/с=1,83 м³/мин;

Суммарный расход воздуха:

Q_возд=5,29+1,83=7,12 м³/мин.

Принимаем к установке 3 воздуходувки ВК-3 производительностью 2,54 м³/мин. каждая, избыточный напор – 8 м (табл.2.1 [5]), мощностью 7,5 кВт каждая.

Е^/_б.коаг.= =1,626 тыс.руб./год.

Комовая известь гасится в известегасилке марки «Микка», из которой известковое молоко сливается баки, в которых осуществляется непрерывное перемешивание с помощью воздуха.

Емкость баков при 12 часовом периоде загатовки определяется по формуле:

W_изв.= , м³,

где – среднесуточное количество очищаемой воды, включая расход на собственные нужды, м³/сут, =27300 м³/сут;

D_изв- максимальная доза извести (по заданию), мг/л;

в_р – крепость раствора извести, %, принимаем 5 %;

γ – удельный вес извести, т/м³, принимаем 1 т/м³.

n – время, на которое заготавливается раствор коагулянта, принимаем 12 ч.

W_раст.= =1,37 м³.

При рабочем слое известкового молока 1,4 м размеры бака 1 1 м. Принимаем к установке три бака емкостью 1,4 м³ каждый.

Расчетный расход воздуха для перемешивания известкового молока определяем по формуле:

Q_возд=n*F* , л/с,

где n – количество одновременно работающих баков;

F – площадь бака, м^2;

- интенсивность подачи воздуха, л/с*м², принимаем согл. [5] для расходных баков 5 л/с*м².

Q_возд=1*1*5=5 л/с=0,3 м³/мин;

Принимаем к установке 1 воздуходувку марки ВК-1,5 производительностью 1,18 м³/мин., избыточный напор – 8 м. табл.2.1 [5], мощность 4 кВт.

Е^/_б.изв..= =0,289 тыс.руб./год.

Таким образом, оплата израсходованной энергии составляет:

=Е^/_I+E^/_II+Е^/_пр.ф.+Е^/_доз.+Е^/_б.коаг.+Е^/_б.изв., тыс.руб./год;

=36,7+19,305+0,703+0,653+1,626+0,289=59,276 тыс.руб./год.