Введение
В данном курсовом проекте описывается разработка подсистемы САПР технологических процессов выделения осадка ионов тяжелых металлов в сточных водах гальванотехники.
Существующие методы очистки сточных вод на данный момент являются экономически не слишком выгодными. Они требуют не только больших трудозатрат рабочего времени, но также не обеспечивают максимальной производительности реакторов отстаивания.
В данном курсовом проекте описывается экономическая обоснованность создания подсистемы САПР технологических процессов очистки сточных вод. Несмотря на то что потребуются некоторые капиталовложения на начальных этапах создания подсистемы, в дальнейшем проекты, полученные с ее помощью, будут приносить значительную прибыль.
1 Анализ предметной области
Одним из эффективных методов очистки вод от ионов тяжелых металлов является реагентный метод, основанный на коагуляции, флокуляции и седиментации частиц осадка. Он позволяет не только увеличить прозрачность воды, но также освободить её от вредных примесей.
Очистка реагентным методом является основной при удалении из воды солей тяжелых металлов. На первой стадии соли тяжелых металлов осаждаются в виде нерастворимого осадка, а на второй - выводятся из раствора. В качестве флокулянта чаще всего используется полиакриламид.
Разрабатываемая подсистема САПР предназначена для проектирования технологического процесса выделения осадка в сточных водах в вертикальных отстойниках. В процессе ее работы подбираются некоторые оптимальные параметры данного процесса, а также необходимая доза коагулянта и его вид.
H2O – вода с примесями тяжелых металлов; D – диаметр отстойника; К – коагулянт; Ф – флокулянт (используется не всегда); L – высота отстойника; H2O* - очищенная вода; О – осадок; Hу – высота узла слива чистой воды.
Рисунок 1.1. Схема очистки воды
Время оседания на производстве не рассчитывается заранее, его предполагается выбирать по мере оседания «на глаз». Таким образом, невозможно выбрать оптимальное время выгрузки осадка, что негативно сказывается на производительности отстойника.
На
производстве обычно не определяют
точное количество загружаемого коагулянта
и его вид. Например, если от цинка воду
можно очистить тремя разными коагулянтами,
обычно не рассчитывается, с помощью
какого коагулянта вода будет очищена
качественней и быстрей. Реагент выбирается
на основе других соображений. Применяются
табличные нормы, в соответствии с
которыми определяют примерные дозы для
очищения заданного объема воды. В
соответствии со СНиП 2.04.02 – 84 существуют
нормы и формулы, по которым определяется
нужная доза, при этом учитывается
мутность воды, но не учитывается точное
количество примесей в ней и их характер.
Загрузка коагулянта обычно производится вручную, а также его доза точно не рассчитывается.
Ручной метод проектирования с использованием СНиП 2.04.03-85 «Канализация. Наружные сети и сооружения» и СНиП 2.04.02-84 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения» обладает рядом недостатков.
Рассмотрим основные из них:
1. Величина осадка при ручном проектировании рассматривается уже после осаждения. Из-за этого невозможно рассчитать, на какой высоте необходимо разместить клапан слива воды, чтобы через него не проходил осадок.
2. Время выгрузки осадка также не определяется заранее, а только лишь после осаждения. Данная методика тоже имеет существенный недостаток - так как следить за процессом осаждения постоянно невозможно и трудозатратно, время выгрузки осадка может отличаться от оптимального на один-два часа. Таким образом, количество очищаемой воды в день не будет являться оптимальным и производительность отстойников будет меньшей, чем оптимальная. В связи с этим уменьшается не только количество очищаемых сточных вод, но и увеличиваются затраты на их очистку, так как заработная плата рабочих зависит не от количества очищенных гальванических стоков, а от количества часов, проведенных на производстве. Кроме того, из-за неточности определения времени увеличивается время очистки сточных вод в целом, так как время следующих этапов очистки также замедляется.
3. Одним из самых неэффективных с экологической и экономической точки зрения методов является метод выбора дозы коагулянта для очищения воды. Таблица для выбора дозы коагулянта не учитывает ни точное количество примесей в исходной воде, ни их характер, ни предельно допустимую концентрацию тяжелого металла. Таким образом, неправильно выбрав дозу коагулянта, можно либо не до конца очистить сточные воды, либо наоборот взять слишком много реагента. В связи с этим в год могут тратиться килограммы и даже тонны лишних коагулянтов, что является экономически невыгодным.
Результатом
работы данной подсистемы САПР является
в первую очередь проектная документация
на технологический процесс. Она содержит
следующие документы:
- маршрутная карта процесса;
- карта эскизов;
- технологическая инструкция;
- комплектовочная карта;
- ведомость расцеховки;
- ведомость оснастки;
- ведомость материалов;
- карта технологического процесса;
- карта типового технологического процесса;
- операционная карта;
- операционная карта типовая;
- ведомость операций.
2 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ
Для создания подсистемы САПР необходимы некоторые материальные затраты. Это в первую очередь программное обеспечение, на котором она будет разрабатываться. Также необходимо нанять рабочих для обслуживания комплекса программных средств, разработки подсистемы и создания в дальнейшем проектов на созданном прикладном программном обеспечении.
Таким образом, для разработки подсистемы САПР необходимы начальные капиталовложения, которые позволят приобрести комплекс технических средств и нанять необходимых рабочих для его обслуживания и в отдел разработки. Для того чтобы показать эффективность необходимых капитальных вложений, рассчитаем экономическую выгоду разработки описываемой подсистемы САПР.