Дипломная работа: Очистка шахтных вод шахты "Житомирская" ш/у "Комсомольское" ГХК "Октябрьуголь"

Учитывая приведенные выше нормативы, составлен расчет водопотребления шахты ”Житомирская". Количество водопотребления в м3/год по процессам составляет: на пылеподавление всего необходимо 70,2 тыс. м3/год, на нужды вспомогательного производства всего 29,7 тыс. м3/год, на хозяйственно-питьевые нужды всего используется 200,8 тыс. м3/год питьевой воды.

Всего по шахте используется 300 тыс. м3/год питьевой воды.

Применение данной установки позволит сократить расходы на покупку 300 тыс. м3/год питьевой воды путем замены ее очищенной шахтной водой. Дополнительный экономический эффект достигается путем уменьшения убытков от выброса в природу высокомутных шахтных вод. Экономическая эффективность применения данной установки рассчитывается в экономической части проекта.

4.2.3 Автоматизация

Современные системы водоснабжения городов и прилегающих предприятий состоит из ряда сложных производственных объектов. К ним относятся водоприемные сооружения, станции очистки воды, сети водоснабжения, насосные станции. В этих объектах осуществляются различные механические, гидравлические, физико-химические процессы. Оперативный контроль за протеканием этих процессов затруднен их сложностью и произвольными внешними воздействиями. Наряду к указанным системам водоснабжения предъявляются требования экономичности как их сооружений, таки последующей их эксплуатации.

Приведенные особенности работы систем водоснабжения и канализации оказывают, что для оптимального управления ими недостаточно наличие квалифицированного эксплуатационного персонала. Поэтому необходимо использование современных средств автоматизации контроля и управления.

Автоматизация процесса фильтрования воды является одним из важнейших вопросов автоматизации водопроводных очистных станций.

Автоматизация фильтров позволяет достичь безаварийной работы, увеличить на 8-10% производительность фильтров и улучшить качество фильтруемой воды, снизить расход промывной воды и электроэнергии. На фильтрующих установках осуществляется автоматическое регулирование и автоматическая промывка фильтров.

Часто бывает необходимо наряду с поддержанием постоянной скорости фильтрации изменить ее в заданных пределах в зависимости от поступления воды на очистные сооружения или при отключении части фильтров для промывки и ремонта.

Для этой цели в данном проекте разработана схема автоматического регулирования работы станции (рисунок 4.2).

В канале, подающем воду на фильтры, устанавливается уровнемер с электрическими датчиками и регулятор открытия фильтратной задвижки.

Датчики уровнемера служат задатчиком для регуляторов скорости фильтрования всех фильтров. При нарушении равновесия между подачей воды от насосов первого подъема и отводом отфильтрованной воды, например при отключении одного фильтра на промывку, уровень воды в канале начинает увеличиваться. При этом датчик уровнемера задает новую увеличенную скорость фильтрования всем остальным фильтрам.

По истечении некоторого времени нарушенное равновесие восстановится на новом уровне воды в канале. Таким образом автоматически устанавливается скорость фильтрования, соответствующая числу работающих фильтров и притоку воды от насосов первого подъема.

Электрическая схема регулирования представлена на рисунке 4.3 Для измерения скорости фильтрования принят расходомер с ДМ-6 и вторичным прибором ЭПВ-2, имеющий реостатный задатчик со стопроцентной зоной пропорциональности. Уровень воды в канале измеряется таким же количеством приборов с двадцати процентной зоной пропорциональности. В качестве регуляторов приняты ЭГ-III-59. Цепи питания регуляторов и управление задвижками на электрической схеме не показаны. Реостатные задатчики вторичных приборов питаются от сети переменного ток, через трансформатор и добавочное сопротивление СД.

Пределы допустимого изменения уровня в канале устанавливается задатчиком измерения уровня ИУ. Максимально допустимая скорость фильтрации устанавливается реостатом R1, при верхнем уровне воды в канале, минимальная - реостатом R2 при нижнем уровне воды.

Может возникнуть необходимость создания для отдельных фильтров пониженной и повышенной скорости фильтрования. Для этой цели в схеме предусмотрены переключатели ПУ1 и ПУ2.

При переводе переключателя ПУ какого-то фильтра в положение местного управления, регулятор этого фильтра переместится с автоматического задатчика на реостат задатчика УСФ.

Тогда скорость фильтрования этого фильтра будет задаваться передвижением направляющей стрелки по шкале УСФ. В схеме предусмотрена аварийная сигнализация, когда скорость фильтрования или уровень в канале выходит за установленные пределы. На рисунке 1 показаны только два фильтра, другие фильтры присоединяются аналогично.

Таким образом, автоматизация регулирования режима работы фильтров обеспечивает оптимальный технологический режим работы фильтров без дополнительных затрат.

Достоинствами технологической схемы:

может применятся в широком диапазоне притоков шахтных вод;

обеспечивает высокое качество очищенной шахтной воды независимо от начальной концентрации взвешенных веществ, что позволяет широко использовать ее на технологические нужды предприятий;

для достижения высокого качества очистки достаточно применения одного реагента, что упрощает реагентное хозяйство;

обеззараживание и складирование осадка совмещаются в одном сооружении с осветлением исходной шахтной воды и не требуют больших эксплуатационных затрат;

очистные сооружения просты в строительстве и эксплуатации, характеризуются наиболее низкими удельными капитальными затратами.

5. Экономическая часть

Проблема минимизации экологического ущерба в условиях промышленного производства может, в принципе, решаться в двух направлениях за счет:

повышения эффективности существующих методов очистки промышленных выбросов в окружающую среду;

внедрение новых альтернативных технологий (экологически чистых, безотходных).

На практике прослеживается в последнее время тенденция сочетаний этих направлений едином комплексном подходе к решению экологических проблем. Вопросы сокращения опасных выбросов в окружающую среду реализуется на всех стадиях производства - от подготовки сырья, выпуска полупродуктов и до конечных этапов технологического процесса, вплоть до ликвидации (обезвреживания и утилизации отходов).

При этом упор делается на поиск альтернативных технологий, не загрязняющих окружающую среду, а также централизацию процессов очистки водной среды.

Методы. применяемые в промышленном производстве в целях обеспечения экологической безопасности, отличается большим разнообразием по эффективности, надежности, экономичности и другим показателям. При выборе оптимального варианта для конкретного производства (технологического процесса) руководствуются, как правило, следующими критериями:

эффективность очистки загрязнителей, характерных для данного вида производства;

токсичность (ядовитость загрязнителей, характерных для данного вида производства);

область рационального применения каждого метода (или группы методов, их возможное сочетание;

экономические показатели.

Экологическая политика может способствовать оптимизации управления ресурсами, создания общественного доверия и развитию рыночных возможностей.

Многие новые чистые и низкоотходные технологии не только снижают загрязнения, но и экономят расход сырых материалов и энергии до такой степени, что снижение издержек может более чем возместить исходные, более высокие, инвестиционные затраты и таким образом снизить себестоимость единицы продукции.

Широкие возможности скрыты в использовании генетической инженерии и биотехнологии для сельского хозяйства, для пищевой промышленности, химии, очистки окружающей среды и получение новых материалов и энергетических источников.

Соединение передового технологического общества с сильной творческой и приспособленной производственной базой может принести большой личный выбор и должно, в конечном счете, гарантировать лучшее здоровье и улучшенное качество жизни.

Конфликт между защитой окружающей среды и экономической международной конкурентоспособностью происходит от узкого рассмотрения источников благосостояния. Строгие экологические требования могут стимулировать улучшения и нововведения. Страны, которые имеют наиболее суровые требования, обычно лидируют в экспортировании продуктов и технологий.

Влияние технологического решения на окружающую среду проявляется по девяти направлениям:

использование сырья и энергии;

выбросы в атмосферу и воду;

отчуждение земли;

шумовое, тепловое и радиационное воздействия;

связывание ресурсов в оборудовании.

При оценке простых решений достаточно решить изменения по отдельным направлениям, а для сложных и комплексных необходим анализ по всем отмеченным направлениям.

Для технических и хозяйственно-бытовых нужд шахта использует воду питьевого качества. В связи с этим экономический эффект использования технологии очистки шахтных вод определяется исходя из возможности замены определенного количества питьевой воды очищенной шахтной водой.

Рассчитаю возможный годовой объем замены питьевой воды очищенной шахтной водой по формуле:

Qочищ. =Qуст. *t*nдн., тыс. м3, (5.1)

где Qуст. - производительность установки, м3/ч;

t - число часов работы установки в сутки, часы;

nдн. - число дней работы в году;

Qочищ. =300*24*365=2628 тыс. м3

Факторами экономической эффективности от применения установки очистки шахтных вод является экономия по себестоимости DС, при использовании очищенной шахтной воды вместо питьевой воды, а также ликвидация убытка от сброса шахтных вод в поверхностные водоемы.

Капитальные вложения на строительство установки очистки шахтных вод подсчитывается на основании годового объема заменяемой питьевой воды (А2) на производственные нужды очищаемой шахтной водой, а также расчетов капитальных вложений на строительство установки.

К2= (А2/Qуст) *К2¢, тыс. грн. (5.2)

Расчет капитальных вложений на строительство установки (К2¢) выполняется на основании данных о стоимости, объеме и виде работ при внедрении и эксплуатации установки очистки шахтных вод. Капитальные затраты включают в себя затраты на строительство зданий и сооружений, монтаж и наладку оборудования.

По предварительным подсчетам капитальные затраты составят К2¢=63,154 тыс. грн.

Годовой объем заменяемой питьевой воды составит А2=300 тыс. м3/год

Исходя из вышеприведенных данных, можно рассчитать капитальные вложения:

К2=300/2628*63,154= 7,2 тыс. грн.

Удельные капитальные затраты на установку очистки шахтных вод рассчитываются по формуле:

К2у=К2/Qуст., (5.3)

К2у=7200/300=24 грн. / м3

Затраты на ремонт и восстановление установки подсчитываются по формуле:

Сам. = (n/100) *К2, грн/м3, (5.4)

где n=15% - средняя норма амортизационных отчислений на ремонт и восстановление установки по очистке шахтных вод.

Сам= (15/100) *7,2=1,08 тыс. грн.

Технология очистки шахтных вод предусматривает непрерывный график работ. В целом процесс очистки шахтных вод безопасный и невредный, за исключением хлораторной, где возникает опасность отравления хлором и возможна взрывоопасность. Поэтому, основным условием безопасности труда является обеспечение полной герметичности оборудования и трубопроводов, по которым проходит хлор.

Численность персонала в сутки для обслуживания данной очистной установки составит 10 человек, в том числе: слесари, рабочие.

Затраты на заработную плату с начислениями находим по формуле:

Сз. п. =nсп*Стар. *t*nг. *Кдоп. *Ксоц. стр. *10-3, тыс. грн., (5.5)

где nсп. - списочный состав обслуживающего персонала в сутки, чел.;

Стар. - тарифная (почасовая) ставка обслуживающего персонала, грн.;

t - длительность рабочей смены, t=8 часов;

nг - число дней работы в году, nг=260 дней;

Кдоп. - коэффициент доплат для определения полной заработной платы, Кдоп. =1,35;

Ксоц. стр. - коэффициент, учитывающий отчисления на социальное страхование, Ксоц. стр. =1,09.

Сз. п. =10*1,2*260*1,35*1,09*10-3=36,73 тыс. грн.

Затраты на материалы подсчитываются исходя из норм расходов материалов и их прейскурантной стоимости по формуле:

См. = (åVм*См) *Кнеуч. *Кбуд. пер. *10-3, тыс. грн., (5.6)

где Vм - расход материалов на очистку шахтных вод;

См - стоимость единицы расходуемых материалов, грн.;

Кнеуч. =1,7 - коэффициент подсчета затрат по неучтенным материалам;

Кбуд. пер. =1,08 - коэффициент подсчета затрат на материалы по статье "Расходы будущих периодов".

В данной технологической схеме очистки шахтных вод применяются следующие материалы: кварцевый песок для загрузки фильтров, реагент - сернокислый алюминий (Al2 (SO4) 3.

Затраты на материалы составляют:

См=235,2*1,7*1,08*10-3=0,46 тыс. грн.

Затраты на электроэнергию определяются исходя из мощности потребителей электроэнергии на установке очистки шахтных вод, числа часов работы установки t, тарифа за 1 кВт. - час потребляемой электроэнергии (С1 эл) по формуле:

Сэл=åNi*C1 эл. *t*nдн, грн., (5.7)

где Ni - суммарная мощность работающих двигателей, кВт для данной установки она составляет 48 кВт;

С1 эл. - тариф за 1 кВт-час израсходованной электроэнергии, С1 эл=13,76 коп;

t - время работы установки за сутки, принимаем равным 24 часа;

nд=365 дней - число дней работы установки за год;

Сэл. =48*0,1376*24*365=57,85 тыс. грн.

Годовые эксплуатационные расходы на станцию очистки шахтных вод рассчитываются по формуле:

Сш. в. =Сам. +Сэл. +См. +Сз. п., грн. (5.8)

Сш. в. =1,08+57,85+0,46+36,73=96,12 тыс. грн.

Себестоимость одного м3 очищаемой шахтной воды определяем по формуле:

С2=Сш. в. /А2,С2=96,12/300=0,32 грн.

Косвенный экономический эффект (Экосв) достигается за счет ликвидации убытка от сброса шахтных вод повышенной мутности и определяется в зависимости от объема сбрасываемых загрязнений:

Экосв. =Звзв. *Ккат., грн., (5.9)

где Звзв. - возможный убыток от сброса взвешенных веществ с шахтной водой в поверхностные водоемы, определяется по таблице в зависимости от объема сбрасываемых загрязнений - Рвзв.:

Рвзв. =Q* (Сисх. - С) *t*nдн. *10-6, т (5.10)

Рвзв. =235* (276-30) *24*365*10-6=508,06 тонн.

Ккат. =1,1 - коэффициент, учитывающий категорию водного объекта. Штраф за выброс 1 т взвешенных веществ в водные объекты для условий бассейна реки Нижняя Крынка составляет 5 грн за тонну

Экосв. =2540,3*1,1=2794,33 грн.

Экономический эффект, согласно методике составит:

Э= (Сп. в. *Qп. в. - Сш. в) - Ен*DК+Экосв., грн., (5.11)

где Сп. в. =0,35 грн. - стоимость 1 м3 питьевой воды;

Qп. в. - объем питьевой воды, используемый на предприятии, м3/час;

Сш. в. - годовые эксплуатационнные расходы, грн.;

Ен =0,15 - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений;

DК - капитальные затраты на ввод в эксплуатацию очистной установки,

D К=К2-К1; К1=0, тогда DК=К2=7,2 тыс. грн.

Э= (300*0,35-96,12) - 0,15*7,2+2,79=10,51 тыс. грн. /год

Таким образом, от применения денной технологической схемы очистки получается экономический эффект в размере 10,51 тыс. грн/год.

Выводы

В дипломном проекте были рассмотрены следующие разделы: характеристика природных ресурсов горного предприятия, границы и размеры шахтного поля, анализ “узких” мест в работе горного предприятия и пути их устранения, очистные работы, подготовительные работы, вскрытие шахтного поля, подземный транспорт, шахтный водоотлив, проветривание шахты, охрана труда и очистка шахтных вод.

В разделе “Границы и размеры шахтного поля” были описаны эксплуатационные, общешахтные и промышленные потери, а также посчитан коэффициент извлечения угля.

В разделе “Анализ узких мест в работе горного предприятия" были проанализированы основные звенья горного производства и их влияние на окружающую природную среду, так же произведен анализ узких мест шахты и предложены пути их устранения.

В разделе “Очистные работы посчитана нормативная нагрузка на очистной забой и нагрузка по газовому фактору, составлена норма выработки по процессам в очистном забое.

В разделе “Подземный транспорт" проанализирована схема транспорта шахты "Житомирская" и рассчитаны грузопотоки угля и породы.

В разделе “Проветривание шахты" произведен анализ схемы проветривания шахты, рассмотрена пылевая нагрузка и предложены мероприятия по уменьшению пылеобразования на участке. Посчитан коэффициент резерва вентилятора главного проветривания и проанализировано распределение воздуха по объектам шахты "Житомирская"

В разделе “Охрана труда" приведен расчет пожарооросительного трубопровода и водяной завесы, а так же представлено комплексное обеспыливание на участке.

Так же в дипломном проекте предложена схема очистки и повторного использования шахтных вод. Посчитана себестоимость очищенных шахтных вод и показан экономический эффект от очистки.

В целом в данном дипломном проекте были решены вопросы о минимизации отрицательного влияния горного производства на окружающую природную среду.

Перечень ссылок

1. Заславский И.Ю. и др. Повышение устойчивости подготовительных выработок угольных шахт. М.: Недра, 1998. - 265 с.

2. Кошелев К.В., Петренко Ю.А., Новиков А.О. Охрана и ремонт выработок. - М.: Недра, 1990.

3. Машины и оборудование для угольных шахт: Справочник. /Под ред.В.Н. Хорина - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1987 - 424 с.

4. Справочник по шахтному транспорту. / Под ред. Г.Я. Пейсховича и И.П. Ремизова. М.: Недра, 1977.624 с.

5. В.Н. Григорьев, В.А. Дъяков, Ю.С. Пухов. Транспортные машины для подземных разработок. Учебник для вузов.2-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1984 - 383 с.

6. Технология подземной разработки пластовых месторождений полезных ископаемых: Учебник для вузов / Д.В. Дорохов, В.И. Сивохин, И.С. Костюк и др. Под общ. ред. Д.В. Дорохова. - Донецк: ДонГТУ, 1997 - 344 с.

7. И.Г. Ищук, Г.А. Поздняков. Средства комплексного обеспыливания горных предприятий. Справочник. М.: Недра, 1991.

8. Руководство по проектированию обеспыливающих мероприятий на угольных шахтах. Макеевка, Донбасс. МакНИИ, 2000.

9. Монгайт И.А., Текиниди К.Д., Николадзе Г.И. Очистка шахтных вод. М.: Недра, 1978 - 173 с.

10. Горшков В.А. Очистка и использование сточных вод угольной промышленности. - М.: Недра, 1981 - 169 с.

11. СНиП 2.04.02. - 84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения - М.: Стройиздат, 1985 - 131 с.

12. Акимова Т.А., Хаскин В.В. Экология: Учебник для вузов. - М.: ЮНИТИ, 1998 - 455 с.

13. Москвитин А.С. Оборудование водопроводно-канализационных сооружений - М.: Недра, 1979 - 430 с.

14. Шевелев Ф.А., Шевелев А.Ф. "Таблицы для гидравлического расчета водопроводных труб" справочное пособие. - М.: Стройиздат, 1984 - 116 с.

15. ГОСТ 2874 - 82 "Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством.

Приложения

Приложение А

Данные о запасах

Данные о запасах по состоянию на 1 января 2000 года по пласту m3 шахты "Житомирская" ш/у "Комсомольское" ГХК "Октябрьуголь".

Горизонт

Мар-ка угля

пласт

Балансовые запасы А+В+С тыс. т

Проектные общешахтные потери в целиках

Запасы нецелесообразные к отработке

Остаток балансовых запасов

Проектные эксплуатационные потери

Сумма проектных потерь и запасов нецелесообразных к отработке

Промышленные запасы

под выраб

охр. поверхности

барьерных

всего

всего

сильно наруш. уч.

целик у крупн. наруш.

%

тыс. т

всего

В том числе

вскрытые

подг.

гот. к выемке

Отработ. Действующ Подгот. Оставшиеся. Всего.

Т

m3

45 180 5591 5816

125 125

94 94

124 124

343 343

2 7 49 58

2 7 49 58

43 173 5199 5415

4,7 5,5 5,1 5,1

2 10 286 298

4 17 678 699

41 163 4913 5117

41 163 1786 1990

41 41

1 1

Приложение Б

Состояние оборудования подъема

Состояние оборудования подъемов шахты "Житомирская" ш/у "Комсомольское" ГХК "Октябрьуголь"

Наименование показателя	Гл. ствол m3 БМ-2500	Вспомогат. ствол m3 БМ-3000	Вент. ствол m3 Ц-1,6х1,2
1. Техническое состояние подъемной машины	1957
- дата ввода в работу	21,08,96
- дата последней наладки	Исправна
- наличие и ведение техдокументации по обслуживанию машин	По потребности
- наличие и работа скоростемеров	Книга осмотра установок
2. Техническое состояние канатов	Имеются в исправном состоянии
- наличие сертификатов и свидетельств об исправности перед навеской	Есть
- периодичность испытаний	1 раз в 6 месяцев на потерю сечения
- наличие документации по обслуживания канатов	Книга осмотра и расхода канатов
3. Прицепные устройства, парашюты и сосуды наличие документации и дата вывески	имеется 09.91	имеется ВЛН1-10Г ВЛН1-10П 21.01.92		имеется 18.10.88
- соответствие применяемых прицепных устройств концевой нагрузке и паспорту	соответствует
- наличие и ведение техдокументации по обслуживанию прицепных устройств и сосудов	Имеется
- наличие актов и периодичность испытаний парашютов и настройка амортизации	Имеются, 1 раз в 6 месяцев