CC BY
27
Р. З. Шаяхметов *, С. А. Исмагилов *, В. В. Яковлев *, З. А. Фатхутдинов
Методика и практика обоснования эколого-экономической эффективности проекта утилизации марганцевого осадка
Уфимский государственный нефтяной технический университет Архитектурно-строительный факультет 450009, Россия, г. Уфа, ул. Менделеева, 195; тел.: (347) 2282900 ГУП «Башкоммунводоканал»
450006, г. Уфа, ул. Ибрагимова, 84; тел.: (347) 2723362, факс: (347) 2736841
Рассмотрена проблема утилизации осадков, образующихся при очистке природных вод с высоким содержанием марганца и железа. На примере г. Нефтекамска Республики Башкортостан рассчитана технологическая схема переработки железистых и марганцевых шла-мов в черный пигмент.
Ключевые слова: утилизация, переработка, железистые и марганцевые осадки.
С 1999 г. водоснабжение г. Нефтекамска осуществляется полностью из подземных вод, именно с этого периода в забираемой воде постоянно увеличивалась концентрация марганца, что характерно для подобных источников. В результате самопроизвольной деманга-нации в магистральных водоводах ежегодно осаждается более 30 т марганецсодержащего осадка. Так, например, в 2005 г. объем осажденного осадка составил 33 т. Осадок уменьшает поперечное сечение труб, что приводит к увеличению сопротивления движению воды и, как следствие, дополнительным энергозатратам на транспортировку воды. Периодически при гидроударах происходит вынос осадка
в городскую сеть и заиливание разводящих сетей. При этом наиболее опасно заиливание труб небольшого диаметра (50, 100 и 150 мм), т. к. оно может быть необратимым и приведет к необходимости полной их замены. В настоящее время осадок по мере накопления удаляется из магистральных водоводов и вывозится на свалку, что представляет собой серьезную экологическую проблему для города. Все вышеуказанные эколого-экономические факторы предопределили необходимость разработки эффективного проекта утилизации марганцевого осадка.
Химический анализ осадка показал, что в его составе содержатся следующие компоненты, %: SiO2 — 42.23; MnO — 32.80 Fe2O3 - 4.43; CaO - 4.27; СО2 - 2.56 MgO - 2.50; Р2О5 - 0.66; Cr2O3 - 0.016 Al2O3 - 0.011; PbO - 0.01; CuO - 0.004; потери при прокаливании - 10.51. Годовые объемы загрязняющих веществ приведены в табл. 1.
Плата за утилизацию осадка рассчитывается, как сумма оплаты за захоронение отходов на полигоне твердых бытовых отходов
Таблица 1
Объемы веществ, загрязняющих магистральные водоводы г. Нефтекамска
2
Наименование загрязняющего вещества Масса, т/год Ставка за сброс в пределах допустимых нормативов, руб./т Ставка за сброс в пределах лимита, руб./ т
Марганец (Мп2+) 8.40 27548 137740
Железо ^е3+) 1.02 55096 275480
Кальций (Са2+) 1.01 1.2 6
Магний (Mg2+) 0.50 7.5 37.5
Фосфор (Р5+) 0.10 2755 13775
Хром (Сг3+) 0.004 55100 275500
Алюминий (Л13+) 0.002 6887 34435
Свинец (РЬ2+) 0.003 2755 13775
Медь (Си2+) 0.001 275481 1377405
Дата поступления 14.06.07
и оплаты за перевозку грузов автомобильным транспортом 1. Расчет оплаты за захоронение ведется по формуле:
п = с ■ m ■ К ■ К
зах. пл отх экол инф ’
где Спл — ставка за захоронение 1 т отхода, в ценах 1992 г., 2000 руб./т;
тот — масса отходов, подлежащих захоронению, 33 т;
Кэкол — коэффициент экологической значимости территории Уральского региона, 1.7 2;
Кинф — коэффициент инфляции с 1992 г. на конец 2006 г., 29.34
Таким образом,
Пзах = 2000руб./т ■ 33т ■и ■ 29.34 =
= 3291948 » 3292тыс.руб.
Расчет оплаты за перевозку осадков рассчитывается исходя из действующих тарифов на перевозку грузов автомобильным транспортом по формуле:
П = Т ■ m ■ L
пер пер отх ’
где Тпер — тариф на перевозку грузов, 520 руб./(т • км); mотх — масса перевозимого груза, 33 т;
Ь — расстояние от водоочистных сооружений до полигона ТБО, 10 км
Ппер. = 520руб./(т ■ км) ■ 33т ■10км =
= 171600 руб. = 171.6 тыс. руб.
Суммарная плата за утилизацию осадков составляет 3463.6 тыс. руб.
Путил. = Пзах + Ппер = 3292 тыс-руб- +
+ 171.6 тыс. руб. = 3463.6тыс. руб.
Вышеуказанных расходов можно избежать путем глубокой переработки марганцевого осадка без платы за захоронение и перевозку осадков на полигон ТБО согласно разработанной и предложенной технологической схеме, представленной на рисунке.
Исходный марганцевый осадок поступает в аппарат репульпации исходного сырья 1, в котором происходит «распускание» агрегатов осадка. Предварительный сухой рассев показал, что эквивалентный диаметр частиц осадка составляет 56 мкм, значит, после прохождения аппарата 1 эквивалентный диаметр частиц осадка будет менее 56 мкм. Далее суспензия осадка насосом 2 подается на два последовательно расположенных гидроциклона, которые необходимы для отделения частиц песка (42.23% по массе). Песок направляется на песковые площадки 8 для подсушки и дальнейшего использования, например, в качестве минерального порошка при производстве асфальтобетона. Отделенный марганцевый осадок поступает в сборник очищенного от песка сырья 4, откуда насосом подается в отделение фильтров 5. Отфильтрованный продукт подается в прокалочную печь 6, где происходит выгорание органической фазы осадка, и далее с помощью транспортера подается на размольное оборудование 7, в качестве которого можно использовать шаровые (струйные) мельницы или дисмембратор.
□ппарат репульпации осадку н □ с а с ы j ГИДРОЦИКЛОНЫ j
СБОРНИК ОЧИЦЄННОГО ОТ песка CЫPЬЯj отделение ФИЛЬТРОВ^ прокалочная печь; размольное овор^ідование) песковая площадка,
на упаковку
Рис. Принципиальная схема переработки марганцевого осадка
Состав и стоимость основного оборудования
Наименование Кол-во, шт Характеристика Стоимость, в ценах 2006 г., руб.
1. Аппарат репульпации 1 V = 6 м3 18000
2. Мешалки ВМ 1060Е 2 N = 1050 Вт 9000
3. Насос ФГМ 20/10 А 2 0 = 12 м3/ч, Н = 8 м, N = 1500 Вт 24400
4. Гидроциклон ГЦ 75 2 0 = 2 • 5 м3/ч 30000
5. Сборник сырья 1 V = 4 м3 15000
6. Фильтр 4 S = 20 м2 40000
7. Прокалочная печь ПК-5.20.5/4 1 0 = 150 кг N = 30000 Вт 349870
8.Измельчитель-дезинтегратор П0Т0К-3000 М 1 0 = 300 кг/ч N = 12500 Вт 168800
Итого: 655070
Капитальные затраты на проектирование и строительство цеха переработки марганцевого осадка определяются на основе расходов по приобретению технологического и силового оборудования, его транспортировке, монтажу и пусконаладочным работам. Состав и стоимость основного оборудования технологической схемы приведены в табл. 2.
Расчетная себестоимость 1 кг пигмента составляет 124.332 руб./кг.
Выручка от реализации товарного продукта, исходя из стоимости 1 кг пигмента — 80 руб., составляет 800 тыс. руб.
Таким образом, как и во всем мире, технология, направленная на экологическую безопасность, является убыточной. Однако возможно получить прибыль за счет экономии средств, направленных на захоронение. В данном случае величина возможной экономии отождествляется суммой прибыли, которая составляет 3020.28 тыс. руб. в год. Срок
окупаемости капитальных вложений составляет 10.4 мес.
Таким образом, в настоящее время схема утилизации осадков неэффективна и ведет к потере ценного сырья, а также способствует загрязнению окружающей среды. При использовании предлагаемой технологической схемы по переработке марганцевого осадка в черный пигмент исключается загрязнение окружающей среды отходами четвертого класса опасности, а также возможно получение прибыли в размере не менее 3 млн рублей в год.
Литература
1. Экономика природопользования. / Под ред. Т. С. Хачатурова.— М.: изд. МГУ, 1991.— 271 с.
2. Нормативы платы за выбросы в атмосферный воздух загрязняющих веществ стационарными и передвижными источниками, сбросы загрязняющих веществ в поверхностные и подземные водные объекты, размещение отходов производства и потребления.— Уфа: ЦИТО, 2005 г.— 30 с.
