Экологическая экспертиза эффективности самоочистки сточных вод от формальдегида. Оценка экологического и экономического эффекта в зависимости от используемых металлических электродов-катализаторов, страница 3

Excel. лист 3. Табл. 9

Время эксплуатации платинового электрода-катализатора Pt/Pt

Время	Время	Толщина	Толщина	Скорость
эксплуатаци	эксплуатаци	основы, м	поверх, м	изм. конц-ии		скорость проц	Объём. водоёма
t,c	t,час	dосн,м	dпов,м	Сокисл,(г/л)		Vk, г/л(см/с)	Vвод, дм3
6,12E+05	170,095414	9,00E-03	4,00E-07	2,13E-05		4,7414E-14	3,1000E+07
	7 суток

,

где  – концентрация формальдегида в сточных водах при сбросе () – результаты контрольного замера;  – концентрация окисленного формальдегида в процессе самоочистки (; данные стехиометрического расчёта);  – предельно допустимая концентрация формальдегида в воде (); – коэффициент сменности (равен 2 при смене электродов для профилактики);  – коэффициент эффективности практического выхода продукта (для Pt – 0,86); остаточная концентрация формальдегида (соответствует ПДК_HCOH).

    Время эксплуатации одного платинированного платинового электрода-катализатора  будет равно:

То есть катализаторы необходимо менять один раз в 7 суток .

Масса одного платинированного платинового электрода равна:

Excel. лист 3. Табл.10

Масса одного электрода Pt/Pt, кг

Масса одного	Плотность	Плотность	Толщина	Толщина	Площадь	Площадь(пок)
электрода	основ Pt	покр Pt	основы, м	поверх, м	электрода	электрода
mPt/Pt, кг	r,кг/дм3	r,кг/дм3	dосн,м	dпов,м	Sосн,м2	Sпок,м2
4,84E+01	21,5	21,5	9,00E-03	4,00E-07	0,25	2,5

,

где – плотность основы платинового электрода (кг/дм³);  – площадь основы платинового электрода (м²);  – толщина основы платинового электрода (м);
 – плотность покрытия платинового электрода (кг/дм³);  – площадь покрытия платинового электрода (м²);  – толщина покрытия платинового электрода (м).

    Стоимость электродов равна

,

где – цена 1 грамма платины (8000 руб.).

Прибыль (экономический эффект) бытового потребления воды с естественным
очистным сооружением оценивается по выражению

 

где Э_рп– экономическая оценка инвестиционного проекта за расчётный период (за 1 год);

В_б/расх – расход воды для бытового потребления, дм³ в месяц;

Ц_б/расх – цена 1 дм³ воды для бытовой реализации, руб;

Ен – нормативный коэффициент эффективности инвестиций (Ен=0.20–0.90, 1/год) – коэффициент, учитывающий эффективность разработок, т.е. затраты на производство и реализацию продукции;

КВ – капитальные вложения в год t, руб (КВ – единовременное вложение средств, необходимых для разработки и реализации данного решения. Вложение КВ производятся до того момента, пока не начнётся реализация технических решений);

К_б – коэффициент инвестора (предприятие или организация, осуществляющее вложение капитала;

Т – продолжительность расчётного периода;

КВ·Кб·Е_ам/(1+Ен)^Т– учёт ликвидационной стоимости основных фондов по окончанию расчётного периода;

Е_ам – коэффициент амортизации (учёт эксплуатации основных мощностей).

К_эк(с) – коэффициент экологической ситуации (по Челябинской области К_эк(с) =1,9);

К_и – коэффициент индексации платы за загрязнение (К_и=10 и более, в зависимости от порядка предъявления платежей);

Н_н(сбр) – нормы платы за нормативные величины сбросов (табл. 11);

М_н(сбр) – нормативные величины сбросов;

Н_л(сбр) – нормы платы за лимитные величины сбросов (табл. 11);

М_л(сбр) – лимитные величины сбросов (величины равны 5М_н(с));

Н_сл(сбр) – нормы платы за сверх лимитные величины сбросов (табл. 11);

М_сл(сбр) – сверх лимитные величины сбросов (величины равны 5М_л(с));

(Базовые нормативы платы за сброс приняты по нормативной литературе).

    Экономический эффект к концу 1-го года эксплуатации водной системы при использовании платинированных платиновых электродов-катализаторов составит -509 935 166  руб., т. е. эффект отрицательный (см. расчёт по программе «Excel»). Экономические затраты на сооружение приспособлений водоочистки водной системы после первого года не окупятся.

    Положительный эффект в размере 19 488 083,71 руб. от внедрения данной системы водоочистки может быть получен после первого квартала 3-го года эксплуатации

Определение температурного интервала и константы скорости процесса при
использовании платинированного угольного электрода

При построении графической зависимости (рис.2) lgk^* от 1/Т производятся следующие расчёты. По исходным данным энергии активации и температуре определяются углы a₁ для построения прямой кинетической области и a₂ – для диффузионной:

Табл.11

Определение угла наклона прямой кинетической области (платинированный углерод) С/Pt

tga1	Эн. активации кинет обл Eакт(к), кДж/мольК	R, кДж/моль К	tg (180=a1)	arctg(180=a1)	(180-a1)	a1
-9,912E+03	189,78	8,314	9,912E+00	1,470245324	84,23885189	95,76114811

Определение угла наклона прямой диффузионной области (платинированный углерод) С/Pt

tga2	Эн. Активации кинет обл Eакт(к),кДж/мольК	R, кДж/моль К	tg (180=a2)	arctg(180=a2)	180-a2	a2
-1,043E+03	19,98	8,314	1,043E+00	0,80668089	46,21941038	133,7805896

,
или  –tga₁=tg(180-a₁)= 8,912·10³, тогда угол (180–a₁)= 84,238^о, a₁=95,76^о.

,
или  –tga₂=tg(180-a₂)=1,043·10³, тогда угол (180-a₂) = 46,21^о,  a₂ = 133,78^о.

Температурный коэффициент кинетической области равен:

Табл.12

Температурный коэффициент кинетической области C/Pt

Темпер. коэф	e	Eакт(к)	R	T
gк (C/Pt)	2,718281828	189,78	8,314	274
18,79144221

    При этом k_к^* – эффективная константа скорости гетерогенного процесса кинетической области равна – (lgk_к^*=1,12 по графику зависимость lgk_к* от 1/T), а k_к^*= 10^1,12 = 13,18 см/с. Концентрация окислителя в водном растворе равна .