Работа посвящена анализу действующей и созданию новой технологической схемы получения очищенной воды для заливки спортивного льда и сделана с использованием математического моделирования и экономического анализа.

В крытых спортивных комплексах, таких, как “Дворец спорта “Мегаспорт” на Ходынском поле, вода используется для создания ледового покрытия арены. Требования разных видов спорта к качеству льда определяют состав технологической схемы водоподготовки.

Ледовое покрытие имеет сложную многослойную структуру. Верхний тончайший слой – сверхмягкий, для улучшения скольжения. Нижние слои – предельно твердые и прочные для предотвращения врезания конька в лед. Для создания такого ледового покрытия используется вода четырех типов, причем глубина очистки воды возрастает, к ней предъявляются все более жесткие требования при переходе от 1-го к 4-му типу.

Три стадии водоподготовки

Типовая технологическая схема водоподготовки, включает три стадии:

• Первая стадия - предварительной очистки воды – для удаления грубых примесей, а также части соединений хлора, растворенного железа и органики.
• Вторая стадия - получения очищенной воды - является основной для создания качественного льда. В ней происходит практически полное очищение воды от всех солей и других соединений.
• Третья стадия - глубокая очистка воды - позволяет удалить растворенные газы и оставшиеся примеси.

В качестве исходного сырья в схеме водоподготовки “Дворца спорта “Мегаспорт” на Ходынском поле используется вода городского водопровода г. Москвы. Мониторинг сырья, производившийся в течение 2006-2007, показал достаточно высокое качество и стабильность параметров водопроводной воды.

Анализ работы узлов схемы водоподготовки позволил оценить эффективность очистки воды на отдельных аппаратах.

Модификация схемы водоподготовки

Для снижения затрат и уменьшения себестоимости продукта, на основании анализа работы отдельных узлов была проведена модификация схемы водоподготовки и исключена часть оборудования.

Данная схема реализована в “Дворце спорта “Мегаспорт” на Ходынском поле. Использование модернизированной схемы привело к общему сокращению стоимости оборудования на 25% и снижению себестоимости с 2283 до 1849 рублей за кв.м.

Несмотря на то, что модернизированная схема водоподготовки полностью обеспечивает потребности Дворца спорта “Мегаспорт”, нами были рассмотрены другие возможности снижения затрат на водоподготовку за счет использования в качестве дополнительного сырья на стадии обратного осмоса концентрата и воды из ледовой стружки. Использование концентрата и воды из ледовой стружки в установках обратного осмоса приводит к увеличению концентрации примесей в потоке питания. Для решения проблем устойчивой работы схемы водоподготовки была разработана математическая модель работы узла обратного осмоса как полунепрерывного процесса.

На основании материального баланса нестационарного процесса была получена зависимость времени работы узла обратного осмоса с емкостью смешения от концентрации питания по i – ому компоненту. Это позволило рассчитать текущее значение концентрации фильтрата и получить выражение для средней предельной концентрации фильтрата в зависимости от периода работы контура T. Расчеты были сделаны на основе данных работы отделения водоподготовки ледового комплекса «Дворец спорта «Мегаспорт».

Согласно сделанным расчетам наиболее оптимальным режимом работы усовершенствованного варианта схемы водоподготовки является следующий:

Для работы этой схемы необходимо дополнительное оборудование: емкость смешения, центробежный насос и теплообменник для подогрева воды из ледовой стружки для ускорения ее таяния. С другой стороны из-за значительного уменьшения объема воды, поступающего на водоподготовку, стало возможно сократить часть оборудования.

Средние предельные концентрации всех индикаторов в фильтрате при любых значениях степени отбора растворителя меньше соответствующих нормативов для воды требуемого типа, кроме параметра «остаточный хлор». На практике эта концентрация снижается до требуемого уровня благодаря применению открытой емкости смешения.

Ниже представлена усовершенствованная схема водоподготовки, основанная на использовании в узле обратного осмоса всех видов дополнительного сырья.

Таким образом, в данной работе на основании проведенного техно-экономического анализа выяснено, что наиболее эффективными вариантами являются следующие:

• Схема водоподготовки, модернизированная путем исключения ряда оборудования из типовой схемы водоподготовки. Экономический эффект - 3789225 руб
• Усовершенствованная схема, в которой концентрат узла обратного осмоса и вода из ледовой стружки используется в качестве дополнительного сырья узла обратного осомоса. Экономический эффект - 3911971

Каждая из этих схем обеспечивает глубокую очистку сырья и требуемое качество продукта.

Однако, сравнивая экономические показатели, следует сделать вывод, о преимуществе усовершенствованной технологической схемы водоподготовки.

Были проведены испытания данной схемы водоподготовки в ледовом комплексе «Дворец спорта «Мегаспорт», которые показали полное соответствие рассчитанных и полученных на практике результатов, а также соответствие фильтата всем требуемым нормативам, поэтому именно усовершенствованную схему водоподготовки предложено внедрять для производства высококачественного льда в крытых спортивных комплексах.