Badania ekonomiczne pulsatorów i akcelatorów pracujących w tych samych warunkach

(1)

ZESZYTY NAUKOWE POLITECHNIKI ŚLISKIEJ Seria: INŻYNIERIA SANITARNA z. 25

_ —

o a a i Nr kol. 790

Karol KUŚ

Zdzisław MATU6ZCZAK

BADANIA EKONOMICZNE PULSATOR0V I AKCELATORÓW PRACUJĄCYCH V TYCH SAMYCH WARUNKACH

Streszczenie. Podjęto badania ekonomiozne kosztów inwestyoyJnyob i eksploatacyjnych pulaatorów prostokątnych i kołowych oraz akoela- torów praouJąoyoh w tych samych warunkaob w celu wyboru odpowiednie

go wariantu. Badania wykazały, Ze naJekonomioznleJsze są akoelatory, następnie pulsatory kołowe, zaś najdroższe pulsatory prostokąt

ne.

Przy wyborze urządzeń stacji uzdatniania wody na Ją miejsce przypadki, kiedy wymagania ilośoiowe i Jakościowe mogą być spełnione przy zastosowa

niu kilku podobnie działającyob urządzeń. Wskazanie najlepszego z danej grapy urządzeń możliwe Jest jedynie w drodze odpowlednioh badań poprzedza

jących fazę projektowania. Jeżeli badania te nie wykażą zasadniozyob róż

nic w uzyskanych efektach i potwierdzą przydatność np. dwóch z rozpatrywa

nych urządzeń, wówczas kolejnym miernikiem pozostają koszty inwestycyjne i eksploataoyjne tych urządzeń. Ponadto różny kształt tego samego urządze

nia może mieć wpływ na jego koszt budowy i eksploataoJi.

Celem podjętyoh badań było określenie różnic w kosztaob inwestyoyjnych i eksploatacyjnych zwlązanyob z budową i eksploataoją pulsatorów o prze

kroju poziomym w kształcie prostokąta i koła (zwanych dalej prostokątnymi i kołowymi) oraz akoelatorów praouJąoycb w tych samych warunkach. Założo-

<1 no Jednakową maksymalną dobową wydajność tych urządzeń równą 100000 m /d, zawiesinę w dopływie: Zmln = 9* g/m3, Zffiax = 372 g/m3 , Zprze0 = 1*0 g/m3 , dawkę przeciętną siarozanu glinowego = 1*5 g/m3 Al.g/SO^/3.1 SlljO, daw

kę przeciętną wapna s 15 g/m3 CaO, maksymalną prędkość wznoszenia wo

dy w pulsatorach i akoelatorach = 0,8 mm/s, laboratoryjny czas wolne

go mieszania t. = 12 minut, rzędną zwieroiadła wody w pulsatorach lub akoelatoraoh 3*5 , 1 5 m.n.p.m., rzędną terenu w miejscu posadowienia 3*2 , 7 2 m.n.p.m rzędną zwieroiadła wody gruntowej 338,15 m.n.p.m. oraz grunt ka

tegorii III i IV.

Dla uzyskania niezbędnyoh informaoji zaprojektowano w wariancie I pul

satory prostokątne, w wariancie II pulsatory kołowe, w werianoie II ekoe- latory oraz sporządzono ozęść kosztorysową dla wszystkich wariantów. Po

nadto założono, ż e :

(2)

3k K. Kuś, Z. Matuszozak

- w każdym warianoie występuje jednakowa ilość klarowników pracującyob w sposób ciągły (8 sztuk),

- istnieje możliwość wyłączenia Jednego z kierowników przy zaobowaniu za

danej wydajności i nieprzekroczeniu dopuszozalneJ prędkości wznoszenia wody,

- minimalny czas zatrzymania wody w pulsatoraob lub akcelatoraob wynosi 2 godziny,,

W założeniaoh kosztorysowych uwzględniono:

- koszt budowy 8 klarowników (w zależności od wariantu) wraz z obiektami, w których się one znajdują,

- koszt budowy budynku spełniająoego rolę dyspozytorni oraz mieszozącego urządzenia dozująoe reagenty do rurooiągów,

- koszt budowy kanałów i tuneli, w których prowadzone są rurociągami, - koszt budowy sieoi rurooiągów doprowadzająoyoh wodę do klarowników, od

prowadzających wodę sklarowaną, odprowadzaJąoyoh osad i wodę ze spustów do kanalizaoji.

Nie uwzględniono kosztów budowy instalaoji: oświetleniowej, oieplnyoh i wentylaoyjnyoh (obejraująoyoh ogrzewanie pomieszczeń, przygotowanie cie

płej wody i przewietrzanie), wodociągowej i kanalizacyjnej oraz sygnaliza

cyjnej 1 pomiarowej. Ponadto nie uwzględniono kosztów wynikająoyoh z zao

patrzenia budowy energią elektryozną w ciepło, sprężone powietrze i wodę.

Wymienione koszty w każdym z trzech wariantów są niemal identyczne i dla

tego też zostały pominięte. Nie uwzględniono również kosztów zwlązanyoh z transportem materiałów, maszyn oraz sprzętu i narzutów wyrównawczyoh.

Za podstawę do obliczania kosztów budowy przyjęto ceny kosztorysowe o- bejmująoe:

- robooiznę bezpośrednią, - nakłady materiałów,

- praoę maszyn i sprzętu budowlanego, narzut podstawowy z tytułu kosztów ogólnyoh budowy oraz zysków.

Założono, że koszt eksploataoji jest uwarunkowany kosztami wynikający

mi ze zużycia energii elektryoznej przez klarownikl oraz kosztami remon

tów kapitalnych i bieżąoyoh, stanowiąoymi w stosunku rocznym 3$ wartośoi oałkowityoh nakładów inwestyoyJnyoh. Nie uwzględniono kosztów zwlązanyoh ze zużyoiem reagentów i płacami pracowników, zakładająo identyczne ioh wielkości dla każdego wariantu, Jak również kosztów z tytułu amortyzaojl aa odtworzenie.

Jako kryterium wyboru wariantu przyjęto ekonomiozną efektywność inwes

tycji, analizując takie elementy, Jak: efekt użytkowy, nakłady inwestyoyJ- ne i wskaźniki kapitałoohłonnośoi, koszty eksploataoji i wskaźniki kosz

tów jednostkowyoh [2] . Oprócz wymienionych istnieją również przesłanki po

zaekonomiczne, które w omawianym przypadku nie występują. Analiza efektu

(3)

Badania ekonomiczne pulaatorów 1 akoalatorów...

użytkowego pulsatorów i akcelator6w Jest bezprzedmiotowa ze względu na za- loZenie, iz Jeat on identyczny dla wszystkich trzech wariantów.

Pulsatory prostokątne zaprojektowano jako Żelbetowe w bali trójnawowej o siatce naw booznych 18,00 x 6,00 m oraz siatce nawy środkowej 9,00 x z 6,00 m (3j . Elementem nośnym szKieletowej kr.ns rukoji hali technologicz

nej są slupy Żelbetowe, Pulsatory rozmieszczono po oztery w kaZdej z naw bocznyoh, gdzie również przewidziano kanał . 'i a ;rowadzenia rurociągów wo

dy sklarowanej. Nawę środkową przeznaczono na rurociągi wody surowej,spu

stowej, osadu i rurociąg kanalizacyjny. V hali pulsatorów przewidziano równleZ pomieszczenie dla dyspozytorni. Budynek hali technologicznej oraz kaZdy z pulsatorów posadowiono na niezaleZnym fundamencie.

Zbiorcze zestawienie kosztów pulsatorów prostokątnych dla poziomu oen 982 roku przedstawia się następująoo:

- roboty ziemne

- roboty budowlane baii technologicznej - kanał nawy środkowej

- pulsatory - częśó budowlana - pulsatory - ozęśó montażowa

- montaZ rurociągów w hali teohnologiozneJ - kanał dla rurociągów wody uzdatnionej - dyspozytornia

- roboty wykończeniowe w hali teohnologioznej Wartość ogółem:

10i rezerwy na roboty nieprzewidziane Ogółem

- koszty remontów kapitalnych i bieżących - roozne zapotrzebowanie mooy przy ciągłej

praoy 8 pulsatorów prostokątnych

6 692096 zł 18 8lOl(9l( zł

9 711281 zł 11 781(528 zł 19 280968 zł 23 860667 zł

1 358318 zł 21(0888 zł 3 262196 zł 95 0011(36 zł 9 5001l(l| zł 10l( 501580 zł

3 13501(7 zł/rok 868992 kWh

Pulsatory kołowe zaprojektowano Jako Żelbetowe o średnioy wewnętrznej 17,00 m w ilości 8 sztuk, z których kaZdy znajduje się w oddzielnym budyn

ku [3]. Budynki te zgrupowano po oztery z dwóoh stron prostokątnego w rzu

cie budynku dyspozytorni. 1982

Zbioroze zestawienie kosztów pulsatorów kołowyoh dla poziomu oen roku przedstawia się następująoo p] :

_ roboty ziemne budynków pulsatorów 3 852280 zł - roboty budowlane budynków pulsatorów 13 1(1(21(72 zł

- pulsatory - ozęść budowlana 8 512235 zł

- pulsatory - ozęść oontaSowa 26 257096 zł - roboty wykończeniowe budynków pulsatorów 1 7*»9992 zł - roboty ziemne budynku dyepozytorai 1 039933 zł

(4)

36 K. Kuś. Z. Matuazozak

- budynek dyspozytorni część budowlana - budynek dyspozytorni ozęść montażowa - wykonanie studzienek oraz uloZenie ruro

ciągów pomiędzy dyspozytornią, a budyn

kami pulsatorów:

- roboty ziemne - część budowlana - część montażowa

Wartość ogółem:

lO^ rezerwy na roboty nieprzewidziane Ogółem

- koszty remontów kapitalnyob i bieżących - roczne zapotrzebowanie mocy przy oiągłej

pracy 8 pulsatorów kołowych

5 *l06*t68 zł 7 987237 zł

620352 zł 381977 zł 5 915652 zł 75 16 5 6 9*» zł 7 516569 zł 82 682263 zł

2 *» 80*167 zł

936268 kWh

Akoelatory zaprojektowano jako Żelbetowe o średnicy wewnętrznej 18,00m w ilości 8 sztuk, z których kaZdy znajduje się w oddzielnym budynku [3] . Budynki te zgrupowano po oztery z dwóch stron prostokątnego w rzucie bu

dynku dyspozytorni.

1 982

Zbioroze zestawienie kosztów akcelatorów dla poziomu oen j y y j roku przed

stawia się następująco 0]«

- roboty ziemne budynków akcelatorów - roboty budowlane budynków akcelatorów - akoelatory - część budowlana

- akoelatory - część montażowa

- roboty wykończeniowe budynków akcelatorów - roboty ziemne budynku dyspozytorni - budynek dyspozytorni - część budowlana - budynek dyspozytorni - część montażowa - wykonanie studzienek oraz ułożenie ruro

ciągów pomiędzy dyspozytornią a budynkami akcelatorów:

- roboty ziemne - część budowlana - część montażowa

Wartość ogółem 10$ rezerwy na roboty nieprzewidziane

Ogółem - koszty remontów kapitalnyoh i bieżących - roczne zapotrzebowanie mocy przyciągłej

pracy 8 akcelatorów

5 138312 zł 13 **01776 zł 10 367352 zł 8 iii 1552 zł 1 079880 zł 1 039933 zł 5 *»06*»68 zł 7 987237 zł

2 033156 zł 602338 zł 8 051935 zł 63 559939 zł 6 355991* zł 69 915933 zł

2 097*178 zł/r<

805920 kWh.

(5)

Badania ekonomiozne pulsatorów 1 akoelatorów..

XL

Otrzymane wyniki badań ekonomicznych pulsatorów prostokątnych i koło- wyoh oraz akoelatorów pracująoych w tych samyoh warunkach przedstawiono w formie wykreślnej (rys. 1-5). Porównując nakłady inwestyoyjne (rys. i)

«twierdzono, Ze najtańsze są akoelatory (wariant III), a następnie pulsatory kołowe (wariant Ii), zaś największe nakłady inwestyoyjne trzeba po

nieść w przypadku pulsatorów prostokątny oh (wariant i). Nakłady inwesty

cyjne dla poszozególnych wariantów wyraZone w procentaoh, przy założeniu 100$ dla wariantu najdroższego (wariant i) wynoszą: wariant III - 66,9056, wariant II - 79, 12$. Z porównania suZycia betonu i Żelbetonu (rys. 2) wy

nika, Ze najmniejsze zuZyoie tych materiałów będzie w przypadku budowy pul

satorów kołowych (wariant II - 83,3$), następnie akoelatorów (wariant III - 99,k k % ) i pulsatorów prostokątnyoh (wariant I - 100$). Warianty III i I można pod tym względem uznać za równorzędne ze względu na bardzo zbliZone wyniki. Czynnikiem deoydująoym o kosztaoh inwestyoyJnyoh są Jednak koszty wynikająoe ze zuZyoia stali i Żeliwa (rys. 3). V tym przypadku najkorzyst- nieszy okazał się wariant III (5 6,65$) z akoelatorami, dalej wariant II (73,90$) z pulsatorami kołowymi, a następnie wariant I (100$) z pulsatorami prostokątnymi.

1 0 6 5 0 - 1 5 8 0

82682265

69 9-15 953

N A K Ł A D Y

I N W E S T Y C Y J N E [ * ]

UJ Z ł—

O t—

UJ

£

tn 0

0

CL 0

Cl

H > ^ >-

CL CL

< <

— C/3 OL _j £ -1

< 3

5 a ^ a

N >“

^ cc

h- ł -o z <

< —I 5 <

100 %

79,12 7.

66,90 %

P O S Z C Z E G Ó L N E W A R I A N T Y R O Z W I Ą Z A Ć P R O J E K T O W Y C H

Rys. 1. Porównanie nakładów inwestycyJnyoh

(6)

K. Kuś. Z.

P O S Z C Z E G Ó L N E W A R I A N T Y R O Z W IĄ Z A Ń P R O J E K T O W Y C H

Rys* 2. Porównani© zużycia betonu i żelbetu

Z U Ż Y C I E S T A L I I Ż E L I W A [kg]

P O S Z C Z E G Ó L N E W A R I A N T Y R O Z W I Ą Z A Ń PROJEKTOWYCH

Rys. 3. Porównanie zużycia stali i żeliwa

Matuazczak

(7)

Badania ekonomiczno pulsatorów i akoelatorów.. 39

R y s .

K, 3 135 O W M

2A80A6T.8 -

K O S Z T R E M O N T Ó W

K A P I T A L N Y C H I B I E Ż Ą C Y C H [ z ł / r o k ]

UJz ł-<

o1— ^UJ$

co o

o *1

a o

a ^X

>- H > w > N a

CC a: O

o . o

.

i—

h- t r h- ^tz<

5 < ^ < 5 —*

5 (/) < <o — u

CC_J CC _J cr o

*< 3 -< 3

^ a ^ a ^ <r.

100 %

?9,12 %

66,9 %

P O S Z C Z E G Ó L N E W A RI AN T Y R O Z W I Ą Z A Ń P R O J E K T O W Y C H

h. P o r ó w n a n i e k o s z t ó w r e m o n tó w k a p i t a l n y c h i b i e Z ą o y o h

936 268,8 868 992,0 - - 805 920,0

R O C Z N E Z A P O T R Z E B O W A N I E M O C Y [kWh ]

LUZ h- oI- wo aa

h >

cc

< <

2 -*

^ a

UJ

£ O -nJ o

N >

a I ;

P

^Q ^£

" 1 1 5- UJ

<X o

5 *5 1

100 % 92,81 56 86,08 %

P O S Z C Z E G Ó L N E W A R I A N T Y R O Z W IĄ Z A Ń P R O J E K T O W Y C H Rys. 5. Porównanie rooznego zapotrzebowania mooy

(8)

K. Kuś, Z. Matuszczak

Analizę kosztów eksploatacji przeprowadzono porównując koszty remontów kapitalnych i bieZącyoh (rys. !*) oraz roczne zapotrzebowanie mocy (rys.5).

I tutaj najkorzystniejszy jest wariant III zapewniająoy najniższe koszty związane zarówno z remontami kapitalnymi i bieżąoymi, Jak i z zapotrzebo

waniem mooy. Koszty remontów kapitalnych i bieżąoyoh kształtują się odpo

wiednio: dla wariantu III na poziomie 6 6 , 9 0 % , dla wariantu II - 7 9 , 1 2 % i wariantu I - 100$. Z porównania rooznego zapotrzebowania mocy wynika, te najmniejsze jej zużycie występuje przy zastosowaniu akoelatorów (wariant III - 86,08$), następnie pulsatorów prostokątnych (wariant I - 92,81$), zaś największe w przypadku pulsatorów kołowych (wariant II - 100$).

Wnioski

Przeprowadzone badania ekonomiczne kosztów budowy i eksploatacji pulsa

torów prostokątnyoh i kołowych oraz akoelatorów praoująoych w tyob samych warunkach, przy ich maksymalnej dobowej wydajnośoi równej 100 000 m / d , w y kazały co następuje:

a) Pod względem kosztów budowy i eksploatacji najtańsze okazały się akce- latory. Ioh zastosowanie pozwoli na zmniejszenie nakładów inwestycyj

nych oraz kosztów remontów kapitalnyoh i bieżąoyoh o 33,10$ w stosunku do wariantu najdroższego, tj. z pulsatorami prostokątnymi. Podobnie za

potrzebowanie mocy dla akoelatorów jest mniejsze o 13,92$ w stosunku do pulsatorów kołowyoh oraz o 6,73$ w stosunku do pulsatorów prostokątnyoh.

b) Na drugim miejsou po akoelatoracb znalazły się pulsatory kołowe, dla któryoh nakłady inwestycyjne są o 20,88$ mniejsze od najdroższych w da

nej grupie, tzn. pulsatorów prostokątnyoh. Koszty eksploatacji pulsa

torów kołowych, pomimo zwiększonego zapotrzebowania mooy, będą mniej

sze od kosztów aksploataoji pulsatorów prostokątnyoh. Większe zapotrze

bowanie mooy będzie bowiem rekompensowane mniejszymi kosztami remontów kapitalnyoh i bieżąoyoh dopóki oena 1 kWh nie przekroczy 9,73 zł.

o) Najdroższe pod względem kosztów budowy i eksploataoji okazały się pul

satory prostokątne.

LITERATURA

[i] Cenniki: KCK 3-01, KCK 3-02, KCK 3-11, KCK 3-18, KCK 8-08, KCK 8-09, CM I 0-0!*, CMB 0-03.

J2] Heidriob Z., Roman M . , Tabernaoki J. , Zakrzewski J . : Urządzenia do u- zdatniania wody. Zasady projektowania i przykłady obliozeń. Arkady, Warszawa 1980.

(9)

Badania akonomiozne pulsatorôw i akoelatorôw,.

[3] Nornry: P X - 5 5 / K - 9 3 k 0 6 , PN-68/3a-7<t100, PN~68/H~?i«101 , PN-69/H-93i(01, PN-69/H-93<«02 , PN-69/B-1 3052, PN-70/H-7V731, PN-71 /H-1 30Ïf PN-73/H-93i«51, PN-73/H-92127, PN-7i*/M-7l<006, PN-75/H-93202, PN-79/H-7i*24A, BN-75/6821-02.

3K0H0MHHECKHE HCCJIïÿ),OBAHHH [X/jlbCATOPOB H AttUEJIEPATOPGB PABOTAJOUiHX B CWHHAKOBHX yCJIOBHHX

P e 3 » m e

B p aC o ie npeaoTaB^eH u 3kohom h^sckh6 HCCJiefloBaKH« KaimtaAbHHX h a K cn a y a - TanHOHHHx 3 a i p a i npflMoyrojibHHX h KooibiieBHx a y jtb c a io p o E a x a n a e a K iie a e p a io - poB pafioiaanH X ^b oAHHaKOBnx yojioBH /ix, u < ueaeft BuOopa o o o tB e io iB y m ü iero BapaaHTa, UccjieAOBaHM n o itasajiH , n t o cauuMK skohomhhmh a s -ia m c A a K iie a e p a - Topu , noTQM KOJibneBMe n y jib c a io p n a HaHSoaee h s s k o h c m h h m k 0K a3ajm cb npBMo—

yrojibHue n y jib ca T cp n .

ECONOMIC INVESTIGATIONS OF PULSATORS AND ACCELERATORS WORKING IN THE SAME CONDITIONS

S u m m a r y

Investments and exploitation costs of rectangular and oircle pulsators and accelerators working in the same conditions are examined in order to ohoose the best solution. The most eoonomio are accelerators, after which oirole pulsators go while rectangular pulsators are the most expensive.