Оборотное водоснабжение – экономия воды и защита окружающей среды

Для производственных и хозяйственных нужд расходуется огромное количество воды. Ситуацию ухудшает сброс загрязненной жидкости в водоемы. Уделяя внимание охране природы и экономическим аспектам бизнеса, многие предприятия переходят на оборотное водоснабжение. Этот метод предполагает многократное использование водного ресурса. Сокращение потребления свежей воды и сброса стоков приводит к удешевлению водоснабжения.

Как функционирует замкнутая система водоснабжения

Наиболее перспективный вариант сокращения потребления воды – создание замкнутых систем. Сточные воды проходят очистку специальным оборудованием и используются повторно. Составляющие системы оборотного водоснабжения зависят от объема стоков и требований, которые предъявляются к качеству очищенной жидкости. Прогрессивную установку можно встретить в производственных цехах, атомных и тепловых электростанциях, на автомойках, в загородных домах с автономными источниками.

П – производство; ОС – очистка стоков, НС –насосная станция, ОХ-охлаждение

В зависимости от технологических процессов производства вода может загрязняться с первого раза или не требовать очистки долгое время. Замкнутая система необходима в нескольких случаях:

1. Используемый источник не обладает достаточным количеством воды, чтобы удовлетворить потребности предприятия.
2. Источник находится на большом удалении от производственных цехов (до 4 км), расположенных на значительной высоте(25 м и выше).

Она незаменима в регионах с высокой стоимостью воды, чрезмерной жесткостью или загрязнением источника, в случае реальной опасности отравления природы стоками. Очистные комплексы в зависимости от назначения включают от одной до шести ступеней. Среди них: предочистка в отстойниках, электрофлотация, фильтрация, адсорбция, обратный осмос.

Электрофлотатор – агрегат, действие которого основано на принципах электролиза. Он обеспечивает удаление из воды химических соединений и взвешенных частиц. Его показатели очистки загрязнения нефтепродуктами составляют – от 75 до 90%, остатками ПВА – от 50 до 70%.

К охладительным сооружениям относятся пруды-отстойники, градирни и брызгальные бассейны. В водонепроницаемых котлованах вода специальными насадками рассекается на брызги и охлаждается потоками воздуха.

Конструктивными частями замкнутой сети являются подающие и обратные трубопроводы, циркуляционные насосы, очистные сооружения и фильтры, охлаждающие установки. Для водоемов, страдающих от сброса плохо очищенных стоков или горячей воды, такая система становится настоящим спасением.

Устройство оборотного водоснабжения на производстве

Полезная информация: Кроме открытых систем охлаждения существуют закрытые конструкции, в которых вода не контактирует с воздухом. Снижение температуры происходит за счет теплообменных аппаратов.

Реклама: Коммерческие помещения для производства в Санкт-Петербурге доступны по ссылке — http://www.kvartal.biz/pomeshheniya-pod-proizvodstvo/

Преимущества повторного использования

Высокие расходы на покупку и монтаж оборудования для оборотного водоснабжения не становятся препятствием для внедрения современной технологии на предприятиях.

• Потребности в воде снижаются в 10 раз.
• Существенная экономия финансовых средств.
• Ответственное отношение к экологии и рациональному использованию ресурсов.
• Отсутствие штрафов за грязные стоки.

Принцип замкнутой системы

Оборотные комплексы в промышленности

Владельцы предприятий, которые заботятся об экологии и умеют считать прибыль, переходят на прогрессивный метод – оборотное водоснабжение. Сфера его применения достаточно широкая:

Энергетика

Предприятиям энергетической отрасли – тепловым и атомным электростанциям вода необходима для охлаждения турбин или как рабочее тело – пар. Техническое водоснабжение объектов происходит двумя системами:

Процесс происходит следующим образом: пар подается в градирни, охлаждается и конденсируется. С помощью насоса вода для охлаждения турбин и вспомогательных механизмов. Их природного источника берется вода для восполнения потерь, неизбежных в технологических процессах.

Схема градирни

Металлургия

Во многих технологических процессах вода используется исключительно для охлаждения. Она не загрязняется, а только нагревается, поэтому после остывания может применяться снова. На металлургических предприятиях схема оборотного водоснабжения сложнее. Жидкость нагревается и загрязняется различными примесями. Для дальнейшего использования в газоочистке потребуются пруды или градирни для охлаждения и механические фильтры очистки.

Нефтепереработка

На современных нефтеперерабатывающих заводах в замкнутом цикле, включающем фильтрацию и локальную очистку, находится 95-98% всей используемой воды. Для химической промышленности ведется разработка замкнутых систем, не требующих осуществления сброса стоков в водоемы.

Пищевая промышленность

Оборотное водоснабжение популярно на предприятиях отрасли. По этому принципу работают системы мойки тары, упаковки и сырья. Он используется в холодильных установках.

Машиностроение

Заводы по выпуску машин применяют воду в процессах гальванизации деталей. Замкнутая система сокращает ее расход на 90%. Использование в схеме замкнутой системы выпарной установки позволяет направлять солевой концентрат на переработку. Очищенная жидкость идет на промывку деталей, а продукция из концентрата – на подготовку электролитических растворов.

Прогрессивный метод внедряют на бумажно-целлюлозном производстве, в горной промышленности, мойке транспортных средств, на прачечных комбинатах.

Невозможно избежать потерь воды в производственных условиях. Частичное уменьшение ее объема происходит вследствие испарения. В оставшейся жидкости повышается уровень минерализации. Это ведет к негативным последствиям: активной коррозии и отложению солей. Добавление свежей воды важно для восстановления количества и состава циркулирующей жидкости.

Схемы систем оборотного водоснабжения

Внимание. Потери жидкости в замкнутой сети составляют 3-5%. Они восполняются свежей водой из источника.

Устройство оборотной системы для автомойки

Технологические процессы, связанные с мытьем автомобилей, сопровождаются потреблением большого объема воды и загрязнением стоков нефтепродуктами и ПВА. Чтобы снизить опасность попадания опасных соединений в природную среду, внедряется система повторного использования стоков. Установка замкнутой системы водоснабжения на мойках позволяет экономить до 90% воды и 50% моющих средств.

Замкнутая система на автомойке

Внимание. Для мойки 10 автомобилей требуется 1 м3 воды, при использовании оборотной системы таким объемом жидкости можно вымыть до 50 машин.

Технические стоки на автомойке проходят несколько этапов очистки:

1. Стоки попадают в отстойник, накопительную емкость. С помощью механической фильтрации из воды удаляются крупные частицы загрязнения.
2. Напорным насосом жидкость подается в мембранный флотатор. Здесь происходит пропускание воздуха под давлением через керамические мембраны для насыщения стоков пузырьками. В результате образуется пена, абсорбирующая остатки нефтепродуктов и моющих средств. Напорная флотация удаляет мелкий шлам и взвеси. Эти частицы попадают в накопитель, откуда периодически удаляются для дальнейшей переработки.
3. После флотатора вода поступает в емкости с фильтрами для извлечения оставшихся частиц. Установка рассчитана на многократное использование, фильтры регулярно промываются обратным током воды, которая попадает в накопительную емкость для стоков.

Схема повторного водоснабжения мойки

Для окончательной обработки жидкости задействуется химическая (добавление реагентов) и биологическая очистка. Полное удаление загрязнений происходит микроорганизмами.

Помещение автомойки оборудуется двумя водными контурами. Они питают мощные аппараты для очистки транспорта. Один контур наполнен свежей водой, а второй – оборотной. Жидкость, используемая после переработки, применяется в первичной мойке. Им пользуются при нанесении моющих средств и предварительном смывании пены. Свежей водой осуществляется окончательное ополаскивание машин.

Внимание. Ополаскивание водой из прямого водопровода позволяет избежать появления белых разводов на поверхности автомобилей.

Оборотное водоснабжение автомоек составляет 90%, а на свежую воду для ополаскивания, приходится 10%. Установки для очистки стоков имеют различную производительность – от 3 до 40 м 3 /час. Системы малой мощности наиболее популярны, Они используются на большинстве автомоек с ручным и автоматическим оборудованием. Высокопроизводительные установки предназначены для крупных моечных комплексов, имеющих системы портального и туннельного типа. Их базовая комплектация:

• отстойники;
• фильтры;
• система флокуляции;
• датчики и манометры;
• насосы.

При необходимости комплексы дополняют устройствами умягчения воды, аэраторами, дозаторами реагентов и другими приспособлениями. Количество циклов повторного использования зависит от возможностей оборудования. Оно составляет от 50 до 70 оборотов с очисткой. Цикл завершается сбором и утилизацией жидкости.

Оборотная система для загородного дома

В частных домах, где есть возможность разделить сети канализации и водоснабжения практикуется установка замкнутой системы, уменьшающей в несколько раз объем потребляемой свежей воды. Ее внедрение – действенный способ экономии ресурсов. Система функционирует по принципу обратного осмоса. Одна из ее особенностей это необходимость периодической замены старой воды.

Оборудование для системы оборотного водоснабжения

Внимание. Один из плюсов оборотного водоснабжения загородного коттеджа – увеличение срока эксплуатации автономной скважины.

Обеспечить работу оборотного водоснабжения позволяет монтаж специального оборудования. Оно включает многоступенчатые фильтры, различные реагенты и коагулянты, доводящие химический состав жидкости до санитарных норм. Мощное очистное сооружение совмещает три типа процессов:

Контроль сети осуществляется автоматикой, показатели проверяются на соответствие заданным параметрам. Для поддержания эффективной работы комплекса требуются определенные климатические условия:

• монтаж системы вентиляции для циркуляции воздуха;
• температура не ниже отметки +5 0 .

Замкнутую структуру может иметь отопление и водопровод. В последнем случае происходит развитие биоценозов – совокупности микроорганизмов. Предотвратить составные части от биологического обрастания поможет периодическая промывка емкостей и труб. Специальные вещества полиалкиленгуанидины обеспечивают защиту от нескольких разрушающих факторов: коррозии, солей и биозарастания.

Для монтажа водоснабжения используются металлические трубы. Этот материал отличается прочностью и долговечностью, но под действием изменений в составе воды возникают коррозийные процессы. Применение пластика – оптимальный способ создания эффективной рециркуляции. Полимеры нейтральны к воздействию влаги, химических и биологических веществ, поэтому рекомендуются для создания замкнутых сетей.

Проблемы и недостатки оборотной системы

Установки для обеспечения повторного использования стоков не получили широкой популярности. Высокая цена и ограниченный выбор комплексов существенно сокращают круг потребителей. Значительное количество составных частей (фильтров, насосов, труб) увеличивает стоимость сети и усложняет ее эксплуатацию и обслуживание. Еще один минус – низкая производительность, для очистки требуется до 24 часов.

Совет. Несмотря на качественную очистку, воду не рекомендуется использовать для питья. Ей находят применение в хозяйственных целях – полив, мытье машины.

Процесс внедрения оборотного водоснабжения должен начинаться с анализа технологии предприятия. Проект системы учитывает базовые особенности и нюансы функционирования производства. Замкнутая сеть экономична и безопасна для экологии, эти характеристики выгодно отличают ее от других систем водопотребления.

Эффективность работы системы оборотного водоснабжения

2. Экономическая эффективность системы оборотного водоснабжения

Высокая экономическая эффективность перевода АТП на систему оборотного водоснабжения очевидна на примере автотранспортных предприятий Управления легкового автомобильного транспорта Москвы (Мосавтолегтранс), объединяющего 20 таксомоторных парков и 5 автокомбинатов с общим списочным парком около 22 тыс. автомобилей. На мойку этих автомобилей до внедрения оборотного водоснабжения ежегодно расходовалось 3,5 млн. м 3 чистой воды. После завершения во всех АТП строительства сооружений оборотного водоснабжения с очистными установками «Кристалл» расход чистой воды из московского водопровода составил 350 тыс. м 3 .

Научно-исследовательским и проектно-изыскательским институтом Мосводканалниипроект определена экономическая эффективность системы оборотного водоснабжения на основе применения установок «Кристалл» во всех АТП Мосавтолегтранса, включая и те автотранспортные предприятия, в которых эти установки применены в дополнение к существующим системам очистки сточных вод, как, например, в 11-м таксомоторном парке.

Расчет экономической эффективности внедрения установки «Кристалл» для очистки сточных, вод в таксомоторном парке №11 Мосавтолегтранса

Для определения экономической эффективности применения установки oтКристалл» все технико-экономические показатели сравниваются с показателями (принятых за объект-аналог или исходный уровень) очистных сооружений, ранее существовавших в 11-м таксомоторном парке и построенных по типовому проекту флотационной очистки без системы оборотного водоснабжения.

Читайте также:  Отопление здания при консервации

Исходные показатели для сравнения приняты на основании фактических отчетных данных 11-го таксомоторного парка Расчеты проведены в соответствии с существующей методикой и действующими нормативами и прейскурантами.

Расчет годового экономического эффекта (Э_г) проведен по формуле разности приведенных затрат по сравниваемым вариантам (П₁-П₂) для чего определены суммы капитальных вложений и годовых эксплуатационных ззтрзт.

В сумму капитальных вложений по сравниваемым вариантам вошли фактическая стоимость очистных сооружений и сумма капитальных вложении на прирост суточной производительности водоснабжения и канализации причем по объекту-аналогу исчисление производится на полное суточное водопотребление, в связи с тем, что это прямоточное очистное сооружение а по установке «Кристалл» только на суточное пополнение системы оборотного водоснабжения, в связи с потерями воды.

В сумму годовых эксплуатационных расходов входят затраты на содержание осаживающего персонала, затраты на электроэнергию амортизационные отчисления, расходы на текущий ремонт, накладные расходы а также расходы по водолотреблению.

Расчет годового экономического эффекта определяется:

где А — объем внедрения — количество очищаемой сточной воды м3/год;

К₁ и К₂ — капитальные вложения на 1 м 3 среднегодовой очистки и водопотребления по сравниваемым вариантам, руб.;

C₁ и С₂ — годовые эксплуатационные затраты на 1м 3 очистки и недопотребление по сравниваемым вариантам, руб.;

Е_н — нормативный коэффициент экономической эффективности капитальных вложений, равный 0,12, соответствующий нормативному сроку окупаемости, равному 8,3 года.

Исходные данные к расчету экономической эффективности оборотного водоснаожения с применением установки «Кристалл» для очистки нефтесодержащих сточных вод в 11-м таксомоторном парке Мосавтолегтранса приведены в табл. 3.

Таблица 3

На основании указанных исходных данных произведен расчет годового экономического эффекта внедрения установки «Кристалл» в 11-м таксомоторном парке Мосавтолегтранса (табл. 4).

Таблица 4

Из приведенных расчетов видно, что только по одному предприятию годовой экономический эффект от внедрения установки «Кристалл» составил 73,8 тыс. руб., а по всем предприятиям Мосавтолегтранса годовой экономический эффект составил 948,1 тыс. руб., что подтверждается следующим расчетом (табл. 5)

Таблица 5

Исходными данными для приведенного в табл. 5 расчета экономической эффективности послужили годовые эксплуатационные затраты, а которые вошли:

а) заработная плата обслуживающего очистные сооружения и систему оборотного водоснабжения персонала — один рабочий в смену а при круглосуточной работе очистных сооружений требуется 5 чел.;

б) затраты на электрическую энергию, потребляемую в приводах агрегатов очистных сооружений и системы оборотного водоснабжения:

два насоса марки 3ф-12 для перекачки стоков с электродвигателями АО2-72-2 мощностью 30 кВт;

два насоса уплотнения сальников с электродвигателями АО2 (АОЛ2) мощностью 1,5 кВт;

два вакуумнасоса с электродвигателями АО2 (АОЛ2) мощностью 1 5 кВт;

один вибратор марки ИВ-36 виброфильтра с электродвигателем мощностью 0,4 кВт.

Общий годовой расход электроэнергии составляет 118896 кВт•ч при стоимости 1 кВт•ч равного 0,77 коп.;

в) амортизационные отчисления и текущий ремонт в размере: сооружений — 6%, оборудование и монтаж — 12%, сети — 4%;

г) непредвиденные затраты в размере 3%;

д) оплата потребляемой воды из расчета на пополнение оборотной системы в размере 10% от необходимой потребности в потребляемой воде; стоимость оплаты 1 м 3 потребляемой воды и 1 м 3 стоков, сбрасываемых в городскую канализацию, принята в размере 10 коп. по действующим тарифам для Москвы.

Капитальные вложения в расчете экономической эффективности приняты в соответствии со стоимостью сооружения оборотного водоснабжения и очистки сточных вод с установкой «Кристалл» в размере 71 600 руб.

В расчете приведенных затрат нормативный коэффициент экономической эффективности капитальных вложений (Ен) принят равным 0,12.

Таким образом, высокая экономическая эффективность организации оборотного водоснабжения с очистными установками «Кристалл» обеспечивает окупаемость дополнительных капитальных вложений менее чем за 2 года при нормативном сроке 8,3 года.