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.

Водоснабжение оборотное — определение, схема и особенности. Система оборотного водоснабжения

Благодаря уникальным свойствам и дешевизне вода широко применяется в промышленности как рабочее тело. Ее обработка после использования (очистка, охлаждение) дает возможность создать водоснабжение оборотное с многократным применением. За счет этого водопотребление значительно снижается, а также предупреждается загрязнение окружающей среды. В результате создаются комфортные условия для проживания людей.

Принцип действия

Система водоснабжения должна постоянно восполняться и периодически обновляться. Вода преимущественно используется в качестве охладителя или теплоносителя. В каждом случае ее предварительно охлаждают или подогревают. Перед повторным применением воду могут очищать, поскольку она загрязняется продуктами технологических процессов.

Доля оборотного водоснабжения возрастает во всех отраслях промышленности. Жидкость чаще всего применяют в теплообменной аппаратуре. Вода многократно подвергается нагреву и охлаждению в брызгальных бассейнах или градирнях. Ее большая часть теряется в процессе испарения.

Оборотное водоснабжение предприятии химического производства составляет уже 98 %. Там оно применяется в технологических операциях, где требуется очистка воды от промышленных отходов.

Отделение шлама от воды дает возможность его перерабатывать и извлекать ценные компоненты.

Расход воды

Для охлаждения механизмов и машин в производственных процессах везде применяется вода. На переработку 1 м 3 нефти ее требуется в 2,5 м 3 . Для нефтеперерабатывающего завода суточная потребность в воде составляет огромные объемы и сброс в канализацию здесь недопустим. Поэтому она проходит через очистные сооружения и повторно используется. Водоснабжение оборотное для ТЭЦ работает по принципу выработки пара, его подачи на турбины и конденсации в охлаждающих башнях, после которых вода снова поступает в работу.

В быту многим эти технологии не представляют интереса. Но владельцы небольших предприятий постоянно сталкиваются с необходимостью применения оборотной воды на автомойках, в бассейнах, в прачечных и т. п.

Схемы использования воды

Применяются 2 схемы эксплуатации оборотной воды:

• без обработки после использования;
• с промежуточной обработкой.

В первом случае воду можно применять после технологического процесса, когда она сохраняет приемлемые показатели. Например, питьевой водой моют тару, после чего ее можно использовать для других бытовых нужд в подсобном хозяйстве, а излишки сбрасываются в канализацию. Для промышленных предприятий такая схема обычно неприемлема.

Схема водоснабжения предприятия

Вода оборотного цикла должна удовлетворять определенным требованиям:

• отсутствие негативного влияния на качество продукции;
• не должны образовываться отложения солей в системе;
• низкое коррозионное действие на оборудование;
• отсутствие биологического обрастания системы.

Промышленная система оборотного водоснабжения собирает и накапливает большую часть примесей в приемных отстойниках отработанной воды и в резервуарах градирен.

Чистка емкостей производится периодически вручную или с помощью механизации процесса вывода осадка без остановки системы.

Обработка воды

При испарении в оборотной воде накапливаются соли кальция, которые осаждаются в трубах и на теплообменных аппаратах. Они также выпадают в результате нагрева воды, когда растворимость газов снижается и гидрокарбонатные ионы распадаются, образуя нерастворимый осадок.

Карбонатные отложения предотвращают подкислением, фосфатированием, рекарбонизацией и умягчением воды. Подкисление является распространенным способом, благодаря небольшим затратам и простоте реализации. Здесь важно соблюдать дозировку кислоты для предотвращения коррозии оборудования.

Рекарбонизацию воды производят путем обработки двуокисью углерода. Для этого применяют очищенные от золы дымовые газы, которые смешивают с водой с помощью эжекторов или барботажных труб, уложенных на дно резервуара.

Фосфатирование воды требует небольшого расхода реагентов (1,5-2,5 г/м 3 ), но затраты все равно получаются большие. Преимуществом способа является отсутствие агрессивных свойств раствора.

Если в оборотной воде находится достаточное количество кислорода и органических веществ, оборудование может обрастать. Это приводит к ухудшению теплоотдачи и увеличению гидравлического сопротивления в трубопроводах. Для борьбы с обрастанием применяется хлорирование воды и добавление медного купороса.

Какие системы лучше?

Использование систем оборотного водоснабжения сопряжено со значительными затратами на их создание и эксплуатацию. На химических предприятиях продукты производства загрязняют оборотную воду. Централизованная система занимает большие объемы, где полная замена или качественная продувка порой невозможны.

Эффективная эксплуатация оборотных систем достигается при объединении близко расположенных потребителей с подобными режимами работы в группы с водоохладителями небольшой мощности. Локальные системы обеспечивают оптимальный режим работы каждого потребителя.

Система водоснабжения автомойки

Водоснабжение оборотное для автомоек и других небольших предприятий разрабатывается с полным устранением возможности сброса сточных вод в канализацию. Вода не меняет своего качества и может применяться в замкнутой системе.

Преимущества локальных очистных сооружений:

• снижение водопотребления до 90 % с восполнением потерь воды;
• отсутствие уноса загрязнений сточными водами;
• экологичность.

Во всех системах в качестве основных методов очистки применяются отстаивание и фильтрация. Распространена установка оборотного водоснабжения АРОС и подобные ей.

Стоки, содержащие масло, грязь и топливо, попадают в отстойник и проходят через 3 секции очистки с верхним и нижним переливом.

Отстойник не входит в комплектацию установки. Система оборотного водоснабжения содержит его в качестве основы. Он проектируется и изготавливается в соответствии с рекомендациями производителя станций очистки. Для мойки с одним постом объем отстойника составляет 6 м 3 .

Отстоенная вода подается погружным насосом из последней секции в песчано-гравийный фильтр на очистку от оставшихся мехпримесей а затем — в накопительную емкость. Установка может быть укомплектована фильтрующей колонной с сорбентом для удаления нефтепродуктов.

В системе предусмотрена автоматическая подача дозирующим насосом раствора перекиси водорода или другого стерилизующего средства, обеспечивающего уничтожение микробов и неприятных запахов. Для этого также могут применяться ультрафиолетовые лампы, установленные над отстойником.

Из накопительной емкости вода подается на повторное использование, проходя через картриджный фильтр тонкой очистки. Уровень жидкости в резервуаре контролируется автоматически.

Станция оборотного водоснабжения «Скат» работает аналогичным образом. Она выпускается в напольном или в подземном исполнении. Варианты компоновок предусматривают глубокую очистку стоков или без нее. Сооружения задерживают мехпримеси, масла, нефтепродукты и органические примеси.

Оборудование компактных очистных сооружений

Оборотное водоснабжение промышленных предприятий небольшой мощности включает следующее оборудование.

1. Погружной насос подвешивается на трос в чистовой секции отстойника. Соединение с трубопроводом осуществляется с помощью переходников и гибкого шланга. Управление производится из распределительного шкафа. Предусмотрен поплавковый датчик сухого хода.
2. Модуль повышения давления включает насос, манометр и буферную емкость. Он позволяет поддерживать постоянное давление воды, подаваемой на мойку.
3. Фильтрующая колонна представляет собой цилиндрическую емкость с наполнителем, воздухоотводящим клапаном и переключателем для обратной промывки.
4. Очищенная вода собирается в резервуаре для хранения. Сверху в него предусмотрен ввод стерилизующего реагента. Контроль уровня воды производится датчиками.
5. Автоматическое управление насосами производится электронной системой. На лицевой панели шкафа управления находятся индикаторы и переключатели, с помощью которых оператор устанавливает режимы работы системы и контролирует ее работу.

Оборотные системы промышленного водоснабжения для мойки автомобильного и железнодорожного транспорта могут обеспечивать глубокую очистку стоков со сбросом их в канализацию.

Заключение

Водоснабжение оборотное создается с целью экологической защиты окружающей среды, экономичности, а также в случае крайней необходимости, вызванной созданием небольшого предприятия. Рентабельность определяется проектными расчетами. В дальнейшем она будет только возрастать в связи с увеличением стоимости воды и ростом штрафов за загрязнение окружающей среды.