Содержание

Локальные системы водоснабжения
Схемы локальных систем водоснабжения
1.3.4 Локальные системы водоснабжения
Оборотное водоснабжение
Принцип действия
Общие сведения
Трубопроводы
Сфера применения
Как внедрить систему?
Преимущества системы оборотного водоснабжения
Установка системы оборотного водоснабжения
Сферы использования систем оборотного водоснабжения
Очистка оборотной воды
Установка обратного осмоса

Локальные системы водоснабжения

Под локальными (местными) системами водоснабжения понимают такие, которые обслуживают:

отдельные здания или группы зданий (микрорайоны населенных пунктов) жилог о и коммунального назначения;
небольшие отдельно расположенные промышленные предприятия, водопойные пункты животноводческих ферм и комплексов, полевые станции сельхозкооперативов;
постоянно действующие станции и пункты сети наблюдения за гидрометрией и климатом, изыскательских партий;
отдельно расположенные военные гарнизоны.

Основной отличительной способностью локальных систем водоснабжения является наличие индивидуальных источников водоснабжения или подводящих водоводов (каналов) от групповых и центральных систем водоснабжения крупных населенных пунктов и промпредприятий и ограниченная суточная производительность. Последний, в зависимости от количества, вида и режима жизнеобеспечения водопотребителей, может колебаться в пределах от 1 до 1000 м 3 сут и более. Второй отличительной особенностью таких систем является меньшее насыщение оборудованием. Оно преимущественно состоит из полу- или полностью автоматизированных блоков забора, очистки и подачи воды, характеризуемых совмещением нескольких процессов в одном сооружении или устройстве. Третьей отличительной особенностью локальных систем водоснабжения является резко выраженная неравномерность водопотребления в течение суток в коммунальном секторе ввиду незначительного количества водопотребителей и специфического режима водопотребления. Для таких систем характерно отсутствие разветвленной кольцевой водопроводной сети и громоздких сооружений по обработке воды и хранению ее запасов.

Схема локального водоснабжения зависит от характера и расположении на местности объекта водоснабжении (одного или нескольких водопотребителей), вида, мощности и санитарной защищенности источника водоснабжения, высоты расположения и водоотбора и технических характеристик водоразборных приборов. Различают системы водоснабжения, обеспечиваемые водой из достаточно мощных, отдельно расположенных малодебитных водоисточников и снабжаемые водой из централизованных или групповых водопроводов. По месту размещения основного оборудования (насосных станций, водоочистных устройств) такие системы могут оборудоваться в подвалах или технических этажах обслуживаемых зданий, в центральных тепловых пунктах, заглубленных хорошо вентилируемых и отапливаемых камерах. По характеру обеспечения требуемого напора, расхода и качества воды системы локального водоснабжения различают системы с одним узлом водоподачи (насос с гидропневмобаком) и комбинированные системы (с гидропневмобаком и открытым резервуаром, расположенным на требуемой высоте по отношению к водопотребителю).

При наличии водоисточника с дебитом, превышающим расчетный расход воды, подаваемой потребителям, система водоснабжения проектируется, как правило, с одной рабочей и одной резервной насосно-регулирующей установкой одного типоразмера. На объектах, где водопотребление превышает производительность типовой установки, предусматривается монтаж и работа нескольких таких установок, работающих на одну сеть. Наличие реле давления в насосных автоматических станциях позволяет устанавливать оптимальный режим их поочередного и совместного включения и отключения, обеспечивая тем самым оптимальный режим водоподачи, максимально приближенный к режиму водопотребления.

При наличии в системе лишь малодебитных водоисточников предпочтение следует отдавать отдельно расположенным запасным регулирующим емкостям, подаче воды группой насосных автоматических станций и водозабора из водоразборных колонок.

Водозабор из центрального водопровода (из городской водопроводной сети или с помощью водовода от системы группового водопровода) должен производиться с учетом достаточности напоров воды в подводящем трубопроводе и соотношения количества отбираемого к расчетному протекаемому расходу.

Водоочистные установки в системах локального водоснабжения включаются в единую гидравлическую технологическую цепь. При напорном варианте место расположении водоочистных устройств устанавливают после насосной установки первого подъема. При этом следует учитывать, что оптимальные условия работы практически всех водоочистных сооружений и установок наблюдаются при постоянном расходе подаваемой на них воды. Поэтому напорнотаккумулирующие баки желательно размещать до и после очистного блока.

Водозабор для систем локального водоснабжения осуществляется чаще всего из подземных водоисточников. В этих случаях могут использоваться как артезианские воды, так и грунтовые из малодебитных горизонтов или линз с пресной водой. Помимо скважин весьма распространенными используемыми водозаборными сооружениями являются шахтные колодцы, каптажные родники, горизонтальные водосборы.

При заборе поверхностных вод в качестве водозаборных сооружений используют русловые или простейшие береговые водоприемники. Для временного водоснабжения применяют передвижные насосные станции, монтируемые на берегу реки с опускным колодцем и всасывающим трубопроводом или с защищенным оголовком и самотечной линией монтируемых в русле водотока.

Аналогично централизованным и групповым системам водоснабжения количество воды, используемой в локальных системах водоснабжения, расходуется на хозяйственно-питьевые нужды населения, поение домашних животных и птиц, технические нужды, на полив приусадебных участков.

Отличительной особенностью режимов водопотребления является повышенная по сравнению с централизованными системами неравномерность водопотребления по часам суток (обычно коэффициент неравномерности составляет от 3,5 до 4,5), а на сельско хозяйственных объектах (фермы, тракторные бригады) — и сезонностью потребления.

При одно- и двухэтажных жилых помещениях водозабор для нужд населения осуществляется либо из колонок, либо через вводы в дома. При использовании воды из водоразборных колонок на фактическое водопотребление существенное влияние оказывает радиус водопользования. Удельный расход воды одним жителем в сутки в таких случаях колеблется обычно от 15 до 35 л чел- 1 в сутки. В зданиях, оборудованных внутренним водопроводом, канализацией и ваннами на одного жителя приходится от 125 до 150 л чел -1 в сутки. Нормы водопотребления в животноводческих секторах в сети в точках водоразбора зависят от технических характеристик сантехнических приборов и высоты их расположения над поверхностью земли.

Требуемый напор в высотных зданиях локальных систем обеспечивается специаль ными повысительными насосно-пневматическими установками.

Схемы локальных систем водоснабжения

а — с автономным водоисточником и отдельно расположенными водопотребителями с разными требуемыми напорами; б — локальная система водоснабжения водопойного пункта животных, 1 — насос; 2 — оголовок скважины; 3 — гидропневматический бак; 4 — водопроводная сеть; 5- водоразборная колонка; 6 — понтон; 7 — бак осветленной воды; 8 — водопойное корыто; 9 — водовоздушные баки.

Тушение пожара в локальных объектах водоснабжения обеспечивается, как правило, из открытых водоемов или специально устраиваемых подземных резервуаров с помощью передвижных пожарных машин и оборудования.

Основным элементом системы локального водоснабжения является насосная установка, обычно совмещенная с напорно-регулирующим баком чистой воды. К таким установкам предъявляются требования:

их серийное производство, обеспечивающее возможность поставки в комплекте со средствами автоматического управления и напорно-регулирующим баком;
возможность размещения насосной установки без использования специальных зданий (в шахтах колодцем, вспомогательных помещениях, трубах большого диаметра);
простота конструкции, комплектность, высокая ремонтоспособность;
простота и надежность эксплуатации без постоянного присутствия персонала за счет высокой автоматизации процессами управления.

1.3.4 Локальные системы водоснабжения

Под локальными (местными) системами водоснабжения понимают такие, которые обслуживают:

– отдельные здания или группы зданий (микрорайоны населенных пунктов) жилого и коммунального назначения;

– небольшие отдельно расположенные промышленные предприятия, водопойные пункты животноводческих ферм и комплексов, полевые станции сельхозкооперативов;

– постоянно действующие станции и пункты сети наблюдения за гидрометрией и климатом, изыскательских партий;

– отдельно расположенные военные гарнизоны.

Основной отличительной особенностью локальных систем водоснабжения является наличие индивидуальных источников водоснабжения или подводящих водоводов (каналов) от групповых и центральных систем водоснабжения крупных населенных пунктов и промпредприятий и ограниченная суточная производительность. Последняя, в зависимости от количества, вида и режима жизнеобеспечения водопотребителей, может колебаться в пределах от 1 до 1000 м3/сут. и более.

Второй отличительной особенностью таких систем является меньшее насыщение оборудованием. Оно преимущественно состоит из полу- или полностью автоматизированных блоков забора, очистки и подачи воды, характеризуемых совмещением нескольких процессов в одном сооружении или устройстве.

Третьей отличительной особенностью локальных систем водоснабжения является резко выраженная неравномерность водопотребления в течение суток в коммунальном секторе, ввиду незначительного количества водопотребителей и специфического режима водопотребления. Для таких систем характерно отсутствие разветвленной кольцевой водопроводной сети и громоздких сооружений по обработке воды и хранению ее запасов.

Схемы локальных систем водоснабжения представлены на рис. 1.15.

Водозабор для систем локального водоснабжения осуществляется чаще всего из подземных водоисточников. В этих случаях могут использоваться как артезианские воды, так и грунтовые из малодебитных горизонтов или линз с пресной водой. Помимо скважин, весьма распространенными используемыми водозаборными сооружениями являются шахтные колодцы, каптажные родники, горизонтальные водосборы.

Отличительной особенностью режимов водопотребления является повышенная по сравнению с централизованными системами, неравномерность водопотребления по часам суток (обычно коэффициент неравномерности составляет от 3.5 до 4.5), а в сельскохозяйственных объектах (фермы, тракторные бригады) и сезонностью потребления.

Оборотное водоснабжение

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.

Общие сведения

Оборотное водоснабжение – это такая система обеспечения, при которой отработанная вода, пройдя очистку, снова возвращается к потребителю.

В настоящее время на предприятиях нефтеперерабатывающей отрасли порядка 95-98 % воды поступает именно этим способом. В последнее время многие другие организации используют оборотное водоснабжение. Это, например, химические, металлургические заводы. На этих предприятиях вода загрязнена разными примесями, однако после отстаивания и очистки может вновь использоваться.

Система может комбинироваться и с обычным водопроводом. В этом случае к ней подключают оборудование, в котором используется и чистая, и отработанная вода. Для загрязненных вод устанавливают накопительную емкость. В ней могут размещаться разные фильтры, в том числе, используемые для биологической очистки. Выбор будет зависеть от потребностей конкретного предприятия. Кроме этого, устанавливается насос.

Трубопроводы

Вся система разделяется на несколько секций. Они включают в себя трубопроводы для:

Транспортировки загрязненной воды к накопительной емкости.
Доставки уже очищенной воды к потребляющему ее оборудованию.
Сброса излишков воды.
Сток, через который сливается использованная вода в канализацию. Она, в свою очередь, соединена с системой фильтрации воды и повторной ее подачи.

Следует понимать, что любая система, обеспечивающая оборотное водоснабжение, — это весьма габаритная конструкция. В ней присутствуют трубопроводы разного типа, насосы, фильтры, блоки управления, прочее оборудование, необходимое для работы.

Сфера применения

Где целесообразно устанавливать оборудование для оборотного водоснабжения? Очистные сооружения в настоящее время используются на предприятиях:

Металлургической отрасли. На этих предприятиях устанавливаются самые современные системы фильтрации. Они позволяют очистить воду до такой степени, что в ней вполне можно разводить рыбу. Соответственно, целесообразно использовать ее повторно для экономии водных ресурсов.
Энергетической отрасли. В частности, речь о тепловых и атомных станциях. Охлажденную воду, поступающую в виде пара от турбинных конденсаторов, используют для охлаждения подшипников во вспомогательных механизмах, понижения температуры самих турбин, а также генераторов. Определенный объем технической воды также позволяет восполнить потери в основном рабочем цикле оборудования.
Машиностроительной отрасли. Очищенную и охлажденную воду повторно используют для промывки деталей и при изготовлении электролитных растворов.
Целлюлозно-бумажной, нефтехимической, горнодобывающей отраслей.
Пищевой промышленности. На этих предприятиях отработанная и очищенная вода используется для промывки полуфабрикатов, организации систем охлаждения в холодильных агрегатах, а также в производстве напитков, молочной продукции.

Создание системы оборотного водоснабжения на промышленном предприятии позволяет существенно сократить расход водных ресурсов, минимизировать вред окружающей среде.

В последнее время все чаще системы используются на автомойках. При этом они оборудуются комплексом фильтрационных установок, в числе которых уловители нефтепродуктов, фильтры доочистки, отстойники, биокоагуляторы. В системах используются мощные турбофильтры. Они позволяют отсеять крупный мусор. За счет вращения водяного потока ускоряется процесс осаждения песка и прочих крупных частиц.

Как внедрить систему?

Перед непосредственным созданием системы водоснабжения необходимо изучить технологию производства,провести технологический аудит. Эти мероприятия позволят выявить вероятные источники загрязнения природы, минимизировать объем потребления водных ресурсов.

Результаты проведенных исследований используются при разработке проекта системы. При этом в нем предусматривается не только установка оборудования, но организация безотходного или малоотходного производственного процесса.

При внедрении системы необходимо использовать комплексный подход. Для процессов, связанных с высоким расходом водных ресурсов, должны устанавливаться обоснованная норма потребления и требования к качеству воды.

Сточные воды должны быть разделены в зависимости от типа загрязняющих веществ. К каждому потоку целесообразно подобрать соответствующую фильтрационную систему.

Преимущества системы оборотного водоснабжения

Применение системы оборотного водоснабжения предприятия имеет целый ряд преимуществ:

резкое снижение вредных выбросов – сточные воды являются одной из основных причин ухудшения экологической обстановки. Система оборотного водоснабжения позволяет резко сократить объемы выброса загрязненной воды в окружающую среду, что позволит избежать выплат штрафных санкций за нарушение норм действующего экологического законодательства;
снижение фактического водопотребления – повторное многоразовое употребление воды позволяет сократить ее количественное использование в десятки раз. Это как никогда актуально для предприятий, которые располагаются в маловодных регионах (для Украины – это лесостепные и степные районы). Экономический эффект особенно показателен в тех случаях, когда промышленное предприятие находится на большом расстоянии от водоема (источника водоснабжения). В этом случае приходится создавать целую систему насосных станций, чтобы обеспечить подачу воды, что влечет значительные затраты на оплату используемой электроэнергии;
продление срока эксплуатации оборудования – вода, которая циркулирует в станции оборотного водоснабжения, проходит максимальную очистку от механических и химических примесей. Использование заборной воды требует её специальной предварительной подготовки, ведь в противном случае внутри на стенках теплообменников и трубопроводов может начаться образование кальцинированных наростов (отложений), что в дальнейшем может привести не только к снижению производительности оборудования, но и стать причиной его поломки. Непрерывная водоподготовка заборной воды ведет к увеличению расходов, а отказ от неё – к расходу на техническое обслуживание и ремонт оборудования. Именно поэтому оборотное водоснабжение это способ обеспечить оптимальные условия для функционирования промышленного оборудования;
сокращение потерь ценных компонентов, которые попадают в воду во время производственного процесса. Оборотное водоснабжение дает возможность извлечь их и употребить повторно в целях производства.

Установка системы оборотного водоснабжения

Установка системы оборотного водоснабжения предприятий – достаточно сложный для реализации в технологическом плане процесс, ведь практически для каждого производства приходится подбирать и проектировать системы для очищения и обеззараживания сточных (отработанных) вод.

Необходимо учитывать множество факторов: требуемая производительность системы (какие объемы жидкости придется перерабатывать), степень загрязненности сточных вод, необходимость извлечения ценных (полезных) компонентов для их использования повторно в производстве и т.д. Именно поэтому очень часто применяется двухступенчатая схема очистки воды для оборотного водоснабжения, при которой отдельные участки и цеха, имеющие приблизительно стабильные по составу сточные воды, получают собственные локальные водоочистные сооружения и системы.

После предварительной очистки, удаляющей специфические (характерные именно для этого участка производства или цеха) примеси, сточные воды направляются в общую систему доочистки. Такая схема, несмотря на усложнение процесса, позволяет добиться лучших показателей очистки воды.

Сферы использования систем оборотного водоснабжения

Многие современные производственные процессы требуют использования значительных объемов воды, поэтому оборотное водоснабжение предприятий получает все большее распространение. Такие системы водоснабжения особенно актуальны в следующих отраслях:

предприятия металлургической отрасли – система оборотного водоснабжения активно используется в процессах газоочистки. Вода после использования значительно нагревается и содержит множество инородных включений. Обычно в такой системе используют три степени очистки – охлаждение, отстаивание и фильтрация. После этого вода пригодна для использования повторно в системах газоочистки;
предприятия в области машиностроения – в данной отрасли система оборотного водоснабжения дает возможность довести экономию потребления чистой (заборной) воды до 90%, особенно в процессах гальванизации металлов. При этом вода используется повторно как для приготовления электролитных растворов, так и для промывки деталей;
заводы, задействованные в переработке нефти. Здесь современные технологии позволяют повторно использовать до 98% воды, задействованной в технологических процессах;
пищевая промышленность – очищенную воду можно задействовать для промывания полуфабрикатов, а также в системах охлаждения как теплоноситель;
энергетическая отрасль – прежде всего электростанции, как тепловые, так и АЭС. Вода, которая образовалась как результат охлаждения и конденсации пара, может использоваться для восполнения недостачи для основного рабочего процесса, а также для отвода тепла от подшипников, масла турбин, генераторов и т.д.;
автомобильные мойки – сегодня их функционирование невозможно без установки целого комплекса водоочистных сооружений, состав которых включает отстойники, уловители нефтепродуктов, фильтры доочистки, биокаогуляторы и турбофильтры (вращение водяного потока позволяет отсеять крупные частицы земли, а также выполнить осаждение песка). Оборотное водоснабжение автомойки позволяет в разы сократить количество использованной заборной воды.

Очистка оборотной воды

Очистка механическим способом предназначена для удаления из использованной жидкости твердых минеральных и органических осадков. Механическая очистка основывается на подготовительном этапе промышленных стоков при надобности к биологическому и химическому способу более глубокой очистки.

Механическая очистка включает в себя процеживание жидкости через решетку, пескоулавливател и и систему отстаивания. Модели и диаметр этих оборудований зависят от составляющих деталей, характеристик и производственног о расхода стоков, а также способов химической и биологической обработки.

Установка обратного осмоса

Монтаж обратного осмоса позволит очистить воду в комплексном действии с удалением из нее катионов и анионов, а также других алкалоидных веществ.

Установка обратного осмоса совершает необходимый процесс, который состоит из:

Снижения объема на 75%, содержащих соль источников, подающихся на выпарное оборудование.

Снижает до минимальной степени финансовую затрату на покупку выпарного устройства.

Процесс выпаривания состоит из концентрации обратной жидкости с постепенным удалением частиц железа и кальция. Для полного избавления от канцерогенных взвесей применяют способ выпаривания, доводя процесс до кипения. Вся работа оборудования происходит за счет автоматического блока управления и составляет 24 часа в сутки.