Схемы системы оборотного водоснабжения
Установки с замкнутым и оборотным водоснабжением
При повторном водоснабжении воду после использования в каком-либо технологическом процессе сохранившую достаточно качественные показатели, без промежуточной обработки подают для повторного применения (рис.2, а) в систему водоснабжения. Например, тару для марочных продуктов (контейнеры, фляги и т.д.) после мойки повторной водой ополаскивают еще и питьевой. Эту воду можно повторно применять для первого ополаскивания, мойки полов, наружного обмыва автомашин, полива территории и т.д.
В оборотных системах водоснабжения (рис.2, б) воду используют многократно после соответствующей обработки (очистки, охлаждения, подогрева и т.д.).
Схемы системы оборотного водоснабжения
Рис.2. Схемы систем повторного и оборотного водоснабжения
- а – повторного использования воды с установкой накопителя и насоса:
- 1 – технологическое оборудование для использования водопроводной воды;
- 2 – технологическое оборудование для использования отработанной воды;
- 3 – накопитель;
- 4 – насос;
- 5 – водопровод; v
- 6 – трубопровод, подающий отработанную воду в накопитель;
- 7 – трубопровод, подающий отработанную воду для повторного использования;
- 8 – трубопровод для сброса избытков отработанной воды;
- 9 – трубопровод для сброса использованной воды в канализацию;
- б – схема оборотного водоснабжения для мойки (промывки) сырья, полуфабриката и готового продукта:
- 1 – промыватель на необоротной воде;
- 2 – поток промываемого вещества;
- 3 – промыватель на водопроводной воде;
- 4 – поток промытого вещества;
- 5 – аппарат для очистки оборотной воды, например отстойник;
- 6 – насос;
- 7 – трубопровод, подающий очищенную воду;
- 8 – трубопровод, подающий загрязненную воду;
- 9 – водопровод;
- 10 – канализация.
Если при первом использовании вода в системе водоснабжения загрязняется, ее подают в очистные сооружения, после чего очищенную воду с помощью насосов вновь направляют для участия в технологическом цикле. В канализацию уходит небольшая часть воды с загрязнениями. Потери восстанавливают свежей водой. В системах оборотного водоснабженияможно использовать даже сточные воды после их биологической очистки.
Пример оборотного использования воды – охлаждающая вода в холодильных агрегатах. Нагревшуюся в конденсаторах агрегатов воду охлаждают в градирных или брызгальных бассейнах и снова подают в конденсаторы. На предприятиях молочной промышленности повторно используют воду в пластинчатых пастеризационно-охладительных линиях.
Оборотное водоснабжение позволяет уменьшить расход свежей воды в десятки раз. Экономия свежей воды способствует сохранению водных ресурсов. При повторном и оборотном водоснабжении резко уменьшается количество сточных вод, тем самым меньше загрязняются водоемы.
На предприятиях нужно добиваться сокращения водопотребления свежей воды и водоотвода. Для этого необходимо внедрять безотходные технологические процессы и системы водоснабжения с повторным и оборотным использованием воды по замкнутому циклу с полной ее регенерацией.
Технология
Замкнутые рыбоводные установки зародились в США в середине 20 века. Их использование было обосновано американской национальной программой восстановления численности естественных популяций форели в северо-западных штатах США.
Сегодня Установки Замкнутого Водоснабжения (УЗВ) активно используется аквакультурными хозяйствами по всему миру.
Основной задачей УЗВ является искусственное создание среды обитания гидробионтов, обеспечивающей максимальный выход товарной продукции в сокращённые сроки при сохранении качества товара. Кроме того, к такого вида установкам предъявляются требования эффективного использования водных ресурсов — минимальная подпитка, использование оборотной воды.
Круглогодичное выращивание гидробионтов в закрытых аквакультурных фермах исключает режимы зимовки, тем самым интенсифицируется процесс роста. Чем качественней технология, тем тем лучше среда обитания и, как следствие, выше темпы роста рыбы. Кроме того, качественно очищенная вода позволяет повысить плотность посадки рыбы и более эффективно использовать производственные площади.
Современная технология замкнутого водоснабжения заключается в следующем:
Средой обитания гидробионтов в технологической линии являются бассейны с подготовленной водой. Главная задача всего технологического процесса – очистка оборотной воды, поскольку от 85-95 % воды, слитой из рыбных бассейнов, возвращается в систему и требует удаления из неё продуктов жизнедеятельности рыб для дальнейшего возврата.
Очистка начинается с механической фильтрации. Наиболее эффективные устройства для этой операции – барабанные фильтры, представляющие собой вращающийся в корпусе микросетчатый барабан. Барабан требует периодической промывки отфильтрованной водой, тем самым решается две задачи – очистка барабана от твёрдых нерастворённых частиц (фекалии рыб, не съеденный корм) и выведение из оборотной системы воды с накопленными вредными веществами (нитраты, сульфаты). Важным моментом при транспортировке воды к механическим фильтрам является создание самотёчной системы. Такая транспортировка не разбивает взвешенные частицы и не растворяет их в воде, тем самым повышая качество механической очистки. Кроме того повышается энергоэффективность линии за счёт исключения дополнительных насосных групп.
Следующим этапом очистки воды является процесс удаления из воды растворённого азота – биофильтрация. Продукты жизнедеятельности рыб, не съеденный корм вызывают аккумуляцию аммонийного азота в воде, который крайне токсичен для гидробионтов. Решением данной задачи является перевод аммонийного азота в нитраты, концентрация в воде которых может быть в сотни раз выше аммонийного азота без ущерба для живущих в воде рыб. Такая химическая реакция возможна благодаря биоорганизмам – бактериям, живущим на поверхностях биофильтра. Биофильтр представляет собой ёмкость (зачастую бетонную, заглублённую в пол), которая заполнена элементами – биозагрузкой, на поверхностях которой селятся колонии бактерий. Ёмкость биофильтра – биореактор, наполняется водой и подвергается аэрации. Воздух создаёт барботажный эффект, что интесифицирует процесс, а также снабжает биофильтр необходимым кислородом. Кроме того, интенсивная аэрация в биофильтре способствует удалению из воды накапливаемого от дыхания рыб углекислого газа.
Дальнейшая очистка воды осуществляется в потоке, поэтому после биофильтра установлена насосная группа. К бассейну-сумматору, из которого осуществляется забор воды насосами, подведён источник чистой воды. Таким образом, в бассейне-сумматоре осуществляется подпитка чистой водой в количестве, равном удалённой со стоками воды. Обычно эта величина на уровне 5-15 %.
После биофильтра для ряда видов рыб, в том числе для осетровых, решается вопрос денитрификации. Несмотря на высокие допустимые нормы концентрации нитратов в воде, их количество непрестанно растёт и требует удаления из системы. Осуществляется это либо за счёт увеличения ежесуточной подпитки, либо введением в технологию денитрификатора. Денитрификатор – это тот же биофильтр, только закрытого типа (без доступа кислорода). В денитрификаторе за счёт бактерий идет разложение нитратов на свободный азот. Процесс денитрификации протекает при постоянной подпитке источником углерода. В большинстве случаев это метанол. Все денитрификаторы имеют невысокую пропускную способность по воде, поэтому устанавливаются в систему байбасом, т.е. пропуская через себя только часть потока.
В процессе биофильтрации и денитрификации снижается щелочной показатель воды, уровень pH. Его необходимо регулировать путём периодического внесения в бассейн сумматор щёлочи. Для таких целей применяется обычная пищевая сода.
Следующая стадия включает в себя дезинфекцию воды. Наиболее эффективна двухэтапная дезинфекция. Первый этап – ультрафиолетовое облучение путём пропускания воды через ультрафиолетовые лампы. Второй этап – обработка воды озоном. Для этого устанавливается озонатор, который сам вырабатывает озон и растворяет его в воде.
В процессе очистки воды и после ее подпитки из источника, температура воды падает. Необходимо довести технологическую воду до температуры, соответствующей биотехническому нормативу. Для этого используется теплообменник, который как и денитрификатор устанавливается байпасом. К теплообменнику подводиться источник тепла – горячая вода температурой 80-90 ºС.
Подготовка воды перед подачей в бассейны завершается насыщением её кислородом. Вода пропускается через кислородный конус – оксигенатор, к которому подведён источник кислорода (кислородная станция или баллоны с кислородом), и в нём происходит насыщение воды до заданных параметров. Подготовленная вода подаётся в бассейны таким образом, чтобы создать течение в бассейне.
Контроль работы линии осуществляется системой мониторинга, которая обычно включает в себя датчики кислорода, температуры и рН.
Кормление рыб автоматизировано. В бункер кормушек засыпается комбикорм, задаётся порция кормления и устанавливается таймер, после чего кормушка сама выбрасывает корм в заданное время.
| | | следующая лекция ==> | |
| активированного антрацита | | | Определение расчетных расходов и концентраций загрязнений в смешанном потоке сточных вод. Определение коэффициента смешения |
Дата добавления: 2017-06-02 ; просмотров: 3209 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Схемы систем производственного водоснабжения
Вода на промышленных предприятиях необходима на хозяйственно-питьевые нужды, на пожаротушение, а также для проведения технологических процессов.
Эффективность работы любого промышленного предприятия во многом зависит от организации снабжения его водой требуемых параметров. Соответствующими свойствами используемой воды и ее расходами, а также сооружением эффективных систем водоснабжения в значительной степени определяется качество и себестоимость выпускаемой продукции. Подача неподготовленной воды приводит к появлению брака, перерасходу топлива и электроэнергии, снижению производительности технологического оборудования и аварийному выходу из строя их элементов.
Для обеспечения надежного и качественного снабжения предприятий водой на каждом из них создается специальная система водоснабжения.
Система водоснабжения: основные понятия и определения
Система водоснабжения промышленного предприятия представляет собой комплекс сооружений, оборудования и трубопроводов, обеспечивающих забор воды из природного источника, очистку и ее обработку, транспортирование и подачу воды потребителям требуемых расходов и качества.
В системах технического водоснабжения предусматриваются также сооружения и оборудование, необходимое для приема отработавшей воды и подготовки ее для повторного использования, а также станции очистки сточных вод.
Требования к качеству воды хозяйственно-питьевого назначения и воды, идущей на технические цели (технической воды) различны. Поэтому на большинстве промышленных предприятий сооружают отдельную объединенную систему хозяйственно-питьевого и противопожарного водоснабжения и отдельную систему технического водоснабжения.
В некоторых случаях, например, на предприятиях пищевой промышленности, где значительная доля воды должна соответствовать требованиям ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая» создают единую систему водоснабжения.
А на предприятиях с высокой пожароопасностью вынуждены создавать отдельные системы противопожарного водоснабжения.
Источники водоснабжения
Потребность предприятия в воде всех категорий удовлетворяется из природных источников, которые должны соответствовать следующим основным требованиям:
а) обеспечивать бесперебойное получение необходимого предприятию количества воды с учетом перспективы его развития;
б) подавать воду такого качества, которое в наибольшей степени отвечает требованиям потребителей или позволяет достичь его за счет простой и экологичной обработки исходной воды;
в) обеспечивать возможность подачи воды потребителям с наименьшей затратой средств;
г) обладать такой мощностью, чтобы расчетный отбор воды из него не нарушал сложившуюся экологическую систему.
Правильное решение вопроса о выборе источника водоснабжения для конкретного потребителя требует тщательного изучения и анализа водных ресурсов района, в котором расположен потребитель.
Для водоснабжения промпредприятий используются поверхностные и подземные воды. Поверхностные источники – это реки, озера, реже моря; подземные источники – грунтовые и артезианские воды, и родники.
Вода в большинстве рек обладает значительной мутностью, высоким содержанием органических веществ и бактерий, а часто и значительной цветностью. Наряду с этим речная вода характеризуется относительно небольшой жесткостью.
Вода озер обычно отличается весьма малым содержанием взвешенных веществ (т.е. малой мутностью). Качество всех поверхностных вод сильно зависит от атмосферных осадков и таяния снегов, в период паводков их мутность и бактериальная загрязненность возрастает, а жесткость снижается.
Подземные воды, как правило, не содержат взвешенных веществ (т.е. весьма прозрачны), обладают низкой бактериальной загрязненностью, но наряду с этими положительными качествами во многих случаях сильно минерализованы. В зависимости от характера растворенных в них солей, они могут обладать теми или иными отрицательными свойствами: повышенной жесткостью, наличием неприятного привкуса и некоторыми другими.
Вопрос о выборе источника водоснабжения является одним из главных при проектировании систем производственного водоснабжения, т.к. он определяет наличие в ее составе тех или иных сооружений, а, следовательно, стоимость строительства и эксплуатации.
При выборе источника водоснабжения следует учитывать качество воды и его мощность.
Выбор источника воды определяется главным образом местными природными условиями, поэтому предварительно проводятся топографические, гидрологические, санитарные и другие изыскания.
- Для хозяйственно-питьевого водоснабжения рекомендуется использовать подземные источники воды, отказ от которых требует всестороннего обоснования. СНиП 2.04.02-84 запрещает использовать подземные воды питьевого качества для нужд, не связанных с хозяйственно-питьевым водоснабжением.
- При наличии нескольких источников воды прибегают к технико-экономическому сравнению возможных вариантов.
- Для забора воды из природного источника и частичной очистке ее сооружаются водозаборные сооружения (ВЗС).
- Выбор источника должен производиться согласно ГОСТ 17.1.1.04-80.
Характеристика подземных вод
Подземные воды образуются вследствие просачивания в землю атмосферных и поверхностных вод. Подземные воды могут быть безнапорными и напорными (артезианскими).
Безнапорные воды заполняют водоносные горизонты не полностью и имеют свободную поверхность.
Безнапорные подземные воды первого от поверхности земли водоносного горизонта называются грунтовыми. Грунтовые воды характеризуются повышенной загрязненностью, поэтому при их использовании в большинстве случаев необходима очистка.
Напорные (артезианские) воды заполняют водоносные горизонты полностью. Артезианские воды, как привило, характеризуются высоким качеством и в большинстве случаев для хозяйственно-питьевых целей могут использоваться без очистки.
В колодцах или скважинах, вскрывающих напорные водоносные горизонты, вода поднимается до некоторой пьезометрической линии. Если пьезометрическая линия проходит выше поверхности земли, то наблюдается излив воды.
Уровень воды, устанавливающийся в колодце при отсутствии забора воды, называется статическим. При безнапорных водах статический уровень совпадает с уровнем подземных вод, в при напорных водах – с пьезометрической линией.
При откачке воды из колодца уровень ее снижается, причем тем больше, чем интенсивнее откачка. Такой уровень называется динамическим.
Безнапорные и напорные воды могут выходить на поверхность земли в виде родников. Выход безнапорных вод называют нисходящим ключом. Ключевая вода отличается высоким качеством и может использоваться без очистки.
Классификация систем водоснабжения
Системы водоснабжения классифицируются по следующим признакам:
— по виду водоисточника – с использованием поверхностных вод; с использованием подземных вод; смешанные;
— по способу подъема воды – нагнетательный, в которых вода к потребителям подается насосами; самотечные (гравитационные); комбинированные;
— по назначению – технологические, хозяйственно-питьевые, противопожарные, объединенные;
— по видам обслуживаемых объектов – городские, промышленные, сельские;
— по территориальному охвату водопотребителей – местные (локальные), предусматривающие водоснабжение отдельных объектов (предприятия, фермы, группы зданий), централизованные, обепечивающие водой всех потребителей, расположенных в данном городе, поселке;
— по характеру использования воды – прямоточные, в которых воду после однократного использования выпускают в канализацию, прямоточные с повторным использованием воды, оборотные, в которых воду после использования для технических целей очищают и охлаждают, затем многократно используют на том же объекте;
— по надежности – одной из 3 х категорий в зависимости от вида промышленного предприятия и требований бесперебойности подачи воды.
Система водоснабжения должна обладать определенной степенью надежности, т. е. Обеспечивать снабжение потребителей водой без снижения установленных показателей своей работы в отношении количества и качества подаваемой воды (перерывы в подаче воды, снижение подачи воды, ухудшение её качества в недопустимых пределах).
После определения необходимого объема водопотребления объекта и сбора сведений о возможных для использования природных источниках, выбирается конкретный источник водоснабжения и намечается схема системы водоснабжения.
Перечислим основные элементы систем водоснабжения и укажем их назначение:
- Водозаборные сооружения, предназначенные для забора воды из природного источника и первичной очистки её.
- Водоподъемные сооружения, т. е. насосные станции, подающие под необходимым напором воду к местам её очистки, хранения или потребления.
- Сооружения для очистки и улучшения качества природной воды – станции ХВО.
- Водоводы и водопроводные сети, служащие для транспортирования и подачи воды потребителям.
- Регулирующие и запасные ёмкости, предназначенные для сохранения и аккумулирования воды.
- В системах оборотного водоснабжения есть также сооружения для очистки и охлаждения отработанной воды. Кроме того, во всех системах производственного водоснабжения существуют сооружения для очистки сточных вод.
Система водоснабжения представляет собой сложный комплекс сооружений, взаимосвязанных в работе. Сооружения должны быть рассчитаны так, чтобы обеспечивалась их четкая работа в общей цепи, а потребитель в результате получал нужное количество воды заданного качества под необходимым напором.
С этой целью для каждого из сооружений строго установлены расчетные расходы:
Максимальный суточный расход, на который рассчитываются водозаборные сооружения, очистная станция, резервуар и насосные станции первого и второго подъема.
Средний часовой расход в сутки наибольшего водопотребления, необходимый для установления расчетной (средней) часовой производительности водозаборных сооружений, очистной станции и расчета водоводов первого подъема.
Максимальный часовой и соответствующий ему секундный расход воды, на которые рассчитывается водопроводная сеть и производительность насосной станции при подаче пожарного или максимального хозяйственного расхода без напорно-регулирующих сооружений.
Схемы систем производственного водоснабжения
Системы водоснабжения устраивают по определенным схемам, которые представляют собой совокупность сооружений водопровода и последовательность расположения их на местности.
Проектирование любого водопровода начинается с вычерчивания его схемы в плане и определения состава сооружения.
Обычно в начальной стадии проектирования составляют две (или более) возможные схемы водоснабжения, которые являются вариантами проекта будущего водопровода. Затем проводится технико-экономический расчет – сравнение вариантов, выбирают наивыгоднейший.
По выбранной схеме окончательно проектируют и рассчитывают все устройства СПВ.
Существуют 3 основные схемы системы водоснабжения: прямоточная схема, прямоточная с повторным использованием воды и оборотная. Существуют также комбинированные схемы водоснабжения. Название систем водоснабжения в инженерной практике повторяет название соответствующей схемы.
Ту или иную схему СПВ реализуют в зависимости:
1. от мощности источника и его характеристики (поверхностные или подземные воды, качества воды в нем и т.д.);
2. удаленности источника воды от промплощадки;
3. требований, предъявляемым предприятием к качеству воды;
4. характера загрязнения воды после ее использования;
5. климатических условий местности.
Прямоточная схема системы водоснабжения
При работе прямоточной системы (рисунок 1.1) из источника водоснабжения забирается все необходимое потребителям количество воды. Поэтому, производительность водозаборных устройств, очистных сооружений и насосов первого подъема приходится выбирать из условий покрытия полной потребности предприятия в воде за сутки максимального водопотребления. Это увеличивает размеры и мощности этих элементов, а, следовательно, удорожает их. Возрастает и потребление электроэнергии. Кроме того, требуется выбрать источник с достаточным дебитом воды. Недостатком прямоточной системы является и то, что отработавшая вода сбрасывается в природные водоемы, дебит которых должен позволять поглотить эти сбросы без нарушения экологического равновесия.
Прямоточная схема применяется для хозяйственно-питьевого и противопожарного водоснабжения, т.к. повторное использование воды этими потребителями исключается! Данная схема водоснабжения реализуется в пищевой и фармацевтической промышленностях как технологические.
 |  |
| Рисунок 1.1 – Прямоточная схема системы производственного водоснабжения | Рисунок 1.2 – Схема системы производственного водоснабжения с повторным использованием воды |
Схема системы производственного водоснабжения с повторным использованием воды
Если среди потребителей технической воды имеется потребитель с большим расходом, сбросная вода от которого по количеству и всем параметрам может удовлетворять остальных потребителей, то в этих случаях применяют систему повторного использования воды (рисунок 1.2). Эта система работает по прямоточному режиму, но из источника забирается только то количество воды, которое необходимо потребителю с большим расходом, а остальные используют его сбросную воду.
Данная система позволяет сократить количество забираемой природной воды и сбрасываемых стоков, снизить производительность и удешевить всю систему водоснабжения.
Оборотная схема системы производственного водоснабжения
Оборотные системы открывают большие возможности в удешевлении системы водоснабжения, сокращении потребления свежей воды и сбросов загрязненных стоков.
Для создания оборотной СПВ используется то обстоятельство, что 70…85% технической воды в технологических аппаратах только нагреваются и после охлаждения могут использоваться повторно. В данных системах можно использовать и ту часть технической воды, которая загрязняется сравнительно легко удаляемыми примесями. После очистки вода (около 15%) повторно используется.
В системе оборотного водоснабжения (рисунок 1.3) насосы НСII подают воду через водопроводную сеть потребителям. Нагревшаяся и загрязнившаяся у потребителей вода по системе трубопроводов направляется на станцию очистки загрязненных вод (ОЗВ). Прошедшая очистку, но еще теплая вода собирается в резервуаре (РОВ), а из него насосами станции оборотной воды (НОВ) подается на охлаждающие устройства (Гр). Охлажденная в нем вода опять подается потребителям насосами НСII.
 |
| Рисунок 1.3 – Оборотная схема системы производственного водоснабжения |
При работе оборотной системы часть воды теряется: с уносом, испарением и продувкой из охлаждающих устройств; с утечками через неплотности и за счет сброса в канализацию воды загрязняющейся у потребителя примесями, не разрешающими ее повторное использование. Для компенсации этих потерь из природного источника забирается соответствующее количество воды и насосами НС I направляется на станцию ХВО. Очищенная вода сливается в бассейн охлаждающих устройств. Для поддержания солевого баланса из бассейна ведется непрерывная продувка части воды в канализацию.
Оборотные системы сооружаются как по техническим условиям, экологическим требованиям и экономическим соображениям.
По техническим условиям применения данной системы может оказаться просто необходимо потому, что дебет имеющегося природного водоисточника недостаточен для осуществления прямоточного водоснабжения.
Необходимость оборотных систем обуславливается и экологическими требованиями. Применение оборотных систем позволяет снизить количество сбросов загрязненной воды в водоемы. Наиболее ценны с экологической точки зрения оборотные системы без сброса продувки – бессточные системы. В бессточных (замкнутых) системах водоснабжения на предприятиях вместо свежей воды используется доочищенная до норм качества технической воды смесь промышленных и бытовых сточных вод, предварительно прошедшая биологическую очистку. Биологически очищенные сточные воды, используемые в техническом водоснабжении, должны отвечать техническим, экономическим и санитарно-гигиеническим требованиям. Но и при соблюдении соответствующих норм такая вода не может использоваться в пищевой, мясомолочной и фармацевтической промышленностях.
Из экономических соображений использование оборотных систем водоснабжения позволяет снизить затраты на сооружение водозаборных устройств, насосных станций первого подъема, водоводов, очистных сооружений природной воды и канализационных линий.
Автор:
ктн доцент ПТЭ Арсенов Владимир Георгиевич
