Оборотное водоснабжение для пищевой промышлен

Водоснабжение любого предприятия имеет характерную особенность: за воду всегда платишь дважды: при ее покупке и при сбросе – в водоем или в канализацию. Организация оборотного водоснабжения по идее могла бы сократить суммарные затраты на водопотребление и водоотведение. Но требованиями СанПиНа в пищевом производстве запрещается повторное использование даже глубоко очищенной и обеззараженной воды. Очистить до норм сброса в водоем, сбросить, и снова взять ее из того же водоема – можно. А вот на месте применить в пищевом производстве – нельзя. Ее можно использовать лишь в технических целях, но не в технологических операциях. Так, например, можно потоки условно чистых вод или стоки после биоочистки и обеззараживания применить для мойки помещений, автотранспорта, полива территории и т.п.

Но оборотное водоснабжение экономически неэффективно в случае высокого содержания хлоридов, сульфатов, и солей жесткости в силу чрезвычайно высокой стоимости технологических операций удаления этих и подобных им солей (обратный осмос). Это касается двух случаев. Во-первых, когда содержание солей жесткости, сульфатов и хлоридов в свежей воде превышает допустимый уровень. То есть, когда вода изначально более жесткая, чем допускают нормы на ее сброс, что довольно часто встречается в нашей практике. При сбросе жесткой воды в канализационный коллектор – даже если ее нигде не использовали, предприятие могут оштрафовать. Удалить эти соли можно только дополнительной водоподготовкой, которая заметно повысит стоимость воды, и в целом себестоимость продукции, что снизит ее конкурентную привлекательность – естественно, на это никто не идет. Поэтому предприятия вынуждены платить Водоканалу штрафы. И в этом случае нужно тщательно просчитать экономическую эффективность ежемесячных штрафов или системы оборотного водоснабжения.

Другой случай касается сточных вод — рассолов, загрязненных технологической пищевой солью. Наиболее типичным примером такого стока является тузлук – рассол рыбного производства. Соли жесткости и рассолы (хлориды) можно удалить из сточной воды только посредством весьма и весьма дорогостоящего обратного осмоса. Но для того, чтобы мембранная очистка была эффективной, предварительно стоки должны быть глубоко очищены от взвешенных и органических веществ. Но и в этом случае следует помнить, что даже тонкая мембранная очистка не будет достаточной для оборота воды: СанПиН жестко запрещает использовать очищенную воду в технологическом цикле пищевого производства.

С другой стороны, соли жесткости и рассолы условно безвредны – и для бактерий и водорослей городских очистных сооружений, и для окружающей среды – с учетом разбавления в превосходящем объеме воды. Но за сброс таких стоков часто взимаются большие штрафы.

Таким образом, приходится констатировать, что рациональное водопользование, очистка сточных вод, установленные нормы и правила на сброс очищенных стоков и реальный вред окружающей среде не всегда взаимосвязаны.

Каждый раз, решая задачу по организации оборотного водоснабжения, мы вынуждены проводить серьезное обследование производства, тратить время и средства для подготовки технологического обоснования, которым часто и заканчивается наша работа.

Если предприятие расположено в чистом поле, или если есть возможность организовать сброс стоков на рельеф или в водоем – это обойдется почти в два раза дешевле.

А если предприятие расположено в городе и нет возможности организовать сброс в водоем – нужно снова считать – что дешевле – штрафы или очистка стоков для их возврата в оборотное водоснабжение.

Оборотное водоснабжение для пищевой промышлен

Оборотное водоснабжение промышленных предприятий – это наиболее экономичный и прогрессивный способ водообеспечения производства. Этот метод водоснабжения позволяет многократно использовать одну и ту же воду в технологических и производственных процессах – использованная и загрязненная вода после проведения нескольких операций очистки, снова становится пригодной для применения в промышленных целях.

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.

Оборудование для оборотного водоснабжения

Рассмотрим подробнее, какие основные элементы включает в себя система оборотного водоснабжения:

Электрофлотационный модуль

Электрофлотационный модуль – один из главных технологических элементов в системе оборотного водоснабжения. Его работа базируется на использовании электролитических газов, образующихся во время проведения гидролиза воды. За счет флотационного эффекта удается достичь достаточно высокого процента очищения сточных вод:

• фосфаты и гидроксиды тяжелых металлов – до 99%
• нефтепродуктов – от 70 до 91%
• поверхностно-активные вещества – до 70%
• взвешенные вещества – до 99%.

Электрофлотационное оборудование, несмотря на достаточно компактные размеры, чрезвычайно высокопроизводительно. Это позволяет существенно упростить общую технологическую схему очищения воды, а сами процессы становятся высоко автоматизированными.

Еще одним важным преимуществом электрофлотации является то, что полученный в результате осадок имеет очень низкий показатель влажности. Это дает возможность достаточно просто провести его обезвоживание, используя для этого, например, фильтр-пресс. К числу преимуществ метода электрофлотации можно также отнести то, что в результате он позволяет достичь еще нескольких позитивных факторов:

• снизить мутность воды и концентрацию в ней микроорганизмов и бактерий;
• уменьшить химическое потребление кислорода (ХПК).

Использование электрофлотации позволяет значительно снизить нагрузку на установки фильтрации и значительно увеличить срок службы мембранных элементов в них.

Установки ультра и микрофильтрации в системе оборотного водоснабжения используются как промежуточный технологический узел. Они позволяют удалить высокомолекулярные органические соединения, после чего вода поступает на установку обратного осмоса.

Обратноосмотическая установка

Монтаж установки обратного осмоса дает возможность проводить параллельно несколько операций: очистку воды от содержащихся в ней в растворенном состоянии анионов и катионов, а также органических низкомолекулярных соединений и прочих примесей. Её работа основана на способности особой мембраны – полупроницаемой – пропускать только воду, при этом задерживая все примеси и частицы, которые в ней содержатся.

О качестве фильтрации говорит тот факт, что в бытовых условиях, где подобные установки используются для очистки подаваемой питьевой воды, обработанную воду приходится реминерализировать, потому после прохождения фильтра она напоминает дистиллированную воду.

Обратноосмотическая установка позволяет решить следующие задачи:

• значительно (до 75%) снизить процентное содержание солей, растворенных в сточных волах – это позволяет существенно сэкономить на мощности выпарного аппарата и объемах потребляемого им электричества
• обессолить сточные воды, которые уже были очищены предварительно от дисперсных (размером от 2,5 до 0,1 мкм) частиц, до состояния, позволяющего повторно использовать эти воды в промышленных целях: подготовку растворов электролитов, промывку деталей и т.д.

Вакуумная выпарная установка

Выпаривание позволяет провести концентрирование жидких отходов – для этого раствор доводят до кипения, что позволяет частично удалить растворитель (чаще всего для этого используется вода). Вода при кипении, переходя в пар, извлекается из раствора. Твердые отходы и концентраты, которые получаются как результат вакуумного выпаривания, значительно технологически проще и существенно дешевле транспортировать, хранить или подвергнуть еще одной переработке.

Солевой раствор, который получается на установке обратного осмоса как результат мембранного концентрирования, при выпаривании дает дистиллят, по своим физико-химическим свойствам полностью соответствующий дистиллированной воде. Этот дистиллят в дальнейшем может быть повторно задействован в различных производственных процессах.

В итоге, использование совместно электрофлотатора, установки обратного осмоса и выпарной вакуумной установки создают систему обратного водоснабжения промышленного предприятия, которая позволяет вернуть в технологический процесс до 95 процентов использованной ранее воды.

Оборотное водоснабжение на предприятии. Как сберечь водные ресурсы?

Оборотное водоснабжение

Оборотное водоснабжение на промышленных предприятиях с каждым годом становится все более востребованным. Большая часть современных предприятий является активными потребителями водных ресурсов. Чтобы сэкономить чистую воду, владельцы предприятий часто отдают предпочтение прогрессивному способу водоснабжения, подразумевающему многократное использование этого ресурса.

Воду в зависимости от характера технологического процесса очищают, а затем подогревают или охлаждают, чтобы использовать повторно. В некоторых случаях очистка не требуется, в других вода загрязняется уже после первого использования. Но уровень очистки в современных системах настолько высок, что можно использовать даже сточные воды после их предварительной биологической обработки и фильтрации.

Как работает данная система?

Комплектация системы во многом определяется типом производственного процесса. Например, для мойки (промывки) различного сырья или полуфабрикатов используется специальный промыватель — отстойник с системой фильтрации и насос, перекачивающий воду. Принцип работы такой системы показан на схеме:

Система оборотного водоснабжения на автомойке

Также система может комбинироваться с обычным водопроводом. Тогда к системе подключается оборудование, использующее как чистую, так и отработанную воду. Для загрязнённых вод устанавливается накопительная ёмкость с фильтрами (механическими, биологической очистки или обратного осмоса — в зависимости от потребностей предприятия) и насос для перекачки. При этом общая система разделена на несколько секций, включающих:

• трубопровод для транспортировки грязной воды к накопителю
• трубопровод для доставки очищенной воды к оборудованию
• трубопровод для сброса избыточных вод и собственно сток, сливающий использованную воду в канализацию (последняя замкнута с системой очистки и повторной подачи воды)

Ещё один яркий пример экономного использования водных ресурсов — это система охлаждения в промышленных холодильных агрегатах. Разогретая в конденсаторах вода откачивается насосами в градирные бассейны, где остывает, а затем вновь подаётся в конденсаторы.

На схеме, изображенной ниже, наглядно показан принцип работы системы оборотного водоснабжения на гальваническом производстве:

Схема оборотного водоснабжения на гальваническом производстве

Любая оборотная система достаточно габаритная конструкция, включающая в себя несколько типов трубопроводов, насосов, фильтров, блоков автоматического управления и другого необходимого для работы оборудования.

На каких предприятиях целесообразно внедрение системы оборотного водоснабжения?

Внедрение в производственный процесс системы водоснабжения, основанной на оборотном принципе (на рециркуляции) сокращает потребности в чистой воде примерно в десять раз.

Оборотное водоснабжение на предприятие

Оборотные системы устанавливаются:

• На предприятиях энергетической отрасли — атомных и тепловых электростанциях. Охлаждённая вода, поступившая в виде пара от конденсаторов турбин, используется для снижения температуры подшипников вспомогательных механизмов, а также охлаждения масла генераторов и турбин. Кроме того, часть технической воды служит в качестве добавочной жидкости при организации основного рабочего цикла (восполняет потери)
• На металлургических заводах система применяется при газоочистке. Использованная вода здесь имеет высокую температуру и множество примесей. После отстаивания, охлаждения и фильтрации она вновь поступает в системы газоочистки
• На машиностроительных предприятиях оборотные воды позволяют сократить расход чистой воды при гальванической обработке металла на 90-95%. Вода используется повторно при промывке деталей и в изготовлении электролитных растворов
• На предприятиях химической, целлюлозно-бумажной и горнопромышленной отрасли — переработанная вода применяется, в том числе, для охлаждения рабочих механизмов
• На нефтеперерабатывающих заводах. По статистике на современных предприятиях этого типа до 98% воды используется повторно, то есть, находится в рециркуляции или обороте
• В пищевой промышленности оборотные системы применяются для промывки полуфабрикатов и организации охладительных систем. Отработанная охлаждённая вода используется не только в холодильных установках, но и в производстве молочной продукции, газированных напитков, пива и вина
• На автомобильных мойках. Такая система оборудуется целым комплексом очистных сооружений, включающим уловители нефтепродуктов, биокаогуляторы, отстойники, фильтры доочистки. Для отсеивания крупного мусора применяются турбофильтры, где при вращении водяного потока увеличивается скорость осаждения песка и других крупных частиц. К системе подключается насосная станция и моечные аппараты

Внедрение такой современной системы водоснабжения начинается с анализа технологии производства и экологического аудита, позволяющего выявить возможные источники заражения окружающей среды и минимизировать потребление водного ресурса.

Затем создаётся проект, включающий не только установку оборотной системы водоснабжения, но и организацию малоотходного или безотходного производственного процесса.

Для всех процессов, подразумевающих высокий уровень расхода водного ресурса, необходимо установить научно обоснованные нормы потребления и требования к качеству оборотной воды. При этом сточные воды разделяются по типу загрязняющих веществ (для каждого потока может требоваться отдельная установка фильтрационной системы).

Необходимое оборудование подбирается в зависимости от типа производственного процесса. Например, система для автомойки будет включать:

• накопительную ёмкость с датчиком уровня жидкости
• насос для подачи сточных вод
• двухсекционный реактор с насосом-дозатором и компрессором для смешивания воды с коагулянтом (раствором сульфата алюминия)
• флотатор с мембраной для фильтрации (для извлечения ПАВ и нефтепродуктов)
• сборник шлама
• ещё одну накопительную ёмкость с фильтром грубой очистки и насосом для транспортировки жидкости
• бак для полностью очищенной воды

Стоимость внедрения целиком зависит от предприятия — особенностей производственных процессов и их объёма.

Что даёт оборотное водоснабжение, установка системы

Оборотное водоснабжение наиболее выгодно при значительной удалённости предприятия от естественных водоёмов или размещении его на возвышении (при таких особенностях рельефа для закачки воды требуются мощные насосы, повышающие расход электроэнергии). Также экономически обоснована установка оборотной системы при небольшой вместимости естественного водоёма, расположенного поблизости.