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: 3210 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

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.