Системы и схемы водоснабжения промышленных предприятий

Вода на промышленных предприятиях расходуется на технологические (производственные) и хозяйственно-питьевые нужды, пожаротушение, полив зеленых насаждений и территорий.

Системы производственного водоснабжения

На промышленных предприятиях, как правило, имеется несколько производственных водопотребителей, каждый из которых может предъявлять свои требования к качеству воды, расходам и напорам, режиму водопотребления в течении суток, года. В процессе потребления, в зависимости от характера технологического процессе и роли воды в его осуществлении, происходят изменения физико-химических показателей ее качества.

На территории предприятий могут быть запроектированы следующие схемы промышленного водоснабжения:

-прямоточные (рисунок 1);

-повторного использования (рисунок 2);

-оборотные (рисунок 3);

-комбинированные (рисунок 4).

Прямоточная система предусматривает забор необходимого качества воды из источника, ее обработку (при необходимости) и сброс отработанной воды.

Система водоснабжения должна быть, как правило, с оборотом воды для всего промышленного предприятия или в виде замкнутых циклов для отдельных цехов, при этом следует предусмотреть, необходимую очистку сточной воды, охлаждение оборотной воды, обработку и повторное ее использование ( без выпуска в водоемы).

Рисунок 1 – Схемы прямоточного водоснабжения:

1-водозаборное сооружения; 2- насосная станция; 3- промышленное предприятие (п/п); 4- сброс воды в реку; 5-очистные водопроводные сооружения; 6-канализационные очистные сооружения.

Рисунок 2 – Схемы повторного использования воды:

1-водозаборные сооружения; 2- насосная станция 1-го подъема; 3,3а- промышленные предприятия; 4- резервуар; 5 – насосная станция; 6- станция водоподготовки; 7- охлаждающее устройство; 8- очистка стоков; 9- сброс отработанной воды в реку.

Рисунок 3 –Схема оборотного водоснабжения:

1-производство; 2- охлаждающее сооружение; 3- циркуляционная насосная станция; 4 – камера (резервуар) добавки воды; 5- очистная станция подпиточной воды; 6- насосная станция добавочной воды; 7-водозабор; 8- водовод.

Рисунок 4 – Схема комбинированной системы водоснабжения:

1-водозаборные сооружения; 2- насосная станция 1-го подъема; 3,3`,3«,3«`- промышленные предприятия; 4- охлаждающее устройство; 5 – резервуар; 6- насосная станция; 7- очистная станция; 8- канализационная очистная станция; 1- вода из источника в прямоточную систему п/п; 2- подпитка оборотной системы; I — система прямоточного водоснабжения; II — система оборотного водоснабжения с охладителем; III- система повторно-оборотного водоснабжения с очистными сооружениями.

4.2.Системы хозяйственно-питьевого водоснабжения

При расположении промышленных предприятий на территории населенных пунктов (городов) хозяйственно-питьевое водоснабжение осуществляется из городского водопровода. Для отдельно стоящих промышленных предприятий ( обычно в сельской местности) и вновь проектируемых на территории населенных пунктов при невозможности обеспечения их водой в нужных количествах организуются самостоятельные источники водоснабжения.

Подача воды из городской сети в хозяйственно- питьевой водопровод предприятия осуществляется по двум или более вводам из различных магистральных линий городской водопроводной сети. По конфигурации сети могут быть тупиковыми и кольцевыми. Согласно [3] тупиковые сети для подачи воды на хозяйственно-питьевые нужды допускается применять при диаметре труб не более 100 мм.

Если требуемый свободный напор водопроводной сети предприятия превышает свободный напор водопроводной сети города, то строят повысительные насосные станции и регулирующие резервуары.

Хозяйственно-питьевой водопровод может быть объединенным с производственным, если требование к качеству воды для производственных целей соответствует ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая.»

Допускается использовать воду городского водопровода на мелких предприятиях, где требуется незначительный расход воды непитьевого качества на производственные нужды.

Системы и схемы водоснабжения промышленных предприятий

Системы инженерно-технических сооружений и мероприятия предназначенные для обеспечения водой промышленного предприятия или отдельных цехов, участков, установок – называется системой водоснабжения.

В зависимости от назначения они бывают:

— производственные (для подачи технической воды)

—хозяйственно-питьевые (для снабжения работников)

—противопожарные.Могут совмещаться с хоз-питьевым и производтсвенным. Совмещение с хоз-питьевым предпочтительнее так как производственные водопроводы имеют малую протяженность, а хоз-питьевые охватывают почти всю територию предприятия.

—специальные (для снабжения отдельных промышленных потребителей)

—комбинированные (в различных сочетаниях: отдельные, производственные одного или несокльких назначений, объединенных:

раздельный производственн, хоз-питьевой и пожарный

Схема— изображение системы графически с учетом взаимного расположения оборудования и сооружений.

Система производственного водоснабжения по характеру использования воды подразделяются на:

· Прямоточные- вода забирается из водоема и после участия в технологическом процессе ввозвращается в водоем за исключением количества, которое безвозвратно расходовано на продукт. Отработанная вода, в зависимости от загрязненности проходит соответствующую обработку.

· Последовательные. Может быть двух или трехкратным.

Сегодня прямоточные и последовательные используются только при невозможности или нецелесообразности применения оборотных систем.

· Оборотные. Согласно требованиям, система должна быть с оборотом воды всего промышленного предприятия или для отдельных цехов следует предусматривать необходимую обработку или охлаждение. Возможны три схемы оборотного водоснабжения: только с охлаждением, только с очисткой и совместная. В оборотных системах будут безвозвратные потери: охлаждение, каплеунос, продувка и т.д.

· Эти потери компенсируются подпиткой свежей водой из источника водоснабжения и составляют 5-10 процентов из общего количества циркулирующей в системе воды. Можно использовать для этих целей очищенный общий сток от промышленных предприятий , доочищенные хозяйственно-бытовые сточные воды.

Выбор схемы промышленного водоснабжения обуславливается ролью воды на конкретном производстве, характером этого производства, видами применяемого оборудования, техническими и местными условиями:

-Мощностью источника и качества воды в нем

-Расстоянием, высота расположения промпредприятия

-Требованиями к выпуску сточных вод

СПЕЦИАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ ВОДЫ ДЛЯ ПРОМЫШЛЕННОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ

Схемы водоснабжения населенных пунктов и промышленных предприятий

Рисунок 1.1. Схема водоснабжения из поверхностных вод.

1. источник водоснабжения;

4. — насосная станция первого подъема;

5. — очистные сооружения;

6. — резервуары чистой воды;

7. — насосная станция второго подъема;

8. — водонапорная башня;

10. — разводящие сети;

Рисунок 1.2. Схема водоснабжения из подземных источников.

1. источник водоснабжения;

3. — буровая скважина;

4. — насос первого подъема;

5. — динамический уровень;

6. — статический уровень;

7. — павильон над буровой скважиной;

8. — водовод от водозаборного сооружения до очистных сооружений;

9. — очистные сооружения;

10. — резервуары чистой воды;

11. — насосная станция второго подъема;

12. — водонапорная башня;

14. — разводящие сети.

Перечислим основные элементы систем водоснабжения и укажем их назначение:

Водозаборные сооружения, предназначенные для забора воды из природного источника и первичной очистки ее.

Водоподъемные сооружения, т. е. насосные станции, подающие под необходимым напором воду к местам ее 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 емкости, предназначенные для сохранения и аккумулирования воды.

В системах оборотного водоснабжения есть также сооружения для очистки и охлаждения отработанной воды. Кроме того, во всех СПВ 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 первогои второго подъема.

Средний часовой расход в сутки наибольшеговодопотребления, необходимый для установления расчетной (средней) часовой производительности водозаборных сооружений, очистной станции и расчета водоводов первого подъема.

Максимальный часовойи соответствующий ему секундный расходводы, на которые рассчитывается водопроводная сеть и производительность насосной станции при подаче пожарного или максимального хозяйственного расхода без напорно-регулирующих сооружений.

Рис. 1.3. Схема прямоточного водоснабжения промышленного предприятия

Рис. 1.4. Схема оборотного водоснабжения промпредприятия

Промышленные предприятия, расположенные на территории современного города, обычно получают хозяйственно-питьевую воду непосредственно из городского водопровода.

Водоснабжение промышленных предприятий может быть прямоточным, оборотным и с последовательным использованием воды.

На рис. 1.3 приведена схема прямоточного водоснабжения про­мышленного предприятия. Насосная станция 4, расположенная вблизи водозаборного сооружения 5, подает воду для производственных целей в цехи / по сети 2. Для хозяйственно-противопожарных нужд поселка 6 и цехов 1 насосная станция 4 подает воду в самостоятельную сеть 7. Предварительно воду очищают на очистных сооружениях 3.

Нередко для производственных целей требуется подача воды различного качества и под разными напорами. В этом случае устраивают две или несколько самостоятельных сетей.

Воду, использованную в технологическом процессе, удаляют в ка­нализационную сеть и после соответствующей очистки сбрасывают в водоем ниже по течению относительно объекта водоснабжения.

На ряде промышленных предприятий (химические, нефтепере­рабатывающие, металлургические заводы, ТЭЦ и пр.) воду применяют для целей охлаждения и она почти не загрязняется, а только нагревается. Такую производственную воду, как правило, используют вновь, предварительно охладив ее.

На рис. 1.4 приведена схема оборотного водоснабжения про­мышленного предприятия. Нагревшуюся воду по самотечному трубопроводу 10 подают к насосной станции 2, откуда насосами 7 перекачивают по трубопроводу 3 на специальные сооружения 4, предназначенные для охлаждения воды (брызгальные бассейны или градирни). Охлажденную воду по самотечному трубопроводу 6 возвращают на насосную станцию 2 и насосами 8 по напорным трубопроводам 9 направляют в цехи предприятия 1. При оборотном водоснабжении часть воды (3—5% общего расхода) теряется. Для восполнения потерь воды в систему подают «свежую» воду по трубо­проводу 5.

Оборотное водоснабжение экономически выгодно, когда про­мышленное предприятие расположено на значительном расстоянии от источника водоснабжения или на значительном возвышении по отношению к нему, так как в этих случаях при прямоточном водоснабжении будут велики затраты электроэнергии на подачу воды. Также выгодно устраивать оборотное водоснабжение, если расход воды в водоеме мал, а потребности в производственной воде вели­ки.

Схему водоснабжения с последовательным (или повторным) ис­пользованием воды применяют в тех случаях, когда воду, сбрасываемую после одного технологического цикла, можно использовать во втором, а иногда и в третьем технологическом цикле промышленного предприятия. Воду, использованную в нескольких циклах, удаляют затем в канализационную сеть. Применение такой схемы водоснабжения экономически целесообразно, когда необходимо сократить расход «свежей» воды.

Источники водоснабжения

К подземным источникам водоснабжения относятся подземные воды, образующиеся вследствие просачивания в землю атмосферных и поверхностных вод. Подземные воды могут быть безнапорными и напорными (артезианскими).

Подземные источники водоснабжения характеризуются сравнительно устойчивым химическим составом воды, чистотой в бактериальном отношении, высокой прозрачностью, низкой цветностью, отсутствием взвешенных веществ. Однако мощность их ограничена, и они часто имеют высокую минерализацию, т. е. повышенное содержание растворенных солей железа, марганца, фтора и т. д.

Безнапорные воды заполняют водоносные горизонты не полностью и имеют свободную поверхность. Примером безнапорных вод может служить вода в водоносных горизонтах, вскрытых колодцами К1 и К2 (рис. II.6). Вода устанавливается в этих колодцах на уровнях, совпадающих с уровнями подземных вод. Безнапорные подземные воды первого от поверхности водоносного горизонта (слой, вскрытый колодцем К1 на рис. II.6) называются грунтовыми. Грунтовые воды характеризуются повышенной загрязненностью, поэтому при использовании для целей водоснабжения их в большинстве случаев подвергают очистке.

Напорные (артезианские) воды заполняют водоносные горизонты полностью. Примером напорных вод может служить вода в водоносном горизонте, вскрытом колодцами К3 и К4 (см. рис. 1.3). Артезианские воды, как правило, характеризуются высоким качеством и в большинстве случаев могут использоваться для хозяйственно-питьевых целей без очистки.

В колодце, вскрывающем напорный водоносный горизонт, вода поднимается до пьезометрической линии. Если пьезометрическая линия проходит выше поверхности земли, наблюдается излив воды из колодца (колодец К3 на рис. 1.3). Такие колодцы называют самоизливающимися.

Уровень воды, устанавливающийся в колодце при отсутствии водоразбора, называют статическим. Статический уровень безнапорных вод совпадает с уровнем подземных вод, а напорных вод — с пьезометрической линией (рис. 1.4).

При откачке воды из колодца уровень ее снижается, причем тем больше, чем интенсивнее откачка. Такой уровень называют динамическим.

Уровни воды и пьезометрические линии, устанавливающиеся вокруг колодцев при откачке из них воды (в поперечном разрезе они имеют выпуклую кверху форму), называют кривыми депрессии.

Область, ограниченную кривыми депрессии, называют депрессионной воронкой.

Безнапорные и напорные воды могут выходить на дневную поверхность (родники). Выход безнапорных вод называют нисходящим ключом, а выход напорных вод — восходящим ключом. Ключевая вода отличается высоким качеством и также может использоваться для целей водоснабжения без очистки.

Рис. 1.5. Схема образования и залегания подземных вод

1 — водоупорные породы; 2 — водоносные породы;

К1 — К4 — колодцы; И1 — И3 — источ­ники (родники)

Рис. 1.6. Депрессионные воронки

а — безнапорных вод; б — напорных вод;

1— водоупорные породы; 2 — водоносные поро­ды;

АА — статический уровень; А’А’ — пьезометрическая линия при отсутствии откачки; ББ и Б’Б’ — динамические уровни

К поверхностным источникам водоснабжения относятся реки, водохранилища и озера. Для промышленных целей может использоваться и морская вода.

Поверхностные источники имеют свои особенности и крайне уязвимы. Ледяной покров, дожди, паводки неизбежно изменяют как количество, так и качество воды. Вода в поверхностных источниках содержит различные примеси — минеральные и органические, а также бактерии.

При отсутствии в приморских районах пресной воды морская вода после опреснения может использоваться и для хозяйственно-питьевых целей. Однако это должно быть обосновано технико-экономическими соображениями.