Промышленное водоснабжение предприятий

Подробно рассмотрено промышленное водоснабжение, его виды и особенности. Перечислены и описаны три схемы водоснабжения промышленных предприятий: прямоточная, последовательная и оборотная. Рассмотрен принцип действия и особенности каждой схемы.

Ни одно предприятие не может функционировать без подачи воды. Мероприятия по обеспечению водой технологических процессов, охлаждающих систем оборудования и печей, паровых котлов, а также хозяйственных и питьевых нужд (этот вариант предусматривает использование воды, соответствующей ГОСТу 2874-54) промышленного предприятия в системе образуют промышленное водоснабжение. Характер технологических процессов, для которых предназначена вода, определяет способ предварительной ее обработки в системе промышленного водоснабжения. (См. также: Прокладка наружных сетей водоснабжения)

Рисунок 1: Промышленное водоснабжение

Способы могут быть различными: умягчение воды, снижение концентрации солей, удаление из ее состава сероводорода и железа и прочие. Применяемая система промышленного водоснабжения может быть прямоточной (предусматривающей сброс отработанной воды после очистки в водоем) или оборотной (предусматривающей повторное использование очищенной воды для нужд производства, восполняя свежей водой только объемы потерь). Промышленное водоснабжение подразумевает сравнительно равномерное потребление воды определенного качества в течение всего года.

Источники воды для предприятий

Реки, озера, водохранилища – все эти открытые источники воды используются в промышленном водоснабжении предприятий в первую очередь, использование же подземных вод наблюдается значительно реже. Это обусловлено ограниченным количеством водоносных горизонтов с уровнем водоотдачи, способным дать полное обеспечение водных потребностей крупного предприятия, а также распространенным использованием вод из подземных источников для хозяйственно-питьевых потребностей населения и предприятий промышленности.

Рисунок 2: Водохранилище

Особенности и сложности систем водоснабжения предприятий

Современное промышленное водоснабжение главной задачей ставит увеличение объемов повторно используемой воды на предприятиях всех отраслей промышленности. Промышленное водоснабжение нефтеперерабатывающих заводов в основном оборотного типа, свежая вода подается в систему лишь для восполнения потерь, а также для ограниченного количества потребителей. (См. также: Схема водоснабжения частного дома)

Важно! Из-за сложности системы водоснабжения предприятий нефтеперерабатывающей промышленности, а также по причине содержания в отработанной воде остаточных нефтепродуктов возникает необходимость замены водного охлаждающего оборудования на аналоги воздушного типа.

Рисунок 3: Сбросы отработанной воды из предприятия

Специфика некоторых предприятий обуславливает снабжение водой, качество которой выше качества питьевой. В летний сезон наблюдается повышение коммунального водопотребления. Качество питьевой воды определяют санитарные нормы. Для достижения необходимого уровня качества вода из поверхностных водоемов и рек подвергается специальной очистке. Помимо отработанной производственной воды после очистки, водоснабжение промышленных предприятий может быть осуществлено за счет надлежащим образом очищенных городских стоков. Источниками воды для промышленного водоснабжения служат в основном реки, подземные воды используются в значительно меньших объемах.

Виды схем водоснабжения промышленных предприятий

Схемы водоснабжения промышленных предприятий могут быть:

Прямоточная схема водоснабжения

Схемой водоснабжения прямоточного типа предусмотрена подача воды к потребителю, ее использование, очистка (при необходимости) и последующий сброс в водоем. (См. также: Схема водоснабжения квартиры)

Совет! Такую схему можно применять в случае наличия вблизи от объекта (на расстоянии до 3 км) мощного источника воды, а также при условии, что высота над уровнем воды самого предприятия (расположение его площадки) небольшая (до 20 м).

Рисунок 4: Прямоточная система водоснабжения

Последовательная схема водоснабжения

Подача воды для производственных нужд по схеме последовательного водоснабжения происходит последовательно в несколько цехов предприятия. Объем подаваемой из источника воды, по сравнению с промышленным водоснабжением прямоточного типа, значительно уменьшен. Это вызвано особенностями этой схемы водоснабжения.

Рисунок 5: Последовательная схема водоснабжения

Оборотная схема водоснабжения

Система оборотного водоснабжения приобретает решающее значение в промышленном водоснабжении. Избыток тепла воды, использованной в теплообменных аппаратах, устраняется в градирне, брызгальном бассейне или другом аналогичном устройстве, после чего вода подается снова в цикл циркуляционными насосами. При этом происходит многократное и последовательное физико-химическое воздействие на воду: изменение ее температуры, аэрация, испарение, загрязнение. (См. также: Договор водоснабжения и водотведения)

Рисунок 6: Оборотная схема водоснабжения

Это приводит к частичным потерям объема оборотной воды путем капельного выделения и испарения в атмосферу. Частичное испарение, в свою очередь, провоцирует рост минерализации воды. При этом нередко наблюдается нарушение стабильности: повышение коррозионной активности воды либо увеличение отложений минеральных солей. Это приводит к постепенному накоплению в воде пыли и продуктов коррозии. Поэтому, подача в систему свежей воды, важна, как для восполнения потерь, так и для восстановления ее качества.

Оборотное водоснабжение промышленных предприятий использует повторно воду, нагретую в охладительных системах производства и затем охлажденную на специальном оборудовании. При необходимости производится не только охлаждение, но и очищение оборотной воды. Такое количество физико-химических воздействий на воду не может обойтись без частичных потерь ее объема. Эти потери составляют 3-5% от всего объема используемой в оборотной системе воды, и восполняются путем подачи свежей воды из водного источника в бассейн с отработанной охлажденной водой.

Рисунок 7: Схемы промышленного водоснабжения

а) – оборотного типа; б) – прямоточного типа; 1 — водоприемник, насосная станция 1-го подъема воды; 2 — водовод; 3 — сборный колодец; 4 – циркуляционные насосы; 5 — внутренний водовод предприятия; 6 – помещение с охлаждающим оборудованием; 7 – трубопровод сброса; 8 – охладитель отработанной воды; 9 — водонапорная башня; 10 — очистные сооружения для стоков. (См. также: Закон о водоснабжении и водоотведении)

Применение схем водоснабжения

Применение оборотной системы оптимально, если мощность источника водоснабжения ограничена. Экономический эффект от такой схемы достигается также и при источнике достаточной мощности, но который значительно удален от объекта (от 4-5 км), либо промышленная площадка расположена значительно выше уровня воды в источнике (от 25 м).

Обустройство оборотной системы водоснабжения значительно снижает объем сбрасываемых в водоем промышленных стоков и, как следствие, снижает уровень его загрязненности.

Применение комбинированных схем, которое практикуется передовыми предприятиями, — прямоточно-последовательной, оборотной последовательной, оборотной – позволяет полностью устранить необходимость сброса в водоем загрязняющих стоков. Кроме того, такие схемы позволяют без лишних расходов обеспечить противопожарное водоснабжение промышленных предприятий. Большие предприятия имеют отдельную противопожарную систему водоснабжения, в отличие от жилых домов, где система подачи воды отвечает сразу за все.

Рисунок 8: Система противопожарного водоснабжения на предприятии

В системах оборотного водоснабжения вода охлаждается в предназначенных для этого гидротехнических сооружениях, в основном градирнях, прудах-охладителях и брызгальных бассейнах.

В брызгальном бассейне вода разбивается на мелкие частицы, и охлаждается в потоке воздуха. Основная часть бассейна состоит из вытянутого прямоугольного водонепроницаемого котлована, который перпендикулярно расположен относительно господствующего направления ветра, и системы труб с насадками-брызгалками над ним.

Системы технического водоснабжения промышленных предприятий (ствс пп) Назначение ствспп

Техническая вода является одним из наиболее распространенных видов энергоносителей. Она используется в технологических процессах и в хозяйственно-бытовых целях практически на всех предприятиях. Расходы технической воды на производственные нужды сильно колеблются в зависимости от назначения и мощности предприятия, а также характера технологически процессов.

Например, для производства 1т чугуна расходуется 1200-1600 м 3 /час воды, 1т меди 760-800 м 3 /час, а для производства редкоземельных металлов – 2000-2500 м 3 /час.

Вода на промышленном предприятии используется по трем основным направлениям:

1. Производственно-техническое водоснабжение. Вода расходуется на:

— охлаждение технологических аппаратов и установок для обеспечения необходимого температурного уровня производственных процессов;

— для выработки пара в паровых котлах, системах испарительного охлаждения и в утилизационных установках;

— на промывку, мокрую очитку различных материалов, деталей, газов, выбросов и т.д.;

— на гидротранспорт, гидроудаление отходов, обогащение материалов;

— для приготовления растворов, электролитов и других смесей.

2. Хозяйственно-питьевое водоснабжение. Вода расходуется на:

— приготовление пищи, организации питьевого режима, мытье посуды и т.д.;

— обеспечение работы душевых и умывальников;

— на хозяйственные нужды в прачечных, влажную уборку помещений и т.д.;

— на полив проездов, тротуаров и зеленых насаждений.

3. Пожарное водоснабжение. Вода расходуется на:

— тушение пожаров и возгораний;

— для организации работы систем автоматического и полуавтоматического тушения пожаров;

— для резервного хранения в хранилищах и резервуарах.

Требования, предъявляемые к качеству воды для трех основных направлений применения ее на промышленных предприятиях существенно различаются.

Для потребителей первой группы требования, предъявляемые к качеству воды (степень жесткости, мутности, наличие минеральных солей и т.д.) определяются условиями технологического процесса.

Наиболее жесткие условия к качеству воды предъявляются потребителями второй группы.

Самые низкие требования к качеству воды предъявляются потребителями системы пожарного водоснабжения. Допустимы запах, мутность, взвеси и т.п.

Исходя из основных показателей природных источников, затрат на подготовку и транспортировку воды и требований, предъявляемых к воде потребителями большинство предприятий используют для систем водоснабжения воду поверхностных источников с простейшей предварительной очисткой (фильтр на всасывании) или без очистки. В самом простом варианте схема водоснабжения предприятия может выглядеть следующим образом:

В связи с возможностью резкого ухудшения экологической обстановки в регионе, вызванной развитием и модернизацией промышленных предприятий их очистные сооружения должны развиваться вместе с ростом и развитием предприятий. На первом этапе модернизации системы технического водоснабжения промышленных предприятий дополняются несколькими станциями очистки СО.

Следующим этапом модернизации системы технического водоснабжения промышленных предприятий является организация ее работы по замкнутой схеме.

Состав систем технического водоснабжения

Системы технического водоснабжения – это комплекс сооружений, предназначенный для забора воды из природных источников, повышение ее качества до необходимого уровня, транспортировки потребителю, обеспечение у потребителей необходимого давления, а также для очистки сточных и сбрасываемых вод.

В состав схемы водоснабжения могут входить следующие элементы:

1 — Водозаборное сооружение (предназначено для отбора воды из природного источника.

2 — Насосная станция первого подъема (предназначена для подачи воды в пруд-отстойник или непосредственно в систему водоснабжения).

3 — Пруд-отстойник (служит для предварительной очистки воды; в случае необходимости дополняется установками для осветления воды и т.д.).

4 — Резервуар чистой воды (предназначен для хранения определенного количества воды и создания напора у ряда потребителей в случае отключения системы).

5 — Пруд-накопитель (предназначен для накопления и хранения воды).

6 — Насосная станция второго подъема (предназначена для создания дополнительного напора).

7 — Насосная станция третьего подъема (предназначена для подъема воды в бак-накопитель водонапорной башни).

8 — Водонапорная башня (назначение – обеспечение необходимого напора у потребителей).

9 — Установка ХВО (химводоочистки).

10 — Водоводы промышленного предприятия.

Кроме того, в состав системы водоснабжения могут входить:

— водопроводы и транспортные сети, предназначенные для передачи воды на большие расстояния;

— запорная и регулирующая аппаратура, предназначенная для обеспечения переключений в сети, регулирования давлений и проведения измерений параметров;

— аккумулирующие сооружения (резервуары, емкости, аккумулирующие баки и пруды-накопители).

Расположение элементов системы водоснабжения на схеме, варианты их конструктивного исполнения, а также мощность зависят от характеристик предприятия и природного источника. Идеальным вариантом организации водоснабжения промышленного предприятия является внедрение бессточных схем (работа по замкнутому циклу) с минимальным потреблением внешних ресурсов и максимальным использованием ВЭРов и отходов производства.

Прямоточные системы водоснабжения

и их характеристики

Прямоточные схемы СТВСПП могут быть выполнены по схеме, изображенной на рис. 1, где:

1–Источник. 2–Водозаборное сооружение. 3.1–Насосная станция первого подъема. 3.2–Насосная станция второго подъема. 4.1–Очистные сооружения природной воды. 4.2–Очистные сооружения сточных вод ПП. 5–Резервуар чистой воды. 6–Водоводы. 7–Напорная регулирующая емкость (водонапорная башня). 8–Водонапорная сеть ПП. 9.1-9.4–Потребители воды на предприятии. 10–Сеть для продувок и сброса отработанной воды. 11–Транспортная сеть к устройствам охлаждения и очистки. 12–Устройства охлаждения технической воды. 13–Линия сбросных вод ПП. 14–Ливневая канализация.

Вода из источника 1 через водозаборное сооружение 2 и насосную станцию 3.1 поступает в очистные сооружения 4.1, где осуществляется предварительная очистка воды до уровня, соответствующего технологическому процессу. Далее вода собирается в резервуаре чистой воды 5, конструкция и размеры которого определяются суммарной мощностью водопотребления предприятия (бак, башня, пруд и т.д.). Другое назначение РЧВ заключается в том, что с его помощью сглаживаются пиковые нагрузки в период наибольшего водопотребления. Далее по водоводам 6 с помощью насосной станции второго подъема 3.2 вода поступает в водопроводную сеть предприятия 8. Направление перетоков воды в схеме и коммутационные возможности сети зависят от технологии производства и могут быть различны для различных предприятий. По напорной сети предприятия вода направляется потребителям 9.1-9.4. Для поддержания необходимого напора и давления в сети служит водонапорная башня 7. Отработанная вода и ливневые воды, проходя через очистные сооружения 4.2 по сбросной линии 13 сбрасываются в источник.

СТВС реального предприятия малой и средней мощности, выполненная по прямоточной схеме может быть дополнена другими элементами, исходя из условий технологического процесса (установки ХВО, напорные, насосные станции, пруды-отстойники т.д.).

При построении СТВС ПП по прямоточной схеме учитываются следующие соображения:

Мощность природного источника. Она должна быть достаточной для сохранения экологической обстановки в регионе.

Удаленность предприятия от источника воды. С увеличением расстояния растут дополнительные расходы на транспортировку.

Степень предварительной очистки воды и затраты на содержание очистных установок определяется условиями технологического процесса. С точки зрения экологической безопасности прямоточные схемы являются наиболее “грязными”.

Характеристики и особенности СТВС ПП

с повторным использованием воды

Схема с повторным использованием воды применяется в том случае, если в состав предприятия входит хотя бы один потребитель, удовлетворяющий двум условиям:

Суммарное водопотребление этого потребителя равно или превышает потребление воды всех оставшихся потребителей.

Качество сбросных вод крупного потребителя удовлетворяет технологическим требованиям оставшихся.

Структура схемы при этом принципиально не изменяется, но из природного источника забирается количество воды, необходимое только для обеспечения водопотребления потребителя 9.1. Потребители 9.2–9.4 используют сбросную воду потребителя 9.1. Схема в сравнении с предыдущей имеет следующие преимущества:

Уменьшение количества воды, забираемой из природного источника.

Снижение количества сбрасываемых сточных вод.

Снижение стоимости отдельных элементов схемы обусловлено снижением их мощности.

Стоимость эксплуатационных расходов у данной схемы меньше, чем у прямоточной.

Недостатками данной схемы являются:

Узкий диапазон применения. Далеко не все производства предприятия позволяют использовать сточные воды.

Необходимость наличия разветвленных сетей.

Внедрение подобных схем на предприятиях в предельном случае дает возможность уменьшения водопотребления в два раза.