Повторное и оборотное водоснабжение

Повторное и оборотное водоснабжение.

При повторном водоснабжении воду после использования в каком-либо технологическом процессе сохранившую достаточно качественные показатели, без промежуточной обработки подают для повторного применения 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 воду используют многократно после соответствующей обработки (очистки, охлаждения, подогрева и т.д.).

Если при первом использовании вода в системе водоснабжения загрязняется, ее подают в очистные сооружения, после чего очищенную воду вновь направляют для участия в технологическом цикле. В канализацию уходит небольшая часть воды с загрязнениями. Потери восстанавливают свежей водой. В системах оборотного водоснабжения можно использовать даже сточные воды после их биологической очистки.

В наше время, когда автомобилей с каждым днем становится все больше, и, следовательно, все больше автопредприятий, таких как заправочные станции (АЗС), автомойки, стоянки и мастерские, внедрение схемы оборотного водоснабжения очень актуально. Многие технологические процессы требуют большого расхода воды, а использованные воды требуют дополнительных расходов по очистке и неизбежно влияют на ухудшение экологической ситуации. Поэтому закономерно встал вопрос о возможности сокращения расхода воды и уменьшения загрязнения водоемов. Поставленной цели вполне отвечает оборотное водоснабжение, которое уменьшает в несколько раз расход свежей воды и резко сокращает объемы сточных вод.

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.

Очевидно, что в условиях неблагоприятной экологической обстановки в мире, на предприятиях непременно 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. Сегодня, для решения данной проблемы, многими производителями очистных сооружений, представлены вполне эффективные готовые комплексные системы повторного и оборотного водоснабжения.

СНиП 2.04.02-84* «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения»

А.Ф. Шабалин. Оборотное водоснабжение промышленных предприятий. М.: Стройиздат, 1972. — 296 с.

Инженерные системы

Монтаж, ремонт и обслуживание котлов и колонок

Повторное и оборотное водоснабжение

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 водоснабжения можно 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.

Продажа и монтаж систем инженерных коммуникаций в загородном дома или коттедже.

Система повторного водоснабжения. Вторичные энергетические ресурсы

Описание назначения и изучение устройства основной прямоточной системы водоснабжения. Принцип действия и основные ресурсосберегающие преимущества системы оборотно-повторного водоснабжения. Изучение горючих и тепловых источников вторичных энергоресурсов.

Рубрика	Физика и энергетика
Вид	автореферат
Язык	русский
Дата добавления	24.01.2013
Размер файла	133,9 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

на тему: «Система повторного водоснабжения. Вторичные энергетические ресурсы»

1. Система оборотно-повторного водоснабжения

2. Источники вторичных энергетических ресурсов

1. Система оборотно-повторного водоснабжения.

Вода расходуется различными потребителями на самые разнообразные нужды. Тем не менее, все виды водопотребления можно свести к трем основным категориям:

Цель использования воды определяет требования к ее качеству. Для хозяйственно питьевого водоснабжения вода должна быть безопасна в эпидемическом отношении, безвредна по химическому составу и иметь благоприятные органолептические свойства. Иначе говоря, вода должна быть прозрачной, не должна иметь цвета, запахов, дурных привкусов, не должна содержать болезнетворных бактерий. К воде производственных целей требования к качеству различны — в зависимости от группы потребителей. Основной принцип: вода не должна влиять на качество продукта; не должна образовывать солевых отложений и биологических обрастаний; вызывать коррозию арматуры и трубопроводов; должна обеспечивать необходимое санитарно-гигиеническое состояние рабочих мест. Для тушения пожаров пригодна вода практически любого качества, но она не должна содержать механических примесей, засоряющих элементы системы, и химических веществ, ухудшающих эффект использования воды.

По характеру использования воды системы производственного водоснабжения подразделяются на несколько основных вариантов систем:

— прямоточная система водоснабжения,

— система с повторным использованием воды,

— система оборотного водоснабжения.

Основная — это прямоточная система водоснабжения, которая применяется для хозяйственно-питьевого и противопожарного водоснабжения, в некоторых случаях — для производственно-технического водоснабжения. Прямоточная система обеспечивает подачу наиболее качественной воды. Она единственно возможна там, где исключается повторное использование воды. Вся отработавшая вода сбрасывается в источник ниже (по течению) места забора воды

Система с повторным использованием воды применяется в том случае, если есть потребитель с большим расходом, сбросная вода которого после использования в каком-либо технологическом процессе и сохранившая все качественные показатели, без промежуточной обработки для повторного применения, по количеству и по качеству может удовлетворять всех остальных потребителей. Схема такой системы приведена на рис.1.

Рис.1. Схема системы водоснабжения с повторным использованием воды: 1 — водозабор; 2.1 — насосная станция 1-го подъема; 3.1 — очистные сооружения природной воды; 3.2 — очистные устройства для загрязненных стоков; 4.1 — резервуар чистой воды; 5 — водоводы; 6 — водонапорная башня (резервуар); 7.1-7.6 — потребители воды (цеха, здания); 8 — водопроводная сеть; 9 — сеть трубопроводов для сбора отработавшей воды; 10 — водоохлаждающее устройство

При повторном 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. Как пример — на предприятиях молочной промышленности повторно используют воду в пластинчатых пастеризационно-охладительных линиях. Система повторного водоснабжения позволяет сократить количество забираемой природной воды и сбрасываемых стоков, снизить и удешевить всю систему водоснабжения.

При прямоточном и последовательном водоснабжении количество сточных вод, отводимых в водоем, определяется объемом воды, подаваемым предприятию Q_п, за исключением безвозвратного расхода и потерь ее в одном или нескольких производствах Q_пп и при очистке Q_оч:

ресурсосбережение водоснабжение вторичный энергоресурс

Наиболее перспективны системы оборотного водоснабжения. Они исключают сброс сточных вод в водоем и являются в настоящее время обязательными для промышленности. Это диктуется дефицитом природных водоисточников и требованиями охраны окружающей среды.

Оборотное водоснабжение — замкнутая система, позволяющая повторно использовать очищенные сточные воды, прошедшие процесс очистки на очистных сооружениях. Система оборотного водоснабжения предназначена для нужд промышленных предприятий, автомоек и других объектов народного хозяйства. Оборотное водоснабжение позволяет решить экологические и экономические задачи: существенно (на 85-95%) снизить водопотребление промышленного предприятия, сократить потери ценных компонентов с промышленными сточными водами предприятий, избежать платы за водоотведение и штрафов за превышение предельно допустимых концентраций ПДК сточных вод.

Пример оборотного использования воды — вода, охлаждающаяся в холодильных агрегатах. Нагревшуюся в конденсаторах агрегатов воду охлаждают в градирных или брызгальных бассейнах и снова подают в конденсаторы. Оборотное водоснабжение позволяет уменьшить расход с воды в десятки раз. Экономия свежей воды способствует сохранению водных ресурсов. При оборотном водоснабжении резко уменьшается количество сточных вод, тем самым меньше загрязняются водоемы.

Классическая оборотная система водоснабжения состоит из:

— насосов (количество их зависит от мощности агрегата и может варьироваться от одного до нескольких);

— системы контроля и управления;

Один из вариантов схем оборотных систем водоснабжения приведен на рис.2.

Рис.2. Схема оборотного производственно-технического водоснабжения: 1 — водозабор; 2.1 — насосная станция 1-го подъема; 2.2 — насосная станция 2-го подъема; 2.3 — насосная станция оборотной воды; 2.4 — циркуляционная станция; 3.1 — очистные устройства природной воды; 3.2 — очистные устройства загрязненных стоков; 4.2 — резервуар очищенной теплой воды; 4.3 — сборный резервуар очищенной и охлажденной воды; 7 — потребители воды; 8 — водопроводная сеть; 9 — сеть для сбора отработавшей воды; 10 — водоохлаждающее устройство

В этой системе можно использовать техническую воду, которая загрязняется легко удаляемыми примесями. Для этого систему необходимо оснастить очистными устройствами для загрязненных стоков. Прошедшая очистку вода насосами оборотной воды подается в водоохлаждающее устройство, после чего она попадает в сборный резервуар. Отсюда вода насосами станции 2-го подъема снова подается через водопроводную сеть потребителям. При работе системы часть воды теряется с уносом, испарением, утечкой, продувкой и за счет сброса в канализацию воды, которая не может быть использована повторно. Для компенсации этих потерь из природного источника забирается соответствующее количество свежей воды. Количество добавляемой воды составляет примерно 5-10% от общего количества потребляемой воды на производстве. То есть в 10-20 раз сокращается забор воды из источника по сравнению с прямоточной системой.

Преимущества оборотной системы:

— уменьшается количество использования чистой воды из природных источников;

— снижаются затраты на сооружение водозаборных устройств, насосной станции 1-го подъема, водоводов, очистных сооружений природной воды;

— снижаются сбросы загрязненной воды в водоемы, облегчается задача охраны водоемов от загрязнения сточными водами, уменьшаются размеры и стоимость очистных сооружений и трубопроводов, отводящих отработавшую и очищенную воду.

Дополнительные затраты на водоохлаждающие устройства, очистные сооружения стоков, насосной станции оборотной воды быстро окупаются даже без учета экологических преимуществ.

Все оборотные системы подразделяют на локальные, централизованные и смешанные.

В локальных системах вода после восстановления потребительских качеств используется в обороте одного или последовательно в нескольких технологических процессах.

В централизованных оборотных системах отработавшая вода собирается со всех производств, проходит обработку (очистку, охлаждение) единым потоком и опять возвращается на производство.

При смешанном водоснабжении воды одной оборотной системы используются в другой оборотной системе. Например, из охлаждающей системы вода поступает в экстрагенную, из экстрагенной системы — в транспортирующую и т.д.

Если оборотная система работает без какого-либо сброса воды в источник, то она является замкнутой. Замкнутые системы — наиболее ценны с экологической точки зрения. В бессточных или 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.

Техническое совершенство системы оборотного водоснабжения может быть оценено коэффициентом использования оборотной воды.

где Q_об — количество оборотной воды;

Q_и — количество воды, забираемой из источника водоснабжения.

В ряде отраслей (химическая, черная металлургия, нефтеперерабатывающая) этот коэффициент достигает значений 0,85-0,9.

Рациональность использования воды, забираемой из источника, оценивается коэффициентом использования свежей воды.

где Q_и-количество воды, забираемой из источника водоснабжения;

Q_сб — количество воды, сбрасываемое предприятием;

Q_с-поступление воды из сырья.

Для замкнутых систем коэффициентом использования свежей воды равен единице, для оборотных систем коэффициентом использования оборотной воды и коэффициент использования свежей воды всегда меньше единицы.

Оборотные системы сооружаются как по техническим условиям, так и по 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. 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.

Несмотря на широкое внедрение оборотно-повторного водоснабжения — в среднем до 75%, а в некоторых отраслях и больше, промышленность ежегодно забирает из водных объектов около 50км 3 воды, в том числе 4км 3 морской. Свыше 30км 3 воды промышленные предприятия ежегодно сбрасывают в водные объекты, при этом всем видам очистки (механическая, биологическая и физико-химическая) подвергается лишь около половины сбрасываемых вод, примерно 5-7% вод сбрасывается вообще без очистки.

2. Источники вторичных энергетических ресурсов

Любой технологический процесс требует определенного расхода топлива, электрической и тепловой энергии. В результате химических реакций, механических воздействий горючие газы, теплоносители, газы и жидкости с избыточным давлением выделяют тепло. Эти энергетические ресурсы, как правило, используются не в полном объеме или не используются вовсе. Неиспользуемые в данном технологическом процессе или установке энергетические отходы получили название вторичных энергетических ресурсов (ВЭР). Долгое время использованию вторичных энергоресурсов не уделялось достаточного внимания, не была в полной мере раскрыта их сущность, отсутствовали методики расчетов ВЭР.

Побочным энергетическим ресурсом называется облагороженный, переработанный или преобразованный энергетический ресурс, полученный в качестве побочного продукта или отхода основного производства. По виду заключенной в них энергии вторичные энергетические ресурсы подразделяют на три основные группы.

К горючим вторичным энергетическим ресурсам относятся образующиеся в процессе производства основной продукции газообразные, твердые или жидкие отходы, которые обладают химической энергией и могут быть использованы в качестве топлива. Источником горючих вторичных энергетических ресурсов являются лесная и деревообрабатывающая промышленность, химическая промышленность, сельское и коммунальное хозяйство. Химическая энергия горючих вторичных энергетических ресурсов преобразуется в тепловую энергию продуктов сгорания в результате их сжигания. Горючие (топливные) вторичные энергетические ресурсы — химическая энергия отходов технологических процессов химической и термохимической переработки сырья, а именно это:

— побочные горючие газы плавильных печей (доменный газ, колошниковый, шахтных печей и вагранок, конверторный и т.д.);

— горючие отходы процессов химической и термохимической переработки углеродистого сырья (синтез, отходы электродного производства, горючие газы при получении исходного сырья для пластмасс, каучука и т.д.);

— твёрдые и жидкие топливные отходы, не используемые (не пригодные) для дальнейшего технологической переработок;

— сельскохозяйственные отходы (солома, ботва растений);

— древесные отходы (лесосечные отходы — молодые побеги хвоя листья; стволовая древесина, кора древесная гниль);

— отходы деревообработки, щелока целлюлозно- бумажного производства.

В лесной и деревообрабатывающей промышленности приблизительно половина заготавливаемой древесины идет в отходы. Древесина по своему составу включает те же компоненты, что и твердое топливо, за исключением серы. Особенностью древесных отходов некоторых производств является повышенная влажность. Отходы лесозаготовительных предприятий имеют влажность — 45-55%. При этом влажность коры достигает 80%. Отходы деревообрабатывающего и мебельного производства имеют влажность 10-20%. Однако древесина имеет большой выход летучих веществ, что благоприятствует, не смотря на влажность, устойчивому горению. Горючие вторичные энергетические ресурсы используются в основном как топливо и немного (5%) на не топливные нужды (преимущественно в качестве сырья).

Тепловые вторичные энергетические ресурсы — практически любые теплоносители, имеющие температуру выше температуры окружающей среды и способные при определенных условиях выделять определенное количество теплоты для последующего использования. Особенно значительны объемы тепловых вторичных ресурсов в чёрной металлургии, в газовой, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности.

К тепловым вторичным энергетическим ресурсам относятся:

— нагретые отходящие газы технологических агрегатов, котельных установок и промышленных печей;

— основная, побочная и промежуточная продукция и отходы основного производства, например горячих металлургических шлаков;

— рабочее тепло систем принудительного охлаждения технологических агрегатов;

— отработанная горячая вода и водяной пар технологических и силовых установок. Следует отметить, что пока ещё большое количество тепловой энергии теряется при так называемом “сбросе” промышленных сточных вод, имеющих температуру 40 — 60°С и более, при отводе дымовых газов с температурой 200 — 300°С, а также в вентиляционных системах промышленных и общественных зданий, животноводческих комплексов (температура удаляемого из этих помещений воздуха не менее 20 — 25°С).

Тепловые вторичные энергетические ресурсы в результате использования отдают часть своей энергии энергоносителю с более низкой температурой за счет процессов тепломассопереноса.

Для утилизации тепловых вторичных энергетических используют теплообменники, котлы — утилизаторы или тепловые агенты. Одним из весьма перспективных направлений использования тепла слабо нагретых вод является применение так называемых тепловых насосов, работающих по тому же принципу, что и компрессорный агрегат в домашнем холодильнике. Тепловой насос отбирает тепло от сбросной воды и аккумулирует тепловую энергию при температуре около 90°С, иными словами, эта энергия становится пригодной для использования в системах отопления и вентиляции. Рекуперация теплоты технологических потоков в теплообменниках может проходить через разделяющую их поверхность или при непосредственном контакте. Тепловые вторичные энергетические ресурсы могут поступать в виде концентрированных потоков теплоты или в виде теплоты рассеиваемой в окружающую среду. В промышленности концентрированные потоки составляют 41 %, а рассеиваемая теплота — 59 %. Концентрированные потоки включают теплоту уходящих дымовых газов печей и котлов, сточных вод технологических установок и жилищно-коммунального сектора.

Вторичные энергетические ресурсы избыточного давления (напора) — это потенциальная энергия газов, жидкостей и сыпучих тел, покидающих технологические агрегаты с избыточным давлением (напором), которое необходимо снижать перед последующей ступенью использования этих жидкостей, газов, сыпучих тел или при выбросе их в атмосферу, водоёмы, ёмкости и другие приёмники. Сюда же относится избыточная кинетическая энергия. Вторичные энергетические ресурсы избыточного давления преобразуются в механическую энергию, которая или непосредственно используется для привода механизмов и машин или преобразуется в электрическую энергию. Примером применения этих ресурсов может служить использование избыточного давление доменного газа в утилизационных бескомпрессорных турбинах для выработки электрической энергии.

Выявление источников и учета возможного использования вторичных энергоресурсов — одна из задач, которую необходимо решать на всех предприятиях и особенно предприятиях с большим расходом топлива, тепловой и электрической энергии. Использование вторичных энергетических ресурсов не ограничивается лишь энергетическим эффектом — это и охрана окружающей среды, в том числе воздушного бассейна, уменьшение количества выбросов вредных веществ.

Рассчитаем затраты на воспроизводство кислорода для сжигания 1 т органического топлива, используя данные табл. 1 и 2