Создание замкнутых систем промышленного водоснабжения
Развитие народного хозяйства связано со все возрастающим потреблением свежей воды. Поскольку водные ресурсы расходуются также и на разбавление сточных вод, существует реальная опасность их истощения и загрязнения. Это обусловливает необходимость перехода от прямоточных систем водоснабжения с очисткой использованных вод перед сбросом их в водоем к последовательно-оборотному водоснабжению. Глубина очистки используемой в оборотных системах воды зависит от требований, которые предъявляют к ней потребители. Во многих случаях эти требования значительно ниже, чем при сбросе воды в водоем. Однако опыт эксплуатации оборотных систем показывает, что они также не могут полностью исключить загрязнение водоемов. В системах оборотного водоснабжения обычно до 10% воды заменяется на свежую из-за продувки, потерь и др. Сброс засоленных продувочных вод из оборотных циклов ряда производств, а также ливневых и дренажных вод с промышленной площадки отрицательно сказывается на общем состоянии водоемов.
Эффективным методом охраны вод от загрязнения и истощения и значительного уменьшения потребления свежей воды является внедрение замкнутых бессточных и безотходных систем водного хозяйства. В перспективе внедрение замкнутых систем приведет к полному исключению попадания загрязнений со сточными водами в окружающую среду и практически полному прекращению потребления свежей воды на технологические нужды. Для восполнения безвозвратных потерь будут использоваться очищенные ливневые, дренажные и особенно хозяйственно-бытовые сточные воды. Процесс перехода на такие замкнутые системы по экономическим, техническим и иным причинам потребует значительного времени.
Уже первые опыты по разработке, проектированию, наладке и эксплуатации замкнутых систем показали, что они требуют принципиально иного подхода. Необходимо одновременно решать две проблемы:
1) изменять основную технологию с целью оптимального использования сырьевых ресурсов и внедрения маловодных и безводных процессов;
2) создавать совершенную замкнутую систему очистки и последовательно-повторного использования воды в производстве.
Наиболее сложной и важной задачей является решение первой проблемы, так как она охватывает практически все отрасли народного хозяйства.
Создание замкнутой системы водного хозяйства предусматривает внедрение эффективных, прежде всего физико-химических методов очистки сточных вод, установление научно обоснованных предельно допустимых концентраций солей, нефтепродуктов и других компонентов в оборотной воде с учетом ее эпидемиологической и токсикологической безопасности каждого замкнутого цикла, создание максимально возможного количества локальных замкнутых циклов с многократным использованием воды в них, извлечение из сточных вод ценных компонентов, переработку с целью утилизации выделенных осадков и засоленных вод.
Отличительной особенностью замкнутых бессточных и безотходных систем водного хозяйства является необходимость иметь в их составе так называемые хвостовые установки, наличие которых и позволяет сделать систему замкнутой. К ним относятся установки переработки и утилизации концентрированных отработанных технологических растворов, обезвоживания и сушки осадков, стабилизационные, биоинженерные, деминерализационные и сжигания. Наличие таких установок усложняет и удорожает систему, которая по существу представляет химико-технологический комплекс по производству чистой воды. Кроме повышенных капитальных и эксплуатационных затрат, необходимо высокопроизводительное оборудование (механического обезвоживания, обессоливания и др.), ЭВМ, приборы КИПиА, высококвалифицированный обслуживающий персонал. В этом случае цех водоснабжения становится из второстепенного основным.
Организация замкнутой системы требует одновременной проработки всех элементов водного хозяйства в их взаимосвязи, а не только ее отдельных частей (чистых и грязных оборотных циклов, локальных сооружений по очистке стоков и др.). Действительно, в системе производятся очистка и использование всех ливневых вод, на хвостовых установках перерабатываются все отходы от локальных циклов и др. Все это должно быть увязано в едином хозяйстве. Создание замкнутой системы требует совместных усилий специалистов различных направлений: водников, технологов, экономистов, гигиенистов и др. Первые установки по типу замкнутой системы водоснабжения (ЗСВ) у нас в стране были построены для очистки жидких отходов с низким уровнем радиоактивности, станция доочистки хозяйственно-бытовых сточных вод на оз.Тахо (США), комплекс по переработке засоленных шахтных вод в Верхней Силезии (Польша).
Анализ опыта работы замкнутых систем водного хозяйства предприятий различных отраслей позволяет сделать следующие выводы. Последовательное использование воды на предприятиях различных отраслей, которое могло бы значительно сократить их водопотребление, внедряется пока медленно. Весьма перспективна совместная очистка стоков различных предприятий, чрезвычайно эффективная при использовании общих установок сжигания и деминерализации. Осложняет проблему отраслевая разобщенность современного водного хозяйства. При развитии водного хозяйства предприятий пока исходят не из интересов всего промышленного узла, а из конкретных возможностей. Наиболее важными проблемами являются деминерализация стоков, утилизация выделенных осадков и создание экономических систем. Внедрение замкнутых систем предусматривает безусловную перестройку основного производства и на первом этапе выработку технологами разумных требований к качеству оборотной воды.
Дата добавления: 2015-08-11 ; просмотров: 1760 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Замкнутая система производственного водоснабжения
Замкнутая (бессточная) система производственного водоснабжения является частным случаем оборотной системы водоснабжения, когда сброс отработавшей производственной воды за пределы предприятия отсутствует, т.е. Qсбр= 0. С точки зрения защиты окружающей среды и защиты водоемов от загрязнения производственными сточными водами эта система наиболее перспективна. Однако при этой системе сложнее обеспечить стабильность воды в оборотном цикле, т.к. существенно возрастают требования к качеству подпиточной (свежей) воды, приходится применять более сложные технологические схемы очистки как свежей, так и оборотной воды на локальных очистных сооружениях, усложняется эксплуатация всей системы водного хозяйства промышленного предприятия, увеличиваются безвозвратные потери воды.
Принципы создания замкнутых систем. При создании замкнутых систем производственного водоснабжения необходимо:
1. Рассматривать водоснабжение и водоотведение промышленного предприятия как единую систему водного хозяйства промышленного предприятия, т.е. единый комплекс, включающий водоснабжение, водоотведение и очистку вод.
2. Использовать для водоснабжения вместо свежей воды в основном очищенные производственные сточные воды, а также поверхностный (дождевой) сток. Свежая вода из источников используется для особых целей и восполнения потерь воды.
3. Обеспечивать очистку сточных вод и регенерацию (восстановление)
отработанных технологических растворов с целью их повторного использования в производстве.
4. По возможности использовать воздушное охлаждение, при котором отсутствуют потери воды на испарение и унос ветром, характерные для водяного охлаждения.
5. Для промышленных агрегатов и конструкций, работающих в зонах высоких температур, применять испарительное охлаждение, позволяющее значительно уменьшить расходы воды на охлаждение.
Многократный оборот воды без ее сброса в водоем из замкнутых систем требует тщательного контроля за физико-химическими свойствами воды, что существенно усложняет условия эксплуатации и всю систему водоснабжения промышленного предприятия.
Источники производственного водоснабжения
В качестве источников производственного водоснабжения используются поверхностные и подземные воды, городские системы водоснабжения, биологически очищенные сточные воды систем водоотведения населенных пунктов.
Подземные воды. Использование подземных вод для промышленных целей допускается только в том случае, когда нет других источниковводоснабжения при достаточно большом дебите (расходе) и удовлетворительном качестве подземных вод. Отличительной особенностью подземных вод является постоянство температуры (8…12 о С), отсутствие взвешенных веществ, цветности, высокая санитарная надежность и значительная минерализация.
Поверхностные источники — это реки, озера, водохранилища, моря.
Реки – имеют, как правило, мало или средне минерализованнуюмягкую воду, содержащую незначительное количество солей жесткости по сравнению с подземной водой. Однако, рекам свойственны сезонные колебания расхода и качества воды.
Озера – в России в качестве источников производственного водоснабжения используются редко и, как правило, там, где есть крупные водоемы (озера Ладожское, Онежское и др.). За рубежом, например, в США озера в качестве источников водоснабжения применяют широко (Великие озера). На глубине 30…40 м озерная вода имеет хорошее качество. Однако, при сильных ветрах и наличии ила на дне озера вода в придонном слое взмучивается, поэтому забор воды приходится устраиватьна расстоянии 5…10 м от днаозера. В мелких озерах из-за стоячей воды, возможно цветение воды. В больших озерах возможно появление глубинного льда.
Водохранилища – характеризуются цветением и заиливанием воды, а также значительными колебаниями уровня воды и сравнительно малой ее минерализацией. Разновидностью их являются пруды-охладители в оборотных системах, предназначенные для охлаждения воды, нагретой на ТЭС.
Моря – характеризуются высоким содержанием солей, наличием водорослей и морских организмов, способствующих биологическим обрастаниям водопроводных систем, сгонными и нагонными процессами, волновыми и штормовыми явлениями.
В последнее время интенсивность использования морской воды для промышленных целей постоянно растет. Температура морской воды зависит от глубины и не имеет резких колебаний по сезонам года. Жесткость доходит до 100 мг-экв/л, а соленость до 35 о /оо (35 г/л) и более. Соленость морской воды различна: Мертвое море – 217 о /оо, Красное море – 40 о /оо, Черное море – 18 о /оо, Балтийское море – 10 о /оо.
В случае применения морской воды для целей охлаждения необходимо:
1. Проводить ее предварительную обработку или ограничивать степень нагрева воды, т. к. при увеличении температуры морской воды возникают отложения солей жесткости и интенсивная коррозия металла трубопроводов и оборудования;
2. Не допускать выноса и разбрызгивания морской воды, оказывающей разрушительное действие на элементы оборудования и строительных конструкций.
Шахтные воды. Воды предприятий горно-добывающей промышленности являются шахтными водами и представляют собой большой резерв воды для промышленного водоснабжения. Использование шахтных вод после соответствующей их очистки в промышленном водоснабжении позволяет компенсировать дефицит воды и предотвращает загрязнение окружающей среды. В зависимости от химического состава шахтные воды могут быть различны и подразделяются на три группы: кальциевую, магниевую и натриевую. Они могут содержать значительное количество механических примесей (до 3 г/дм 3 и более), представленных частицами угля, породы, пыли и т. п., соединения железа (до 2 г/дм 3 ), растворенные газы (сероводород, метан), большую минерализацию (до 30 г/дм 3 и более), высокую кислотность (рН 2…4), общую жесткость (до 40 мг-экв./ дм 3 ).
Городские сточные воды. После соответствующей очистки и обеззараживания городские сточные воды могут быть использованы в качестве перспективного источника пополнения систем водоснабжения промышленных предприятий. Концентрации загрязнений городских сточных вод представляют собой смесь бытовых и производственных стоков. После биологической очистки и последующей фильтрации на очистных сооружениях показатели химического анализа городских сточных вод в значительной степени усредняются и стабилизируются.
В табл. 1.2 представлены основные показатели химического анализа очищенных городских сточных вод.
Показатели химического анализа очищенных городских сточных вод
| Показатели | После биологической очистки | После фильтров |
| Реакция среды рН | 7,8 – 8 | 7,6 – 7,7 |
| Взвешенные вещества, мг/л | 15,2 – 16,3 | 5,5 – 5,7 |
| БПК, мг/л | 10,3 – 10,6 | 3,4 – 4,1 |
| ХПК (бихроматная), мг/л | 46 – 53 | 36 – 43 |
| Растворенный кислород, мг/л | 3,6 – 4,2 | 2,1 |
| Азот, мг/л общий аммонийных солей нитритов нитратов | 18 – 19 4,8 – 11,8 0,52 – 1,17 7,0 – 12,4 | 7,3 – 8,5 0,48 – 0,72 9,0 – 9,1 |
| Фосфаты, мг/л | 1,03 – 1.77 | 1,01 – 1,08 |
При использовании очищенных городских сточных вод для производственного водоснабжения особое внимание следует обращать на соблюдение требований санитарной безопасности. Рекомендуется применять закрытые системы охлаждения, обеспечивать специальную маркировку элементов систем водоснабжения, использующих очищенные сточные воды, обеспечивать постоянный санитарно-эпидемиологический контроль.
Дождевые воды. Дождевые и талые воды имеют малую минерализацию, но в значительной степени загрязнены. Периодичность и интенсивность дождей имеют вероятностный характер. Поэтому при использовании дождевых и талых вод их необходимо очищать и усреднять по расходу с применением регулирующих емкостей (резервуаров). В ближайшей перспективе дождевые воды (поверхностный сток) могут удовлетворять более 50% потребности промышленных предприятий в воде.
Последнее изменение этой страницы: 2017-05-05; Просмотров: 798; Нарушение авторского права страницы
Замкнутое водоснабжение
Замкнутый цикл водопользования — это система промышленного водоснабжения и водоотведения, в которой многократное использование воды в одном и том же производственном процессе, осуществляется без сброса сточных и других вод в природные водоемы.
Создание замкнутых систем водоснабжения промышленных предприятий и узлов, а также ТПК необходимо обосновывать экономическими или экологическими расчетами и сравнивать с существующими системами.
Где стоит применить замкнутое водоснабжение
Предназначено замкнутое водоснабжение для того, чтобы значительно уменьшить объем, который подается из источника. Это дает большинство достоинств, потому что вода менее загрязненная. Ведь каждый из нас представляет, какой чистоты наши реки и озера. Все это связано, с тем, что предприятия не хотят очищать воды.
Наибольшую популярность такая система получила именно на промышленных предприятиях, и это связано с двумя факторами – это экологическая ситуация и то, что это экономически выгодно. Один раз, подав воду в систему, вы полностью забывает о следующей подаче, дополнительная подача воды необходима лишь для того, чтобы воды ни когда не заканчивалась и не ликвидировалась из системы.
Казалось бы, зачем замкнутое водоснабжение нужно в дополнительной жидкости, один раз подал и она кружиться сама по себе, однако не все так просто, вода имеет свойство испаряться и это не один фактор исчезновения. Второй вид тоже иметься, а это капельный унос. За счет того, что капли выходят из процесса, через некоторое время образуется дефицит, который нужно решать быстро и четко, чтобы деятельность предприятия не останавливалось.
Чтобы это все воплотилось не просто в идею, но и в ее реализацию, нужно провести анализ и понять оправдано ли закрытое водоснабжение именно в этом месте или на данном предприятии.
Для этого проводятся специальные тестирования, тесты и испытания после которых составляется заключение. По итогам данных документов и производиться выбор между тем, располагать или не располагать в данном месте очистные сооружения.
Уже говорилось, что наиболее применяемое замкнутое водоснабжение используется на предприятиях, так вот, если посмотреть на отрасли, то наибольшую популярность получили химические предприятия и предприятия водного хозяйства. Эти отрасли довольно распространены, поэтому все более на слух попадает данное определение.
Если говорить о задачах, тут можно прийти к выводу, что оно нужно каждому предприятию, и в этом есть смысл. Во-первых, не нужно платить за воду, которую продают коммунальные хозяйства, и гнут свою цену вверх. Вторым очевидным плюсом, как денежным и, так и трудоемким является не обязательный сброс воды в канализацию.
В связи с этим нет необходимости тратить деньги на рытье траншей, прокладку трубопроводов канализации и обратную засыпку. Не нужно также и строить локальные очистные сооружения, а ведь, если вдуматься они стоят очень больших денег, которые некоторые предприятия просто не могут выделить, из-за очень маленького бюджета или из-за того, что они только пришли на рынок химии, например. Им нужен начальный капитал, и они не могут тратиться на очистку, приоритетом для них стоит покупка нового и современного оборудования.
Вы спросите какой имеет принцип замкнутое водоснабжение и мы ответим вам, это обратный осмос при помощи которого экономятся достаточно большие денежные средства, которые затем можно израсходовать по другому назначению.
Если разбирать систему, то нужно потратить большое количество времени, это связано с тем, что в ее состав входят многие трубопроводы, различных диаметров и много других систем, таких как магистральных и охлаждающих.
Если говорить о замене и ремонте, то это тоже с экономической точки зрения очень выгодно, потому что не требуется вызывать дополнительные службы. Это происходит в большинстве случаев, однако и бывает такое, что проблема очень серьезная, и никто не может разобраться, в чем же проблема, в этом случае все-таки приходиться прибегать к помощи какой либо организации. Стоимость работ можно узнать только после тщательного анализа, для этого требуется составление сметы. В смете должны быть указаны все работы, которые будут произведены, чтобы замкнутое водоснабжение снова начало полноценно работать.
Схема замкнутой системы
Из основной ёмкости, которая служит либо рабочим, либо питающим резервуаром, вода поступает в комплекс очистки. Там из него удаляются не только взвеси и осаждающиеся фракции, но и растворённые вещества. Кроме того, здесь улавливается углекислота, аммоний преобразуется в нитрат, происходит обогащение кислородом и общая дезинфицирующая манипуляция. Так замкнутая система водоснабжения осуществляет полную регенерацию бывшей в эксплуатации воды. Все действия осуществляются и корректируются с помощью пульта ЦСУ. Стоит отметить, что в каждом производственном или потребительском направлении есть свои основы и нормативные представления, какую воду можно считать пригодной для повторного употребления.
В оборотных контурах отдельные восстанавливающие действия обычно связаны и с потерей объема жидкости. До 1/12 изначального содержимого покидает очистной комплекс через дренаж вместе с осажденными фракциями. Также, от некоторых форм включений замкнутая система водоснабжения избавляется на предварительном этапе отстаивания. Прочая взвесь в дальнейшем вылавливается микроскопическими ситами.
При необходимости на поздних этапах устанавливают «отгонные» колонны, которые удаляют из воды скопившуюся двуокись углерода и обогащают его кислородом. В особых случаях делают УФ стерилизацию и озонацию.
При сложности и высокой стоимости узлов замкнутая система водоснабжения обретает растущую актуальность из-за общей тенденции ужесточения наказаний за разрушение экологического баланса. Но окончательно целесообразность её привлечения к работе конкретного контура может дать лишь глубокий технико-экономический анализ.
Советы по эксплуатации системы
Сама система должна устанавливаться в хорошо проветриваемом помещении, температурные показатели воздуха не должны превышать +5°С. Связано это с тем, что замкнутое водоснабжение предусматривает использование очистных сооружений, которые работают по принципу химической, биологической и механической очистки. Для очистки сточных вод применяются различные реагенты (коагулянты, пеногасители, флокулянты и пр.). Во время флотации происходит химическая обработка сточных вод. При этом необходимо следить за тем, чтобы содержание солей в воде не превышало показатели, которые содержат гигиенические требования к водоснабжению.
Также при устройстве системы замкнутого водоснабжения надо следить за тем, чтобы вся металлическая арматура была заземлена. Для этих целей подойдут привинчивающиеся скобы.
Установки замкнутого водоснабжения
Чтобы удалять отходы, выделяемые рыбами, и добавлять кислород для поддержания жизни и здоровья рыб, воду в УЗВ необходимо постоянно очищать. УЗВ, по сути, является довольно простой системой. От водостока рыбоводных бассейноввода поступает в механический фильтр, оттуда в биологический фильтр, затем она аэрируется, из нее удаляется углекислый газ, после чего она снова подается в рыбоводные бассейны. Это основной принцип рециркуляции. Иллюстрация 2.1 Изображение принципа УЗВ. Основная система очистки воды состоит из механической фильтрации, биологической очистки и аэрации/дегазации. В зависимости от потребностей можно также добавить другие установки, например, для обогащения кислородом или УФ-дезинфекции.
Корм съедается и переваривается ими и используется в обмене веществ, обеспечивая энергию и питательные вещества для роста и других физиологических процессов. Кислород (O2) поступает через жабры и необходим для производства энергии и расщепления белков, тогда как углекислый газ (CO2) и аммиак (NH3) производятся как отходы.
Непереваренный корм выделяется в воду в форме экскрементов, называемых также взвешенными веществами (ВВ) и органическим веществом. Углекислый газ и аммиак выделяются в воду через жабры. Итак, рыбы потребляют кислород и корма, в результате чего вода в системе загрязняется экскрементами, углекислым газом и аммиаком.
В УЗВ рекомендуется использовать только сухие корма. Необходимо избегать применения сорной рыбы в любой форме, поскольку она сильно загрязняет систему и значительно повышает вероятность заражения различными заболеваниями. Использование сухих кормов является безопасным, и их преимущество также заключается в том, что их состав точно соответствует биологическим потребностям рыб. Сухие корма вносятся в форме гранул различного размера, подходящих для любого этапа развития рыб, а ингредиенты сухих кормов могут комбинироваться различным образом, что позволяет разрабатывать специализированные корма: стартовые, продукционные, для ремонтно-маточного стада и т.д.
В УЗВ благоприятным является высокий коэффициент использования кормов, поскольку он сводит к минимуму количество выделяемых отходов, что, в свою очередь, снижает нагрузку на водоочистные системы. В профессионально управляемой системе все выдаваемые Иллюстрация 2.2
Результатом потребления кормов и кислорода является рост рыб и выделение отходов. корма съедаются, что сводит количество несъеденного корма к минимуму. Кормовой коэффициент (КК), показывающий, сколько килограммов кормов Вы используете на каждый килограмм
произведенной Вами рыбы, улучшается, и рыбовод полу чает больший выход продукции и меньшее воздействие на систему фильтрации. Несъеденный корм означает лишнюю трату денег и приводит к излишней нагрузке на систему фильтрации. Следует отметить, что существуют корма, особенно подходящие для использования в УЗВ. Состав подобных кормов направлен на максимизацию усвоения протеинов и, соответственно, сведения к минимуму выделения аммиака в воду.
