Водоснабжение предприятия
Как происходит водоснабжение предприятия, особенности правильной организации этого процесса. Расписаны основные схемы (прямоточного, оборотного и повторного использования) и главные системы водоснабжения предприятий разного типа.
Как осуществляется водоснабжение предприятия, правильная организация
Организация водоснабжения – одна из важных задач для владельцев современных частных, загородных домов или предприятий. Использование воды является необходимым как на больших, так и на малых предприятиях. Вода задействована в самых различных отраслях производства: в пищевом, промышленном, химическом и других отраслях. Главной задачей организации водоснабжения является обеспечение стабильной работы предприятия. В случае если водоснабжение предприятия было организовано неправильно, то это повлияет не только на удобство работы, но и на качество выпускаемой данным предприятием продукции. (См. также: Источники водоснабжения)
Главные требования к организации водоснабжения – это качество воды, надежность и объем водопотребления. Именно поэтому к выбору источника воды, насосного оборудования и системы водоснабжения организации подходят со всей ответственностью и серьезностью. Случается, что предприятиям приходится использовать достаточно удаленные источники воды из-за нехватки местных. Водоснабжение имеет высокую стоимость, а перед организациями встает вопрос о расположении своего производства в незначительной удаленности от крупных источников воды или вблизи источника сырья, чтобы как можно больше снизить затраты на оплату водоснабжения.
Сточные воды — это еще один фактор, учитываемый предприятиями при организации водоотведения. Сброс загрязненных и токсичных вод в озера и реки не допустим, так как это может повлиять на окружающую среду и качество местных природных водоемов. Природоохранные мероприятия контролирует государство и закон об охране вод, который устанавливает строгие правила и отступление от них не допустимо. Эти волнующие проблемы привели к тому, что проводят оборотное водоснабжение предприятий, а так же повторное использование воды.
Рисунок 1: Водоснабжение предприятий
Современные системы водоснабжения предприятий
Сегодняшние системы водоснабжения промышленных предприятий сооружаются согласно определенным схемам.Схемы – это последовательно расположенные сооружения водопровода на местности. Проектирование начинается с определения состава сооружения и вычерчивания схемы водопровода, обычно таких схем чертят несколько. После проводят технический и экономический расчет и сравнивают варианты, чтобы учесть все факторы, влияющие на качество и стоимость сооружения водопровода, а после выбирают наиболее выгодный. (См. также: Наружные сети водоснабжения)
Потом по выбранной схеме проектируют и производят расчет всех устройств СПВ. Есть три основные схемы: прямоточная (подразумевает повторное использование воды), оборотная и комбинированная. Существует несколько условий выбора схемы СПВ:
Мощность источника воды и его характеристики (качество воды, подземные или поверхностные и так далее);
Расположение источника воды;
Требования к качеству воды предприятием;
Характер загрязнения воды;
Климатические особенности местности.
Водоснабжение промышленных предприятий, осуществляемое по прямоточной системе прямо из источника, забирает абсолютно все необходимое количество воды. Потребность предприятия максимального водопотребления за сутки и является основополагающей в выборе производительности водозаборных устройств, насосов и очистных сооружений, именно приходится учитывать полное покрытие потребностей предприятия в водопотреблении. Это может привести к увеличению мощности и размеров элементов, потребление энергии так же возрастает, следовательно, происходит серьезное удорожание. К тому же, найти источник с лимитом воды, достаточным для потребления достаточно сложно. (См. также: Закон о водоснабжении и водоотведении)
Важно! У прямоточной системы есть серьезный недостаток: отработанная вода сбрасывается в водоемы, а если дебит водоемов не сможет поглотить сбросы, в таком случае вред экологическому равновесию неминуем.
Поэтому данная схема уместна для противопожарного и хозяйственно-питьевого водоснабжения, так как повторное использование воды исключено, следовательно, никакого вреда окружающей среде не может быть причинено. Так же данную схему можно реализовать как технологическую в фармацевтической и пищевой промышленности.
Если у потребителя технической воды возникает потребность в большом расходе, то используется схема повторного использования. Работа осуществляется по прямоточному режиму, с условием, что из источника забирается необходимое количество, предприятием с большим расходом, остальные предприятия применяют сбросную воду. Следовательно, количество забранной воды из источников и сбрасываемой воды предприятием сокращается, что позволяет систему водоснабжения сделать более дешевой для всех предприятий. (См. также: Схема горячего водоснабжения)
Основные схемы снабжения предприятий водой
Рассмотрим основные схемы водоснабжения предприятий промышленного типа более подробно.Рисунок 2(а) показывает схему оборотного водоснабжения, где используется две группы цехов, так как качество сбросной воды отличается, а использование сбрасываемой воды одним источником не допускает использование сброшенной воды другим. В таких условиях строят изолированные отсеки охлаждения «А» и «Б». На циркуляционной насосной станции происходит установка отдельных групп насосов и водоводов для разного качества воды. Схема оборотного водоснабжения (рисунок 2(б)), показывает сброс воды предприятия, при котором требуется дополнительное осветление в отстойниках. Затем охлаждения вода подается в оба цеха единой системой труб.
Рисунок 2: Схемы оборотного водоснабжения
На практике производственное водоснабжение получило широкое применение последовательного использования воды. На рисунке 3 показано, что при условии, когда качество воды сброшенной одним потребителем устраивает другого потребителя, ее можно использовать повторно. Если потребитель «1» только нагревает, но не загрязняет сбрасываемую воду, то потребитель «2» может ее использовать. Если второй потребитель не нуждается в полном объеме сбрасываемой воды, то избыток сбрасываемой воды может поступать в общий сток.
Рисунок 3: Схема последовательного использования воды
Иногда оборотное водоснабжение комбинируется с последовательным использованием воды. А именно, вода потребителя «А» из оборотного цикла охлаждается и используется потребителем или группой потребителей «Б». Таким образом, происходит комбинация водоснабжения и использования воды. Использование системы последовательного применения позволяет значительно сократить расходы предприятий на водоснабжение и уменьшить подачу воды из источника. (См. также: Водоснабжение частного дома)
Рисунок 4: Разделение водоснабжения
На особо крупных предприятиях с большой площадью часто оказывается рентабельно оборотное водоснабжение промышленного предприятия разделять на несколько отдельных систем.Групповое деление цехов с устроенными блоками насосных станций и систем охлаждения является выгодным. Это позволит сократить затраты на установку магистралей и водоводов, а так же сократит расходы на энергию. Возрастет надежность водоснабжения.
Рисунок 5: Оборотное водоснабжение предприятия
Очень часто каждый цех в отдельности нуждается подаче воды под разным давлением. В таких случаях применяют систему зонирования, что снижает затраты на энергию. Благодаря чему, на территории промышленной площадки сооружаются обособленные системы подачи воды с различными давлением, качеством и температурными показателями.
Схемы систем производственного водоснабжения
Вода на промышленных предприятиях необходима на хозяйственно-питьевые нужды, на пожаротушение, а также для проведения технологических процессов.
Эффективность работы любого промышленного предприятия во многом зависит от организации снабжения его водой требуемых параметров. Соответствующими свойствами используемой воды и ее расходами, а также сооружением эффективных систем водоснабжения в значительной степени определяется качество и себестоимость выпускаемой продукции. Подача неподготовленной воды приводит к появлению брака, перерасходу топлива и электроэнергии, снижению производительности технологического оборудования и аварийному выходу из строя их элементов.
Для обеспечения надежного и качественного снабжения предприятий водой на каждом из них создается специальная система водоснабжения.
Система водоснабжения: основные понятия и определения
Система водоснабжения промышленного предприятия представляет собой комплекс сооружений, оборудования и трубопроводов, обеспечивающих забор воды из природного источника, очистку и ее обработку, транспортирование и подачу воды потребителям требуемых расходов и качества.
В системах технического водоснабжения предусматриваются также сооружения и оборудование, необходимое для приема отработавшей воды и подготовки ее для повторного использования, а также станции очистки сточных вод.
Требования к качеству воды хозяйственно-питьевого назначения и воды, идущей на технические цели (технической воды) различны. Поэтому на большинстве промышленных предприятий сооружают отдельную объединенную систему хозяйственно-питьевого и противопожарного водоснабжения и отдельную систему технического водоснабжения.
В некоторых случаях, например, на предприятиях пищевой промышленности, где значительная доля воды должна соответствовать требованиям ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая» создают единую систему водоснабжения.
А на предприятиях с высокой пожароопасностью вынуждены создавать отдельные системы противопожарного водоснабжения.
Источники водоснабжения
Потребность предприятия в воде всех категорий удовлетворяется из природных источников, которые должны соответствовать следующим основным требованиям:
а) обеспечивать бесперебойное получение необходимого предприятию количества воды с учетом перспективы его развития;
б) подавать воду такого качества, которое в наибольшей степени отвечает требованиям потребителей или позволяет достичь его за счет простой и экологичной обработки исходной воды;
в) обеспечивать возможность подачи воды потребителям с наименьшей затратой средств;
г) обладать такой мощностью, чтобы расчетный отбор воды из него не нарушал сложившуюся экологическую систему.
Правильное решение вопроса о выборе источника водоснабжения для конкретного потребителя требует тщательного изучения и анализа водных ресурсов района, в котором расположен потребитель.
Для водоснабжения промпредприятий используются поверхностные и подземные воды. Поверхностные источники – это реки, озера, реже моря; подземные источники – грунтовые и артезианские воды, и родники.
Вода в большинстве рек обладает значительной мутностью, высоким содержанием органических веществ и бактерий, а часто и значительной цветностью. Наряду с этим речная вода характеризуется относительно небольшой жесткостью.
Вода озер обычно отличается весьма малым содержанием взвешенных веществ (т.е. малой мутностью). Качество всех поверхностных вод сильно зависит от атмосферных осадков и таяния снегов, в период паводков их мутность и бактериальная загрязненность возрастает, а жесткость снижается.
Подземные воды, как правило, не содержат взвешенных веществ (т.е. весьма прозрачны), обладают низкой бактериальной загрязненностью, но наряду с этими положительными качествами во многих случаях сильно минерализованы. В зависимости от характера растворенных в них солей, они могут обладать теми или иными отрицательными свойствами: повышенной жесткостью, наличием неприятного привкуса и некоторыми другими.
Вопрос о выборе источника водоснабжения является одним из главных при проектировании систем производственного водоснабжения, т.к. он определяет наличие в ее составе тех или иных сооружений, а, следовательно, стоимость строительства и эксплуатации.
При выборе источника водоснабжения следует учитывать качество воды и его мощность.
Выбор источника воды определяется главным образом местными природными условиями, поэтому предварительно проводятся топографические, гидрологические, санитарные и другие изыскания.
- Для хозяйственно-питьевого водоснабжения рекомендуется использовать подземные источники воды, отказ от которых требует всестороннего обоснования. СНиП 2.04.02-84 запрещает использовать подземные воды питьевого качества для нужд, не связанных с хозяйственно-питьевым водоснабжением.
- При наличии нескольких источников воды прибегают к технико-экономическому сравнению возможных вариантов.
- Для забора воды из природного источника и частичной очистке ее сооружаются водозаборные сооружения (ВЗС).
- Выбор источника должен производиться согласно ГОСТ 17.1.1.04-80.
Характеристика подземных вод
Подземные воды образуются вследствие просачивания в землю атмосферных и поверхностных вод. Подземные воды могут быть безнапорными и напорными (артезианскими).
Безнапорные воды заполняют водоносные горизонты не полностью и имеют свободную поверхность.
Безнапорные подземные воды первого от поверхности земли водоносного горизонта называются грунтовыми. Грунтовые воды характеризуются повышенной загрязненностью, поэтому при их использовании в большинстве случаев необходима очистка.
Напорные (артезианские) воды заполняют водоносные горизонты полностью. Артезианские воды, как привило, характеризуются высоким качеством и в большинстве случаев для хозяйственно-питьевых целей могут использоваться без очистки.
В колодцах или скважинах, вскрывающих напорные водоносные горизонты, вода поднимается до некоторой пьезометрической линии. Если пьезометрическая линия проходит выше поверхности земли, то наблюдается излив воды.
Уровень воды, устанавливающийся в колодце при отсутствии забора воды, называется статическим. При безнапорных водах статический уровень совпадает с уровнем подземных вод, в при напорных водах – с пьезометрической линией.
При откачке воды из колодца уровень ее снижается, причем тем больше, чем интенсивнее откачка. Такой уровень называется динамическим.
Безнапорные и напорные воды могут выходить на поверхность земли в виде родников. Выход безнапорных вод называют нисходящим ключом. Ключевая вода отличается высоким качеством и может использоваться без очистки.
Классификация систем водоснабжения
Системы водоснабжения классифицируются по следующим признакам:
— по виду водоисточника – с использованием поверхностных вод; с использованием подземных вод; смешанные;
— по способу подъема воды – нагнетательный, в которых вода к потребителям подается насосами; самотечные (гравитационные); комбинированные;
— по назначению – технологические, хозяйственно-питьевые, противопожарные, объединенные;
— по видам обслуживаемых объектов – городские, промышленные, сельские;
— по территориальному охвату водопотребителей – местные (локальные), предусматривающие водоснабжение отдельных объектов (предприятия, фермы, группы зданий), централизованные, обепечивающие водой всех потребителей, расположенных в данном городе, поселке;
— по характеру использования воды – прямоточные, в которых воду после однократного использования выпускают в канализацию, прямоточные с повторным использованием воды, оборотные, в которых воду после использования для технических целей очищают и охлаждают, затем многократно используют на том же объекте;
— по надежности – одной из 3 х категорий в зависимости от вида промышленного предприятия и требований бесперебойности подачи воды.
Система водоснабжения должна обладать определенной степенью надежности, т. е. Обеспечивать снабжение потребителей водой без снижения установленных показателей своей работы в отношении количества и качества подаваемой воды (перерывы в подаче воды, снижение подачи воды, ухудшение её качества в недопустимых пределах).
После определения необходимого объема водопотребления объекта и сбора сведений о возможных для использования природных источниках, выбирается конкретный источник водоснабжения и намечается схема системы водоснабжения.
Перечислим основные элементы систем водоснабжения и укажем их назначение:
- Водозаборные сооружения, предназначенные для забора воды из природного источника и первичной очистки её.
- Водоподъемные сооружения, т. е. насосные станции, подающие под необходимым напором воду к местам её 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 ёмкости, предназначенные для сохранения и аккумулирования воды.
- В системах оборотного водоснабжения есть также сооружения для очистки и охлаждения отработанной воды. Кроме того, во всех системах производственного водоснабжения 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 первого и второго подъема.
Средний часовой расход в сутки наибольшего водопотребления, необходимый для установления расчетной (средней) часовой производительности водозаборных сооружений, очистной станции и расчета водоводов первого подъема.
Максимальный часовой и соответствующий ему секундный расход воды, на которые рассчитывается водопроводная сеть и производительность насосной станции при подаче пожарного или максимального хозяйственного расхода без напорно-регулирующих сооружений.
Схемы систем производственного водоснабжения
Системы водоснабжения устраивают по определенным схемам, которые представляют собой совокупность сооружений водопровода и последовательность расположения их на местности.
Проектирование любого водопровода начинается с вычерчивания его схемы в плане и определения состава сооружения.
Обычно в начальной стадии проектирования составляют две (или более) возможные схемы водоснабжения, которые являются вариантами проекта будущего водопровода. Затем проводится технико-экономический расчет – сравнение вариантов, выбирают наивыгоднейший.
По выбранной схеме окончательно проектируют и рассчитывают все устройства СПВ.
Существуют 3 основные схемы системы водоснабжения: прямоточная схема, прямоточная с повторным использованием воды и оборотная. Существуют также комбинированные схемы водоснабжения. Название систем водоснабжения в инженерной практике повторяет название соответствующей схемы.
Ту или иную схему СПВ реализуют в зависимости:
1. от мощности источника и его характеристики (поверхностные или подземные воды, качества воды в нем и т.д.);
2. удаленности источника воды от промплощадки;
3. требований, предъявляемым предприятием к качеству воды;
4. характера загрязнения воды после ее использования;
5. климатических условий местности.
Прямоточная схема системы водоснабжения
При работе прямоточной системы (рисунок 1.1) из источника водоснабжения забирается все необходимое потребителям количество воды. Поэтому, производительность водозаборных устройств, очистных сооружений и насосов первого подъема приходится выбирать из условий покрытия полной потребности предприятия в воде за сутки максимального водопотребления. Это увеличивает размеры и мощности этих элементов, а, следовательно, удорожает их. Возрастает и потребление электроэнергии. Кроме того, требуется выбрать источник с достаточным дебитом воды. Недостатком прямоточной системы является и то, что отработавшая вода сбрасывается в природные водоемы, дебит которых должен позволять поглотить эти сбросы без нарушения экологического равновесия.
Прямоточная схема применяется для хозяйственно-питьевого и противопожарного водоснабжения, т.к. повторное использование воды этими потребителями исключается! Данная схема водоснабжения реализуется в пищевой и фармацевтической промышленностях как технологические.
 |  |
| Рисунок 1.1 – Прямоточная схема системы производственного водоснабжения | Рисунок 1.2 – Схема системы производственного водоснабжения с повторным использованием воды |
Схема системы производственного водоснабжения с повторным использованием воды
Если среди потребителей технической воды имеется потребитель с большим расходом, сбросная вода от которого по количеству и всем параметрам может удовлетворять остальных потребителей, то в этих случаях применяют систему повторного использования воды (рисунок 1.2). Эта система работает по прямоточному режиму, но из источника забирается только то количество воды, которое необходимо потребителю с большим расходом, а остальные используют его сбросную воду.
Данная система позволяет сократить количество забираемой природной воды и сбрасываемых стоков, снизить производительность и удешевить всю систему водоснабжения.
Оборотная схема системы производственного водоснабжения
Оборотные системы открывают большие возможности в удешевлении системы водоснабжения, сокращении потребления свежей воды и сбросов загрязненных стоков.
Для создания оборотной СПВ используется то обстоятельство, что 70…85% технической воды в технологических аппаратах только нагреваются и после охлаждения могут использоваться повторно. В данных системах можно использовать и ту часть технической воды, которая загрязняется сравнительно легко удаляемыми примесями. После очистки вода (около 15%) повторно используется.
В системе оборотного водоснабжения (рисунок 1.3) насосы НСII подают воду через водопроводную сеть потребителям. Нагревшаяся и загрязнившаяся у потребителей вода по системе трубопроводов направляется на станцию очистки загрязненных вод (ОЗВ). Прошедшая очистку, но еще теплая вода собирается в резервуаре (РОВ), а из него насосами станции оборотной воды (НОВ) подается на охлаждающие устройства (Гр). Охлажденная в нем вода опять подается потребителям насосами НСII.
 |
| Рисунок 1.3 – Оборотная схема системы производственного водоснабжения |
При работе оборотной системы часть воды теряется: с уносом, испарением и продувкой из охлаждающих устройств; с утечками через неплотности и за счет сброса в канализацию воды загрязняющейся у потребителя примесями, не разрешающими ее повторное использование. Для компенсации этих потерь из природного источника забирается соответствующее количество воды и насосами НС I направляется на станцию ХВО. Очищенная вода сливается в бассейн охлаждающих устройств. Для поддержания солевого баланса из бассейна ведется непрерывная продувка части воды в канализацию.
Оборотные системы сооружаются как по техническим условиям, 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. Наиболее ценны с экологической точки зрения оборотные системы без сброса продувки – бессточные системы. В бессточных (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.
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.
Автор:
ктн доцент ПТЭ Арсенов Владимир Георгиевич
