Оборотное водоснабжение

Благодаря уникальным свойствам и дешевизне вода широко применяется в промышленности как рабочее тело. Ее обработка после использования (очистка, охлаждение) дает возможность создать водоснабжение оборотное с многократным применением. За счет этого водопотребление значительно снижается, а также предупреждается загрязнение окружающей среды. В результате создаются комфортные условия для проживания людей.

Принцип действия

Система водоснабжения должна постоянно восполняться и периодически обновляться. Вода преимущественно используется в качестве охладителя или теплоносителя. В каждом случае ее предварительно охлаждают или подогревают. Перед повторным применением воду могут очищать, поскольку она загрязняется продуктами технологических процессов.

Доля оборотного водоснабжения возрастает во всех отраслях промышленности. Жидкость чаще всего применяют в теплообменной аппаратуре. Вода многократно подвергается нагреву и охлаждению в брызгальных бассейнах или градирнях. Ее большая часть теряется в процессе испарения.

Оборотное водоснабжение предприятии химического производства составляет уже 98 %. Там оно применяется в технологических операциях, где требуется очистка воды от промышленных отходов.

Отделение шлама от воды дает возможность его перерабатывать и извлекать ценные компоненты.

Общие сведения

Оборотное водоснабжение – это такая система обеспечения, при которой отработанная вода, пройдя очистку, снова возвращается к потребителю.

В настоящее время на предприятиях нефтеперерабатывающей отрасли порядка 95-98 % воды поступает именно этим способом. В последнее время многие другие организации используют оборотное водоснабжение. Это, например, химические, металлургические заводы. На этих предприятиях вода загрязнена разными примесями, однако после отстаивания и очистки может вновь использоваться.

Система может комбинироваться и с обычным водопроводом. В этом случае к ней подключают оборудование, в котором используется и чистая, и отработанная вода. Для загрязненных вод устанавливают накопительную емкость. В ней могут размещаться разные фильтры, в том числе, используемые для биологической очистки. Выбор будет зависеть от потребностей конкретного предприятия. Кроме этого, устанавливается насос.

Трубопроводы

Вся система разделяется на несколько секций. Они включают в себя трубопроводы для:

• Транспортировки загрязненной воды к накопительной емкости.
• Доставки уже очищенной воды к потребляющему ее оборудованию.
• Сброса излишков воды.
• Сток, через который сливается использованная вода в канализацию. Она, в свою очередь, соединена с системой фильтрации воды и повторной ее подачи.

Следует понимать, что любая система, обеспечивающая оборотное водоснабжение, — это весьма габаритная конструкция. В ней присутствуют трубопроводы разного типа, насосы, фильтры, блоки управления, прочее оборудование, необходимое для работы.

Сфера применения

Где целесообразно устанавливать оборудование для оборотного водоснабжения? Очистные сооружения в настоящее время используются на предприятиях:

• Металлургической отрасли. На этих предприятиях устанавливаются самые современные системы фильтрации. Они позволяют очистить воду до такой степени, что в ней вполне можно разводить рыбу. Соответственно, целесообразно использовать ее повторно для экономии водных ресурсов.
• Энергетической отрасли. В частности, речь о тепловых и атомных станциях. Охлажденную воду, поступающую в виде пара от турбинных конденсаторов, используют для охлаждения подшипников во вспомогательных механизмах, понижения температуры самих турбин, а также генераторов. Определенный объем технической воды также позволяет восполнить потери в основном рабочем цикле оборудования.
• Машиностроительной отрасли. Очищенную и охлажденную воду повторно используют для промывки деталей и при изготовлении электролитных растворов.
• Целлюлозно-бумажной, нефтехимической, горнодобывающей отраслей.
• Пищевой промышленности. На этих предприятиях отработанная и очищенная вода используется для промывки полуфабрикатов, организации систем охлаждения в холодильных агрегатах, а также в производстве напитков, молочной продукции.

Создание системы оборотного водоснабжения на промышленном предприятии позволяет существенно сократить расход водных ресурсов, минимизировать вред окружающей среде.

В последнее время все чаще системы используются на автомойках. При этом они оборудуются комплексом фильтрационных установок, в числе которых уловители нефтепродуктов, фильтры доочистки, отстойники, биокоагуляторы. В системах используются мощные турбофильтры. Они позволяют отсеять крупный мусор. За счет вращения водяного потока ускоряется процесс осаждения песка и прочих крупных частиц.

Как внедрить систему?

Перед непосредственным созданием системы водоснабжения необходимо изучить технологию производства,провести технологический аудит. Эти мероприятия позволят выявить вероятные источники загрязнения природы, минимизировать объем потребления водных ресурсов.

Результаты проведенных исследований используются при разработке проекта системы. При этом в нем предусматривается не только установка оборудования, но организация безотходного или малоотходного производственного процесса.

При внедрении системы необходимо использовать комплексный подход. Для процессов, связанных с высоким расходом водных ресурсов, должны устанавливаться обоснованная норма потребления и требования к качеству воды.

Сточные воды должны быть разделены в зависимости от типа загрязняющих веществ. К каждому потоку целесообразно подобрать соответствующую фильтрационную систему.

Преимущества системы оборотного водоснабжения

Применение системы оборотного водоснабжения предприятия имеет целый ряд преимуществ:

• резкое снижение вредных выбросов – сточные воды являются одной из основных причин ухудшения экологической обстановки. Система оборотного водоснабжения позволяет резко сократить объемы выброса загрязненной воды в окружающую среду, что позволит избежать выплат штрафных санкций за нарушение норм действующего экологического законодательства;
• снижение фактического водопотребления – повторное многоразовое употребление воды позволяет сократить ее количественное использование в десятки раз. Это как никогда актуально для предприятий, которые располагаются в маловодных регионах (для Украины – это лесостепные и степные районы). Экономический эффект особенно показателен в тех случаях, когда промышленное предприятие находится на большом расстоянии от водоема (источника водоснабжения). В этом случае приходится создавать целую систему насосных станций, чтобы обеспечить подачу воды, что влечет значительные затраты на оплату используемой электроэнергии;
• продление срока эксплуатации оборудования – вода, которая циркулирует в станции оборотного водоснабжения, проходит максимальную очистку от механических и химических примесей. Использование заборной воды требует её специальной предварительной подготовки, ведь в противном случае внутри на стенках теплообменников и трубопроводов может начаться образование кальцинированных наростов (отложений), что в дальнейшем может привести не только к снижению производительности оборудования, но и стать причиной его поломки. Непрерывная водоподготовка заборной воды ведет к увеличению расходов, а отказ от неё – к расходу на техническое обслуживание и ремонт оборудования. Именно поэтому оборотное водоснабжение это способ обеспечить оптимальные условия для функционирования промышленного оборудования;
• сокращение потерь ценных компонентов, которые попадают в воду во время производственного процесса. Оборотное водоснабжение дает возможность извлечь их и употребить повторно в целях производства.

Установка системы оборотного водоснабжения

Установка системы оборотного водоснабжения предприятий – достаточно сложный для реализации в технологическом плане процесс, ведь практически для каждого производства приходится подбирать и проектировать системы для очищения и обеззараживания сточных (отработанных) вод.

Необходимо учитывать множество факторов: требуемая производительность системы (какие объемы жидкости придется перерабатывать), степень загрязненности сточных вод, необходимость извлечения ценных (полезных) компонентов для их использования повторно в производстве и т.д. Именно поэтому очень часто применяется двухступенчатая схема очистки воды для оборотного водоснабжения, при которой отдельные участки и цеха, имеющие приблизительно стабильные по составу сточные воды, получают собственные локальные водоочистные сооружения и системы.

После предварительной очистки, удаляющей специфические (характерные именно для этого участка производства или цеха) примеси, сточные воды направляются в общую систему доочистки. Такая схема, несмотря на усложнение процесса, позволяет добиться лучших показателей очистки воды.

​

Сферы использования систем оборотного водоснабжения

Многие современные производственные процессы требуют использования значительных объемов воды, поэтому оборотное водоснабжение предприятий получает все большее распространение. Такие системы водоснабжения особенно актуальны в следующих отраслях:

• предприятия металлургической отрасли – система оборотного водоснабжения активно используется в процессах газоочистки. Вода после использования значительно нагревается и содержит множество инородных включений. Обычно в такой системе используют три степени очистки – охлаждение, отстаивание и фильтрация. После этого вода пригодна для использования повторно в системах газоочистки;
• предприятия в области машиностроения – в данной отрасли система оборотного водоснабжения дает возможность довести экономию потребления чистой (заборной) воды до 90%, особенно в процессах гальванизации металлов. При этом вода используется повторно как для приготовления электролитных растворов, так и для промывки деталей;
• заводы, задействованные в переработке нефти. Здесь современные технологии позволяют повторно использовать до 98% воды, задействованной в технологических процессах;
• пищевая промышленность – очищенную воду можно задействовать для промывания полуфабрикатов, а также в системах охлаждения как теплоноситель;
• энергетическая отрасль – прежде всего электростанции, как тепловые, так и АЭС. Вода, которая образовалась как результат охлаждения и конденсации пара, может использоваться для восполнения недостачи для основного рабочего процесса, а также для отвода тепла от подшипников, масла турбин, генераторов и т.д.;
• автомобильные мойки – сегодня их функционирование невозможно без установки целого комплекса водоочистных сооружений, состав которых включает отстойники, уловители нефтепродуктов, фильтры доочистки, биокаогуляторы и турбофильтры (вращение водяного потока позволяет отсеять крупные частицы земли, а также выполнить осаждение песка). Оборотное водоснабжение автомойки позволяет в разы сократить количество использованной заборной воды.

Очистка оборотной воды

Очистка механическим способом предназначена для удаления из использованной жидкости твердых минеральных и органических осадков. Механическая очистка основывается на подготовительном этапе промышленных стоков при надобности к биологическому и химическому способу более глубокой очистки.

Механическая очистка включает в себя процеживание жидкости через решетку, пескоулавливател и и систему отстаивания. Модели и диаметр этих оборудований зависят от составляющих деталей, характеристик и производственног о расхода стоков, а также способов химической и биологической обработки.

Установка обратного осмоса

Монтаж обратного осмоса позволит очистить воду в комплексном действии с удалением из нее катионов и анионов, а также других алкалоидных веществ.

Установка обратного осмоса совершает необходимый процесс, который состоит из:

Снижения объема на 75%, содержащих соль источников, подающихся на выпарное оборудование.

Снижает до минимальной степени финансовую затрату на покупку выпарного устройства.

Процесс выпаривания состоит из концентрации обратной жидкости с постепенным удалением частиц железа и кальция. Для полного избавления от канцерогенных взвесей применяют способ выпаривания, доводя процесс до кипения. Вся работа оборудования происходит за счет автоматического блока управления и составляет 24 часа в сутки.

​

«ИНТЕХ» — инжиниринговая компания. На нашем ресурсе air-ventilation.ru Вы можете узнать необходимую информацию и получить коммерческое предложение.

Отзывы о компании ООО «ИНТЕХ»:

Информация, размещенная на сайте, носит ознакомительный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой.

© 2003-2021 ИНТЕХ — Вентиляция и кондиционирование. Контакты

Вода для оборотного водоснабжения

Характеристики воды для оборотного водоснабжения для установки изомеризации

Маленьких Владислав Сергеевич,

аспирант Омского государственного технического университета.

Статья рассказывает о рациональном использовании водных ресурсов в нефтеперерабатывающей промышленности в качестве хладагента, раскрывает связанные с этим проблемы и предлагает пути к их решению. Основное внимание автор акцентирует на влиянии качества воды на износ оборудования и эффективность технологического процесса.

Ключевые слова и фразы: оборотное водоснабжение, качество воды, реагентная обработка воды, коррозия, установка изомеризации.

Актуальность проблемы обусловлена тем, что использование воды в качестве охлаждающего агента приво­дит к возникновению проблем коррозии, образованию накипи, загрязнения, развития и роста микроорганизмов в водооборотных циклах, образованию сточных вод.

Данные проблемы оказывают серьезное влияние на процесс производства, снижая эффективность теплопередачи, увеличивая расход энергии и повышая экс­плуатационные затраты, объем и качество сточных вод.

Все эти проблемы тесно связаны между собой и программы обработки оборот­ной воды учитывают их комплексное решение. Задача реагентной обработки – предотвратить выпадение солей жесткости и отложение микробиологиче­ских загрязнений в теплообменном оборудовании, а также обеспечить коррозионную защиту оборудования водооборотных циклов.

Исходя из вышеизложенного, целью работы является исследование качества подпиточной, оборотной воды блока оборотного водоснабжения установки изомеризации.

Анализ качества подпиточной, оборотной воды

Согласно действующему документу ВУТП-97 от 1997г., качество оборотной и подпиточной воды при комплексной обработке должно отвечать следующим показателям (таблица 1).

взвешенные вещества, мг/л

сульфаты не более, мг/л SO₄

хлориды не более, мг/л Cl

общее солесодержание, мг/л

карбонатная жесткость, мг-экв/л

некарбонатная жесткость, мг-экв/л

При солесодержании подпиточной воды более 500 мг/л производится сравнение вариантов:

— снижение солесодержания подпиточной воды,

— применение увеличенной промывки оборотной воды,

— использование специальных ингибиторов, работающих в оборотной воде с солесодержанием более 2000 мг/л,

— принимается наиболее рациональный вариант.

Свежая вода, подаваемая в системы оборотного водоснабжения, должна подвергаться очистке до кондиции, обеспечивающей качество подпиточной воды, указанное в пункте таблице.

За 2 года эксплуатации блока оборотного водоснабжения установки изомеризации выявлено, что в зимний период тепловая нагрузка на градирню снижается, в результате чего коэффициент упаривания (К_у) снижается до 1,6-2,0, в летний период наоборот, тепловая нагрузка увеличивается, в результате чего К_у повышается до 3,0-3,8 (график №1). В результате работы блока оборотного водоснабжения на оптимальном режиме в зимний период возможна его работа без проведения промывок системы, а в летний требуется корректировка солевого баланса оборотной воды.

График 1. Изменение коэффициента упаривания оборотной воды БОВ.

Подпиточная вода характеризовалась стабильным качеством на всем протяжении работы блока оборотного водоснабжения, показатели качества соответствовали нормативным требованиям, за исключением содержания взвешенных веществ и рН среды. Концентрация взвешенных веществ превышала допустимое значение (график №2), преимущественно, в весенне-летний период времени.

График 2. Изменение содержания взвешенных веществ в подпиточной и оборотной воде БОВ-Изомеризации, мг/л.

Сезонные изменения происходят и с рН подпиточной воды, в весенне-летний период рН увеличивается, в осенне-зимний период значение рН снижается (график №3). В последнее время отмечена тенденция увеличения рН свежей воды в реке Иртыш, свыше 8,5 ед. (в зимнее время).

График 3. Изменение pH подпиточной и оборотной воды БОВ-Изомеризации, ед.

Из графика №3 видно, что рН речной воды, поступающей на установку химводоочистки и насосную станцию водоподъёма, имеют расхождения значений от 0,5 до 1,0 ед. Причиной расхождений может служить колебание качества речной воды.

Оборотная вода по своему качеству не всегда отвечала нормативным требованиям, предъявляемым к качеству оборотной воды. В летний период времени, при увлечении температуры окружающего воздуха (график №4), происходило увеличение доли испаряемой воды, что вызывало рост карбонатной жесткости, коэффициент упаривания при этом составлял – 3,0-3,8 (график №1). Повышение содержания кальция (карбонатной жесткости) в оборотной воде свыше 90 мг/л приводит к образованию накипи и как следствие ухудшению охлаждения на холодильном оборудовании обслуживаемых установок. Предельное значение содержания кальция в оборотной воде, определено методом корреляции содержания кальция и карбонатной жесткости оборотной воды.

График 4. Изменение температур блока оборотного водоснабжения установки изомеризации, о С.

Как упоминалось ранее, содержание взвешенных веществ в оборотной воде превышало допустимое значение (график №2). Превышение сверх нормативного значения содержания взвешенных веществ составляло в среднем в 2-3 раза, в отдельный период зафиксировано значение – 308,0 мг/л (26.06.2012г.). Причинами высокого содержания взвешенных веществ является недостаточная и неэффективная фильтрация оборотной и подпиточной воды.

По данным еженедельного мониторинга оборотной воды, содержание нефтепродукта в оборотной воде, направляемой с блока оборотного водоснабжения на установку изомеризации, не превышало нормативного значения.

рН оборотной воды за весь период эксплуатации превышал требуемый диапазон и в среднем составил 8,7 ед. превышения имеют место в случаях превышения рН подпиточной воды (график №3).

Общее микробное число (ОМЧ), характеризующее микробиологическую загрязненность оборотной воды, в начальный период эксплуатации превышало рекомендованное значение (не более 10 4 КОЕ/мл) и составляло 10 4 -10 6 КОЕ/мл, в последующие периоды времени ОМЧ снизилось до уровня 10 4 -10 5 КОЕ/мл. Превышения преимущественно приходятся на летний период, когда происходит интенсивное развитие микробиологии.

На графике №5 представлена динамика изменения скорости коррозии в оборотной воде блока оборотного водоснабжения. Из графика видно, что скорость коррозии в период январь-май 2011г. не превышала нормативное значение не более 0,1 мм/год и в среднем составила – 0,0629 мм/год. В период июнь-август 2011г. произошло увеличение скорости коррозии до 0,4712 мм/год, причиной этого явилось увеличение содержания взвешенных веществ в подпиточной воде и как следствие в оборотной воде.

График 5. Изменение скорости коррозии в оборотной воде БОВ, мм/год.

В 2012г. скорость коррозии превышала нормативное значение не более 0,1 мм/год и в среднем составила – 0,1886 мм/год (0,1003-0,2519 мм/год). Превышение скорости коррозии объясняется отсутствием фильтрации подпиточной воды, что подтверждается результатами аналитического контроля по взвешенным веществам (график №2) и сниженным К_у оборотной воды (график №1) вследствие низкой температуры окружающего воздуха (график №4).

В большинстве случаев замеров скорости коррозии, коррозия является подшламовой, т.к. высокое содержание взвешенных веществ в обороной воде, способствует их осаждению на поверхности пластинок коррозии. Дополнительно осаждению взвешенных веществ на поверхность пластинок коррозии способствуют и условия их экспозиции, в условиях низких линейных скоростей оборотной воды (камера охлажденной воды).

Необходимо отметить, что в начальный период работы блока оборотного водоснабжения скорость коррозии отвечала нормативным требованиям, но в последующие периоды с увеличением содержание взвешенных веществ увеличилось (апрель 2011 г. – декабрь 2012 г.) она возросла.

Таким образом, превышение скорости коррозии в оборотной происходит по причине превышения содержания взвешенных веществ сверх нормативного значения.

1. Качество подпиточной воды не соответствует предъявляемым нормам по показателю качества – взвешенные вещества, на блоке оборотного водоснабжения. Отсутствует возможность отдельной фильтрации оборотной и подпиточной воды, что приводит к увеличению взвешенных веществ в оборотной воде и как следствие увеличению скорости коррозии.

2. Отсутствие поточного солемера и клапана продувки оборотной воды не позволяет в летний период поддерживать требуемый Ку, что приводит к отложению солей жесткости на оборудовании установки изомеризации, и неравномерности реагентной обработки блока оборотного водоснабжения, вследствие периодических промывок оборотной воды.

1. Ольков П.Л. Водоснабжение нефтеперерабатывающих заводов. – Уфа.: Уфимский нефтяной институт, 1998. 68с.

2. Сомов М.А. Водопроводные системы и сооружения. Учебник для вузов. – М.: Стройиздат, 1988. 399с.

3. Количественный химический анализ вод. Методика выполнения измерений массовой концентрации ионов меди в природных и сточных водах фотометрическим методом с диэтилдитиокарбаматом свинца. ПНД Ф 14.1:2.48-96. – М.: ГУАК Минприроды РФ, 1996.

4. Количественный химический анализ вод. Методика выполнения измерений рН в водах потенциометрическим методом. ПНД Ф 14.1:2:3:4.121-97. – М.: ГУАК Минприроды РФ, 1997.

5. Черкинский С. Н. и др. Гигиена и санитария. -1995. с. 11-14.

6. Шабалин А. Ф. Оборотное водоснабжение промышленных предприятий. — М., Стройиздат, 1996. 296 с.

7. СНиП 2.04.02-84. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. – М.: Стройиздат. 1986. 120с.

Поступила в редакцию 22.08.2013 г.