Промышленное водоснабжение предприятий

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

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

Рисунок 1: Промышленное водоснабжение

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

Источники воды для предприятий

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

Рисунок 2: Водохранилище

Особенности и сложности систем водоснабжения предприятий

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

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

Рисунок 3: Сбросы отработанной воды из предприятия

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

Виды схем водоснабжения промышленных предприятий

Схемы водоснабжения промышленных предприятий могут быть:

Прямоточная схема водоснабжения

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

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

Рисунок 4: Прямоточная система водоснабжения

Последовательная схема водоснабжения

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

Рисунок 5: Последовательная схема водоснабжения

Оборотная схема водоснабжения

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

Рисунок 6: Оборотная схема водоснабжения

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

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

Рисунок 7: Схемы промышленного водоснабжения

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

Применение схем водоснабжения

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

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

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

Рисунок 8: Система противопожарного водоснабжения на предприятии

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

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

2.6. Водоснабжение промышленных предприятий от городского водопровода

Хозяйственно-питьевой водопровод промышленного предприятия, размещенного в черте города, получает воду от общего городского или районного водопровода.

Подача воды из городской сети в хозяйственно-питьевой водопровод предприятия осуществляется по двум или нескольким вводам из различных магистральных линий городской водопроводной сети. В зависимости от напора воды в городской сети используют различные схемы подключения внутризаводской сети к городскому водопроводу.

Если требуемый свободный напор сети предприятия превышает напор городской сети, то ставят повысительные насосные станции, а иногда и регулирующие емкости. Эти емкости позволяют забирать равномерно воду из городского водопровода в течение суток, а подавать в сеть предприятия по заданному графику. Варианты таких схем подключений приведены на рис.2.5.

Рис.2.5. Схемы подключения хозяйственно-питьевого водопровода предприятия к городскому водопроводу: а) – через насосы – повысители напора; б) – через насосы и запасную емкость; в) – через насосы и регулирующую емкость; 1 – городская магистраль водопроводной сети; 2 – насосная станция с повысительными насосами; 3 – водопроводная сеть предприятия; 4 – водонапорная башня; 5 – запасная емкость; 6 – регулирующая емкость.

Хозяйственно-питьевой водопровод предприятия может быть объединен с производственным, если требования к воде одинаковы. Но на мелких предприятиях такое объединение может оказаться экономически целесообразным, даже если качество питьевой воды не требуется. Строить самостоятельный производственный водопровод дороже.

2.7. Система противопожарного водоснабжения

Эти системы предназначены для обеспечения пожарной безопасности людей, технологического оборудования, материальных ценностей, зданий и сооружений.

По способу создания напора противопожарные водопроводы подразделяют на следующие типы:

-постоянно высокого давления;

-высокого давления, повышаемого только во время пожара;

Противопожарный водопровод постоянно высокого давления строят редко. Так как он требует больших материальных затрат (высокая водонапорная башня, отдельная пневматическая установка).

Пожарный водопровод высокого давления с повышением давления во время пожара строят на предприятиях с повышенной пожароопасностью. Это бумажные комбинаты, нефтеперерабатывающие комплексы и т.п. Этот водопровод объединяют с хозяйственно-питьевым водопроводом предприятия. При пожаре в промышленном водопроводе давление остается без изменения и не нарушаются производственные процессы.

Объединение пожарного и хозяйственно-питьевого водопроводов целесообразно, так как хозяйственно-питьевой водопровод более разветвлен и охватывает большую часть территории предприятия. В таких системах на улице размещают гидранты, в зданиях – пожарные стояки с пожарными кранами. Начальный напор (от башни) достаточен для тушения пожаров в начальной стадии. После пуска пожарных насосов башни отключаются, так как напор, развиваемый насосами, превышает высоту водонапорного бака.

Пожарный водопровод низкого давления, объединенный с производственным, строят на производствах, где пожарный расход мал по сравнению с производственным и он не снижает давления в системе.

Часто разделяют сети. Для наружного пожаротушения используют объединенный пожарно-производственный водопровод низкого давления. Для тушения внутренних возгораний используют хозяйственно-питъевой водопровод. Эта схема рациональна, но напор в сети низкого давления должен быть не ниже 10 м.

Выбор той или иной схемы зависит от характера производства, занимаемой территории и других местных условий.

Водоснабжение промышленных предприятий: виды систем и принципы их работы

Насосная станция на промышленном предприятии

Водоснабжение населённых мест и промышленных предприятий, может быть вполне сопоставимо по объёмам потребления. Мало того, производственные системы иной раз расходуют больше воды, чем всё население крупного города. Образовавшиеся в результате технологических процессов сточные воды, могут быть насыщены вредными примесями, и являют собой угрозу – если не человечеству в целом, то окружающей среде точно.

В рамках борьбы за экологию, инженеры и технологи стараются уменьшить водопотребление на предприятиях — а соответственно, снизить и количество стоков, внедряя на предприятиях оборотные и замкнутые системы. О наиболее эффективных из них далее и пойдёт речь. Знакомьтесь с представленной информацией, и смотрите видео в этой статье с тематикой: «Промышленные нужды: водоснабжение».

Принципы создания производственных систем

Чтобы добиться значительного снижения стоков, строительство промышленного водоснабжения должно рассматриваться в совокупности с канализацией.

В организации водоснабжения

Внимание! Снабжение водой промышленных предприятий, и её отведение, должно быть единой системой, в которой поэтапно происходит подача воды, её отведение, и очистка перед повторным применением.

Это является первым, и самым важным условием создания эффективной системы водопотребления на предприятиях. Схематично это выглядит, как показано на фото снизу.

Водоснабжение промышленное: структурирование оборотных систем

• Вторым принципом, должно являться использование в производственных циклах не свежей воды из источников, а стоков из городских централизованных систем, прошедших соответствующую очистку. Здесь, конечно, не идёт речь о пищевых, фармацевтических, или косметологических производствах.
• Имеется в виду водоснабжение нефтехимических предприятий, или, допустим, водоснабжение предприятий чёрной металлургии. В их системы, чистая вода из первоисточника может подаваться лишь для компенсации потерь воды в процессе прохождения технологического цикла.
• Третий принцип гласит, что очистка должна быть сведена лишь к восстановлению воды или технологического раствора до того качества, которое позволит вновь пустить их в производство. С этой целью и создаются локальные системы замкнутого типа, на которых основано всё водоснабжение в промышленности.

Промышленное водоснабжение: пример расчёта системы очистки

Ну а четвёртым условием, которое обеспечит эффективность системы промышленного водоснабжения на предприятиях – это минимальные энергетические и финансовые затраты, требуемые на доведение сточных вод до кондиции, позволяющей использовать их вторично.

В проектировании

Бытовое и промышленное водоснабжение отличаются тем, что во втором случае невозможно сделать что-либо по принципу «своими руками». Система должна быть спроектирована – причём, одновременно с основной технологией.

В проекте даётся научное обоснование качеству воды, участвующей в технологическом процессе. Очищенные стоки здесь рассматриваются не как вспомогательный ресурс, а как технологический раствор для завершения производственной операции.

• Так как замкнутая система предприятия является достаточно сложной структурой, на её создание требуется немало времени и средств. Решение подобных задач, сегодня в приоритете как для вновь разрабатываемых систем, так и для реконструируемых объектов.
• Водооборот – то есть соотношение объёмов повторно используемых вод, в целлюлозно-бумажных, химических и металлургических предприятиях доходит чуть ли не до 95%. И, тем не менее, свежей воды, необходимой для восполнения потерь, используется этими предприятиями очень много.
• Больше всего расходуется целлюлозно-бумажными комбинатами – до 500 м3, тогда как водоснабжение нефтеперерабатывающих предприятий поглощает вдвое меньше.
• Так что, проектировщикам есть куда стремиться — тем более, что современные технологии позволяют получить из канализационных стоков воду практически любой степени очистки.

Единственно, что тормозит процесс создания систем замкнутого типа – так это высокая стоимость и причины, имеющие организационный характер. В любом случае, стремиться нужно к тому, чтобы экономически замкнутые системы имели преимущество перед прочими вариантами.

Разновидности систем промышленного водоснабжения

Что такое промышленное водоснабжение в целом, мы пояснили. Теперь давайте более детально разберёмся с назначением производственных водопроводов, и принципом их работы.

Пожалуй, самое большое значение в вопросе устройства производственного водоснабжения, имеет назначение воды и её качество. Вот с этого мы и начнём.

Как на предприятиях используют воду

В зависимости от деятельности предприятий, вода может ими расходоваться не только на технические нужды, но и на пожаротушение, поливку территорий. На любом производстве должен быть так же и хозяйственно-питьевой водопровод.

Ведь работающим на нём людям тоже требуется вода — для питья и помывки. Соответственно, водопроводов на предприятии может быть несколько.

Для помывочных узлов на предприятиях, нельзя использовать техническую воду

Если говорить о питьевом водопроводе (см. Питьевое водоснабжение и его источники: откуда берётся вода для водопровода), то в подавляющем большинстве, водоснабжение населённых мест и промышленных предприятий осуществляется из общей централизованной сети. Расход воды на такие нужды, и проектирование самого водопровода, осуществляется по нормам 2.04.02-84.

Обратите внимание! Когда мощности городского водопровода способны полностью обеспечить посекундный расход, то на предприятии просто предусматривается разводка сети по всем зданиям и цехам. Если подача централизованного водопровода не обеспечивает расчётную потребность предприятия, то на его территории устанавливается насосная станция с накопительным резервуаром — а от неё уже осуществляется разводка подающего трубопровода.

Насосная станция для чистой воды

• На поливку территории, вода может использоваться предприятием как из хозяйственно-питьевого водопровода, так и из производственной системы, которая транспортирует не загрязнённую воду.
• Расход воды, затрачиваемой на нужды пожаротушения, зависит от габаритов зданий и степени их огнестойкости. Но решающее значение тут имеет категория пожароопасности производства.
• В зависимости от необходимого объёма, вода на тушение пожара может подаваться как из производственной или питьевой системы, так и из отдельно спроектированного пожарного водопровода (см. Требования к противопожарному водопроводу: обзор действующих правил).

Отдельный пожарный водопровод на предприятии

Качество технической воды

Система технического водоснабжения промышленных предприятий — если судить по количеству потребляемой воды, является основной. В зависимости от разновидности производства, вода может использоваться на создание технологических растворов, парообразование, промывку продукции, охлаждение инженерного оборудования и многое другое.

При этом она может не только насыщаться различными примесями, но и значительно нагреваться. Все эти изменения позволяют классифицировать технологически отработанную воду.

Вот как это выглядит:

Категории воды	Критерии их определения
I категория	Вода, применяемая в качестве теплоносителя. При использовании в теплообменниках, а так же для охлаждения оборудования: турбин, компрессоров, печей, она, хоть и нагревается, но практически не загрязняется.
II категория	Вода второй категории качества, поглощает и транспортирует примеси, неизбежные для прохождения производственного цикла, и при этом не нагревается. Это чисто техническое применение: гальванические и электронные производства, текстильная промышленность.
III категория	К этой категории относится вода, которая одновременно участвует и в охлаждении, и в транспортировании примесей, и нагревается. Используется для мокрой очистки газов, охлаждения машин разливки горячего металла, прокатных станов в металлургии.
IV категория	Это вода на чисто промышленные нужды: водоснабжение химических производств, изготовление электролитов, красок. Такие растворы вообще не должны попадать в сточные воды.
V категория	Не поступает в сток и вода, используемая в пищевой промышленности для изготовления консервов, напитков, кондитерских изделий, и т. д.
VI категория	Эта категория применяется только как теплоноситель в теплоснабжении и энергетике – в виде горячей воды или пара. Она постоянно циркулирует в теплотехнических контурах, и так же никогда не сбрасывается в сток.

Внимание! Для оборотных и замкнутых систем чаще всего используют воду I – III категорий. Три последние категории, используются в прямоточных системах, в составе которых обязательно присутствуют: сооружения водоподготовки, которые применяют для приготовления воды нужного качества, насосные станции для её транспортировки — и естественно, сеть трубопроводов с требуемым давлением.

Установка для подготовки воды

Основные производственные схемы

Теперь рассмотрим, какие промышленные системы водоснабжения нашли наибольшее применение.

Всего их пять, и их краткие характеристики мы приведём в таблице:

Прямоточная система, с вторичным использованием отработанной воды

Наименование и схема системы	Краткая характеристика и особенности
В простейшем варианте прямоточной системы присутствуют: сооружения, позволяющие производить забор воды из источника; водопроводные сети; ветвь трубопровода, по которой отработанная вода сливается обратно в источник. При этом качество сбрасываемой в водоём сточной воды, должно соответствовать параметрам, которые определяет инструкция СанПиН. В основном, такие системы предусматриваются в предприятиях, использующих воду I категории. наименьшая техническая сложность систем; невысокая цена. слишком большой забор воды; при сбое в работе очистных сооружений, загрязнённые стоки могут попадать в водоисточник.
Эта схема незначительно отличается от предыдущего варианта. Разница только в том, что в ней не один, а два потребителя воды. После того, как вода пройдёт технологический цикл потребителя П1, она повторно используется — но теперь уже потребителем П2. И только после этого она сбрасывается в водоём. Так как сброс производится без очистки, данная система водоснабжения промышленных предприятий может быть применена только при использовании в производстве воды I категории. Очистные сооружения в такой схеме, чаще всего предусматриваются для очистки воды после первого потребителя, перед её подачей второму. Такая система экономически более целесообразна, так как позволяет уменьшить общий объём забора воды.
Оборотные системы водоснабжения на промышленных предприятиях, применяются гораздо чаще, чем прямоточные. Их структура и последовательность установки сооружений, могут варьироваться в зависимости от того, насколько изменяются показатели качества воды после её отработки. Выглядеть схема может так: отработанная нагревшаяся вода собирается в накопитель, после чего насосами подаётся к охладителю. После нормализации температуры, вода попадает во второй резервуар, из которого и осуществляется подача потребителю на повторное использование. Как вариант, вода, прошедшая производственный цикл, подаётся не в резервуар, а сразу на охладитель, что значительно упрощает схему, и снижает её стоимость. Но это уже зависит от категории воды. Для II категории могут использоваться и очистные сооружения.
Комбинированные схемы водоснабжения промышленных предприятий предусматривают там, где существует необходимость обеспечивать водой сразу несколько потребителей различных категорий. Например, есть три потребителя, для двух из которых требуется осветлённая вода, а третьему достаточно воды более низкого качества. В этом случае, для него создаётся локальная система, в которую вода подаётся из источника без предварительной очистки.
Водоснабжение промышленных производств посредством проектирования замкнутых систем, представляется наиболее перспективным и эффективным с точки зрения экологии. И об этом мы уже говорили в начале статьи. Это бессточные системы, в которых отработанная вода проходит комплексную очистку, а извлечённые из неё примеси пускают в утилизацию или используют как вторсырьё. Это могут быть как локальные системы для одного потребителя (как на фото), так и централизованные, предназначенных для снабжения водой нескольких потребителей. Обратите внимание! Технически, централизация возможна только в случае, когда к качеству воды у всех потребителей одинаковые требования. Заключение На крупных предприятиях может быть несколько десятков потребителей, у каждого из которых будут индивидуальные требования к качеству используемой воды. При этом отработанная вода тоже может сильно отличаться по составу. Создание таких систем является делом архисложным и очень ответственным, чаще всего не имеющим однозначности в решениях. Проектируют их всегда индивидуально – никаких типовых проектов тут быть не может. Тем более что и напоры в трубопроводах, и режим работы, у разных потребителей системы могут не совпадать. Поэтому, водоснабжение промышленных объектов начинается со сбора и систематизации исходных данных, группировки потребителей воды, определения степени надёжности подачи для каждого. Только после этого предприятия начинают разрабатывать варианты схем, возможные с точки зрения технического воплощения. Оцените статью Вам также может понравиться 2 трубная только отопление Схемы двухтрубных систем отопления для частного дома 2 трубная система отопления частного дома своими руками схема Двухтрубная система отопления: все нюансы, которые 2 трубная система отопления диаметр труб Необходимый диаметр труб для разных систем отопления 2 питьевой пояс водоснабжения Постановление Главного государственного санитарного 2 питьевое водоснабжение для предприятия Водоснабжение промышленных предприятий: виды систем 2 категория водоснабжения для расчета штатного расписания муп Штатное расписание. Унифицированная форма Т-3 Штатное 1 категория водоснабжения требования Исполнительная документация Какие бывают категории 354 постановление правительства холодное водоснабжение Постановление Правительства РФ от 06.05.2011 N 354 (ред. Контакты Правообладателям Политика конфиденциальности