СИСТЕМЫ И СХЕМЫ ПРОМЫШЛЕННОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ
Система водного хозяйства—это сложное понятие, включающее в себя принцип построения всего хозяйства от водоподачи до водоотведения.
Системы водообеспечения промышленных предприятий классифицируют по способам использования воды: прямоточные, оборотные и с повторным использованием воды и замкнутые, которые подробно будут рассмотрены ниже.
Отметим, что прямоточные системы в настоящее время используются достаточно редко. При них на промышленных предприятиях (рнс. 3.4, д) вода обычно входит в состав выпускаемого фабриката или существенно изменяет свой состав, в связи с чем ее повторное использование нецелесообразно. В этом случае она передается на очистные сооружения.
В оборотных системах водоснабжения (рис. 3.4, е), когда всма применяется в основном для охлаждения, в целях ее экономии оказывается целесообразным сбрасываемую предприятием (или отдельным цехом) нагретую воду охлаждать и подавать для повторного использования.
При этом из водоисточника подается до 10 % общего количества используемой воды (подпитка) для восполнения потерь (продувка) при ее обороте. Оборотную воду приходится охлаждать, подвергать некоторой очистке и кондиционировать.
В системах повторного использования вода, сбрасываемая одним из промышленных потребителей, может быть использована другим, что позволяет уменьшить количество воды, забираемой из водоисточника.
На промышленных предприятиях устраивают водопроводы следующего назначения: отдельные производственные и хозяйственно-противопожарные; отдельные производственно-противопожарный и хозяйственно-питьевой; отдельные производственный, противопожарный и хозяйственно-питьевой; объединенный производственно-противопожарно-хозяйственный.
Для водоемких промышленных предприятий, расположенных в черте города, которые могут использовать малоочищенкую или неочищенную воду, обычно устраивают- самостоятельные (отдельные от городского) производственные
Рис. 3.4. Системы производственного водоснабжения: а— прямоточная; б— прямоточная с повтор ным использованием боды; в — оборотная; г—комбинированная: / — водозабор с НС-1; 2 — водоочистные сооружения; 3 — НС-11; 4 — подача речной воды; 5 — промышленное предприятие; 6—сброс отработавшей воды; 7 — станция очистки сточных вод; ^ — сброс воды в реку; 9—юдоо^лавдающее устроііство; 10— сборная камера; // — НС оборотной ВОДЫ |
водопроводы. Подобные водопроводы сооружают для ірулп предприятий, раз — мещеншлх в одном районе города.
Другим характерным типом объектов водоснабжения являются крупные водоемкие промышленные предприятия, расположенные за пределами горо/іД- При проектировании водопроводов подобного промышленного предприятия и жилого поселка при нем необходимо учитывать расходы воды на производственные нужды предприятие хозяйственно-питьевые нужды населения жилого поселка и рабочих во время пребывания их иа производстве, на поливку заводской территории и зеленых насаждений, на тушение пожара на предприятии и в поселке. На промышленном предприятии в зависимости от качества используемой им воды можно устраивать как объединенные, так и раздельное системы подачи воды на нужды производства, хозяйственно-питьевые и противопожарные нужды.
Чаше всего противопожарные обязанности возлагают на систему хозяйственно-питьевого водопровода, имеющего обычно большую разветвленность на территории предприятия. Иногда для этого используют систему произ
водственного водопровода, а на предприятиях с повышенной опасностью устраивают отдельные противопожарные водопроводы.
Иногда система производственного водоснабжения значительно усложняется тем, что отдельные производственные потребители, входящие в состав предприятия, предъявляют различные требования к качеству воды или к напору, под которым она поступает (табл. 3.9). Поэтому приходится сооружать несколько систем производственных водопроводов.
На каждом промышленном предприятии устанавливают нормы водопоіреб — ления и водоотведения.
Необходимое для каждого производства количество воды, а также образующихся отработавших вод устанавливается технологическим расчетом или принимается на основании передового опыта. Они могут быть приняты по действующим ведомственным технологическим или укрупненным нормам (например, «Укрупненные нормы расхода воды и количества сточных вод на единицу продукции для различных отраслей промышленности». М., Стройиздат, 1988). Следует отметить, что предприятие постоянно ведет работу по совершенствованию этих норм в двух направлениях: замены части свежей на оборотную (правда, только до максимального значения % оборотного водоснабжения на данном производстве); уменьшение абсолютного количества потребляемой (прежде всего, свежей) воды за счет ужесточения технологической дисциплины, внедрения маловодных и безводных процессов и др.
Соответственно назначению воду производственно! о водообеспечения можно разделить на четыре категории:
• вода I категории используется для охлаждения жидких и конденсации газообразных продуктов в теплообменных аппаратах без соприкосновения с продуктом; вода нагревается и практически не загрязняется, могут лишь быть аварийные уіечки жидких и газообразных продуктов в воду при неисправных теплообменных аппаратах, загрязняющие ее;
• вода II категории служит в качестве среды, поглощающей различные нерастворимые (механические) и растворенные примеси; веща ие нагревается (обогащение полезных ископаемых, гидротранспорт), но загрязняется механическими и растворенными примесями;
• вода III категории используется так же, как и вода II категории, но подвергается наїреву (улавливание и очистка газов в скрубберах, тушение кокса и т. п.);
• воду IV категории используют в качестве экстрагента и растворителя реагентов (например, при флотационном обогащении природных ископаемых) и она загрязнена в основном растворимыми и органическими веществами.
Эффективность использования воды на промышленных предприятиях оценивается тремя показателями.
1- Техническое совершенство системы водоснабжения оценивается количе’ ством использованной оборотной воды Р(6, %:
ПРИМЕРНЫЕ ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К КАЧЕСТВУ ПРЕСНЫХ ВОД, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ОХЛАЖДЕНИЯ,
ОЧИСТКИ ГАЗОВ И ОБОГАЩЕНИЯ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ______________________________________________
Наименование показателей качества воды |
Вода 1 категории, используемая для охлаждения оборудования и продукта в теплообмелных аппаратах (без соприкосновения с ним), работающих при температурах охлаждения продукта или стенках |
Вода, используемая как среда, поглощающая и транспортирующая примеси |
|||||
£80 °С |
81М00°С! |
, > 400 °С (с огневым обогревом*3 |
без пагрева (обогащение полезных ископаемых, гидроюлоудаление и др.)> вода П категории |
с нагревом (улавливание иочистка газов, гашение кокса и др.), вола ІГТ категории |
|||
Физические |
|||||||
1 |
Температура*1, °С |
<25-28 |
<28-40 |
£40-45 |
Не нормируется |
£25-30 |
|
I |
Взвешенные вещества, мг/дм3: |
||||||
1 |
в оборотной воде*1 |
<20-50 |
<20-30 |
<20-30 |
При гравитации до |
150-200 |
|
1 |
1000—10000» при фло |
||||||
тации до 200 |
|||||||
1 |
в добавочной воде |
10-20 |
10-20 |
5-10 |
Не нормируется |
Не нормируется |
|
Масла и смопо-образующис продукты |
<20 |
£ї0-20 |
<10 |
Не нормируется |
Тоже |
||
Ъфиро-растворимые) в оборотной воде |
|||||||
1 Запах, баллы |
| |
<3 |
S3 |
<3 |
<3 |
<4 |
|
Химические |
|||||||
Значение pH |
6,5-8,5 |
б, 5-8,5 |
б,5-8,5 |
Не нормируется |
6,5-9 |
||
Жесткость общая, мг-экв/дм3 |
Не нормирует- |
<7 |
<5 |
» » |
Не нормируется |
||
Жесткость карбонатная, мг-экв/дм5: |
|||||||
добавочной воды |
Не менее 1,5 и |
1-2 |
0,5-2 |
» » |
Необходима об |
||
не более 2,5 |
работка воды при |
||||||
очистке галов |
|||||||
оборотной воды |
2-3,5 |
1,5-3 |
1,5-2,5 |
» » |
Не нормируется |
Наименование показателей |
Вода I категории, используемая для охлаждения оборудования и продукта в теплообменных аппаратах (без соприкосновения с ним), работающих при температурах охлаждения продукта или стенках |
Вода, используемая как среда, поглошаюшая и транспортирующая примеси |
|||
качества воды |
<80 °С |
SCM00 °С*2 |
> 400 °С (с огневым обогревом’^ |
без нагрева (обогащение полезных ископаемых, гилрозолоудаление и др.). вола 11 категории |
с нагревом (улавливание и очистка газов, гашение кокса и др.). вода III категории |
В оборотной воде, мг/дм3: общее солееодержание или сухой |
£2000 |
<1300 |
<800 |
» » |
Не нормируется |
остаток хлориды*5 |
<350 |
<350 |
<150 |
» » |
» » |
сульфаты*5 |
■£500 |
^600 |
<250 |
» » |
» » |
железо общее*5, ие более |
1-4 |
1^ |
1,4 |
При гравитации не |
» » |
Окисляемость пермангаиатная, мг/дм3 |
<20 |
<20 |
<20 |
нормируется, при флотации до 10 Не нормируется |
» » |
ХПК в добавочной воде, мг/дм3 |
100 |
Не нормируется |
Не нормируется |
То же |
» » |
blTKs, мг/дм3 |
15-30 |
Биологически 10-15 |
10-5 |
» » |
» » |
Биогенные элементы в добавочной воде, мг/дм5: азот обший |
<80 |
<80 |
» » |
» У> |
|
фосфаты (?зО = 1.5РО. І |
2,5 |
2,5 |
» » |
» » |
|
*’ Уточняется в зависимости от технологического процесса по допустимой разнице температуры. *2 Может быть водяное охлаждение заменено |
|||||
воздушным. ’3 На металлургических печах применяется испарительное охлаждение (кипящей водой}. Уточняется в зависимости от скорости движения |
|||||
охлаждающей воды в теплообменных аппаратах. *5 Величина желательная, уточняется в зависимости от других показателей. Большее содержание |
|||||
допустимо при отсутствии карбонатных отложений и при скорости воды в аппаратах более 0,5 м/с. |
(3.12) |
где Q-сії бкт’ 6с ~ количество ВОДЫ, используемой соответственно в обороте, забираемой из источника и поступающей в систему водоснабжения с сырьем.
2. рациональность использования воды, забираемой из источника, оценивается коэффициентом использования Rm;
к«* -= ®,х + Єс+ ЄсфУ(Є,,. + Qc) < 1. (3.13)
3. Потери воды, %, определяются по формуле
С=(Є1ІП + ес — ес5р)/(еш + ес + Qma + ер6). 100, (3.14)
где Qm’— количество воды, используемой в производстве последовательно.
Качество и свойства воды, подаваемой для производственных целей, устанавливают в каждом конкретном случае в зависимости от роли воды и требований технологического процесса установок и производств с учетом используемого сырья.
Общими являются следующие требования к качеству и свойствам технической воды.
Вода должна быть безвредной для здоровья обслуживающего персонала и не обладать отрицательными органолептическими свойствами (при открытой системе). В качестве нормы степень санитарной безопасности может быть охарактеризована для используемых, в системах промышленного водоснабжения вод (природных, оборотных и очищенных сточных), не требующих дезинфекции или прошедших дезинфекцию хлором, величиной (количество кишечных палочек в I л воды), которая не должна быть более 1000; в последнем случае содержание свободного хлора в этой воде после хлорирования и 30-минутного контакта ее с хлором должно быть не менее 1,5 мг/дм*.
Вода, используемая для охлаждения продукта или конструктивных элементов оборудования, не додана выделять механических, карбонатных или других солевых отложений свыше допустимой величины. Допустимая концентрация взвеси крупностью до 0,05 мм в охлаждающей оборотной воде дана в табл. 3.10.
Допустимой величиной ориентировочно можно считать скорость отложения взвесей (механических и солевых) не более 0,25 г/(м2-ч) или слой 0,08 мм в месяц (при чистке аппаратов). При необходимости воду обрабатывают тем или иным способом.
Вода не должна вызывать точечной и язвенной коррозии, а также равномерной коррозии металла со скоростью, превышающей 0,09 г/(м2-ч) (или слои 0,1 мм в юд), и разрушения бетона; может быть допущена равномерная коррозия углеродистой стали со скоростью не более 0,45 г/(м2-ч) (если слой до 0,5 Мм В год) при отсутствии признаков точечной или язвенной коррозии. При
Таблица 3.10 ДОПУСТИМАЯ КОНЦЕНТРАЦИЯ ВЗВЕСИ (крупностью до 0,05 мм) В ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ОБОРОТНОЙ РОДЕ
|
необходимости применяют бсшсе стойкие материалы или воду обрабатывают тем или иным способом.
Вода не должна способствовать развитию биологических обрастаний тепло — обмеиных аппаратов и охладителей оборотной воды со скоростью, большей 0,07 г/(м2-ч) (слой 0,05 мм в месяц) по воздушносухой массе.