Насосные станции систем водоснабжения предприятий

2.2. Система с повторным использованием воды

 

Такая система применяется  в том случае, если есть потребитель  с большим расходом, сбросная вода которого по количеству и по качеству может удовлетворять всех остальных потребителей. Схема такой системы приведена на рис.2.

Рис.2. Схема системы водоснабжения с повторным использованием воды

Обозначения элементов  на этой схеме такие же как и на рис.1.

По существу это тоже прямоточная система, но, в данном случае, здесь из источника забирается только то количество воды, которое  необходимо потребителю 7.1. Остальные используют его сбросную воду.

Достоинства:

а) система позволяет  сократить забор природной воды и, следовательно, сброс стоком;

б) удешевляются практически  все элементы системы, так как  снижаются их производительности.

2.3. Оборотная система водоснабжения

 

Оборотная схема обладает еще большими возможностями в  удешевлении системы технического водоснабжения. Это достигается сокращением потребления свежей воды и сброса загрязненных стоков.

За создание оборотных  систем говорит то обстоятельство, что 75-85% технической воды в технологических аппаратах только нагревается. И, следовательно, после охлаждения она может вновь использоваться.

Один из вариантов  схем оборотных систем водоснабжения приведен на рис.3.

В этой системе можно  использовать и ту техническую воду, которая загрязняется легко удаляемыми примесями. Для этого систему необходимо оснастить очистными устройствами для загрязненных стоков 3.2. Прошедшая очистку вода насосами оборотной воды 2.3 подается в водоохлаждающее устройство 10, после чего она попадает в сборный резервуар 4.3. Отсюда вода насосами станции 2-го подъема снова подается через водопроводную сеть потребителям.

Рис.3. Схема оборотного производственно-технического водоснабжения: 1 – водозабор; 2.1 – насосная станция 1-го подъема; 2.2 – насосная станция 2-го подъема; 2.3 – насосная станция оборотной воды; 2.4 - циркуляционная станция; 3.1 – очистные устройства природной воды; 3.2 – очистные устройства загрязненных стоков; 4.2 – резервуар очищенной теплой воды; 4.3 – сборный резервуар очищенной и охлажденной воды; 7 – потребители воды; 8 - водопроводная сеть; 9 – сеть для сбора отработавшей воды; 10 – водоохлаждающее устройство.

 

При работе системы часть  воды теряется с уносом – Qун, испарением – Qисп, утечкой – Qут, продувкой  – Qпр и за счет сброса в канализацию части воды, которая не может быть использована повторно – Qсбр. Для компенсации этих потерь из природного источника забирается соответствующее количество свежей воды – Qист. Это количество оценивается с помощью материального баланса системы:

.                                   (1)

Величина продувки Qпр  находится из солевого баланса оборотной  воды (см. подраздел  ).

Количество добавляемой  воды составляет примерно 5-10% от общего количества потребляемой воды на производстве. То есть в 10-20 раз сокращается забор воды из источника по сравнению с прямоточной системой.

Преимущества оборотной  системы:

а) снижаются затраты  на сооружение водозаборных устройств, насосной станции 1-го подъема, водоводов, очистных сооружений природной воды;

б) снижаются сбросы загрязненной воды в водоемы.

Дополнительные затраты  на водоохлаждающие устройства, очистные сооружения стоков, насосной станции  оборотной воды быстро окупаются  даже без учета экологических  преимуществ.

Все оборотные системы подразделяют на локальные, централизованные и смешанные.

В локальных системах вода после восстановления потребительских  качеств используется в обороте одного (или последовательно в нескольких) технологических процессах.

В централизованных оборотных системах отработавшая вода собирается со всех производств, проходит обработку (очистку, охлаждение) единым потоком и опять возвращается на производство.

При смешанном водоснабжении  воды одной оборотной системы  используются в другой оборотной системе. Например, из охлаждающей системы вода поступает в экстрагенную, из экстрагенной системы – в транспортирующую и т.д.

Если оборотная система  работает без какого-либо сброса воды в источник, то она является замкнутой. Замкнутые системы – наиболее экологически чистые.

Техническое совершенство системы оборотного водоснабжения  может быть оценено коэффициентом использования оборотной воды kоб:

.                                                         (2)

В ряде отраслей (химическая, черная металлургия, нефтеперерабатывающая) этот коэффициент достигает значений 0,85-0,9.

Рациональность использования  воды, забираемой из источника, оценивается коэффициентом использования свежей воды kсв:

.                                                          (3)

Здесь Qоб – расход оборотной  воды в системе; Qсв – количество свежей воды, забираемой из источника; Qсб – количество сточных вод, сбрасываемых в водоем.

Для замкнутых систем kсв=1, для оборотных систем kоб и kсв всегда меньше единицы.

2.4. Бессточные системы водоснабжения

 

Благоприятные перспективы  для перехода к бессточным системам водоснабжения создаются при замене технологических процессов с потреблением воды на безводные. Например, замена мокрой очистки газов – сухой; гидротранспорт – пневмотранспортом; переход на воздушное оборотной воды в сухих градирнях; замена водоохлаждаемых конденсаторов холодильных машин – воздухоохлаждаемыми и т.п.

Важным вкладом является совершенствование технологического оборудования. Это сокращение утечек в воду сырья, нефтепродуктов и других веществ, затрудняющих их очистку.

Бессточные системы водоснабжения  удобнее всего создавать с  каскадным использованием продувочной воды. Пример такой схемы представлен на рис.4.

Рис.2.4. Схема бессточной системы  водоснабжения с каскадным использованием продувочной воды: 1 – водозабор; 2.1 – насосная станция 1-го подъема; 3.1 – очистные сооружения природной воды; 4.1 – резервуар чистой воды; 5 – водоводы; 8 – водопроводная сеть; 9 – сеть для сбора отработавшей воды и продувок "чистого" цикла; 11 – локальные оборотные системы "чистого" цикла; 12 – химводоочистка; 13 – локальные оборотные системы "грязного" цикла; 14 – технологические потребители расходующую воду без остатка; 15 – станция обезвреживания стоков; 16 – трубопроводы продувочной воды из оборотных систем "грязных" циклов.

Эта бессточная система  организована на основе объединения  автономных локальных оборотных систем цехов и производств в общую (единую) схему использования технической воды на предприятии.

Локальные системы должны иметь свои водоохлаждающие устройства, водоочистку, устройства для уничтожения или доочистки шламов и продувочных вод. Это удобно, так как в каждой локальной системе свои загрязнения и свои методы очистки.

В таком случае все  локальные системы делят на группы по качеству используемой воды.

В 1-ю группу включают "чистые" циклы. Они обслуживают  потребителя с наивысшими требованиями к воде (по примесям и температуре). Это ТЭЦ, компрессорные установки, холодильные и кислородные станции, цеха с большим количеством кожухотрубных теплообменников и т.п., то есть там, где накипь и отложения могут существенно снизить эффективность технологических процессов.

В этих циклах вода не загрязняется. Качество ее зависит от добавочной воды и величины продувки.

Во 2-ю группу включают локальные оборотные системы "грязных  циклов", то есть там, где вода соприкасается с технологическим продуктом. Ее качество определяется примесями от продукта, а не качеством подпитки системы. Это технологическая очистка газов, гидротранспорт различных материалов, охлаждение материалов поливом или погружением, промывка после крашения, травления и др.

Последнюю, 3-ю группу образуют технологические потребители  расходующие воду безвозвратно и для которых качество воды не имеет существенного значения. К ним можно отнести установки мокрого тушения кокса и шихты, гидрообеспыливание помещений, грануляцию шлака, производство бетона и др.

Работает бессточная система следующим образом (см. рис.2.4.). Вода из источника через водозабор, насосные станции 1-го и 2-го подъема по водоводам подается в сеть чистой воды 8. По этим трубопроводам свежая вода подается на химводоочистку 12 и на все производства, где требуется свежая вода.

Подпитка "чистых" циклов – только свежей водой. Продувочная  вода этих оборотных систем через систему трубопроводов 9 обеспечивает подпитку оборотных систем "грязных" циклов. Здесь потребление свежей воды сведено к минимуму.

Продувочная вода "грязных  циклов подается к потребителям 14, потребляющих воду безвозвратно.

Если балансы циклов неблагоприятны, то есть имеются излишки продувочной воды "чистого цикла", то эти излишки могут быть направлены в ХВО (12) вместо свежей для получения питательной воды котлов или систем испарительного охлаждения. При излишках продувочных вод "грязного цикла" их направляют на станцию обезвреживания стоков 15. Там, в зависимости от состава загрязнений, их выпаривают, сжигают и т.п.

Перевод системы производственно-технического водоснабжения промышленных предприятий на бессточный режим – основной метод их совершенствования.

2.5. 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.5.

Рис.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.

2.6. 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;

-низкого давления.

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.

 

3. Насосные станции  систем водоснабжения предприятий