Переход к системе оборотного водопотребления: Как вы понимаете выражение «переход к системе оборотного водопотребления»?

Оборотное водоснабжение | Агростройсервис

Что такое оборотное водоснабжение

Оборотное водоснабжение – это система обеспечения водой нужд производственного предприятия, при которой использованная вода после соответствующей подготовки подаётся повторно. Оборотное водоснабжение или водооборотный цикл представляет собой замкнутую систему, состоящую из различного технологического оборудования, соединённого трубопроводами.

Вода достаточно дорогой ресурс, её доставка на предприятие также требует определённых затрат. Поэтому для экономии средств предприятия имеет смысл использовать воду повторно. После использования и прохождение через оборудование вода, как правило, меняет свои свойства, может загрязняется продуктами производства. Сброс такой воды негативно влияет на окружающую среду, что в свою очередь может повлечь санкции со стороны контролирующих органов в области экологии.

Использование системы оборотного водоснабжения

Чаще всего вода используется как теплоноситель для нагрева или охлаждения оборудования. Также оборотное водоснабжение используется в гальванике, в горнодобывающей промышленности, ТЭЦ, в пищевом производстве и др.

Сферы применения:

• Транспортировка нефти и ее переработка
• Металлургическая и горнодобывающая отрасли
• Химическая и нефтехимическая промышленность
• Тепловые и атомные электростанции
• Лакокрасочная и целлюлозно-бумажная промышленность
• Машиностроение
• Сфера обслуживания автомобильного и железнодорожного транспорта
• Пищевые и перерабатывающие сельхозпродукцию предприятия

Как указывалось выше, после прохождения воды через оборудование, она, как правило, загрязняется продуктами производства, поэтому перед повторным использование воду необходимо подготовить (произвести водоподготовку). В зависимости от характера загрязнений используют различные способы водоподготовки – отстаивание, фильтрация, добавление реагентов, охлаждение, продувка.

Фильтрация используется для очистки воды от механических загрязнений. Очень часто используется боковая фильтрация, когда фильтруется не весь поток воды, а его часть, при этом поддерживается допустимая концентрация примесей. В случае выхода из строя фильтра такая система позволяет какое-то время продолжать рабочий процесс, до замены фильтрующего элемента. Также для механической очистки воды применяются резервуары-отстойники.

Для очистки воды от растворённых примесей используется химическая очистка воды. Так, для декарбонизации жёсткой воды во избежание соляных отложений используют различные кислоты, для уменьшения коррозии трубопроводов и оборудования добавляют ингибиторы коррозии. Если вода подвергается аэрации и в ней содержится большое количество биологических веществ, то оборудование и трубопроводы могут быть подвержены биологическим обрастаниям. Для предотвращения этого воду хлорируют.

Также для снижения концентрации растворённых загрязнений применяют продувку. Продувка – это добавление в систему оборотного водоснабжения чистой воды. В зависимости от технологических процессов, например, при гальванике воду очищают выпариванием и осмосом.

Во время технологического процесса часть воды может теряться в результате испарений и капельного уноса; для компенсации этих потерь в схеме оборотного водоснабжения предусматривается подпитка.

Все перечисленные способы водоподготовки направлены на достижения воды нужного качества. Таким образом, система оборотного водоснабжения позволяет поддерживать длительное время состав циркулирующей воды.

Узнать стоимость градирни

Подобрать вентиляторную градирню

Ответьте на 5 вопросов и получите ТКП вентиляторной градирни для вашего производства и гарантированную скидку

Градирня оборотного водоснабжения

Один из видов использования оборотного водоснабжения – охлаждение оборудования, работа которого сопровождается большим выделением теплоты. Для охлаждения оборотной воды используется градирня. Принцип работы градирни основан на охлаждении воды от соприкосновения с атмосферным воздухом прокачиваемом через градирню, и за счёт испарения. Параметры атмосферного воздуха с течением года постоянно меняются, а значит меняется температура охлаждаемой воды. Как поддержать температуру оборотной воды при таких обстоятельствах? Охлаждение воды зависит от объёма прокачиваемого воздуха через градирню. При понижении температуры объём прокачиваемого воздуха уменьшается и на оборот при повышении температуры увеличиваем количество воздуха. Это можно делать вручную, отключая вентилятор градирни, но целесообразнее это делать с помощью автоматической системы управления, которая меняет скорость вращения двигателя и поддерживает заданную температуру воды. Это позволяет предприятию экономить на потреблении электроэнергии.

Проектирование оборотного водоснабжения 

Оборотное водоснабжение является оптимальным решением для предприятий, которые используют воду в технологическом цикле.

Оборотное водоснабжение позволяет значительно экономить потребляемую жидкость, а вместе с этим и денежные средства предприятия. Для его более эффективного использования необходимо проектное решение.

Параметры для качественного проектирования оборотного водоснабжения 

Для качественного проектирования необходимо знать следующие параметры:

1. Технологические особенности предприятия, где будет происходить строительство оборотного цикла
2. Какое должно быть давление жидкости внутри трубопроводов
3. Какое будет качество жидкости в оборотном водоснабжении
4. Температурный режим водооборотного цикла
5. Генплан с обозначенными на нем потребителями жидкости

Система оборотного водоснабжения должна быть спроектирована таким образом, чтобы жидкость отводилась от потребителей без разрыва струи. При этом насосное оборудование должно быть нужного напора, чтобы осуществить подачу охлаждаемой жидкости до охладителей.

Также при проектировании оборотного водоснабжения необходимо учесть и требования к жидкости, используемой в ней:

• Жидкость не должна способствовать коррозии внутри трубопроводов
• Жидкость не должна вызывать биологические обрастания

В случае, если жидкость не отвечает требованиям физико-химических свойств, то необходимо включить в оборотный цикл комплекс реагентной установки. Данный комплекс, как правило, входит в состав системы подпитки, которая в свою очередь восполняет потери жидкости в процессе её охлаждения в водооборотном цикле.

Процесс проектирования оборотного водоснабжения довольно сложен, поэтому для его реализации необходимо выбирать компанию с большим опытом в данной сфере, а еще лучше, если это компания способна собственными силами реализовать данный проект.

С

хемы работы системы оборотного водоснабжения

Выбор технологической схемы оборотного водоснабжения зависит от сферы применения оборотной воды. Основные схемы:

• без промежуточной обработки воды
• с промежуточной обработкой

В первом случае оборотная вода является теплоносителем или охладителем. Применяются эти системы на тепловых и атомных электростанциях для охлаждения турбин и дальнейшего преобразования пара в жидкое состояние с последующим применением воды. Для этого строят вспомогательное оборудование – брызгальные бассейны и градирни.

Оборотное водоснабжение с промежуточной обработкой используется на нефтехимических, машиностроительных, лакокрасочных предприятиях. Здесь предусматривается несколько стадий очистки воды. Применяется механическая очистка от твердых частиц с помощью песколовок и процессов отстаивания в  специальных резервуарах, используется метод коагуляции с применением флотаторов. Также включаются в работу нефтеуловители для удаления масел, жиров, нефтепродуктов при промывке деталей, узлов и агрегатов.

Широкое применение оборотное водоснабжение стало получать на автомойках и автосервисах, поскольку существуют жесткие требования по сливу сточных вод в систему канализации. Оборотную воду на автомойках очищают с помощью отстойников, песколовок, систем коагуляторов и фильтров доочистки.

Преимущества оборотных систем

• Снижение потребления воды в промышленных масштабах. При установке комплексов оборотной системы можно добиться снижения водопотребления на 80-90%
• Значительное снижение загрязнения сточных вод и отсутствие попадания вредных выбросов в канализацию, что предотвращает нанесение непоправимого вреда окружающей среде и уплату высоких штрафов за негативное воздействие, предусмотренных законодательством
• Увеличение срока службы технологического оборудования благодаря очистке оборотной воды, защищающей от кальциевых и биологических наростов. Таким образом происходит оптимизация производственных процессов, поскольку отсутствуют срывы в работе оборудования
• Существует возможность последующего применения ценных компонентов, попадающих в воду, для повторного использования в производственных нуждах
• Не требуется установка дорогостоящего насосного оборудования, дополнительной очистки воды как при использовании забороной воды

Оборудование для оборотного водоснабжения

Нижем опишем элементы, которые входят в систему оборотного водоснабжения.

Электрофлотационный модуль

Является одним из основных технологических составляющих элементов в системе оборотного водоснабжения. Принцип работы состоит  в использовании электролитических газов, которые появляются при гидролизе воды. Флотационный эффект позволяет достигать высокий процент очистки стоков:

• фосфаты и гидроксиды тяжелых металлов – до 98%
• нефтепродуктов – от 65 до 92%
• поверхностно-активные вещества – до 75%
• взвешенные вещества – до 98%

Малые габариты электрофлотационных установок никак не влияют на их производительность. Это упрощает общую технологическую схему очистки воды, делает процессы высоко автоматизированными.

Также большим преимуществом применения электрофлотации является практически сухой осадок, поэтому его легко обезводить, используя фильтр-пресс. Кроме того, положительные моменты применения электрофлотации:

• понижается мутность воды и концентрация бактерий и микроорганизмов
• снижается химическое потребление кислорода (ХПК)
• уменьшается нагрузка на установки фильтрации и продлевается срок службы мембран

Оборудование ультра- и микрофильтрации в оборотной системе является промежуточным узлом. Оно удаляет высокомолекулярные органические вещества. Далее вода попадает на установку обратного осмоса.

Установка обратного осмоса

Если внедрить установку обратного осмоса, то можно параллельно вести несколько процессов: очищать воду от растворенных в ней анионов и катионов, а также органических низкомолекулярных соединений и иных примесей. Принцип действия установки заключается в работе полупроницаемой мембраны, которая пропускает воду, а примеси и частицы, которые в ней находятся, задерживает.

Задачи, которые решает обратноосмотическая установка:

• существенное снижение (до 80%) содержание солей в сточных водах дает возможность сэкономить на мощности выпарного аппарата и уменьшить объем потребляемой электроэнергии
• убрать соль из стоков, что позволит повторно использовать эти воды в промышленных целях

Вакуумная выпарная установка

Чтобы провести концентрирование жидких отходов проводят выпаривание – раствор доводят до кипения, что помогает частично удалить растворитель.

Полученные в процессе вакуумного выпаривания твердые отходы и концентраты гораздо легче и дешевле транспортировать, хранить и в дальнейшем переработать.

Солевой раствор, полученный на установке обратного осмоса, при выпаривании образует дистиллят, который по своим  свойствам соответствует дистиллированной воде. Данный дистиллят можно применить в дальнейшем на разных производственных процессах.

Как внедрить систему оборотного водоснабжения на производство?

Первый этап внедрения  – анализ технологии производства и экологический аудит, который может обнаружить возможные источники заражения окружающей среды и сократить потребление воды.

Далее создают проект, в который входит установка оборотной системы водоснабжения и организация малоотходного или вовсе безотходного производственного процесса.

Чтобы решить проблему с тратой чистой воды требуется комплексный подход. Для процессов, задействующих высокий уровень расходы воды, требуется устанавливать обоснованные нормы потребления и требования к качеству оборотной воды. Кроме того, сточные воды подразделяются по типу загрязняющего вещества, и для каждого потока может понадобиться отдельная установка фильтрационная установка.

Оборудование, необходимое для организации оборотного водоснабжения, подбирается в зависимости от типа производственного процесса. К примеру, для автомойки такая система будет состоять из:

• накопительной ёмкости с датчиком уровня жидкости
• насоса для подачи сточных вод
• двухсекционного реактора с насосом-дозатором и компрессором для смешивания воды с коагулянтом (раствором сульфата алюминия)
• флотатора с мембраной для фильтрации (для извлечения ПАВ и нефтепродуктов)
• сборника шлама
• ещё одной накопительной ёмкостью с фильтром грубой очистки и насосом для транспортировки жидкости
• бака для полностью очищенной воды

Конечно, руководство предприятия заинтересует вопрос стоимости такой системы. Для каждого случая цена вопроса будет индивидуальной и зависеть от особенностей производственного процесса и его масштаба.

Ответьте на 3 вопроса и получите бесплатную консультацию инженера-технолога по градирням

Наш инженер-технолог ответит на все интересующие вас вопросы, приведет примеры из отрасли, а также соберет исходные данные для подбора оборудования и выставления ТКП

Водообеспечение промышленных предприятий – Промышленная экология

Химические производства относятся к водоемким. Большую часть воды расходуют для охлаждения и конденсации продуктовых потоков. В значительной части технологических процессов воду используют как растворитель или вводят в виде пара. Воду применяют и как реагент химических
реакций.

Основные пути улучшения водообеспечения промышленных предприятий следующие:

· разработка новых технологий, характеризующихся сокращением потребляемой воды и образующихся загрязненных стоков либо полным исключением воды из технологических операций;

·        создание локальных систем обезвреживания стоков отдельных производств, включающих извлечение из них и утилизацию ценных компонентов, подготовку очищенной воды к повторному использованию;

·        организация замкнутых водооборотных систем, включая сбор и использование очищенных сточных вод, паводковых вод и атмосферных осадков с территории предприятий.

 

Существенное снижение водопотребления достигается при замене водяного охлаждения воздушным. Действующими в отрасли нормами технологического проектирования водяное охлаждение допускается лишь в тех случаях, когда по каким-либо причинам воздушное охлаждение невозможно. Аппараты воздушного охлаждения могут быть использованы вместо градирен для отвода избыточного тепла воды. Градирни открытого типа сложны в эксплуатации, в обычных условиях унос капельной влаги из градирен достигает 0,3 % и более, при этом в районе градирен загрязняются воздушный бассейн и почва. Особенно эффективны закрытые оборотные системы с аппаратами воздушного охлаждения высокозастывающих продуктов. Воздушное охлаждение позволяет сократить потребность в охлаждающей воде на действующих предприятиях на 60-75 % и, следовательно, объем сточных вод на 25-45 %. Соответственно снижаются потери сырья, основных и побочных продуктов, уменьшаются капитальные затраты и эксплуатационные расходы на водопотребление и водоотведение (канализацию).

Водопотребление снижается также при замене барометрических конденсаторов смешения (для создания вакуума) поверхностными аппаратами. Расход охлаждающей воды при этом сокращается в 3-4 раза, экономится энергия на перекачку воды, уменьшаются газовые выбросы в атмосферу.

Экономии воды способствует комбинирование процессов, так как жесткие связи по сырью между блоками установок позволяют устранить промежуточное охлаждение продуктовых потоков, а избыточное тепло на одном блоке утилизировать на других.

Расход воды снижается при повторно-последовательном использовании охлаждающей воды как на отдельных технологических установках, так и на смежных установках и некоторых объектах общезаводского хозяйства. Особенно эффективно оно в случае предварительной стабилизации свежей и оборотной воды против выпадения и разложения солей жесткости или специальной химической водоочистке свежей воды. Воду при этом можно нагревать до более высоких температур, так как накипь на трубах не образуется, а перед поступлением на градирню предварительно охлаждать с утилизацией тепла для отопления помещений, теплиц или производства холода. При такой схеме расход воды уменьшается в несколько раз.

С созданием крупных комплексов на нефтехимических предприятиях сооружение локальных систем оборотного водоснабжения, канализации и очистки сточных вод экономически выгодно. В этом случае снижаются затраты на биологическую очистку сточных вод, улучшается контроль за их качеством, сокращаются потери продуктов, уменьшается загрязненность окружающей среды. Экономически целесообразна децентрализация оборотного водоснабжения на действующих заводах с подключением к оборотным системам ограниченного числа технологических установок. При рассредоточении оборотного водоснабжения и уменьшении объема циркулирующей воды можно использовать герметизированные напорные системы водооборота и канализации сточных вод.

На ряде предприятий США и Западной Европы предусмотрены раздельные системы канализации: ливневая, хозяйственно-фекальная, условно чистая для ливневых вод и несколько производственных. Это позволяет распределять сточные воды с учетом степени их загрязненности, качества и свойств загрязнителей, выбирать наиболее оптимальные и дешевые методы очистки для возвращения в оборотные системы. Некоторые типы вод, например слабощелочные и слабокислые, целесообразно отводить в одну систему для их взаимной нейтрализации и экономии реагентов.

Сточные воды, содержащие нефтепродукты, не следует смешивать со сточными водами, содержащими вещества, способные образовывать трудно разрушаемые эмульсии, стойкую пену или увеличивать потери от испарения.

 

Оптимальное решение проблемы предотвращения загрязнения водоемов и уменьшения дефицита воды ‑ создание экономически рациональных замкнутых систем водного хозяйства предприятий.

Необходимость и целесообразность создания замкнутых систем производственного водоснабжения обусловлены тремя основными факторами:

– дефицитом пресной воды. На увеличение дефицита пресной воды влияют не только непрерывный рост водопотребления, но и деградация качества воды природных водоисточников в результате поступления в них сточных вод; – исчерпанием обезвреживающей (самоочищающей и разбавляющей) способности водоемов, в которые сбрасываются сточные воды; – экономическими преимуществами по сравнению с очисткой сточных вод до соответствующих нормативов, позволяющих их сброс в открытые
водоёмы.

Основные принципы создания замкнутых водооборотных систем

Создание экономически обоснованных замкнутых систем водного хозяйства является весьма трудной задачей. Сложный физико-химический состав сточных вод, разнообразие содержащихся в них соединений и их взаимодействие друг с другом делают невозможным подбор универсальной структуры бессточных схем, пригодных для применения в различных отраслях народного хозяйства.

Вопросом первостепенной важности при создании замкнутых водооборотных систем является разработка научно-обоснованных требований к качеству воды, используемой во всех технологических процессах и
операциях.

В подавляющем большинстве технологических операций нет необходимости в использовании воды питьевого качества. Поэтому необходимо оценить допустимые пределы основных показателей качества воды, которые определяются следующими факторами:

– не должно ухудшаться качество получаемого продукта;

– должна обеспечиваться безаварийная работа оборудования; оно не должно разрушаться вследствие коррозии, на стенках не должны появляться отложения и т. д.;

– не влиять на здоровье обслуживающего персонала за счёт изменения токсикологических или эпидемиологических характеристик воды.

Исторически сложилось так, что при разработке технологических схем на качество воды не обращали внимания. Питьевая и даже техническая вода в подавляющем большинстве случаев удовлетворяла технологов, а использованную воду просто сбрасывали в водоёмы и только позднее стали направлять на очистные сооружения.

Общими задачами при разработке замкнутых водооборотных систем для всех отраслей народного хозяйства являются следующие:

– максимальное внедрение воздушного охлаждения вместо водяного: на многих предприятиях на охлаждение расходуется до 70 % всей используемой воды;

– размещение комплекса производств на промышленной площадке таким образом, чтобы было возможно многократно (каскадно) использовать воду в технологических производствах;

– последовательное многократное использование воды в различных или идентичных производствах должно приводить к образованию небольшого объема максимально загрязненных сточных вод, для обезвреживания которых можно подобрать достаточно эффективные (и, как правило, дорогостоящие) методы очистки;

– использование воды для очистки газов только тогда, когда из газов извлекаются и используются ценные компоненты, применение воды для очистки газов от твердых частиц допускается только в случае замкнутого цикла;

– обязательная регенерация отработанных кислот, щелочей и солевых технологических растворов с использованием извлекаемых продуктов в качестве вторичного сырья.

При создании замкнутых водооборотных систем промышленных предприятий водоподготовка и очистка сточных вод должны рассматриваться как единая система. Проектирование замкнутых систем проводится одновременно с проектированием основного производства.

 

Схемы водообеспечения  промышленных предприятий

При прямоточном водообеспечении вся забираемая из водоема вода после использования в технологическом процессе возвращается в водоем за исключением безвозвратных потерь в производстве и потерь со шламом на очистных сооружениях (рис. 8,а).

Схема повторного использования сточных вод после их очистки показана на рис. 8,б. Незагрязненные нагретые сточные воды поступают на охладительные установки (градирни, охладительные пруды), а затем возвращаются в оборотную систему водообеспечения. Загрязненные сточные воды поступают на очистные сооружения. После очистки часть отработанных сточных вод подают в систему оборотного водообеспечения, если их состав удовлетворяет нормативным требованиям.

Исходя из существующего технического уровня отраслей, повторно используется 92-98 % воды. В отдельных производствах этот показатель достиг 100 %, т.е. воду используют многократно без сброса загрязненных стоков в водоемы, а свежую воду добавляют в связи с естественной убылью (испарение, химическое превращение и др.). Так, на предприятиях нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности оборотные системы обеспечивают 91 % производственных потребностей в воде.

 

 

Рис. 8. Схемы водообеспечения промышленных предприятий:

а – прямоточная; б – оборотная; 1 – предприятие; 2 – очистные сооружения:
3 – охладительные установки; I

‑ вода из источника; II ‑ безвозвратные потери воды; III ‑ вода, удаляемая со шламом; IV ‑ вода, сбрасываемая в водоем;
V ‑ потери воды на испарение и унос; VI ‑ оборотная вода после охладительных установок; VII  ‑ то же после очистных сооружений

 

Однако переход от частичных оборотных систем к полностью замкнутым оборотным системам связан не только с дополнительными капитальными затратами на строительство соответствующих очистных сооружений, но и с решением двух основных задач: устранением минерализации и покрытием потерь оборотной воды

При циркуляции в системе часть воды испаряется в градирнях, с поверхности открытых прудов и очистных сооружений, при удалении шламов и осадков, теряется в результате участия в химических реакциях, подвергается различным физико-химическим воздействиям, в том числе упариванию, в результате чего в ней увеличивается концентрация солей и накипеобразующих соединений. При многократном использовании в воде накапливаются механические взвеси, различные коррозионно-агрессивные соединения и микроорганизмы. Все это вызывает интенсивное отложение накипи и коррозию оборудования, ухудшает теплопередачу. Из-за увеличения содержания в воде солей и других примесей требуется вывод части воды и замена ее свежей.
С этой целью осуществляют так называемую подпитку, или продувку системы. Взамен сброшенной из водоема забирают свежую воду. Покрыть потери оборотной воды можно за счет бытовых сточных вод, а также дождевых и паводковых вод после предварительной их подготовки.

При организации оборотного водообеспечения предусматривают методы борьбы с карбонатными отложениями, биологическими обрастаниями, коррозией оборудования, а также методы подготовки подпиточной воды.

Накапливающиеся в оборотной воде соли образуют на теплообменной поверхности так называемые карбонатные отложения, более чем на 50 % состоящие из карбоната кальция. Основные методы снижения отложений:

1) обработка охлаждающей воды кислотой (обычно серной) для снижения общей щелочности воды;

2) фосфатирование путем введения в воду раствора гексаметафосфата натрия, тормозящего процессы кристаллизации и осаждения карбоната
натрия на стенках аппаратуры;

3) обработка воды магнитным полем, что вызывает быстрый рост кристаллов карбонатных и других отложений, которые сорбируют на своей поверхности ионы карбонатов кальция и магния, растут и выпадают в виде шлама, легко уносимого потоком.

При оборотном водоснабжении возникает проблема борьбы с биологическими обрастаниями. Разнообразные живые существа (бактерии), проникая из открытых водоемов в систему оборотного водоснабжения, поселяются на любой твердой поверхности, соприкасающейся с водой, развиваются, образуют поселения, называемые биологическими обрастаниями; сами организмы называются биогентами. Допустимой считается скорость развития биологических обрастаний теплообменных аппаратов и трубопроводов в оборотной воде не выше 0,07 г/(м2-ч), т.е. в течение месяца толщина нарастающего слоя должна быть не более 0,05 мм. Для борьбы с бактериальными биогентами применяют хлор, а для уничтожения водорослей ‑ медный купорос. Дозы и периодичность хлорирования определяют на основе лабораторных исследований оборотной воды. Водоросли развиваются в основном в теплый период года. Поэтому купоросом обрабатывают воду 3-4 раза в месяц в период с апреля по октябрь.

Содержащиеся в оборотной воде соли и другие примеси вызывают коррозию оборудования. Хлориды ускоряют коррозию вследствие увеличения кислотности воды и их разрушающего действия на пассивирующие пленки; сульфаты агрессивно действуют на бетон. Диоксид углерода замедляет образование защитных пленок. Для защиты от коррозии в оборотных системах применяют различные ингибиторы. Процесс коррозии приостанавливают хромат и бихромат калия. Они же замедляют биологические обрастания. Для снижения коррозии воду обрабатывают также фосфатами, которые образуют пленку, изолирующую металл от воды. В отличие от хроматов фосфаты благоприятствуют развитию биологических обрастаний, поэтому эти химикаты иногда применяют совместно. Один из способов защиты металла от коррозии ‑ защитные покрытия смолами, красками, лаками и эмалями, однако они недолговечны и восстановить их можно только во время
ремонта.

Для предотвращения и удаления карбонатных отложений и биологических обрастаний систему оборотного водообеспечения систематически очищают механическим способом, гидропневматической промывкой или с помощью химических реагентов.

Таким образом, полностью замкнутая система водообеспечения предполагает постоянный количественный и качественный состав воды, предотвращение коррозии оборудования, загрязнения системы как минеральными, так и биологическими отложениями, отсутствие сброса загрязненных вод в водоемы, ликвидацию сбросов другими способами.

 

 

Программы повторного использования воды набирают силу

Экономия и эффективность воды имеют решающее значение, но в большинстве ситуаций недостаточны для решения проблем с нехваткой воды и надежностью.

Автор Matt Orsagh

10 января 2023 г.

Часть установки WaterHub в Университете Эмори. Предоставлено Университетом Эмори

Изменение климата уже оказывает влияние на круговорот воды, приводя к более продолжительным и сильным засухам и более частым экстремальным осадкам и наводнениям. По мере того, как мир сталкивается со все большим дефицитом воды и кризисами, связанными с водой, проблема управления водными ресурсами и инвестирования в водные ресурсы выходит на первый план.

Одной из компаний, решающих эти проблемы, является NextEra Distributed Water, подразделение компании NextEra Energy, расположенной во Флориде. Компания реализует коммерческие проекты по регенерации и повторному использованию воды в Соединенных Штатах. Distributed Water фокусируется на решениях по управлению водными ресурсами, которые сокращают потребление воды, минимизируют риски, повышают отказоустойчивость и обеспечивают долгосрочную экономию, не требуя от клиентов предварительных инвестиций.

Я поговорил с Эриком Лоханом, директором по технологиям Distributed Water, о текущем состоянии водной инфраструктуры в Соединенных Штатах, а также о рисках и возможностях, которые компании и инвесторы должны отслеживать. Лохан работала над проектами повторного использования воды более 20 лет и разработала первые проекты децентрализованного повторного использования воды в нескольких городах, включая Атланту, Сан-Франциско, Остин, Техас; Портланд, штат Орегон; и Ричмонд, Вирджиния.

Мэтт Орса: Что вы видите в поле? Должны ли мы беспокоиться о водных ресурсах в США?

Эрик Лохан: Доступность и качество воды зависят от региона. Различные сообщества и компании имеют разную экспозицию. Юго-запад сталкивается с беспрецедентными проблемами водоснабжения с озерами Мид и Пауэлл на исторических уровнях, которые привлекают большое внимание средств массовой информации, но есть региональные проблемы и в других районах страны.

Климатические воздействия влияют не только на водоснабжение, но и на инфраструктуру водоснабжения, что приводит к перебоям в коммунальных услугах, поскольку города по всей стране реагируют на ураганы, сильные заморозки, сильные наводнения и другие проблемы. Эти последствия неизбежно приводят к увеличению тарифов на муниципальное водоснабжение и канализацию, поскольку города пытаются модернизировать системы водоснабжения и водоотведения, чтобы справиться с условиями, выходящим за рамки того, что ранее считалось возможным.

Орса: Какое значение имеет вода для компаний?

Лохан: Цели в области водных ресурсов становятся все более важными для компаний во многих отраслях. Вода исторически была ключевым показателем для многих компаний; тем не менее, мы наблюдаем переход от целей по сокращению потребления воды на 25 процентов к 2025 году к более агрессивным целям, таким как нейтральность воды, что отражает предполагаемые повышенные риски. Водная нейтральность просто означает, что повышенный спрос на воду необходимо компенсировать за счет снижения спроса в других частях системы. Компании разрабатывают эти цели для существующих объектов, а также для новых объектов, особенно когда строительство происходит в районах с дефицитом воды или в районах, подверженных риску.

Вода исторически была ключевым показателем для многих компаний; тем не менее, мы наблюдаем переход от целей по сокращению потребления воды на 25% к 2025 году к более агрессивным целям, таким как нейтральность воды, что отражает предполагаемые повышенные риски.

Существуют важные финансовые стимулы для сохранения или повторного использования воды. Американская ассоциация водопроводных сооружений обнаружила, что за последние 20 лет тарифы на воду и канализацию выросли в 2,5 раза по сравнению с индексом потребительских цен. Однако самые высокие затраты на воду и канализацию не всегда связаны с районами с дефицитом воды. Например, в крупных городах на юго-востоке и северо-западе одни из самых высоких тарифов на воду и канализацию в стране.

Для многих отраслей промышленности быстро становится важным обеспечение устойчивого водоснабжения. Во всех больницах есть резервные системы электроснабжения, но лишь немногие имеют резервные системы водоснабжения. Тем не менее, вода необходима для санитарии, кондиционирования воздуха и отопления, стерилизации медицинских инструментов, охлаждения аппаратов [магнитно-резонансной томографии] и другого необходимого медицинского оборудования.

Орса: Какое значение вода имеет для инвесторов?

Лохан: Проблемы с водой представляют собой как возможность, так и риск для инвесторов, которые требуют тщательного рассмотрения. Вышеупомянутые проблемы дефицита и надежности представляют явные риски для многих компаний и отраслей.

Несколько отраслей промышленности особенно водоемки. Выберите примеры: центры обработки данных, производство микросхем, аккумуляторы для [электромобилей] и пивоваренные заводы. Многие быстро развивающиеся районы [США] испытывают нехватку воды — любые компании в этих регионах могут столкнуться с финансовыми рисками.

Многие районы страны с лучшими солнечными и ветровыми ресурсами испытывают нехватку воды, что создает проблемы для совместного размещения энергоемких производств с возобновляемыми источниками энергии. Проблемы, связанные с водными ресурсами, тем не менее, открывают бизнес-возможности для новых технологий и приложений по эффективному использованию воды, сохранению и регенерации. Мы ищем возможности, когда новые системы водной инфраструктуры могут решить несколько задач, таких как снижение затрат на воду, а также сокращение вывоза отходов или затрат на электроэнергию, или достижение корпоративных целей в отношении воздействия на воду при одновременном решении вопросов соблюдения требований по очистке сточных вод или оперативного персонала.

Эрик Лохан, технический директор Distributed Water

Орса: Каким образом рекультивация воды является важным элементом нашей водной стратегии?

Лохан: Экономия воды и эффективность имеют решающее значение, но в большинстве ситуаций недостаточны для решения проблем с нехваткой воды и надежностью. По сути, нам необходимо перерабатывать или восстанавливать сточные воды, чтобы сбалансировать наши водные ресурсы и сохранить достаточно ресурсов пресной воды для экосистем и будущих поколений . Наиболее рентабельным подходом является, в первую очередь, регенерация воды для непитьевых целей, таких как отопление и охлаждение, орошение, смыв туалетов и промышленное использование, а также экономия питьевой воды для непосредственного использования человеком.

Орсах: Какое значение имеет масштаб в рекультивации воды?

Лохан: Существуют возможности регенерации воды в различных масштабах. Это может быть связано с рециркуляцией бытовой воды в небольших масштабах из таких вещей, как прачечная, душевые и раковины, которая называется «серая вода» для полива газонов. В более крупных муниципальных масштабах системы прямого повторного использования питьевой воды могут напрямую подавать регенерированную воду в водоносные горизонты или водохранилища. В общем, возможности мелиорации могут быть разных размеров; в масштабе здания, районного масштаба или муниципального масштаба.

Системы рекультивации воды районного масштаба представляют собой новую тенденцию, которую можно реализовать быстрее, чем проекты муниципального масштаба, и которую можно финансировать из частных источников, но при этом они гораздо более эффективны, чем системы масштабирования зданий, которым потребуется много времени для достижения необходимой критической массы. для устранения нехватки воды.

Наши WaterHub — это районные системы регенерации воды, которые помогают университетским городкам, аэропортам, медицинским учреждениям и предприятиям восстанавливать воду. Они финансируются за счет соглашения о переработке воды, аналогичного соглашению о покупке электроэнергии, которое требует от клиентов нулевых капиталовложений, обеспечивая при этом долгосрочную экономию воды. Эти соглашения устраняют риски, связанные с разработкой и эксплуатацией, для объектов и отраслей, поэтому они могут соответствовать ESG и долгосрочным финансовым целям, но при этом оставаться сосредоточенными на своем основном бизнесе.

Примеры:

• Университет Эмори в Атланте очищает более 400 000 галлонов сточных вод кампуса в день в пик сезона охлаждения, чтобы компенсировать 40 процентов общего потребления воды кампуса на четырех установках охлажденной воды кампуса.
• Крупнейшее предприятие Phillip Morris USA в Ричмонде перерабатывает около 150 миллионов галлонов воды в год для промышленных систем отопления и кондиционирования воздуха. Это снижает их водный след более чем на 60 процентов.
• Завод Cummins Rocky Mount Engine в Северной Каролине почти был вынужден временно приостановить производство из-за местных засушливых условий и приступил к процессу утилизации всех сточных вод на месте для повторного использования HVAC для повышения устойчивости. Также были реализованы возможности снижения платы за вывоз мусора за счет прямого преобразования отходов в источник топлива.

Орса: В каких местах вода поступает правильно? Что они наделали?

Лохан: Инновационные города разрабатывают различные подходы, основанные на местных требованиях и целях.

Сан-Франциско разработал постановление о непитьевой воде, требующее, чтобы все новое строительство площадью более 100 000 квадратных футов предусматривало повторное использование воды в масштабах здания. Программа повторного использования воды на местах Комиссии по коммунальным предприятиям Сан-Франциско предусматривает стимулы для инновационных проектов по мелиорации воды в районном масштабе.

Департамент охраны окружающей среды г. Нью-Йорка разработал график выставления счетов за воду и водоотведение, который стимулирует повторное использование децентрализованной воды со снижением ставок для проектов, которые сокращают потребление воды на 25 процентов или образование сточных вод на 75 процентов. Программа грантов по сохранению и повторному использованию воды также была учреждена для строительных и районных проектов.

Остин разработал муниципальный интегрированный план водных ресурсов Water Forward для поощрения повторного использования в масштабах зданий, районов и муниципалитетов. Он прогнозирует, что к 2040 году почти 7 миллионов галлонов сточных вод в день будут утилизироваться в рамках строительных и районных проектов. Город Остин также недавно принял постановление о системах повторного использования воды на местах, и компания Austin Water разработала пилотную программу стимулирования для поддержки повторного использования воды в масштабах района и здания.

• Эффективное использование водных ресурсов и сохранение

Мэтт Орса

Директор по контенту

Академия ED4S

@mattorsagh

Повторное использование серой воды – Действие серой воды

Greywater — это осторожно использованная вода из раковин, душей, ванн и стиральных машин. Это не вода, которая соприкасалась с фекалиями ни из туалета, ни из-за стирки подгузников.

Серая вода может содержать следы грязи, пищи, жира, волос и некоторых бытовых чистящих средств. Хотя сточные воды могут выглядеть «грязными», это безопасный и даже полезный источник поливной воды во дворе. Имейте в виду, что если серая вода попадает в реки, озера или устья рек, ее питательные вещества становятся загрязнителями, но для растений они являются ценным удобрением. Помимо очевидных преимуществ экономии воды (и денег на счетах за воду), повторное использование сточных вод не позволяет им попасть в канализацию или септическую систему, тем самым снижая вероятность загрязнения местных водоемов. Повторное использование сточных вод для орошения восстанавливает связь городских жителей и наших садов на заднем дворе с естественным круговоротом воды.

Самый простой способ использовать серую воду — выпустить ее прямо наружу и использовать для полива декоративных растений или фруктовых деревьев. Серую воду также можно использовать для полива овощных растений, если она не касается съедобных частей растений. В любой системе очистки сточных вод важно использовать «дружественные для растений» продукты, не содержащие большого количества соли, бора или хлорного отбеливателя. Накопление солей и бора в почве может повредить растения. При этом следите за своим здоровьем: «натуральные» продукты для тела часто содержат вещества, токсичные для человека (подробности см. на страницах ресурсов ниже).

Наша философия

Мы считаем, что для бытовых систем водоотведения лучше всего подходят простые конструкции. С помощью простых систем вы не можете направлять серую воду в существующую систему капельного орошения, но должны формировать свой ландшафт, чтобы вода могла проникать в почву. Мы рекомендуем простые низкотехнологичные системы, которые по возможности используют гравитацию вместо насосов. Мы предпочитаем системы орошения, которые спроектированы таким образом, чтобы избежать засорения, а не полагаться на фильтры и капельное орошение.

Мы продвигаем повторное использование сточных вод как способ повысить продуктивность устойчивых экосистем приусадебных участков, которые производят пищу, чистую воду и укрывают диких животных. Такие системы восстанавливают ценные «отходы» — сточные воды, домашний компост и навоз — и вновь подключают своих обитателей к экологическим циклам. Моделируя «подходящие технологии» для производства продуктов питания, водоснабжения и санитарии в промышленно развитых странах, мы надеемся заменить культурное заблуждение о «сточных водах» возможностью создания живительной водной культуры.

Мы считаем, что более сложные системы лучше всего подходят для многоквартирных, коммерческих и промышленных систем. Эти системы могут очищать и повторно использовать большие объемы воды и играть роль в сохранении воды в плотной городской застройке, на предприятиях пищевой промышленности и производства, в школах, университетах и ​​общественных зданиях. Поскольку сложные системы основаны на насосах и системах фильтрации, они часто проектируются инженером, их установка стоит дорого и может потребоваться регулярное техническое обслуживание.

Основные рекомендации по сбору сточных вод

Серая вода отличается от пресной воды, и для ее повторного использования требуются другие правила.

1. Не хранить сточные воды (более 24 часов). Если вы храните серую воду, питательные вещества в ней начнут разрушаться, создавая неприятные запахи.
2. Минимизируйте контакт со сточными водами. Серая вода потенциально может содержать патоген, если фекалии зараженного человека попадут в воду, поэтому ваша система должна быть спроектирована таким образом, чтобы вода впитывалась в землю и не была доступна для питья людям или животным.
3. Проникновение серой воды в землю, не позволяйте ей скапливаться или стекать (знание того, насколько хорошо вода стекает в вашу почву (или скорость просачивания почвы) поможет при правильном проектировании. Объединение серой воды может обеспечить  комаров нерестилища, а также место контакта человека с серыми водами
4. Сделайте вашу систему максимально простой, избегайте насосов, избегайте фильтров, требующих обслуживания . Простые системы служат дольше, требуют меньше обслуживания, требуют меньше энергии и стоят меньше денег.
5. Установите трехходовой клапан для легкого переключения между системой очистки сточных вод и канализацией/септиком.
6. Подберите количество серой воды ваши растения получат с их потребностями в орошении.

Типы простых систем

Из стиральной машины

Стиральные машины, как правило, являются самым простым источником сточных вод для повторного использования, потому что сточные воды можно отводить, не разрезая существующую сантехнику. Каждая машина имеет внутренний насос, который автоматически откачивает воду — вы можете использовать это в своих интересах, чтобы перекачивать серую воду прямо на ваши растения.

Стиральный барабан:

«Стиральный барабан». Примечание. В целях безопасности барабан следует прикрепить ремнями к стене.

Если вы не хотите вкладывать большие деньги в систему (возможно, вы являетесь арендатором) или между вашим домом и территорией, которую нужно поливать, есть много препятствий (бетон/патио), мы рекомендуем барабанную систему для стирки.

Вода для стирки закачивается в «бочку», большую бочку или временное хранилище, называемое расширительным баком. В нижней части барабана вода стекает в шланг, который перемещают по двору для орошения. Это самая дешевая и простая в установке система, но для эффективного орошения требуется постоянное перемещение шланга.0003

Прачечная-в-ландшафт:

Прачечная-ландшафтная система. Изображение предоставлено: CleanWaterComponents

.

Если вы ищете систему, которая дает вам гибкость в выборе растений, которые вы можете орошать, и требует минимального обслуживания, мы рекомендуем систему «прачечная-в-ландшафт». Эту систему изобрел Арт Людвиг.

Эта система очистки сточных вод не изменяет бытовую сантехнику: сливной шланг стиральной машины подключен непосредственно к переключающему клапану, который позволяет переключать поток сточных вод между канализацией/септиком и системой орошения сточных вод. Система орошения серой водой направляет воду через 1-дюймовую трубку с 1/2-дюймовыми выходами, направляя воду к определенным растениям. Эта система недорогая, проста в установке и обеспечивает гибкость при орошении. В большинстве случаев это первое место, с которого следует начинать при выборе системы очистки сточных вод!

Из душа:

Душевые являются отличным источником грязной воды — они обычно производят много относительно чистой воды. Чтобы иметь простую и эффективную душевую систему, подумайте о гравитационной системе (без насоса). Если ваш двор расположен в гору от дома, вам понадобится насосная система.

Разветвленный слив:

Разветвленная дренажная система также была изобретена Артом Людвигом. Серая вода в этой системе течет через стандартную (размером 1 1/2 дюйма) дренажную трубу под действием силы тяжести, всегда с уклоном вниз с уклоном 2% или падением на 1/4 дюйма на каждый фут, пройденный по горизонтали, и вода делится на более мелкие и меньшие количества с использованием сантехнического фитинга, который разделяет поток. Конечный выход каждой ветви впадает в мульчированный бассейн, обычно для орошения корневой зоны деревьев или других крупных многолетников. Разветвленные дренажные системы требуют много времени для установки, но после завершения требуют минимального обслуживания и хорошо работают в течение длительного времени.

Из раковин:

Кухонные раковины являются источником большого количества воды, обычно с высоким содержанием органических веществ (пища, жир и т. д.). Кухонные раковины запрещены во многих кодексах по грязным водам, но разрешены в некоторых штатах, таких как Вашингтон, Орегон, Аризона и Монтана. Эта вода забьет многие виды систем. Во избежание засорения рекомендуем использовать разветвленную дренажную систему с мульчирующими бассейнами, органические вещества собираются в щепе и разлагаются. Поскольку раковины в ванных комнатах обычно не производят много воды, они часто могут объединять потоки с водой для душа. Или вода из раковины может быть слита на одно большое растение или разделена для орошения двух или трех растений.

Построенные водно-болотные угодья:

Созданные водно-болотные угодья используются для «экологичной утилизации» серых вод. Если вы производите больше серой воды, чем вам нужно для орошения, построенное водно-болотное угодье может помочь израсходовать лишнюю серую воду. Водно-болотные угодья поглощают питательные вещества и фильтруют частицы из серой воды, что позволяет дольше хранить ее или направлять через правильно спроектированную систему капельного орошения (хотя также требуется дополнительная фильтрация и откачка). Серые воды также являются хорошим источником орошения для красивых водолюбивых растений водно-болотных угодий. Если вы живете рядом с естественным водотоком и вам некуда больше направлять серую воду, водно-болотные угодья могут безопасно очищать и впитывать серую воду, защищая ручей. Если вы живете в засушливом климате или пытаетесь сократить потребление пресной воды, мы не рекомендуем включать водно-болотные угодья в системы сточных вод, поскольку они потребляют много воды, которую в противном случае можно было бы использовать для орошения.

---

Насосные системы:

Насосная система. Изображение предоставлено: Ли Джеррард

Если вы не можете использовать силу тяжести для транспортировки сточных вод (ваш двор находится под уклоном в гору, или он плоский, а растения находятся далеко), вам необходимо перекачивать сточные воды в гору. В базовой насосной системе серая вода течет в большую (обычно 50 галлонов) пластиковую бочку, которая либо закопана, либо расположена на уровне земли. Внутри бочки насос для сточных вод выталкивает воду через оросительные линии (без эмиттеров) в ландшафт. Насосы увеличивают стоимость, потребляют электричество и ломаются, поэтому избегайте этого, если можете.

---

Использование сточных вод в помещении

Раковина Положительная крышка унитаза

В большинстве жилых помещений гораздо проще и экономичнее использовать сточные воды снаружи, а не создавать систему очистки воды для использования внутри помещений. Исключения составляют дома с высоким водопотреблением и минимальным наружным орошением, а также более крупные здания, такие как квартиры.

Существуют также очень простые способы повторного использования сточных вод внутри, которые не являются «системой сточных вод». Ведра могут собирать серую и чистую воду, воду, потраченную впустую при нагревании душа. Эти ведра можно использовать для «смыва ведра» в туалете или выносить на улицу. Существуют также простые конструкции, такие как Sink Positive, и более сложные системы, такие как система Brac. У земных кораблей есть интересная система повторного использования сточных вод внутри парниковых болот.

Растения и сточные воды

Простые низкотехнологичные системы очистки сточных вод лучше всего подходят для конкретных крупных предприятий. Используйте их для полива деревьев, кустов, ягодников, кустарников и крупных однолетников. Гораздо сложнее поливать много маленьких растений, разбросанных по большой площади. (например, газон или клумба) 

Страницы с дополнительной информацией о серой воде

• Изделия, безопасные для сточных вод
• Растения и сточные воды
• Система очистки сточных вод от прачечной до ландшафта
• Новое строительство, готовое к использованию сточных вод
• Как провести простой перколяционный тест
• Промышленные системы очистки сточных вод
• Системы очистки сточных вод промышленного масштаба
• Системы сточных вод в морозном климате
• Информация о построенных водно-болотных угодьях
• Примеры систем очистки сточных вод
• Вебинары Greywater по 11 различным темам
• Как обслуживать систему очистки сточных вод (с видео)
• Ресурс серой воды стр.