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

poznayka.org

Повторное и оборотное водоснабжение

30мая 2014

Повторное и оборотное водоснабжение

Повторное и оборотное водоснабжение.

При повторном водоснабжении воду после использования в каком-либо технологическом процессе сохранившую достаточно качественные показатели, без промежуточной обработки подают для повторного применения в систему водоснабжения. Например, тару для марочных продуктов (контейнеры, фляги и т.д.) после мойки повторной водой ополаскивают еще и питьевой. Эту воду можно повторно применять для первого ополаскивания, мойки полов, наружного обмыва автомашин, полива территории и т.д.

В оборотных системах водоснабжения воду используют многократно после соответствующей обработки (очистки, охлаждения, подогрева и т.д.).

Если при первом использовании вода в системе водоснабжения загрязняется, ее подают в очистные сооружения, после чего очищенную воду вновь направляют для участия в технологическом цикле. В канализацию уходит небольшая часть воды с загрязнениями. Потери восстанавливают свежей водой. В системах оборотного водоснабжения можно использовать даже сточные воды после их биологической очистки.

В наше время, когда автомобилей с каждым днем становится все больше, и, следовательно, все больше автопредприятий, таких как заправочные станции (АЗС), автомойки, стоянки и мастерские, внедрение схемы оборотного водоснабжения очень актуально. Многие технологические процессы требуют большого расхода воды, а использованные воды требуют дополнительных расходов по очистке и неизбежно влияют на ухудшение экологической ситуации. Поэтому закономерно встал вопрос о возможности сокращения расхода воды и уменьшения загрязнения водоемов. Поставленной цели вполне отвечает оборотное водоснабжение, которое уменьшает в несколько раз расход свежей воды и резко сокращает объемы сточных вод.

Оборотное водоснабжение позволяет уменьшить расход свежей воды в десятки раз. Экономия свежей воды способствует сохранению водных ресурсов. При повторном и оборотном водоснабжении резко уменьшается количество сточных вод, тем самым меньше загрязняются водоемы.

Очевидно, что в условиях неблагоприятной экологической обстановки в мире, на предприятиях непременно нужно добиваться сокращения водопотребления свежей воды и водоотвода. Для этого необходимо внедрять безотходные технологические процессы и системы водоснабжения с повторным и оборотным использованием воды по замкнутому циклу с полной ее регенерацией. Сегодня, для решения данной проблемы, многими производителями очистных сооружений, представлены вполне эффективные готовые комплексные системы повторного и оборотного водоснабжения.

Литература:

СНиП 2.04.02-84* «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения»

А.Ф. Шабалин. Оборотное водоснабжение промышленных предприятий. М.: Стройиздат, 1972. – 296 с.

ООО “Проектное бюро ВЕЛЕС”

pbveles.ds78.ru

Глава 3. Водный баланс в системах оборотного водоснабжения

Нормальное функционирование любой оборотной и тем более замкнутой системы водоснабжения промышленного предприятия возможно лишь при обеспечении балансов: по количеству воды; по количеству тепла; по количеству веществ (примесей воды).

Количество водыв системе оборотного водоснабжения должно быть постоянным. Все потери воды должны компенсироваться добавочной (подпиточной) водой. Потери воды в оборотной системе включают:

Q_пп– безвозвратное потребление воды в производстве;

Q_пол– потери воды на полив территории;

Q_исп– потери воды на испарение в охладителях;

Q_ун– потери воды на капельный унос в охладителях;

Q_оч– потери воды на очистных сооружениях;

Q_прод– организованный сброс воды из системы (продувка), например, для поддержания допустимого содержания растворенных

21

примесей, то есть

Q_пот= Q_пп+ Q_пол+ Q_исп+ Q_ун+ Q_оч+ Q_прод.

Безвозвратные потери воды в производстве зависят от характера технологического процесса, роли воды в его осуществлении и могут быть определены технологическими расчетами.

Потери воды на полив территории определяются исходя из площади и степени благоустройства поливаемых территорий с учетом нормы расхода воды на поливку.

Потери воды на испарение в охладителях, м³/ч, могут быть определены из выражения

Q_исп= K₁ΔtQ_об,

где К₁– коэффициент потерь воды на испарение, который для брызгальных бассейнов и градирен зависит от температуры охлаждающего воздуха, измеренного сухим термометром, и может быть принят следующим:

К₁= 0,0012 при 10℃, К₁= 0,0014 при 20℃,

К₁= 0,0015 при 30℃и К₁= 0,0016 при 40℃;

Δt = t₁– t₂– перепад температур, разность между температурой нагретой t₁и охлажденной t₂воды; Q_об– количество воды, подаваемой в охладитель, м³/ч.

Потери воды на капельный унос зависят от типа охладителя и могут быть приняты для башенных градирен, оборудованных водоуловителями, равными 0,1 % от количества подаваемой воды, для вентиляторных градирен – 0,2 %.

Потери воды на очистных сооружениях зависят от технологической схемы очистки воды, состава сооружении и могут быть определены технологическим расчетом.

Методику определения продувочного расхода рассмотрим на примере простейшей оборотной системы водоснабжения с испарительными охладителями для водопотребителей первой категории водопотребления. В результате испарения в охладителях части воды повышается концентрация минеральных солей, растворенных в циркулирующей воде оборотной системы водоснабжения. При повышении их концентрации, особенно солей жесткости, до

22

определенных величин на теплообменных аппаратах начнут образовываться карбонатные отложения, которые снижают коэффициент теплопередачи и соответственно количество отводимого тепла. Для предотвращения образования отложений в воде оборотной системы поддерживают концентрацию солей на требуемом уровне путем сброса части воды с солями (продувка), восполняя эту потерю подпиточной водой с малым содержанием солей.

Содержание солей в циркулирующей воде оборотной системы стабилизируется, если количество солей, удаляемых из системы при продувке и в результате капельного уноса из охладителей, будет равно количеству солей, приносимых с подпиточной водой:

C_об(p₂+ p₃) = C_под(p₁+ p₂+ p₃),

где С_оби С_под– концентрации солей соответственно в циркуляционной и добавочной воде, мг/л; р₁– потери воды в охладителях на испарение, %; р₂– потери воды в охладителях на капельный унос, %; р₃– потери воды, сбрасываемой из системы для продувки, %.

Если в приведенное равенство подставить значение допустимой концентрации солей С_об.допв воде оборотной системы и решить его относительно р₃, то можно определить минимально необходимый расход, м³/ч, продувочной воды:

p₃= [C_под(p₁+ p₂+ p₃/C_об.доп)] – p₂, Q_прод= p₃Q_об/100.

Продувка системы эффективна лишь в том случае, если концентрация солей в подпиточной воде значительно ниже допустимой концентрации солей в воде оборотной системы. Иначе потребуются большие расходы подпиточной воды и соответственно необходимость обработки больших расходов продувочной воды, что неэкономично. В этом случае может предусматриваться предварительное обессоливание подпиточной воды либо применяться другие методы борьбы с отложениями в оборотных системах, что будет рассмотрено в соответствующих разделах книги.

Поступления воды в системы оборотного водоснабжения могут быть:

с исходным сырьем – Q_сыр;

со вспомогательными материалами – Q_всм

23

с атмосферными осадками – Q_атм;

с очищенными сточными водами – Q_ст;

из источника водоснабжения – Q_ист.

Суммарные поступления воды

Q_пост= Q_сыр+ Q_всп+ Q_атм+ Q_ст+ Q_ист.

Поступления воды в систему с исходным сырьем и вспомогательными материалами определяются технологическими расчетами основного производства.

Поступление воды с атмосферными осадками непосредственно в систему оборотного водоснабжения учитывается лишь в том случае, когда в системе имеются открытые резервуары большой площади, например пруды-охладители или брызгальные бассейны. В большинстве случаев поступление атмосферных осадков в оборотные системы осуществляется в виде очищенных ливневых стоков. При разработке водного баланса следует учитывать, что поступление воды с атмосферными осадками происходит периодически и на время их отсутствия должны быть предусмотрены другие источники.

Подача в оборотные системы водоснабжения очищенных сточных вод, в том числе городских, исключает сброс сточных вод в водоемы и широко используется при создании замкнутых систем водного хозяйства промышленных предприятий, комплексов и районов [3]. Это позволяет существенно сократить количество воды, забираемой на производственные нужды из природных источников водоснабжения. При подготовке сточных вод к использованию в оборотных системах водоснабжения должны быть учтены не только требования водопотребителей, но и санитарно-гигиенические требования.

В итоге для обеспечения постоянного количества воды в оборотной системе необходимо, чтобы сумма потерь воды равнялась сумме поступлении:

Q_пост= Q_пот

Поступление теплав оборотную систему водоснабжения в процессе охлаждения водой оборудования и продукта осуществляется чаще всего за счет собственного нагрева воды на температуру

24

Δt. Количество тепла, тыс. к Д ж/ч, поступающего за счет нагрева воды, может быть определено из выражения

Q_t= C Q_обΔt,

где С – удельная теплоемкость воды; С = 4,19 кДж/кг·℃: Q_об– производительность оборотной системы, м³/ч; Δt – перепад температур,℃.

Для обеспечения баланса по теплу в оборотной системе это количество тепла отводится в атмосферу за счет охлаждения воды на ту же величину At в специально предусмотренных для этих целей охлаждающих устройствах (охладителях).

Количество веществ(примесей воды) в оборотной системе должно быть постоянным. Для обеспечения этого все примеси воды, внесенные в процессе ее использования, должны быть удалены из воды на специально предусмотренных для этих целей очистных сооружениях. Обеспечение баланса по веществам является наиболее сложным. Это обусловлено многообразием примесей, вносимых в воду в производственных процессах, сложностью их удаления из воды. При создании оборотных, и особенно, замкнутых систем водоснабжения обеспечение баланса по веществам является важнейшей проблемой, практическое решение которой во многих отраслях промышленности еще не осуществимо.

Эффективность использования воды промышленными предприятиями оценивается двумя показателями:

коэффициентом использования свежей воды из источника

K_исп= (Q_ист– Q_сбр)/Q_ист;

коэффициентом использования оборотной воды

K_об= Q_об/(Q_об+ Q_ист),

где Q_ист– количество воды, забираемой из источника, м³/сут; Q_сбр-количество сточных вод, сбрасываемых в водоем, м³/сут; Q_об– количество оборотной воды, м³/сут.

Чем ближе эти коэффициенты к единице, тем совершеннее системы водопользования на промышленном предприятии.

25

studfiles.net

Оборотное водоснабжение – это… Создание системы оборотного водоснабжения на промышленных предприятиях

Оборотные системы водоснабжения предприятий считаются наиболее прогрессивным способом снабжения водой. Они обеспечивают рациональное использование водных ресурсов и сохранение окружающей среды. Рассмотрим далее особенности оборотного водоснабжения.

Общие сведения

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

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

Комплектация

Основные элементы системы, обеспечивающей оборотное водоснабжение, – это: канализационные стоки, трубопровод (по нему подается уже очищенная вода), очистные сооружения, блоки автоматического управления и контроля.

Фильтрация воды основывается на принципе обратного осмоса. В ходе него под давлением она проходит сквозь полупроницаемую мембрану. При этом некоторые вещества, растворенные в воде, задерживаются. Такой процесс обеспечивает надежную дезинфекцию. Обратный осмос применяют в промышленности с 70-х гг. прошлого века.

Схема оборотного водоснабжения зависит от специфики производства. К примеру, для промывки сырья, полуфабрикатов используют специальный промыватель. Он представляет собой отстойник с системой фильтров, к которому подсоединен насос для перекачки воды.

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

Трубопроводы

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

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

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

Сфера применения

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

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

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

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

Как внедрить систему?

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

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

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

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

Выбор элементов

Конкретное оборудование следует подбирать с учетом специфики производственного процесса. К примеру, для автомобильной мойки необходимы следующие элементы системы:

• Накопительная емкость, оснащенная датчиком уровня воды.
• Насос, подающий сточные воды.
• Двухсекционный реактор, оборудованный компрессором и насосом дозатором, обеспечивающими смешивание воды с коагулянтом (в качестве него выступает раствор сульфата алюминия).
• Сборник шлама.
• Флотатор с мембраной для очистки.
• Еще одна емкость, оснащенная фильтром для грубой очистки, а также насосом для подачи жидкости.
• Бак-накопитель очищенной воды.

Расходы на внедрение системы будут зависеть от объема и специфики производственного процесса, требованиям к качеству очистки отработанной воды.

Преимущества

Системы водоснабжения оборотного типа целесообразно использовать на объектах, существенно удаленных от естественных водоемов, а также находящихся на возвышениях. В последнем случае для накачки воды потребуются мощные насосы, работа которых значительно повышает расходы на электроэнергию.

Целесообразно использовать систему и в случае, когда рядом находящийся водный объект имеет небольшую вместимость.

Несомненными достоинствами системы являются:

• Существенное сокращение объема потребления.
• Отсутствие вредного влияния на окружающую среду.

Недостатками можно считать:

• Высокую стоимость оборудования.
• Потери воды при испарении.

В заключение

В последнее время Правительство уделяет особое внимание вопросам экологии, рационального расходования ресурсов. На государственном уровне принимаются различные программы по сокращению негативного влияния на окружающую среду.

Сами предприятия, понимая свою ответственность, стремятся минимизировать отрицательное воздействие на природу, обеспечить оптимальное расходование водных ресурсов, устанавливая системы водоснабжения оборотного типа.

fb.ru

2.3. 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.2.2.

Рис.2.2. Схема системы водоснабжения с повторным использованием воды

Обозначения элементов на этой схеме такие же как и на рис.2.1.

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.

2.4. 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.2.3.

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.2.3. 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 – водо-охлаждающее устройство.

При работе системы часть воды теряется с уносом – Q_ун, испарением –Q_исп, утечкой –Q_ут, продувкой –Q_при за счет сброса в канализацию части воды, которая не может быть использована повторно –Q_сбр. Для компенсации этих потерь из природного источника забирается соответствующее количество свежей воды –Q_ист. Это количество оценивается с помощью материального баланса системы:

. (2.1)

Величина продувки Q_прнаходится 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 системахвода после восстановления потребительских качеств используется в обороте одного (или последовательно в нескольких) технологических процессах.

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

При смешанном водоснабженииводы 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 k_об:

. (2.2)

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 водыk_св:

. (2.3)

Здесь Q_об– расход оборотной воды в системе;Q_св– количество свежей воды, забираемой из источника;Q_сб– количество сточных вод, сбрасываемых в водоем.

Для замкнутых систем k_св=1, для оборотных системk_об и k_св всегда меньше единицы.

studfiles.net