Системы и схемы водоснабжения промышленных предприятий

Кафедра водоснабжения

и водоотведения

 

ВОДОСНАБЖЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

 

Учебно-методическое пособие для курсового и дипломного проектирования

для студентов специальности № 270112 "Водоснабжение и водоотведение"

всех форм обучения

 

 

 

Астрахань

2007г

Учебно-методическое пособие рекомендовано для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению «Строительство» специальности «Водоснабжение и водоотведение» и инженерно – технических работников водопроводно-канализационных хозяйств. Содержит рекомендации по выполнению курсового проекта, разъясняются его состав и объем, излагаются расчеты систем водоснабжения промышленных предприятий в соответствии с действующими строительными нормами и технической литературой.

 

 

Автор: Жаркова Наталья Викторовна – ассистент кафедры водоснабжения и водоотведения, Боронина Людмила Владимировна – к.т.н. доцент, заведующий кафедрой водоснабжения и водоотведения.

 

Рецензенты: Руднев В.П. – д.т.н., профессор; Зам. начальника ПОСВ – 1 Зубкова В.А.

 

 

Утверждена к печати на заседании методического совета специальности «Водоснабжения и водоотведения»

Протокол №5 от 30.01.2007г.

 

Утверждена к печати на заседании МС АИСИ

Протокол №3 от 14.02.2007г.

 

Содержание

	стр.
Введение
1. Системы и схемы водоснабжения промышленных предприятий
1.1 Системы производственного водоснабжения
1.2 Системы хозяйственно – питьевого водоснабжения
1.3 Системы противопожарного водоснабжения
1.4 Полив территорий промышленных предприятий
2. Водопотребление на промышленных предприятиях
3. Выбор системы производственного водоснабжения
4. Элементы систем производственного водоснабжения
5. Водоподготовка для производственного водоснабжения
6. Проектирование и расчет основных элементов систем оборотного водоснабжения
6.1 Материалы и конструкции сети
6.2. Баланс воды в системах оборотного водоснабжения
6.3 Требование к качеству в системах оборотного водоснабжения
6.4 Предотвращение образования карбонатных отложений
6.5 Предотвращение коррозии
6.6 Борьба с биологическими обрастаниями
6.7 Расчет циркуляционной насосной станции
Список используемой литературы

Введение

Целью настоящего методического пособия является оказание помощи студентам очной и заочной формы обучения специальности 270112 «Водоснабжение и водоотведение» при разработке курсового проекта на тему: «Водоснабжение промышленных предприятий» и раздела дипломного проекта по водоснабжению.

В методическом указании рассмотрены существующие системы промышленного водоснабжения и их основные элементы. Изложены методики расчета отдельных сооружений систем оборотного водоснабжения: циркуляционных и подпиточных насосных станций, установок обессоливания и механической очистки воды, брызгальных бассейнов и градирен с различными видами оросителей.

 

 

Системы и схемы водоснабжения промышленных предприятий

Вода на промышленных предприятиях расходуется на технологические (производственные) и хозяйственно-питьевые нужды, пожаротушение, полив зеленых насаждений и территорий.

1.1 Системы производственного водоснабжения

На промышленных предприятиях, как правило, имеется несколько производственных водопотребителей, каждый из которых может предъявлять свои требования к качеству воды, расходам и напорам, режиму водопотребления в течение суток, года. В процессе потребления, в зависимости от характера технологического процесса и роли воды в его осуществлении, происходят изменения физико-химических показателей ее качества.

На территории промпредприятий могут быть запроектированы следующие схемы промышленного водоснабжения:

- прямоточные (рис. 1);

- повторного использования (рис.2);

- оборотные (рис. 3);

- комбинированные (рис. 4).

Прямоточная система предусматривает забор необходимого количества воды из источника, ее обработку (при необходимости) и сброс отработанной вода.

Система водоснабжения должна быть, как правило, с оборотом воды для всего промысленного предприятия или в виде замкнутых циклов для отдельных цехов, при этом следует предусмотреть , необходимую очистку сточной вода, охлаждение оборотной воды, обработку и повторное ее использование (без выпуска в водоемы).

 

 

река

 

 

Рис. I. Схемы прямоточного водоснабжения:

I - водозаборные сооружения; 2 - насосная станция; 3 - промышленное предприятие (п/п); 4 - сброс вода в реку, 5 - очистные водопроводные сооружения; 6 - канализационные очистные сооружения.

Рис. 2. Схемы повторного использования воды:

I - водозаборные сооружения; 2 - насосная станция 1-го подъема; 3, За - промышленные предприятия; 4 - резервуар; о – насосная станция; 6 - станция водоподготовки; 7 - охлаждающее устройство; 8 - очистка стоков; 9 - сброс отработанной воды в реку.

Рис. 3. Схема оборотного водоснабжения:

I - производство; 2 - охлаждающее сооружение; 3 - циркуляционная насосная станция; 4 - камера .(резервуар) добавки воды; 5 - очистная станция подпиточной воды; - насосная станция добавочной вода; 7 - водозабор; 8 – водовод

 

 

 

Рис. 4. Схема комбинированной системы водоснабжения:

I - водозаборные сооружения; 2 - насосная станция 1-го подъема; 3, 3', 3", 3*- промышленные предприятия; 4 – охлаждающее устройство; 5 - резервуар; б - насосная станция; 7 - очистная станция; 8 - канализационная очистная, станция; -I— вода из источника в прямоточную систему п/п; -2— подпитка оборотной системы; I - система прямоточного водоснабжения; П - система оборотного водоснабжения с охладителем; Ш - система повторно-оборотного водоснабжения с очистными сооружениями

1.2. Системы хозяйственно-питьевого водоснабжения

При расположении промышленных предприятий на территории населенных пунктов (городов) хозяйственно-питьевое водоснабжение осуществляется от городского водопровода. Для отдельно стоящих промышленных предприятий (обычно в сельской местности) и вновь проектируемых на территории населенных пунктов при невозможности обеспечения их водой в нужных количествах организуются -самостоятельные источники водоснабжения.

Подача воды из городской сети в хозяйственно-питьевой водопровод предприятия осуществляется по двум или более вводам из различных магистральных линий городской -водопроводной ceти. Пo конфигурации сети могут быть тупиковыми и кольцевые. Согласно [I, п.8.5] тупиковые сети для подачи воды на хозяйственно-питьевые нужды допускается применять при диаметре труб не более 100 мм..

Если требуемый свободный напор водопроводной сети предприя­тия превышает свободный напор водопроводной сети города, то строят повысительные насосные станции и регулирующие резервуары.

Хозяйственно-питьевой водопровод может быть объединяй с производственным, если требование к качеству воды для производственных целей соответствует ГОСТ 2874-82 «Вода литьевая».

Допускается использовать воду городского водопровода на мелких предприятиях, где требуется незначительный расход воды не-питьевого качества на производственные нужды.

1.3. Системы противопожарного водоснабжения

Системы противопожарного водоснабжения предназначены для обеспечения пожарной безопасности людей, технологического оборудования, материальных ценностей и конструкций зданий и сооружений.

Вода для целей пожаротушения не должна содержать механических примесей, а также химических веществ, отрицательно влияющих на объект использования.

На промышленных предприятиях проектируют противопожарные водопроводы низкого и высокого давлений.

Противопожарные водопровода низкого давления устраивают при наличии на площадке промышленного предприятия или в радиусе 3 км от него пожарного депо. В этом случае наружное тушение пожара обеспечивается через пожарные гидрант при помощи привозных насосов, так как напор в сети поддерживается не менее 10м. На промышленных предприятиях чаще проектируют противопожарный водопровод высокого давления с напором более 60 м, обеспечивающий тушение пожара непосредственно из сети как внутри, так и снаружи зданий.

Противопожарный водопровод высокого давления часто объединяют с хозяйственно-питьевым, поэтому при пожаре в производственном водопроводе давление в сети остается постоянным и технологические процессы не нарушаются.

Противопожарный водопровод низкого давления также можно объединять с хозяйственно-питьевым. В этом случае при пожаре увеличивается количество подаваемой воды, а напор в сети поддерживается не ниже10м.

Противопожарный водопровод низкого давления допускается объединять с производственным водопроводом в. тех случаях, если расход на пожаротушение мал по сравнению с производственным расходом и увеличение подачи воды при пожаре не влияет на напор производственного водопровода.

Для малых предприятий иногда устраивают единую хозяйственно-питьевую-противопожарную-производственную систему водоснабжения низкого или высокого давления.

1.4. Полив территорий промышленных предприятий

Полив территорий промышленных предприятий обычно осуществля­ется через наружные поливочные краны, устанавливаемые на каждые 60-70 м периметра зданий. Поливочные краны присоединяются к внутренним хозяйственно-питьевым или производственным системам водоснабжения зданий.

Нормы расхода воды на поливку принимают в зависимости от ви­да поливаемой площади и метода поливки по [I, табл.З] , количество поливок в сутки - в зависимости от климатических условий.

2. ВОДОПОТРЕБЛЕНИЕ НА ПРОМЫШЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ

Для определения количества воды используемой на хозяйствен­но-питьевые цели, необходимо знать всех потребителей и их численность.

К потребителям относятся люди, работающие в холодных и горячих цехах, административные служащие, а также предприятия общественного питания, находящиеся на территории промышленного пред­приятия, бытовые (душевые) помещения и др.

Нормы расхода воды, л, на одного водопотребителя в сутки наибольшего водопотребления принимаются по [2, прил.З].

Количество потребителей указывается технологами в задании на проектирование. Режим водопотребления хозяйственно-питьевой во­ды неравномерный, ориентировочно допускается принимать по дан­ным С.Б.Тикунова (прил.10).

Расходы воды на пожаротушение определяются согласно рекомен­дациям [1, 2, 3].

На промышленных предприятиях проектируются системы наружного, внутреннего и автоматического пожаротушения. Количество наружных пожаров определяется в зависимости от площади промышленного предприятия: при площади до 150 га - I пожар, свыше 150 га- 2 пожара.

Расход воды на наружное пожаротушение принимается в зависимости от степени огнестойкости зданий и категории пожарной опасности [I, табл. 7.8].

Расхода вода на внутреннее пожаротушение определяются, исходя из числа струй и расхода вода на одну струю по [2, табл.1].

Необходимость устройства систем автоматического пожаротушения надлежит принимать согласно [3] и перечням зданий и помещений, подлежащих оборудованию автоматическими средствами пожаротушения, утвержденным министерствами.

Расходы вода на технологические нужда определяются, исходя из количества выпускаемой продукции и удельных расходов вода, приходящихся на единицу выпускаемой продукции (прил.2).

Режимы водопотребления зависят от конкретной технологии производства и задаются технологами.

3. ВЫБОР СИСТЕМЫ И СХЕМЫ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ

Для правильной разработки технологической схемы промышленного предприятия необходимо уточнить всех производственных водопотребителей. По каждому водопотребителю определить: требования к качеству используемой воде, расхода, потребные напоры, режимы водопотребления в течение суток и года, возможные источники водоснабжения по каждому подопотребителю (с качеством вода данных источников). Если в задании на проектирование отсутствуют какие-либо показатели по водопотребителям, необходимо их уточнить по аналогам действующих предприятий.

В процессе потребления вода на предприятии часть ее теряется, часть сбрасывается в канализацию, часть после использова­ния может применяться вновь в технологическом процессе. Поэтому для правильного решения схемы водоснабжения промпредприятия необходимо знать физико-химические показатели используемой вода по каждому водопотребителю и расхода, соответствующие данному качеству отводимой вода. Для систематизации и обработки все данные сводятся в таблицу.

Первоначально производственные водопотребители объединяются по сходным требованиям к качеству потребляемой воды. Затем разрабатываются варианты систем водоснабжения с одинаковыми требованиями к качеству воды и напорам.

Наиболее часто в промышленности встречаются следующие категории потребления вода: I категория - вода в процессе потребления нагревается и практически не загрязняется;

П категория - вода в процессе потребления загрязняется механическими и растворенными примесями, но не нагревается;

Ш категория - вода в процессе потребления и загрязняется, и нагревается.

В первом случае в оборотной системе тепловой баланс поддер­живается с помощью охладителя. Такая оборотная система включает в свой состав резервуары для сбора теплой отработанной воды, насосную станцию для подачи этой воды на охлаждение, охладитель, резервуары для сбора охлажденной воды, насосную станцию для подачи охлажденной вода.

Во втором случае баланс по примесям воды в оборотной системе поддерживается извлечением из отработанной воды излишних приме­сей на соответствующих очистных сооружениях.

Система включает в свой состав резервуары для сбора отрабо­танной загрязненной воды и 'очищенной воды, очистные сооружения, насосные станции для подачи воды на очистку и после очистки.

В третьем случае оборотная система водоснабжения представляет собой комбинацию из первых двух, причем обычно на первом этапе производится очистка воды, а уже потом - ее охлаждение.

При разработке вариантов систем водоснабжения необходимо учитывать размещение потребителей воды на генеральном плане предприятия, так как в случае значительного удаления потребите­лей со сходными показателями друг от друга может оказаться це­лесообразным создание нескольких локальных систем водоснабже­ния вместо одной объединенной.

По всем рассматриваемым вариантам систем устанавливаются необходимые сооружения, размещаются на генеральном плане и обвязываются подающими и отводящими сетями. Определяются произ­водительность и размеры сооружений, диаметры трубопроводов, подбирается насосное оборудование и производится технико-эко­номическое сравнение вариантов.

Из рассмотренных вариантов систем водоснабжения промышленно­го предприятия к проектированию принимают вариант с наименьшими затратами.

4. ЭЛЕМЕНТЫ СИСТЕМ -ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ

Сети. В системах производственного водоснабжения различают подающие и отводящие сети. Подающие сети проектируются напорны­ми из железобетонных, чугунных и стальных труб. В системах во­доснабжения, в которых не допускается перерыв в подаче воды, а также в объединенных производственно-противопожарных водопрово­дах подающие сети закольцовываются. В остальных случаях устраи­ваются тупиковые сети.

Расчет подающей сети ведется общеизвестными методами [l, 2, 4, 5, I5]. В результате расчета определяются диаметры труб, по­тери напора на участках сети и пьезометрические отметки в узлах.

Отводящие сети могут быть напорными и безнапорными. Выполня­ются из железобетонных, чугунных и стальных труб. Для отвода агрессивной отработанной воды используются трубы из коррозионно-стойких материалов: пластмассовые и стеклянные.

Расчет самотечных линий ведется общеизвестными методами [6, 10 ]с обеспечением незаиляемости труб. Сети производственного водопровода прокладываются вдоль проездов под землей, на земле, на эстакадах и в проходных каналах в согласовании с другими ком­муникациями, имеющимися на промпредприятиях.

Резервуары. В системах производственного водоснабжения уста­навливаются резервуары, предназначенные для сбора отработанной очищенной или охлажденной вода. Объем резервуара должен быть не менее 5-минутной производительности насосной станции, забираю­щей воду из резервуара.

Резервуары, как правило, устраиваются заглубленными, железо­бетонными.

Резервуары, предназначенные для сбора загрязненной воды, должны быть оборудованы перфорированными трубами, уложенными по дну, для взмучивания осевшего осадка. Подача воды на взмучивание осуществляется от напорных трубопроводов, забирающих во­ду из этого резервуара.

Насосные станции. В системах производственного водоснабже­ния применяются циркуляционные насосные станции оборотного водоснабжения, насосные станции подпиточной воды и насосные станции подъема воды.

Производительность насосных станций определяется по макси­мальному часовому расходу, с учетом заданного режима водопотребления в течение суток.

Циркуляционные насосные станции. Проектируются на две груп­пы насосов, а иногда на одну группу (при отсутствии в схеме ^резервуаров теплой воды).

Вода, забираемая насосами из резервуаров теплой воды, по­дается по сборным трубопроводам на очистные сооружения, если _#они имеются, или в распределительную систему охладительного устройства.

Насосные станции подпиточной воды. Режим работы этих стан­ций - неравномерный. Насосы включаются по мере необходимости восполнения потерь воды в системе оборотного водоснабжения. Подпиточная вода подается в брызгальный бассейн или поддон градир­ни в случае работы оборотной системы без разрыва струи.

5. ВОДОПОДГОТОВКА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ

Одной из основных особенностей подготовки вода для целей производственного водоснабжения в отличие от подготовки воды в городских водопроводах является большое разнообразие методов и сооружений, что вызвано широким диапазоном различных требо­ваний к качеству вода, предъявляемых производственными потре­бителями. Требования к качеству оборотной вода и средние удель­ные расходы вода; и сточных вод на выпуск важнейших видов про­дукции приведены в [l, 2, приложения]. Кроме того, при созда­нии оборотных систем на сооружения водоподготовки поступает отработанная вода с качественными показателями, существенно отличающимися от природных источников.

В зависимости от требований водопотребителей производится частичное или более глубокое удаление из воды механических примесей, обесцвечивание, различная глубина умягчения и обессоливание воды, удаление из воды различных примесей (железа, марганца и др.), дегазация, стабилизация и. т.д.

Выбор метода водоподготовки и состава сооружений осуществ­ляется на основании анализа требований водопотребителей к ка­честву воды, показателей качества воды, поступающей на водоподготовку, и технико-экономической оценки вариантов. Предпоч­тение отдается методам и сооружениям, позволяющим создать ком­пактные установки с простой эксплуатацией.

Для удаления из воды механических примесей используются напорные и безнапорные сетчатые фильтры, гидроциклоны, отстой­ники, осветлители со взвешенным осадком, напорные и безнапор­ные зернистые фильтры и другие сооружения.

6. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИРАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМ ОБОРОТНОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ'

Оборотная схема применяется при недостаточно мощном и при далеко расположенном источнике воды. По оборотной системе вода для охлаждения непрерывно циркулирует между охладителем и по­требителей. Из источника забирается небольшое количество вода (примерно 3-6'%) для пополнения потерь у потребителя и на охла­дителях. Эта добавка носит название подпиточной (добавочной) воды. В нее входит расход воды, необходимый для продувки систе­мы охлаждения в целях поддержания нужного солевого состава охлаждающей воды, который исключал бы выпадение химических при­месей на охлаждающей аппаратуре.

Схема оборотного водоснабжения показана на рис.3. При за­грязнении воды на производстве в схему добавляется очистная станция циркуляционной воды.

6.1. Материалы и конструирование сети

Водоводы и сети предназначены для подачи добавочной воды из источника и для циркуляции ее в оборотной системе (подаю­щие и обратные водоводы- и сети). Количество водоводов в цирку­ляционных системах водоснабжения устанавливается, исходя из не­обходимой степени обеспечения надежности водоснабжения. От источника водоснабжения до промпредприятия водоводы проклады­ваются, как правило, в две нитки. В местах присоединения водо­водов к камерам (резервуарам) добавки воды ставятся задвижки. Для подачи воды на неответственные объекты, на предприятия, где имеются запасные резервуары достаточной емкости или дополни­тельный источник водоснабжения, прокладывают один водовод. Для объектов, требующих высокой степени обеспечения надежности, не­обходимо устраивать дублированные циркуляционные сети и водово­ды. Устройство перемычек между дублированными линиями не реко­мендуется.

Для водоводов и сетей применяются чугунные, асбестоцементные или железобетонные трубы. Стальные трубы, как правило, при­меняются в распределительных линиях градирен и брызгальных бас­сейнов.

6.2. Баланс воды в системах оборотного водоснабжения

Основу исходных данных для расчета материального баланса вод и их примесей при разработке оборотных систем водоснабже­ния составляют:

- данные о количестве и назначении воды в производстве или
в последовательном ряде производств и разработанные обоснован­ные требования к качеству потребляемой воды в соответствии с ее назначением и установленным технологическим оборудованием;

- данные о качестве воды, использованной в производстве иподлежащей определенной очистке для возврата в цикл;

- технологические решения по экономически целесообразным
способам очистки отработанной воды, обеспечивающим стабиль­ность качества воды на входе в производство.

В системах оборотного водоснабжения постоянно происходит убыль воды после использования ее в производстве. Для состав­ления баланса воды по расходам необходимо одновременно с убылью воды из системы определить возможное поступление воды в систему данные приведены в табл.1.

Таблица №1. «Поступление и убыль воды в системах водоснабжения предприятия»

Поступление воды в систему Qпост

Убыль воды из системы Qуб

1. С исходным сырьем и полуфабрикатами Qсыр 2. С вспомогательными веществами (топливо, реагенты и т.п.) Qвсп 3. С атмосферными осадками (дождь, таяние снега ) Qатм=1-3% Q 4. В виде шахтного или рудничного водоотлива, подземная (дренажная), инфильтрационная вода и пр. Qподз. =Кф·осн. 5. Из источника водоснабжения Qист 6. Сточная вода, повторно используемая после очистки, Qст.повт.     Qпост

1. Безвозвратное потребление – унос с продуктом и отходами Qб.п. (гр.15) 2. На полив полов, проездов, насаждений Qпол 3. На испарение в охладителе оборотной воды Qисп 4. Унос с воздухом из охладителя оборотной воды Qун 5. Испарение естественное с водной поверхности Qисп.ест= 1-3% Q 6. Фильтрация из системы водоснабжения в почву Qф (гр.14) 7. Сброс воды в водоемы для освежения оборотной воды (продувка) Qпрод (гр.13) 8. Сброс собственно сточных вод в водоем Qсбр.ст   Qуб

 

Безвозвратное потребление и потери воды в производстве в местах ее использования Q_б.п. складывается из количеств уносимой с продуктом Q_{ун.прод} и с отходами Q_ун.отх воды.

Расход воды на полив, проездов и насаждений Q_пол. определяется по расчету.

Потери воды на испарение при ее охлаждении в градирнях, брызгальных бассейнах, прудах-охладителях и естественных водоемов, принимающих нагретую вод, Q_исп. могут быть определены с достаточным приближением по формуле:

(1)

где t – потери температур воды, град; вычисляется как разность температур t₂ нагретой и t₁ подаваемой потребителю воды; Q₀ – количество охлаждающей оборотной воды, м³/ч; С₁ – коэффициент потери воды на испарение.

Для градирен и брызгальных бассейнов коэффициент С₁ принимается в зависимости от температуры воздуха (по сухому термометру):

 

Температура ^оС 0 10 20 30

Коэффициент С₁ 0,0010 0,0012 0,0014 0,0015

 

Для прудов-охладителей и прудов-осветлителей оборотной воды оборотной воды коэффициент С₁ принимается в зависимости от естественной температуры в водоеме:

 

Естественная температура в водоеме ^оС 0 10 20 30

Коэффициент С₁ 0,0007 0,0009 0,0011 0,0013

Для промежуточных значений температуры воздуха и естественной температуры воды коэффициент С₁ определяют путем интерполяции.

Для открытых теплообменных аппаратов оросительного оросительного типа потери воды на испарение увеличиваются вдвое и формула (1) принимает следующий вид:

(2)

где значение С₁ принимается как для градирен и брызгальных бассейнов.

Потери воды на унос из системы в виде капель Q_ун (если вода в системе используется в качестве теплоносителя) зависят от типа, конструкции и размеров охладителя, а для открытых охладителей – от скорости ветра и др. Величину потерь на унос Q_ун из охладителя оборотной воды можно определить по формуле:

(3)

где С₂ – коэффициент потерь воды на унос, равный: для брызгальных бассейнов 0,015-0,02; для брызгальных градирен с простыми жалюзи 0,01-0,015; для открытых градирен с решетчатыми жалюзи и башенных градирен без водоуловителей 0,005-0,01 и с водоуловителями 0,003-0,006; для вентиляторных градирен с однорядными водоуловителями 0,003-0,005 и с двухрядными водоуловителями 0,0015-0,003 (меньшее значение принимается для охладителей большей производительности); для открытых теплообменных аппаратов оросительного типа 0,005-0,01.

Потери воды на испарение с водной поверхности естественных водоемов следует определять по инструкции «Указания по расчету испарения с водной поверхности водоемов» Q_{исп.ест}.

Потери воды на фильтрацию Q_ф из таких сооружений, как наливной (искусственный) пруд – охладитель или пруд – осветлитель (шламонакопитель), принимаемых при использовании воды для охлаждения или обогащения ископаемых, определяют специальным расчетом. Эти потери незначительны при водонепроницаемых основаниях и слабофильтрующих ограждениях (дамбах). При хорошо фильтрующих основаниях и ограждающих дамбах, состоящих из галечника и песка, размер этих потерь может достигать десятков процентов от притока воды.

Указанное выше безвозвратное потребление и потери воды из системы оборотного водоснабжения приводятся в гр. 15.

В свою очередь, количество воды, добавляемой в систему (гр. 9) Q_доб, складывается также из количества технической воды Q_техн. (гр.5), количества питьевой воды, используемой для производственных целей, Q_{пит.произ.} и количества питьевой воды, используемой для хозяйственно-бытовых целей, Q_{пит.хоз.}:

(4)

Общее количество поступающих в водоемы сточных вод Q_ст (гр.10) включает:

а) количество очищенных производственных сточных вод, повторно использовать которые невозможно по технологическим условиям или нецелесообразно, Q_пр.ст (гр.11);

б) количество очищенных (совместно с промышленными или самостоятельно) бытовых сточных вод Q_быт.ст (гр.12);

в) количество продувочных вод и сточных вод, не требующих специальной очистки, Q_прод (гр.13);

г) количество фильтрационных вод из пруда – осветлителя и шламонакопителя Q_ф (гр.14).

Определяется общее количество сточных вод по формуле:

(5)

Эти стоки воды предприятия (после соответствующей очистки и обработки) частично или полностью в количестве могут быть повторно использованы на пополнение системы оборотного водоснабжения. Тогда количество выпускаемых в водоем сточных вод предприятия составит:

(6)

С учетом повторного использования очищенных сточных вод в системе водоснабжения потребуется вода из источника:

(7)

Расход воды, последовательно используемый, и количество очищенных сточных вод, используемых повторно в системе оборотного водоснабжения, указаны в гр. 5 и норму расходов свежей воды из источника (гр.6 и 7) или в норму количества выпускаемых в водоем сточных вод (гр.10-14) не входят.

Для соблюдения водного баланса Q_пост= Q_уб. в системе оборотного водоснабжения потери покрываются таким же количеством воды, добавляемой в систему:

Q_доб¹= Q_б.п.

Кроме того, из системы оборотного водоснабжения можно сбрасывать продувочную воду Q_прод., заменяя ее свежей водой из источника в том же количестве: Q¹¹_доб=Q_прод. Тогда количество воды, добавляемой в систему из источника, будет:

6.3. Требования к качеству в системах оборотного водоснабжения

Требования к качеству воды:, подаваемой на производственные нужды, устанавливаются в каждом конкретном случае в зависимос­ти от технологических процессов. От качества воды зависит эф­фективность работы теплообменного оборудования, инженерных сооружений и коммуникаций.

Как было указано, вода, используемая в технологических про­цессах оборотных систем, делится на три категории.

Вода I категории используется для охлаждения оборудования и технологических продуктов через стенку, вода при этом лишь на­гревается и практически не загрязняется. Температура воды не должна быть выше допустимой, порядка 25-40°. Допускается содер­жание взвешенных веществ в пределах нормы.

Вода должна быть термостабильной, то есть при температуре 40-60 °С не выделять соли карбонатной жесткости. '

Вода не должна вызывать точечной, язвенной и равномерной коррозии. Кроме этого, необходимо учитывать допустимую скорость развития биологических обрастаний теплообменных аппаратов и охладителей.

Вода II категории используется в качестве среды, поглощающей и транспортирующей примеси при непосредственном контакте ее с продуктом (обогащение полезных ископаемых, гиидрозолоудаление и др.). Вода может содержать взвешенные вещества допустимой крупности и в допустимых концентрациях. Перед каждым циклом исполь­зования вода в системе оборотного водоснабжения эта вода долж­на быть очищена и, при необходимости, охлаждена.

Вода III категории используется как среда, поглощающая и транспортирующая механические примеси и одновременно служащая охладителем продукта. В ней могут иметь место процессы раство­рения солей, органических веществ и газов. Технологические свойства воды в данном случае отвечают свойствам воды I категории.

Показатели качества воды в зависимости от категории приведе­ны в прил.1.

Водный режим оборотных систем существенно отличается от ре­жима прямоточных систем. В процессе нагрева и охлаждения обо­ротной воды происходит изменение ее качественного состава, а также уменьшение ее количества за счет испарения и других не­восполнимых потерь.

Работа оборотной системы связана с постоянными добавками
подпиточной вода.

Для подпитки оборотных систем используются:

- поверхностные источники;

- подземные источники;

- городской водопровод;

- очищенные и доочищенные производственные сточные воды. Поверхностные воды содержат примерно 80 % карбонатов, 13 % сульфатов и 7 % хлоридов.

Подземные воды отличаются от поверхностных более высокой ми­нерализацией, отсутствием взвешенных веществ (минеральных и ор­ганических) и наличием газов.

Поверхностные воды, также бывают минерализованными, если име­ется грунтовое питание рек подземными источниками.

Городской водопровод в качестве подпиточной воде использует­ся крайне редко. В последнее время широкое распространение по­лучила подпитка оборотной системы водоснабжения очищенными про­изводственными сточными водами.

Использование доочищенных сточных вод на промышленных пред­приятиях позволяет сократить отбор воды из естественных источ­ников водоснабжения, уменьшить их загрязнение за счет сокраще­ния сброса очищенных сточных вод.

Кроме очищенных сточных вод промышленных предприятий, до­пускается использовать сточные воды городов и населенных пунк­тов, прошедшие механическую и биологическую очистку. Они, как правило, содержат небольшое количество механических примесей (до 15-25 мг/л) и остаточные органические примеси в коллоидном и растворенном состояниях, количественно характеризуемые биохимическим и химическим потреблением кислорода (БПК и ХПК).

Особенно высокий экологический эффект может быть достигнут при использовании доочищенных сточных вод в маловодных облас­тях и экономических районах с высокоразвитыми водоемкими отрас­лями промышленности.

В настоящее время доочищенные сточные воды используются в основном в качестве подпиточной воды для охлаждения систем оборотного водоснабжения нефтеперерабатывающих и металлурги­ческих, заводов, химических предприятий и энергоустановок. Во­да, используемая для этой цели, должна быть термостабильной, не вызывать коррозии металла и не способствовать биообраста­ниям.

Оценка качества подпиточной воды производится по следующим показателям: общему солесодержанию, карбонатной жесткости, рН, БПК, ХПК, окисляемости фосфоросодержащих соединений и др.

По данным [14] основной целью доочистки сточных вод при их повторном использовании должно быть снижение БПК до 5 мг/л и содержания взвешенных веществ до 10 мг/л. Содержание поверх­ностно-активных веществ (ПАВ) в доочищенной воде не должно превышать 1 кг/л, фосфатов - 0,5-1 мг/л.

6.4. Предотвращение образования карбонатных отложений

Природная вода, имеющая определенную карбонатную жесткость (вода поверхностных источников - более 2-3 мг-экв/л, подземных источников - более 1-1,5 мг—экв/л), при. использовании в систе­ме оборотного водоснабжения в теплообменных аппаратах может выделять на теплообменной поверхности и в сооружениях карбо­натные отложения (CaCO₃ др.). Данные отложения появляются в результате нарушения карбонатного равновесия в нагревающейся воде и взаимодействия ионов HCO₃ и CО₃² содержащимися в этой воде ионами Са²⁺, что ведет к образованию осадка в виде карбо­ната кальция СаСО₃.

Для предотвращения образования карбонатных отложений приме­няют следующие методы:

. I) непрерывное добавление в систему оборотного водоснабже­ния воды с меньшей карбонатной жесткостью при сбросе части отработанной воды; из системы продувкой;

2)подкисление;

3) рекарбонизация (обработку вода дымовыми газами);

4) фосфатирование;

5) совместное подкисление и фосфатирование;

6) умягчение добавочной вода;

7) воздействие магнитным и электрическим полями, ультрозвуком-

В настоящее время на промышленных предприятиях в системах оборотного водоснабжения применяют шесть вышеназванных методов. Ориентировочно способ обработки охлаждающей вода в системах оборотного водоснабжения при нагреве ее до 40-60 °С и охлажде­ний на градирнях или в брызгальных бассейнах в зависимости от величины карбонатной жесткости (не загрязненной поверхностно-активными веществами).

6.5. Предотвращение коррозии

При низкой щелочности оборотной воды в целях защиты от кор­розии теплообменных аппаратов и трубопроводов на их «стенках предусматривается создание карбонатной илиметафосфатной пле­нок. Выделение карбонатной пленки на чистую теплообменную по­верхность и стенки трубопроводов происходит при карбонатной жесткости исходной воды не менее 1,5-2 мг-экв/л. Такая величи­на жесткости может быть достигнута правильным размером продув­ки. Продувка в этом случае либо сильно уменьшается, либо вообще прекращается для того, чтобы увеличить коэффициент упаривания и повысить концентрацию карбонатов в оборотной воде. Дляобра­зования на поверхности стали метафосфатной пленки воду обраба­тывают гексаметафосфатом натрия Na₂[Na₄(PO₃)₆] в течение 2-3 суток концентрация гексаметафосфата натрия в оборотной воде должна быть 100 мг/л. Затем фосфатный реагент постоянно вводится в добавочную воду. Доза вводимого гексаметафосфата натрия, мг/л, определяется по формуле:

6.6. Борьба с биологическими обрастаниями

Для предупреждения развития бактериальных биологических об­растаний в теплообменных аппаратах и трубопроводах применяется
хлорирование оборотной воды. Доза хлора, мг/л, определяется по формуле:

, мг/л,

где П – хлоропоглащаемость воды, добавляемой в систему, мг/л.

Производительность хлораторов:

, кг/ч,

где Т_пх – продолжительность одного периода хлорирования, ч;

П – число периодов обработки воды хлором в течение суток.

Для предупреждения биологического обрастания градирен микроорганизмами и водорослями применяется дополнительное периодическое хлорирование воды перед её поступлением на охлаждение, а также обработка ее раствором медного купороса. Обработка воды хлором и медным купоросом производится 3-4 раза в месяц по 1 часу.

Емкость бака для приготовления раствора медного купороса:

, м³,

где Д_к – доза медного купороса, г/м³;

Т_пк – продолжительность введения медного купороса;

в – концентрация медного купороса= 20000-40000г/м³.

6.7 Расчёт циркуляционной насосной станции

Системы оборотного водоснабжения следует проектировать с отводом воды от технологических установок без разрыва струи, с напором достаточным для подачи воды на охладитель. Таким образом, на циркулируемой насосной станции размещается две группы насосов. Забор воды производится из сборных резервуаров охладителей по подводным каналам. После её использования вода подаётся распределительную систему охладительного сооружения.

Необходимый напор насосов циркулируемой насосной станции, определяются по формуле:

Н= z_p- z_3.0+Н_p+h, м

где z_3.0. – отметка поверхности земли у охладительного сооружения, м;

z_р – отметка низкого уровня воды в сборных резервуарах охладительных сооружений, м;

Н_р – напор в начале распределительной сети градирни, м

h – потери напора на всём пути от резервуаров до распределительных устройств охладителей, м

h=h_ком+h+h_у, м

где h_ком – потери напора в коммуникациях насосной станции=3 м.

h – потери напора в сети от НС до распределительной системы охладители, м

h_у – потери напора в технической установке, м

 

Список используемой литературы

1. Гришин В.М., Ишева Н.И., Белова Т.А. Учебное пособие. Расчет систем водоснабжения промышленных предприятий – Пенза 1993г.

2. Н.Н. Абрамов «Водоснабжение» - М: Стройиздат, 1974г.

3. Г.И. Николадзе, М.А. Сомов «Водоснабжение» - М: Стройиздат, 1995г.

4. СНиП 2.04.02 – 84. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения – М: Стройиздат, 1990г.

5. Ф.А. Шевелев Таблицы для гидравлического расчета стальных, чугунных, асбестоцементных, пластмассовых водопроводных труб – М: Издательство литературы по строительству, 1970г.

6. Водоснабжение населенных мест и промышленных предприятий. Справочник проектировщика. – М.:Стройиздат, 1967г.