Схемы подачи воды и их анализ

Вода на промышленных предприятиях необходима на хозяйственно-питьевые нужды, на пожаротушение, а также для проведения технологических процессов.

Эффективность работы любого промышленного предприятия во многом зависит от организации снабжения его водой требуемых параметров. Соответствующими свойствами используемой воды и ее расходами, а также сооружением эффективных систем водоснабжения в значительной степени определяется качество и себестоимость выпускаемой продукции. Подача неподготовленной воды приводит к появлению брака, перерасходу топлива и электроэнергии, снижению производительности технологического оборудования и аварийному выходу из строя их элементов.
Для обеспечения надежного и качественного снабжения предприятий водой на каждом из них создается специальная система водоснабжения.

Система водоснабжения: основные понятия и определения

Система водоснабжения промышленного предприятия представляет собой комплекс сооружений, оборудования и трубопроводов, обеспечивающих забор воды из природного источника, очистку и ее обработку, транспортирование и подачу воды потребителям требуемых расходов и качества.
В системах технического водоснабжения предусматриваются также сооружения и оборудование, необходимое для приема отработавшей воды и подготовки ее для повторного использования, а также станции очистки сточных вод.
Требования к качеству воды хозяйственно-питьевого назначения и воды, идущей на технические цели (технической воды) различны. Поэтому на большинстве промышленных предприятий сооружают отдельную объединенную систему хозяйственно-питьевого и противопожарного водоснабжения и отдельную систему технического водоснабжения.
В некоторых случаях, например, на предприятиях пищевой промышленности, где значительная доля воды должна соответствовать требованиям ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая» создают единую систему водоснабжения.
А на предприятиях с высокой пожароопасностью вынуждены создавать отдельные системы противопожарного водоснабжения.

Источники водоснабжения

Потребность предприятия в воде всех категорий удовлетворяется из природных источников, которые должны соответствовать следующим основным требованиям:
а) обеспечивать бесперебойное получение необходимого предприятию количества воды с учетом перспективы его развития;
б) подавать воду такого качества, которое в наибольшей степени отвечает требованиям потребителей или позволяет достичь его за счет простой и экологичной обработки исходной воды;
в) обеспечивать возможность подачи воды потребителям с наименьшей затратой средств;
г) обладать такой мощностью, чтобы расчетный отбор воды из него не нарушал сложившуюся экологическую систему.
Правильное решение вопроса о выборе источника водоснабжения для конкретного потребителя требует тщательного изучения и анализа водных ресурсов района, в котором расположен потребитель.
Для водоснабжения промпредприятий используются поверхностные и подземные воды. Поверхностные источники – это реки, озера, реже моря; подземные источники – грунтовые и артезианские воды, и родники.

Вода в большинстве рек обладает значительной мутностью, высоким содержанием органических веществ и бактерий, а часто и значительной цветностью. Наряду с этим речная вода характеризуется относительно небольшой жесткостью.
Вода озер обычно отличается весьма малым содержанием взвешенных веществ (т.е. малой мутностью). Качество всех поверхностных вод сильно зависит от атмосферных осадков и таяния снегов, в период паводков их мутность и бактериальная загрязненность возрастает, а жесткость снижается.
Подземные воды, как правило, не содержат взвешенных веществ (т.е. весьма прозрачны), обладают низкой бактериальной загрязненностью, но наряду с этими положительными качествами во многих случаях сильно минерализованы. В зависимости от характера растворенных в них солей, они могут обладать теми или иными отрицательными свойствами: повышенной жесткостью, наличием неприятного привкуса и некоторыми другими.

Вопрос о выборе источника водоснабжения является одним из главных при проектировании систем производственного водоснабжения, т.к. он определяет наличие в ее составе тех или иных сооружений, а, следовательно, стоимость строительства и эксплуатации.
При выборе источника водоснабжения следует учитывать качество воды и его мощность.
Выбор источника воды определяется главным образом местными природными условиями, поэтому предварительно проводятся топографические, гидрологические, санитарные и другие изыскания.

• Для хозяйственно-питьевого водоснабжения рекомендуется использовать подземные источники воды, отказ от которых требует всестороннего обоснования. СНиП 2.04.02-84 запрещает использовать подземные воды питьевого качества для нужд, не связанных с хозяйственно-питьевым водоснабжением.
• При наличии нескольких источников воды прибегают к технико-экономическому сравнению возможных вариантов.
• Для забора воды из природного источника и частичной очистке ее сооружаются водозаборные сооружения (ВЗС).
• Выбор источника должен производиться согласно ГОСТ 17.1.1.04-80.

Характеристика подземных вод

Подземные воды образуются вследствие просачивания в землю атмосферных и поверхностных вод. Подземные воды могут быть безнапорными и напорными (артезианскими).
Безнапорные воды заполняют водоносные горизонты не полностью и имеют свободную поверхность.
Безнапорные подземные воды первого от поверхности земли водоносного горизонта называются грунтовыми. Грунтовые воды характеризуются повышенной загрязненностью, поэтому при их использовании в большинстве случаев необходима очистка.
Напорные (артезианские) воды заполняют водоносные горизонты полностью. Артезианские воды, как привило, характеризуются высоким качеством и в большинстве случаев для хозяйственно-питьевых целей могут использоваться без очистки.
В колодцах или скважинах, вскрывающих напорные водоносные горизонты, вода поднимается до некоторой пьезометрической линии. Если пьезометрическая линия проходит выше поверхности земли, то наблюдается излив воды.
Уровень воды, устанавливающийся в колодце при отсутствии забора воды, называется статическим. При безнапорных водах статический уровень совпадает с уровнем подземных вод, в при напорных водах – с пьезометрической линией.
При откачке воды из колодца уровень ее снижается, причем тем больше, чем интенсивнее откачка. Такой уровень называется динамическим.
Безнапорные и напорные воды могут выходить на поверхность земли в виде родников. Выход безнапорных вод называют нисходящим ключом. Ключевая вода отличается высоким качеством и может использоваться без очистки.

Классификация систем водоснабжения

Системы водоснабжения классифицируются по следующим признакам:
— по виду водоисточника – с использованием поверхностных вод; с использованием подземных вод; смешанные;
— по способу подъема воды – нагнетательный, в которых вода к потребителям подается насосами; самотечные (гравитационные); комбинированные;
— по назначению – технологические, хозяйственно-питьевые, противопожарные, объединенные;
— по видам обслуживаемых объектов – городские, промышленные, сельские;
— по территориальному охвату водопотребителей – местные (локальные), предусматривающие водоснабжение отдельных объектов (предприятия, фермы, группы зданий), централизованные, обепечивающие водой всех потребителей, расположенных в данном городе, поселке;
— по характеру использования воды – прямоточные, в которых воду после однократного использования выпускают в канализацию, прямоточные с повторным использованием воды, оборотные, в которых воду после использования для технических целей очищают и охлаждают, затем многократно используют на том же объекте;
— по надежности – одной из 3 х категорий в зависимости от вида промышленного предприятия и требований бесперебойности подачи воды.

Система водоснабжения должна обладать определенной степенью надежности, т. е. Обеспечивать снабжение потребителей водой без снижения установленных показателей своей работы в отношении количества и качества подаваемой воды (перерывы в подаче воды, снижение подачи воды, ухудшение её качества в недопустимых пределах).

После определения необходимого объема водопотребления объекта и сбора сведений о возможных для использования природных источниках, выбирается конкретный источник водоснабжения и намечается схема системы водоснабжения.

Перечислим основные элементы систем водоснабжения и укажем их назначение:

• Водозаборные сооружения, предназначенные для забора воды из природного источника и первичной очистки её.
• Водоподъемные сооружения, т. е. насосные станции, подающие под необходимым напором воду к местам её очистки, хранения или потребления.
• Сооружения для очистки и улучшения качества природной воды – станции ХВО.
• Водоводы и водопроводные сети, служащие для транспортирования и подачи воды потребителям.
• Регулирующие и запасные ёмкости, предназначенные для сохранения и аккумулирования воды.
• В системах оборотного водоснабжения есть также сооружения для очистки и охлаждения отработанной воды. Кроме того, во всех системах производственного водоснабжения существуют сооружения для очистки сточных вод.

Система водоснабжения представляет собой сложный комплекс сооружений, взаимосвязанных в работе. Сооружения должны быть рассчитаны так, чтобы обеспечивалась их четкая работа в общей цепи, а потребитель в результате получал нужное количество воды заданного качества под необходимым напором.
С этой целью для каждого из сооружений строго установлены расчетные расходы:
Максимальный суточный расход, на который рассчитываются водозаборные сооружения, очистная станция, резервуар и насосные станции первого и второго подъема.
Средний часовой расход в сутки наибольшего водопотребления, необходимый для установления расчетной (средней) часовой производительности водозаборных сооружений, очистной станции и расчета водоводов первого подъема.
Максимальный часовой и соответствующий ему секундный расход воды, на которые рассчитывается водопроводная сеть и производительность насосной станции при подаче пожарного или максимального хозяйственного расхода без напорно-регулирующих сооружений.

Схемы систем производственного водоснабжения

Системы водоснабжения устраивают по определенным схемам, которые представляют собой совокупность сооружений водопровода и последовательность расположения их на местности.
Проектирование любого водопровода начинается с вычерчивания его схемы в плане и определения состава сооружения.
Обычно в начальной стадии проектирования составляют две (или более) возможные схемы водоснабжения, которые являются вариантами проекта будущего водопровода. Затем проводится технико-экономический расчет – сравнение вариантов, выбирают наивыгоднейший.

По выбранной схеме окончательно проектируют и рассчитывают все устройства СПВ.
Существуют 3 основные схемы системы водоснабжения: прямоточная схема, прямоточная с повторным использованием воды и оборотная. Существуют также комбинированные схемы водоснабжения. Название систем водоснабжения в инженерной практике повторяет название соответствующей схемы.

Ту или иную схему СПВ реализуют в зависимости:
1. от мощности источника и его характеристики (поверхностные или подземные воды, качества воды в нем и т.д.);
2. удаленности источника воды от промплощадки;
3. требований, предъявляемым предприятием к качеству воды;
4. характера загрязнения воды после ее использования;
5. климатических условий местности.

Прямоточная схема системы водоснабжения

При работе прямоточной системы (рисунок 1.1) из источника водоснабжения забирается все необходимое потребителям количество воды. Поэтому, производительность водозаборных устройств, очистных сооружений и насосов первого подъема приходится выбирать из условий покрытия полной потребности предприятия в воде за сутки максимального водопотребления. Это увеличивает размеры и мощности этих элементов, а, следовательно, удорожает их. Возрастает и потребление электроэнергии. Кроме того, требуется выбрать источник с достаточным дебитом воды. Недостатком прямоточной системы является и то, что отработавшая вода сбрасывается в природные водоемы, дебит которых должен позволять поглотить эти сбросы без нарушения экологического равновесия.

Прямоточная схема применяется для хозяйственно-питьевого и противопожарного водоснабжения, т.к. повторное использование воды этими потребителями исключается! Данная схема водоснабжения реализуется в пищевой и фармацевтической промышленностях как технологические.

Схема системы производственного водоснабжения с повторным использованием воды

Если среди потребителей технической воды имеется потребитель с большим расходом, сбросная вода от которого по количеству и всем параметрам может удовлетворять остальных потребителей, то в этих случаях применяют систему повторного использования воды (рисунок 1.2). Эта система работает по прямоточному режиму, но из источника забирается только то количество воды, которое необходимо потребителю с большим расходом, а остальные используют его сбросную воду.
Данная система позволяет сократить количество забираемой природной воды и сбрасываемых стоков, снизить производительность и удешевить всю систему водоснабжения.

Оборотная схема системы производственного водоснабжения

Оборотные системы открывают большие возможности в удешевлении системы водоснабжения, сокращении потребления свежей воды и сбросов загрязненных стоков.
Для создания оборотной СПВ используется то обстоятельство, что 70…85% технической воды в технологических аппаратах только нагреваются и после охлаждения могут использоваться повторно. В данных системах можно использовать и ту часть технической воды, которая загрязняется сравнительно легко удаляемыми примесями. После очистки вода (около 15%) повторно используется.

В системе оборотного водоснабжения (рисунок 1.3) насосы НСII подают воду через водопроводную сеть потребителям. Нагревшаяся и загрязнившаяся у потребителей вода по системе трубопроводов направляется на станцию очистки загрязненных вод (ОЗВ). Прошедшая очистку, но еще теплая вода собирается в резервуаре (РОВ), а из него насосами станции оборотной воды (НОВ) подается на охлаждающие устройства (Гр). Охлажденная в нем вода опять подается потребителям насосами НСII.

При работе оборотной системы часть воды теряется: с уносом, испарением и продувкой из охлаждающих устройств; с утечками через неплотности и за счет сброса в канализацию воды загрязняющейся у потребителя примесями, не разрешающими ее повторное использование. Для компенсации этих потерь из природного источника забирается соответствующее количество воды и насосами НС I направляется на станцию ХВО. Очищенная вода сливается в бассейн охлаждающих устройств. Для поддержания солевого баланса из бассейна ведется непрерывная продувка части воды в канализацию.

Оборотные системы сооружаются как по техническим условиям, экологическим требованиям и экономическим соображениям.

По техническим условиям применения данной системы может оказаться просто необходимо потому, что дебет имеющегося природного водоисточника недостаточен для осуществления прямоточного водоснабжения.

Необходимость оборотных систем обуславливается и экологическими требованиями. Применение оборотных систем позволяет снизить количество сбросов загрязненной воды в водоемы. Наиболее ценны с экологической точки зрения оборотные системы без сброса продувки – бессточные системы. В бессточных (замкнутых) системах водоснабжения на предприятиях вместо свежей воды используется доочищенная до норм качества технической воды смесь промышленных и бытовых сточных вод, предварительно прошедшая биологическую очистку. Биологически очищенные сточные воды, используемые в техническом водоснабжении, должны отвечать техническим, экономическим и санитарно-гигиеническим требованиям. Но и при соблюдении соответствующих норм такая вода не может использоваться в пищевой, мясомолочной и фармацевтической промышленностях.

Из экономических соображений использование оборотных систем водоснабжения позволяет снизить затраты на сооружение водозаборных устройств, насосных станций первого подъема, водоводов, очистных сооружений природной воды и канализационных линий.

Автор:
ктн доцент ПТЭ Арсенов Владимир Георгиевич

источник

Под системой водоснабжения подразумевается комплекс сооружений, необходимых для снабжения водой потребителей в необходимом количестве, требуемого качества и под требуемым напором при обеспечении надежности их работы.

Системы водоснабжения можно разделить на хозяйственно-питьевые, производст­венные и противопожарные.

Помимо того, вода используется для мойки улиц, проездов, площадей, а также поливки зеленых насаждений и других целей.

В зависимости от вида объекта, снабжаемого водой, системы бывают городскими, поселковыми, промышленными и т.п.

При этом система водоснабжения может обеспечивать водой как один объект, так и группу однородных и разнородных потребителей на территории района.

На промышленных предприятиях в зависимости от схемы использования воды системы классифицируются на прямоточные, с последовательным использованием воды, оборотные и замкнутые.

В зависимости от источника питания водой объекта они подразделяются на системы, забирающие воду из поверхностных источников и из подземных источников.

По способу подачи воды потребителям системы могут быть напорными и безнапорными. Возможна комбинация этих схем подачи воды.

Система водоснабжения состоит из сооружений для забора воды из источника, ее транспортирования, обработки, хранения и регулирования подачи.

Вид водозаборного сооружения зависит от характера источника водоснабжения. Из поверхностных источников водоснабжения (рис. 1, а) забор воды осуществляется береговыми и русловыми водозаборами различных конструкций, из подземных (рис. 1, б) — водозаборными скважинами, шахтными колодцами, горизонтальными и лучевыми водозаборами, сооружениями для каптажа подземных вод.

Подъем и перекачка воды на очистные сооружения или к потребителю осуществляется насосной станцией I подъема.

После прохождения процесса кондиционирования вода подается потребителю насосной станцией II подъема.

Возможно устройство нескольких последовательно или параллельно работающих станций, что определяется техническими и экономическими требованиями.

Сооружения для кондиционирования воды необходимы для доведения ее качества до требований, предъявляемых к ней абонентами.

Резервуары чистой воды (сборные резервуары) служат для сглаживания неравномерности режима работы насосных станций I и II подъемов и хранения аварийных и противопожарных объемов

Водоводы следует рассматривать как сооружения для транспортирования воды к местам ее распределения. Они представляют собой систему труб (напорных и безнапорных) и каналов, по которым вода поступает к городу, поселку или промышленному объекту.

Для распределения воды по территории объекта и раздачи ее потребителям устраивается водопроводная сеть. Она представляет собой систему трубопроводов, уложенных по улицам, проездам и т.д., оборудованных необходимой арматурой для целей регулирования, ремонта, отбора воды на цели пожаротушения, поливки и т.д.

Сооружения для хранения и аккумулирования воды (водонапорная башня) выполняют ту же роль, что и резервуар чистой воды. Они сглаживают несовпадение режима работы насосной станции II подъема и режима водопотребления.

Место расположения водонапорной башни в значительной мере определяется рельефом местности. Как правило, ее устанавливают на возвышенных отметках с целью уменьшения строительной стоимости. Однако в общем случае место ее установки должно определяться гидравлическими и технико-экономическими расчетами систем подачи и распределения воды.

Если башня на местности располагается между насосной станцией II подъема и городом (см. рис. 1, а), то такая система водоснабжения называется с башней в начале сети, если по схеме, показанной на рис. 2.1, б, — то системой водоснабжения с башней в конце сети.

Вместо водонапорной башни может быть установлен наземный или подземный напорный резервуар, если вблизи города имеются достаточно высокие отметки земли, а при отсутствии таковых — безнапорный резервуар со станцией подкачки (станцией регулирования).

Емкости могут быть установлены и в промежуточное положение, если возвышенные отметки находятся в черте населенного пункта.

Рис.1. Общая схема систем водоснабжения из поверхностного (а) и подземного (б) источников

1 — водозаборное сооружение; 2, 5 — насосные станции соответственно I и II подъема; 3 — очистные сооружения; 4 — резервуар чистой воды; 6 — водоводы; 7 — напорной регулирующая емкость; 8 — водопроводная сеть

Расположение очистных сооружений возможно вблизи как водозаборных сооружений, так и потребителя.

Это зависит от удаленности водопотребителя от источника пи­тания, наличия строительной площадки, санитарных, технических или экономических соображений, а также качества воды в источнике.

Схема водоснабжения будет упрощена в случае соответствия качества воды в источнике требуемому. Тогда очистные сооружения могут отсутствовать. Такая схема возможна, например, при использовании артезианских вод, для которых характерно высокое санитарно-гигиеническое качество.

Если источник водоснабжения расположен выше отметок снабжаемой водой территории, то появляются предпосылки для подачи воды потребителю самотеком. К таким источникам относятся горные водохранилища и ключи, а также напорные артезианские воды. При этом отпадает необходимость устройства насосных станций, перекачивающих воду от источника питания до потребителя. При значительной удаленности потребителя от источника может возникнуть необходимость устройства нескольких последовательно работающих насосных станций, перекачивающих воду по водоводам.

Если город имеет развитую территорию исложный пересеченный рельеф местности, то для создания у абонентов требуемого давления устраивают несколько насосных станций.

При совпадении режима работы насосной станции и режима водопотребления необходимость устройства резервуаров и башен для целей регулирования отпадает.

Таким образом, обязательными элементами системы водоснабжения являются водозаборные сооружения, водоводы и водопроводная сеть.

Изложенные соображения относятся к системам водоснабжения как населенных пунктов, так и промышленных предприятий.

Существуют, однако, системы, специально устраиваемые для целей промышленного водоснабжения (прямоточная, с повторным использованием воды, оборотная и др.). Прямоточная система (рис.2, а) предусматривает забор все увеличивающихся количеств воды по мере развития промышлен­ного предприятия. После использования в технологическом цикле вода сбрасывается в водоем. Получить необходимые количества воды часто невозможно или требуются большие капитальные затраты. Для уменьшения действия сбрасываемых загрязненных вод на качество воды в источнике приходится осуществлять их очистку, что исключительно дорого. Поэтому более перспективными являются пути уменьшения количества сбрасываемых вод.

Рис 2. Схемы производственных водопроводов

а — прямоточная; б- с-повторным использованием воды; в — оборотная;

1 — река; 2 — водозаборное сооружение; 3 — очистные водопроводные сооружения; 4 — насосная станция II подъема; 5 — водоводы; 6 — промышленное предприятие; 7 — сброс отработавшей воды; 8 — станция очистки сточных вод; 9 — сброс воды в реку; 10 — водоохлаждающее устройство; 11 — сборный резервуар; 12 — насосная станция оборотной воды

Система повторного использования воды (рис. 2.2, б) представляет собой систему, в которой свежая вода, пройдя технологический цикл на одном из производств, участвует в технологическом процессе следующего производства. Для создания такой схемы необходимо, чтобы качество воды после использования на первом предприятии удовлетворяло требованиям технологического процесса второго производства. В противном случае требуется корректировка ее качества на очистных и охладительных сооружениях. Применение этой системы позволяет сократить суммарный расход свежей воды.

С целью сокращения забора свежей воды из источников водоснабжения и охраны их от загрязнения широко применяются системы оборотного водоснабжения (рис. 2, в). Они необходимы в случае маломощности источника водоснабжения. В этой системе вода, участвующая в технологическом процессе, не сбрасывается в водоем, а после обработки вновь возвращается в производственный цикл. Потери, имеющие место в производстве, восполняются из источника.

Для потребителей, расположенных на значительном расстоянии друг от друга в условиях дефицита источников водоснабжения, применяют групповые и районные системы водоснабжения (рис.3).

Они строятся для сельских населенных пунктов, животноводческих ферм, полевых станов, пастбищ, а также при обустройстве групп курортных поселков и обьектов промышленности.

Для таких условий, как правило, устраивают единые системы водоснабжения, транспортирующие воду потребителям 1 по системе водоводов 2. Для снижения высоких давлений в водоводах, возникающих вследствие их большой протяженности, в отдельных узлах системы водоводов устанавливают резервуары 3, в которые сбрасывается вода. Вода из резервуаров забирается насосными станциями 4 и подается в последую­щий участок водовода, а также близлежащим потребителям.

Эти водопроводы, имеющие большую протяженность, как правило, проектируют по разветвленной схеме. Устройство кольцевой сети в этом случае приводит к значительным материальным затратам. С целью обеспечения бесперебойного снабжения водой потребителей в случае аварии на магистральных водоводах на территории объектов помимо водонапорных башен устраивают наземные резервуары. В них содержится аварийный запас воды, который может быть подан в сеть насосной станцией, расположенной рядом с ним. Возможность получения воды от двух и более источников повышает надежность водоснабжения.

Как уже говорилось, по виду потребления воды системы подразделяются на хозяйственно-питьевые, производственные, противопожарные и поливочные. Каждый из потребителей предъявляет свои требования к количеству и качеству подаваемой ему воды, напору, создаваемому в системе, и т.д.

Рис.3. Групповая система водоснабжения

Вода к потребителю может подаваться как по единой (объединенной), так и по раздельным системам водоснабжения.

В городах, как правило, устраивают единую систему водоснабжения для хозяйственно-питьевых и противопожарных целей. На хозяйственно-питьевые нужды промышленных предприятий вода также подается от городского водопровода.

Вода на технологические и противопожарные нужды предприятий в зависимости от требуемого качества, экономической целесообразности и требований рационального ее использования может быть получена как от объединенной системы водоснабжения, так и от специально построенной. Забор воды на поливку может осуществляться как из городской сети, так и из постороннего источника. Вопрос об объединении систем в этом случае решается с учетом экономических, технических и санитарно-гигиенических факторов.

Система водоснабжения в процессе работы должна удовлетворять требованиям надежности и экономичности. Недоучет требований надежности при проектировании, строительстве и эксплуатации систем может привести к нарушениям нормального водоснабжения.

Под надежностью понимается способность системы обеспечивать потребителей водой в необходимых количествах, требуемого качества и под требуемым напором. Одним из показателей надежности функционирования системы может служить вероятность ее безотказной работы в течение рассматриваемого времени.

Различают технологическую и санитарную надежность. Технологическая надежность обеспечивается рядом мер на стадии проектирования, строительства и эксплуатации: созданием запасов воды в источниках водоснабжения, использованием двух и более независимых источников, увеличением числа водозаборных сооружений, прокладкой нескольких параллельно работающих водоводов, устройством кольцевых во­допроводных сетей, увеличением объемов запасно-регулирующих емкостей в системе подачи и распределения воды, созданием резервных мощностей очистных сооружений, обеспечением бесперебойного энергоснабжения, разработкой математических моделей распределения воды при авариях.

К мероприятиям по повышению санитарной надежности системы водоснабжения относятся: устройство локальных прудов-водохранилищ при снабжении водой из рек и каналов, подверженных случайным залповым загрязнениям; создание системы непрерывного контроля наличия токсичных загрязнений в источнике; организация зон санитарной охраны; составление банка данных о потенциально опасных веществах, хранимых или транспортируемых на водосборной площади, которые в аварийной ситуации могут заразить источник водоснабжения; разработка моделей вероятных загрязнений водоисточника; подготовка технологии обработки воды в условиях аварийных загрязнений; устройство автоматизированных постов контроля качества воды в источнике водоснабжения выше водозаборов; предотвращение вторичного загрязнения воды в распределительной сети и регулирующих узлах; обеспечение населения питьевой водой в условиях катастроф и особо крупных аварий в системе водоснабжения.

Экономичность системы достигается принятием решений, обеспечивающих минимальные затраты на строительство и эксплуатацию при соблюдении необходимых параметров ее работы, а также требований надежности.

источник

Системы и схемы водоснабжения. Источники водоснабжения.Выбор источника водоснабжения является одной из главных задач при проектировании любой системы водоснабжения

Глава 1. ВОДОСНАБЖЕНИЕ

Источники водоснабжения.Выбор источника водоснабжения является одной из главных задач при проектировании любой системы водоснабжения.

Правильное решение вопроса о выборе источника водоснабжения для каждого объекта требует тщательного анализа водных ресурсов района, в котором он расположен. Источник водоснабжения должен отвечать следующим основным требованиям: обеспечивать бесперебойное поступление требуемого количества и качества воды с учетом роста потребности в водоснабжении; обладатьдостаточной мощностью (отбор воды не нарушает экологическое состояние жизнедеятельности водоема); находитьсяна кратчайшем расстоянии от объекта водоснабжения. В качестве источника водоснабжения используются поверхностные и подземные воды.

Поверхностные источники характеризуются значительными колебаниями качества воды и количества загрязнений вразные периоды года.

В качестве поверхностных источников используются реки, водохранилища, озера и моря.

Вода рекобладает значительной мутностью, высоким содержанием органических веществ (особенно в период паводков), значительной цветностью. Речную воду отличает небольшая жесткость (содержание солей кальция и магния), например, жесткость воды в Неве составляет

0,7 мг − экв/л, в Москве реке 2 − 5 мг − экв/л, а в Енисее 1,1 – 1,6 мг − экв/л (для сравнения, жесткость питьевой воды должна быть не более

10 мг − экв/л.) Кроме того, в речной воде содержится значительное количество бактерий, включая патогенные (болезнетворные), количество которых измеряют коли-титром (тот наименьший объем воды, в котором еще содержится кишечная палочка) или коли-индексом (числом кишечных палочек, содержащихся в 1 л воды). Для рек характерно сезонное колебание расхода и качества воды.

Водохранилищам свойственны малая мутность, высокая цветность воды и наличие планктона в ней в летний период.

Качество воды в озерах характеризуется большим разнообразием и отличается малым содержанием взвешенных веществ, малой мутностью, значительной минерализацией, цветностью.

Морская вода может использоваться для целей промышленного водоснабжения, а при отсутствии пресных вод и для целей хозяйственно-питьевого водоснабжения после опреснения.

Подземные воды,как правило, прозрачны и бесцветны. Артезианские воды, перекрытые сверху водонепроницаемыми породами, защищены от поступления проникающих с земли стоков. Они обладают высокими санитарными качествами (т. е. не требуют глубокой очистки). Однако подземные воды имеют повышенную жесткость, часто содержат много железа, фтора, сероводорода, что требует использования специальных установок по их удалению.

Подземные воды могут быть безнапорными и напорными. Безнапорные воды имеют свободную поверхность, называемую зеркалом подземных вод. Если полностью насыщенные водоносные пласты перекрыты водоне­проницаемыми грунтами и имеют пьезометрический напор, то они называются напорными. Давление, создаваемое напорными водами, больше атмосферного. Если подземные воды имеют выход на поверхность, то образуются родники.

Подземные воды могут залегать в виде грунтового потока с непрерывным движением воды, имеющего уклон в направлении движения, а также в виде грунтового бассейна с неподвижной водой и горизонтальной свободной поверхностью.

Подземные воды характеризуются статическим и динамическим уровнями. Статический уровень это уровень воды в колодце при отсутствии водоотбора. При отборе воды из колодца происходит падение уровня воды. Этот уровень называется динамическим. Понижение динамического уровня пропорционально количеству откачиваемой воды. Количество воды, которое может быть откачано при понижении динамического уровня на 1 м, называется удельным дебитом. Уровень воды и пьезометрические линии, установившиеся вокруг колодцев при откачке воды, образуют кривые депрессии.

Для целей водоснабжения населенных мест наиболее подходящими являются подземные воды, но для крупных населенных мест дебит подземных вод часто оказывается недостаточным. Водоснабжение большинства крупных городов основано на использовании поверхностных вод.

Водоснабжение – это комплекс сооружений, предназначенный для забора воды из источника, ее очистки и подачи потребителям. Система водоснабжения должна обеспечивать снабжение водой данного объекта в требуемых количествах и требуемого качества. Основными видами потребления воды являются:

— хозяйственно-питьевое водопотребление жителей населенных пунктов;

-водоснабжение промышленных предприятий;

-водопотребление, связанное с благоустройством территории;

-использование воды для пожаротушения;

-собственные нужды системы водоснабжения.

Классификация систем водоснабжения. Системы водоснабжения различают:

по видам объектов водоснабжения:

-системы водоснабжения городов;

-системы водоснабжения производственных объектов;

-системы водоснабжения поселков и сельских населенных пунктов.

-хозяйственно-питьевые системы – используют воду только питьевого качества, отвечающую требованиям ГОСТ 2874 – 82 «Вода питьевая» или требованиям СанПиН 2.1.4.1074-01 «Вода питьевая. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения»;

-производственные системы – качество используемой воды зависит от технологического процесса предприятия;

-противопожарные системы – используют воду любого качества.

по видам источников водоснабжения:

-системы, использующие воду поверхностных источников;

-системы, использующие подземную воду.

Системы водоснабжения могут быть объединенными, неполнораздельными и раздельными. Объединенные системы − это водопроводы, выполняющие одновременно хозяйственно − питьевые, производственные и противопожарные функции. Такие водопроводы устраивают в городах, поселках и на предприятиях, на технологические нужды которых требуется вода питьевого качества.

Устройство неполной раздельной системы водоснабжения обуславливается несовпадением требований к качеству воды на хозяйственно − питьевые и производственные нужды. Как правило, противопожарный водопровод объединяют с хозяйственно − питьевым водопроводом, имеющим большую протяженность.

Раздельную систему водоснабжения, предусматривающую наличие самостоятельных хозяйственно-питьевого, противопожарного и производственного водопроводов, устраивают довольно редко.

Выбор той или иной системы водоснабжения осуществляется на основании технико – экономического сравнения вариантов.

Схемы устройства водоснабжения зависят от ряда факторов, а именно:

числа и характера потребителей воды; количества и качества воды в источниках, существующих в данной местности; местных климатических и гидрологических условий; степени надежности и бесперебойности подачи воды потребителям.

В общем случае система водоснабжения включает следующие сооружения: водозаборные сооружения, сооружения для подъема и перекачки воды, сооружения для очистки воды, сборные резервуары, водоводы, водопроводные сети, сооружения для хранения и аккумулирования воды.

Ниже приведены наиболее распространенные схемы водоснабжения населенных мест и промышленных предприятий.

Схема водоснабжения города из поверхностного источника представлена на рис.1.1.1.

Рис. 1.1.1. Общая схема водоснабжения из открытого источника:

1 – водозаборные сооружения; 2 − насосная станция первого подъема; 3 – водоводы первого подъема; 4 – очистные сооружения; 5 – резервуары чистой воды; 6 –насосная станция второго подъема; 7 – водоводы второго подъема; 8 – водопроводная сеть города; 9 – водонапорная башня; 10 – водоводы от водонапорной башни

Вода забирается из источника водозаборным сооружением 1 и насосной станцией первого подъема 2 по водоводам 3, уложенным в две нитки, поступает на очистные сооружения 4. После очистки вода забирается из резервуаров чистой воды 5 насосами насосной станцией второго подъема 6 и по водоводам 7 подается в наружную сеть города 8. Сеть города с водонапорной башней соединяют водоводы 10. Все водоводы проектируются в две нитки на случай аварии и должны обеспечивать пропуск не менее 70 % суточного потребления городом воды.

Схема водоснабжения города из подземного источника представлена на рис.1.1.2. Схема значительно упрощена по сравнению со схемой водоснабжения города из поверхностного источника, так как отсутствует комплекс очистки воды, поскольку подземные воды не требуют глубокой очистки. В отдельных случаях могут применяться местные установки для обезжелезивания, умягчения, обессоливания воды.

Природная вода из подземных источников забирается несколькими скважинами 1, внутри которых установлены погруженные насосы, выполняющие функцию насосной станции первого подъема. По напорным трубопроводам 2 вода из скважин поступает в резервуар чистой воды 3 для ее хранения. Насосная станция второго подъема 4 перекачивает воду из резервуара по напорному водоводу в город потребителям.

Рис. 1.1.2. Схема водоснабжения с забором воды из подземного источника:

1 – артезианские скважины с погруженными насосами; 2 – напорные линии; 3 – РЧВ – резервуар чистой воды; 4 – насосная станция второго подъема; 5 – водонапорная башня; 6 – водопроводная сеть

На промышленных предприятиях устраивается прямоточная, последовательная и оборотная схемы.

При прямоточной схеме водоснабжения(рис.1.1.3) вода, забираемая из источника водоснабжения, после соответствующей очистки поступает на технологические нужды предприятия, а затем загрязненная техническая вода после соответствующей обработки сбрасывается в водоем ниже по течению относительно объекта водоснабжения. Прямоточная схема водоснабжения экономически целесообразна при малых расстояниях от источника водоснабжения до завода, атакже при незначительной разности отметок уровня воды в источнике и площадки завода. Кроме того, она может быть применена при технологических процессах, не допускающих использования оборотной воды из − за ее загрязненности.

Рис.1.1.3. Прямоточная схема водоснабжения промышленного

П/П − промышленное предприятие; В/З − водозаборные сооружения; Н/С – насосная станция; ОС – очистные сооружения

С увеличением расстояния между источником водоснабжения и промышленной площадкой, а также разности геодезических отметок более предпочтительно применение оборотной схемы (рис.1.1.4). Она становится единственно возможной при малых мощностях источника водоснабжения и при технологии, не допускающей применения прямоточной и последовательной схем из − за наличия в отработавшей воде токсических веществ, очистка от которых затруднена.

При оборотной схеме резко уменьшается забор «свежей» воды из источника водоснабжения: он составляет около 3 − 5 % количества воды, забираемой из источника при прямоточной схеме водоснабжения. Отличием большинства оборотных систем являются устройства для охлаждения воды (градирни, пруды-охладители и др.). При необходимости могут быть предусмотрены также очистные сооружения.

Рис.1.1.4. Оборотная схема водоснабжения промышленного

ЦНС − циркуляционная насосная станция; Охл. – охладитель

Схема с последовательным использованием воды,занимающая про­межуточное положение между рассмотренными схемами, становится целесообразной при небольших расстояниях между цехами, сбрасывающими и использующими отработавшую воду. По этой схеме вода может поступать к следующему потребителю как после очистки и охлаждения, так и без них, что определяется технологией производства.

Та или иная схема водоснабжения выбирается на основе технико-экономических сравнений вариантов и соблюдения условий охраны водоемов от загрязнений.

В дальнейшем промышленность будет переходить на бессточную схему водоснабжения, которая позволяет использовать в производственном водоснабжении все стоки, сбрасываемые с территории заводов, сократив до минимума забор воды из источника водоснабжения, исключить загрязнение водоемов вредными примесями, извлекать полезные вещества из сточных вод предприятий.

Кроме рассмотренных схем устройства водоснабжения в маловодных районах часто используются групповые водопроводы. Групповой водопровод служит для снабжения водой нескольких населенных пунктов, промышленных предприятий или колхозов, находящихся на некотором расстоянии друг от друга. Состав сооружений зависит от вида источника водоснабжения. Протяженности водопровода и достигает сотни километров.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Для студента самое главное не сдать экзамен, а вовремя вспомнить про него. 9620 — | 7307 — или читать все.

источник

Кафедра водоснабжения

ВОДОСНАБЖЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

Учебно-методическое пособие для курсового и дипломного проектирования

для студентов специальности № 270112 «Водоснабжение и водоотведение»

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»

Утверждена к печати на заседании МС АИСИ

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:

— повторного использования (рис.2);

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).

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»

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; Q – количество охлаждающей оборотной воды, м 3 /ч; С₁ – коэффициент потери воды на испарение.

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

Температура о С 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 о С 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 Σ Q_пост= Σ Q_уб. в системе оборотного водоснабжения потери покрываются таким же количеством воды, добавляемой в систему:

Кроме того, из системы оборотного водоснабжения можно сбрасывать продувочную воду Q_прод., заменяя ее свежей водой из источника в том же количестве: Q 11 _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:

— 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 CО₃ 2 содержащимися в этой воде ионами Са 2+ , 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;

3) рекарбонизация (обработку вода дымовыми газами);

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.

, 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:

, м 3 ,

где Д_к – доза медного купороса, г/м 3 ;

Т_пк – продолжительность введения медного купороса;

в – концентрация медного купороса= 20000-40000г/м 3 .

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:

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

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

Δh – 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.

Дата добавления: 2017-03-11 ; просмотров: 3833 | Нарушение авторских прав

источник