|
В течение очень длительного
времени для систем производственного водоснабжения в основном использовалась
свежая вода из источника водоснабжения, при необходимости подвергаемая
очистке на водопроводных очистных сооружениях. Эти воды, пройдя
технологический цикл, образуют сточные воды. Производственные сточные воды
очищаются или совместно с городскими сточными водами на очистных сооружениях
города, или отдельно на в неплощадочных очистных сооружениях предприятий. При
такой схеме водного хозяйства сточные воды перед сбросом в водоем
разбавляются водой. Кратность их разбавления составляет: для
нефтеперерабатывающей промышленности до 60 раз, целлюлозно- бумажной 20—40,
для производств синтетического волокна 10—15, синтетического каучука до 2000,
минеральных удобрений 10, для азотной промышленности 10 и кожевенной 20 раз.
При недостаточной глубине очистки сточных вод,
сбрасываемых в водоемы, наблюдается загрязнение поверхностных вод. Вид
загрязнений зависит от функции воды, используемой в промышленности. При
использова- ни ее как теплоносителя происходит механическое и термическое
загрязнение, а как среды для поглощения и транспортирования механических и
растворенных примесей — химическое загрязнение. Загрязнение отрицательно
сказывается на качестве воды: ухудшаются санитарно-гигиенические параметры,
происходят цветение и эвтрофикация. Оно оказывает негативное воздействие на
рыбное хозяйство.
В крупных промышленных районах мира реки в значительной
степени представляют собой смесь возвратных вод различной степени очистки, а
некоторые из них не пригодны для дальнейшего использования.
Прямоточная система ( VIII.1, а) предусматривает забор все
возрастающих количеств воды по мере роста производств. Получить необходимые
количества воды зачастую не представляется возможным или требуются огромные
капитальные вложения. Для уменьшения воздействия сточных вод необходимо
применение доочи- стки (фильтрации, сорбции, ионообменной корректировки
ионного состава), что тоже исключительно дорого. Поэтому более перспективным
является путь уменьшения сбрасываемых сточных вод в водоем.
В большинстве случаев для технологических операций не
требуется вода питьевого качества, а необходимо только определить компоненты,
оказывающие отрицательное влияние на качество получаемого продукта, и их
допустимую концентрацию в используемой воде. Это и позволяет осуществлять
повторное ее использование.
Система повторного использования воды ( VIII, 1, б)
представляет собой систему водного хозяйства, в которой свежая вода, пройдя
технологический цикл на одном из производств, участвует в технологическом
процессе другого производства. Для осуществления такой системы необходимо,
чтобы качество воды после использования на первом предприятии удовлетворяло
требованиям технологического процесса второго производства. В противном
случае необходима ее предварительная обработка на очистных сооружениях или
охладителях.
Применение этой системы позволяет сократить суммарный
расход свежей воды. Она может рассматриваться как усовершенствованная
прямоточная система, когда источник водоснабжения не может полностью
обеспечить необходимый расход воды или далеко расположен. При устройстве этой
системы расширяются возможности применения прямоточной системы для
потребителей, требующих воду более низких температур. Создаются лучшие
условия охраны водоема от загрязнений, чем при прямоточной системе.
В современной литературе при рассмотрении систем
использования воды в производстве встречается много разнообразных терминов,
таких, как бессточные системы водопользования; бессбросные, полностью
замкнутые, максимально замкнутые системы, замкнутые системы с минимальным
сбросом. Далее, пользуясь рекомендациями ВНИИ ВОДГЕО, следует рассматривать
замкнутые системы как системы, исключающие сброс сточных вод в водоем, и как
оборотные системы с указанием коэффициеитов, определяющих использование
оборотной и свежей воды.
С целью сокращения забора свежей воды из источников
водоснабжения и защиты их от загрязнений широкое применение находят оборотные
системы водоснабжения, которые необходимы в случае малой мощности природного
источника или при больших затратах на подачу из него воды.
В этой системе вода после участия в технологическом
процессе не сбрасывается в водоем, а подвергается обработке и вновь
возвращается на предприятие. Потери, имеющие место в производстве,
восполняются из источника.
В процессе производства вода может как нагреваться, так и
загрязняться. В зависимости от этого в схему включаются либо охладители, либо
очистные сооружения, или то и другое.
Учитывая, что около 45 % всей потребляемой воды
промышленностью расходуется на охлаждение, наличие охлаждающих устройств, как
правило, обязательно. В качестве охлаждающих устройств применяют водохранилища-охладители,
брызгальные бассейны и градирни, а также поверхностные охладители.
Все системы, использующие воду в обороте ( VIII.1 в),
подразделяют на локальные, централизованные и смешанные. В локальных системах
вода после восстановления потребительских качеств используется в обороте
одного или последовательно в нескольких технологических процессах. В
централизованных оборотных системах вода после различных операций проходит
обработку единым потоком, после чего возвращается в производство. При
смешанном водоснабжении воды одной оборотной системы используются в другой
оборотной системе. Например, из охлаждающей системы вода поступает в
экстрагенную, из экстрагенной системы в транспортирующую. Если оборотная
система работает без какого-либо сброса оборотной воды в источник, то она
является замкнутой. Вода из источника или другой системы поступает в нее
только для восполнения потерь. Замкнутые — наиболее экологически чистые
системы.
Рациональные системы использования воды разрабатываются на
основе научно обоснованных требований к качеству воды, используемой в каждом
технологическом процессе; совершенствования этих процессов в части возможного
применения маловодных и безводных технологий.
Создание замкнутых систем возможно при соблюдении
следующих принципов в водоснабжении, канализации и очистке вод:
водоснабжение и канализация должны рассматриваться в
едином комплексе, когда на предприятии создается единая система водного
хозяйства, включающая водоснабжение, канализацию и очистку вод;
в водоснабжении вместо свежей воды в основном используются
очищенные производственные и городские сточные воды, а также поверхностный
сток. Свежая вода из источников используется для особых целей и восполнения
потерь;
очистка должна сводиться к регенерации отработанных
технологических растворов с целью их повторного использования в производстве;
методы, применяемые для восстановления потребительских
качеств воды и технологических растворов, должны обеспечивать одновременное
извлечение ценных компонентов при минимальных затратах.
В самом общем виде замкнутая система водного хозяйства
промышленного предприятия включает:
1) локальные оборотные (замкнутые) системы;
2) централизованные замкнутые системы;
3) охлаждающие локальные (централизованные)
оборотные (замкнутые) системы;
4) системы последовательного использования воды в
нескольких технологических операциях с передачей воды из одной оборотной
системы в другую.
При разработке охлаждающих систем в первую очередь
необходимо рассматривать техническую и экономическую целесообразность использования
воздушного охлаждения, основное преимущество которого перед охлаждением на
градирнях, брызгальных бассейнах и водохранилищах-охладителях состоит в
отсутствии потерь воды на испарение и унос ветром.
При охлаждении аппаратов, конструкций, работающих в зонах
высоких температур, наиболее экономичным является использование установок
испарительного охлаждения. Они позволяют получать водяной пар для
энергетических и технических целей и резко снизить расход воды на охлаждение.
Как указывалось, оборотные системы охлаждающего водоснабжения могут быть
локальными и централизованными. Вид системы зависит от материала и условий
работы охлаждающего оборудования, физико-химической характеристики
охлаждаемого продукта, протяженности коммуникаций. В процессе работы оборотная
вода частично загрязняется охлаждаемыми продуктами, которые оказывают
различное влияние на ее физико-химические свойства.
Эффективность использования воды промышленными
предприятиями может оцениваться несколькими методами. Однако все они исходят
из условия уменьшения потребления свежей воды как для всего промышленного
предприятия, так и для отдельных производств, цехов и установок.
В современных условиях разрабатываются и создаются
замкнутые системы водного хозяйства промышленных комплексов и районов. Под
этим понимаются системы, предусматривающие использование сточных вод и
поверхностных стоков на промышленных предприятиях, на полях сельхозугодий;
для обводнения водоемов, полива местных лесных насаждений. Они исключают
образование каких-либо отходов и сброс отработанных вод в водоемы.
Замкнутые системы водного хозяйства комплексов и районов
основываются на экономических схемах водного хозяйства промышленных
предприятий. При их
разработке проводят технико-экономическое сравнение
вариантов решения комплексного использования: отработанных вод одних
предприятий в качестве источника водоснабжения других предприятий;
концентрированных сточных вод в качестве сырья для производства товарного
продукта; очищенных городских сточных вод на промышенных предприятиях в
системах технического водоснабжения и других целей.
Схема водоснабжения и водоотведения комплекса или района
определяется исходя из системы водного хозяйства объектов основного
производства с учетом требований к качеству используемой воды и
физико-химической характеристики отводимых сточных вод.
Хозяйственно-питьевой водопровод промышленного предприятия
получает воду от общего городского или районного водопровода, а при их
отсутствии организуются самостоятельные источники водоснабжения. Подача воды
из городской сети в хозяйственно-питьевой водопровод предприятия ( VIII.2)
осуществляется по двум или нескольким вводам из различных магистральных линий
городской водопроводной сети. Если требуемый свободный напор водопроводной
сети предприятия превышает свободный напор водопроводной сети города, то
строят повысительные насосные станции, а иногда устанавливают регулирующие
емкости, позволяющие забирать равномерно воду из городского водопровода в
течение суток. В этом случае на предприятии возводят напорно-регулирующие
сооружения (пневматические установки или водонапорные башни) для поддержания
требуемого напора.
Хозяйственно-питьевой водопровод может быть объединен с
производственным, если требования к качеству воды для целей производства те
же, что и для хозяйственно-питьевого водоснабжения. Объединение этих
водопроводов возможно для мелких предприятий, не требующих на технологические
нужды воды питьевого качества, и поэтому экономически нецелесообразно
устраивать самостоятельный водопровод.
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, засоряющих элементы
противопожарной системы, а также химических веществ, отрицательно влияющих на
эффект использования воды.
По способу создания напоров противопожарные водопроводы на
промышленных предприятиях подразделяются на постоянно высокого давления;
высокого давления, повышаемого только во время пожара; низкого давления.
Противопожарный водопровод постоянного высокого давления
строят редко ввиду больших материальных затрат и необходимости устройства
высокой водонапорной башни или отдельной пневматической установки.
Противопожарный водопровод высокого давления (повышаемого
только во время пожара) строят главным образом на писчебумажных комбинатах,
крупных нефтеперерабатывающих комплексах и других объектах, характеризующихся
высокой огнеопасностью. Этот водопровод объединяют с хозяйственно-питьевым
водопроводом промышленных предприятий. Напор для пожаротушения увеличивается
только в хозяйственно-питьевой сети, а в промышленном водопроводе в это время
остается без изменения, поэтому при пожаре не нарушаются производственные
процессы, проходящие при постоянном давлении в сети.
Прокладка противопожарных водопроводов, объединенных с
хозяйственно-питьевым, целесообразна также потому, что хозяйственная сеть,
как правило, является более разветвленной, чем производственная, и охватывает
наибольшую часть территории объекта. При таких системах наружное
пожаротушение можно производить непосредственно от гидрантов без привозных
насосов, а внутреннее противопожарное водоснабжение обеспечивается
устройством в здании пожарных стояков с пожарными кранами. Водонапорная башня
имеет высоту, достаточную для самотечной подачи воды для тушения от
внутренних пожарных кранов в начале пожара. Бак водонапорной башни во время
пожара после пуска пожарных насосов отключается с помощью автоматического
устройства, так как напор, развиваемый насосами, превышает высоту
водонапорного бака.
Противопожарный водопровод высокого давления, объединенный
с производственным водопроводом, организуют в редких случаях, когда при
пожаре приходится подавать под высоким давлением все количество воды,
предназначенной для производственных нужд.
Противопожарный водопровод низкого давления, объединенный
с производственным, строят на производствах, где пожарный расход, по
сравнению с производственным, невелик и не влияет на напор производственного
водопровода. Однако, если для пожарных нужд необходим пуск добавочного насоса,
возможно понижение напора в сети, что не всегда допускается требованиями
технологии. Отбор воды на наружное пожаротушение производится от сети
объединенного производственно- противопожарного водопровода низкого давления,
а на внутреннее — от внутренних хозяйственно-производственных водопроводов.
Такая схема рациональна потому, что внутренняя сеть в этом случае подает воду
как на хозяйственно-питьевые нужды, так и на нужды пожаротушения.
Противопожарный водопровод низкого давления, объединенный
с хозяйственно-питьевым водопроводом, рассчитывают таким образом, чтобы во
время пожара увеличивалось только количество подаваемой воды; напор в сети
поддерживается не ниже 10 м.
Противопожарный водопровод объединяют иногда одновременно
с хозяйственно-питьевым и производственным водопроводами; сеть получается
единой, и водопроводы могут быть высокого и низкого давления.
Выбор той или иной схемы зависит от характера
производства, занимаемой им территории, характеристики пожарной огнеопасности
производства, дебита источников водоснабжения и технико-экономических
показателей, а также местных условий рассматриваемого объекта.
При больших производственных расходах воды более
рациональной в ряде случаев оказывается схема противопожарного водопровода
высокого давления, объединенного с хозяйственно-питьевым водопроводом. Если
на объекте существует пожарный водопровод низкого давления, то он может быть
объединен с производственным при условии достаточного охвата водопроводной
сетью зданий и сооружений на территории объекта.
На выбор схемы водопровода оказывают влияние
характеристики внутреннего противопожарного водопровода,
спринклерно-дренчерного оборудования, а также стационарных установок
пожаротушения. Кроме того, при выборе противопожарного водопровода необходимо
учитывать, имеется ли на объекте или вблизи него пожарная команда.
|
