1. 2. Системы водоснабжения промышленных предприятий

Системы водоснабжения подразделяются на открытые, где вода охлаждается путем контакта ее с воздухом в градирнях, брызгальных бассейнах или прудах-охладителях, и закрытые, в которых оборотная вода не имеет контакта с атмосферным воздухом и охлаждается в теплообменных аппаратах, испарителях холодильных станций или в аппаратах воздушного охлаждения. Применяются также системы оборотного водоснабжения, представляющие собой комбинацию закрытых и открытых систем. В этих системах внутренний контур (закрытый) заполняется обессоленной или умягченной водой охлаждаемой в теплообменных аппаратах, связывающих внутренний контур с наружным (открытым), где вода охлаждается в градирнях.

В практике водоснабжения промышленных предприятий, особенно нефтеперерабатывающих и газоперерабатывающих заводов, получили распространение также открытые системы оборотного водоснабжения в сочетании с прямоточными системами. В этом случае в прямоточные системы включают теплообменное оборудование, в котором продукт должен быть охлажден до возможно более низких температур. После использования в прямоточных системах охлажденная вода частично или полностью используется для добавления в оборотные системы.

Наибольшее распространение в практике промышленного водоснабжения имеют открытые системы оборотного водоснабжения с охлаждением воды в градирнях. Эти системы имеют ряд существенных преимуществ. Они дают возможность:

рационально использовать водные ресурсы. Сократив до минимума забор воды из источников, что имеет огромное значение для происходящего в настоящее время бурного развития промышленности в связи с характерным для многих промышленных районов дефицитом воды;

сократить до минимума или исключить сбросы воды в источники водоснабжения, а следовательно, и загрязнение последних.

1. 3. Схемы использования воды

По характеру использования воды системы производственного водоснабжения подразделяются на: прямоточные; с последовательным использованием воды; с оборотным использованием воды; смешанные системы, включающие прямоточное и последовательное или оборотное использование воды. При прямоточном водоснабжении (рис. 1а) подаваемая и отработавшая в производственном процессе вода возвращается в водоем, за исключением безвозвратного расхода и потерь ее в производстве Qп.п., а также с удаляемыми осадками (шламом) (Q_ШЛ (в случае очистки воды от загрязнений, полученных ею в производстве). Количество отводимых в водоем сточных вод составляет: Qсточ = Qп-(Qп.п + Qшл), где Q_п- количество воды, подаваемой предприятию (производству).

При схеме водоснабжения с последовательным использованием воды (рис. 1 б), подаваемая и отработавшая в производствах первом (П-1) и втором (П-2) вода возвращается в тот же водоем, как и при прямоточной схеме, за вычетом потерь (считая в двух-трех и т.д. производствах). Возможны три основные схемы оборотного водоснабжения (рис. 2) и соответственно выполняемой водой роли. Когда вода является теплоносителем и в процессе использования лишь нагревается, не загрязняясь, в системе оборотного водоснабжения эта вода перед повторным использованием на те же цели предварительно охлаждается в пруде, брызгальном бассейне или на градирне (рис. 2).

Если вода служит средой, поглощающей и транспортирующей механические и растворенные примеси, и в процессе использования загрязняется механическими, и растворимыми примесями, в системе оборотного водоснабжения эта вода перед повторным использованием подвергается очистке от полученных ею загрязнений в пруде-осветлителе, отстойниках, фильтрах и т. п. (рис. 2).

Когда вода является средой и одновременно служит теплоносителем (охладителем продукта), перед повторным использованием в системе оборотного водоснабжения, ее очищают от загрязнений и охлаждают (рис. 2 в).

Рис. 1. Схемы производственного водоснабжения:

НС — насосная станция; ВС — во-доочистителъные сооружения; Qо — расход отработввшей воды; Qос — потери воды с удаляемыми осадками; 1 — вода чистая, не иагретая; 2 —вода нагретая; 3 — вода нагретая и загрязненная.

Рис. 2. Схемы оборотного водоснабжения:

Qк — охладитель оборотной воды; К — камера добавки и обработки воды; Qун — потери воды на унос; Qсбр — потери воды на сброс; Qдоб — расход добавочной вод»; 4 — вода загрязненная. Остальные обозначения соответствуют рис. 1.

П-0'

Рис. 3. Схемы оборотного водоснабжения с повторным использованием очищенных сточных вод (производственных и городских).

НСФ — насосно-фильтровальная станция речной воды; СН-станция нейтрализации отработавшей воды; СБХО — станция биохимической очистки сточных вод; ПО — пруд-осветлитель сточных вод; 1 — вода чистая, охлажденная; 2 — вода оборотная; 3 — щелочные стоки; 4 — кислотные стоки; 5 — бытовые стоки. На отдельных предприятиях тот или иной вид использования воды может быть преобладающим. Водоснабжение предприятия может состоять из ряда замкнутых циклов оборотного водоснабжения, отдельных цехов с дополнительным возвратом всех или части очищенных или отработавших вод через общий пруд осветлитель или иные очистные сооружения (рис 3). Согласно требованиям Водного законодательства система водоснабжения должна быть, как правило, с оборотом воды для всего промышленного предприятия или в виде замкнутых циклов для отдельных цехов; при этом следует предусматривать необходимую очистку отработавшей воды, охлаждение, обработку и повторное ее использование (без выпуска в водоемы). Применение последовательного или прямоточного использования воды на производственные нужды со сбросом отработавших и очищенных сточных вод в водоем следует допускать только в случаях отсутствия возможности или нецелесообразности использования воды в системе оборотного водоснабжения и, как правило, без обработки воды химическими реагентами.

В качестве примера на рис. 4 показана схема оборотного водоснабжения рудообогатительных фабрик.

В случае обогащения руды по двухступенчатой схеме при участии воды в процессах промывки и флотации, когда содержание флотореагентов в оборотной воде, подаваемой на промывку и флотацию, не нормируется, может быть применена схема водоснабжения по рис. 4а.

Общий сток коагулируется и направляется в пруд осветлитель (хвостохранилище). Осветленная вода полностью возвращается на промывку и флотацию руды, свежая вода подается только на восполнение потерь в производстве и хвостохранилище.

Рис. 4. Схема оборотного водоснабжения рудообогатительных фабрик:

1 — рудообогатительная фабрика; 2 — флотационная фабрика; 3 — пруд-осветлитель оборотной воды и шламонакопитель; 4 — отстойники сточных вод: 5— насосная станция; б— коагулянт; 7 — осадок.

На рис. 5 показана схема водоснабжения и водоотведения одногс металлургического завода с оборотными циклами и многократным повторным использованием сточных вод, очищаемых и охлаждаемых в пруду-осветлителе- охладителе. В этом случае с территории предприятия могут удалятся только осадки (шламы) из очистных сооружений в специальный накопитель хранилищ* неметаллических осадков (шламов); вода из шламохранилища, не содержащая осадков, возвращается в оборотный пруд № 1.

При такой схеме и наличии в ней сооружений (водоочистных v водоохладительных) используются все поступающие на предприятия воды включая атмосферные, без сброса сточных вод в водоем.

Рис. 5. Схема водоснабжения и водоотведения металлургического завода с оборотными циклами и общезаводским прудом для очистки и охлаждения общего стока перед повторным использованием этих вод (цифрами обозначен расход воды, м3/час):

НС — насосная станция; О — охладитель оборотной воды; ОВ — отстойник воды; 1 — кислородный цех; 2 — фасонолитейный цех; 3 — компрессорная; 4 — прокатный цех; 5 — мартеновский цех; 6 — цех подготовки ж.д. составов; 7 — ж.д. депо; 8 — разные потребители; 9 — агломерат.