Иванов, В.Г. Водоснабжение промышленных предприятий.- Санкт-Петербург, 2003.- 537 c.

Гусаковский, В.Б. и др. Водоснабжение промышленных предприятий.- Санкт-Петербург, 2003.- 155 c.

СОДЕРЖАНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ	3
ВВЕДЕНИЕ	4
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ СИСТЕМ ВОДОСНАБЖЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
1.1. Классификация водопроводов по их назначению и зоне обслуживания	9
1.2. Основные категории водопотребления промышленных предприятий и их особенности	12
1.3. Системы общего водоснабжения промышленных предприятий	17
1.4. Системы производственного водоснабжения промышленных предприятий	23
1.4.1. Прямоточная система водоснабжения	24
1.4.2. Последовательная система водоснабжения с повторным использованием воды	25
1.4.3. Оборотная система водоснабжения	27
1.4.4. Замкнутая система производственного водоснабжения	31
1.5. Технико-экономическое обоснование выбора системы производственного водоснабжения промышленного предприятия	33
1.6. Условия объединения промышленных и городских водопроводов. Регулирование качества воды и свободных напоров для потребителей в промзоне	35
1.7. Источники производственного водоснабжения	38
2. СИСТЕМЫ И СХЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ АГРЕГАТОВ	42
2.1. Теплообменные аппараты и холодильники	43
2.2. Классификация систем охлаждения. Водяное охлаждение холодной и горячей водой	44
2.3. Испарительное охлаждение	47
2.4. Технико-экономические показатели систем охлаждения	51
2.5. Основы расчета охлаждения промышленных агрегатов	53
3. РАСХОДЫ ВОДЫ НА ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ	56
3.1. Определение расходов воды на производственные нужды	57
3.2. Определение расходов воды при водяном и испарительном охлаждении	59
3.3. Определение расходов воды на хозяйственно-питьевые и противопожарные нужды	62
3.4. Водный баланс промышленного предприятия	64
4. ОХЛАЖДЕНИЕ ОБОРОТНОЙ ВОДЫ
4.1. Процессы охлаждения воды в охладителях	67
4.2. Основные качественные и количественные характеристики охладителей	70
4.3. Пруды-охладители
4.3.1. Устройство прудов-охладителей	71
4.3.2. Расчет прудов-охладителей	74
4.4. Брызгальные бассейны
4.4.1. Конструкция брызгальных бассейнов	77
4.4.2. Разбрызгивающие сопла	80
4.4.3. Расчет брызгальных бассейнов	82
4.5. Градирни
4.5.1. Классификация градирен	85
4.5.2. Распределители, оросители и водоуловители градирен	87
4.5.3. Конструкция градирен	102
4.5.4. Расчет градирен	117
4.6. Потери воды в охладителях	128
4.7. Выбор типа охладителя	130
4.8. Эксплуатация охладителей оборотной воды	135
5. ОСОБЕННОСТИ ВОДОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЙ РАЗЛИЧНЫХ ОТРАСЛЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
5.1. Водоснабжение тепловых электростанций	138
5.2. Водоснабжение атомных электростанций	143
5.3. Водоснабжение предприятий черной металлургии	156
5.3.1. Рудники и обогатительные фабрики	157
5.3.2. Агломерационные фабрики	158
5.3.3. Металлургические комбинаты	160
5.3.4. Доменные цеха	163
5.3.5. Цеха очистки доменного цеха	169
5.3.6. Сталеплавильные цеха	170
5.3.7. Прокатные цеха	175
5.3.8. Коксохимические заводы	177
5.4. Водоснабжение нефтеперерабатывающих заводов, предприятий нефтехимической и химической промышленности	181
5.5. Водоснабжение предприятий железнодорожного транспорта	186
5.6. Водоснабжение объектов строительства	196
6. ПРОТИВОПОЖАРНОЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
6.1. Назначение противопожарного водоснабжения и виды потребителей воды	199
6.2. Классификация и специальное оборудование противопожарных водопроводов	200
6.3. Устройство внутреннего противопожарного водоснабжения зданий	202
6.4. Расходы воды на пожаротушение	208
6.5. Водоснабжение стационарных установок водяного и пенного пожаротушения	212
6.6. Проектирование стационарных установок противопожарного водоснабжения	217
7. ОБРАБОТКА ВОДЫ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ
7.1. Требования к качеству воды производственного назначения	233
7.2. Очистка воды от взвешенных веществ
7.2.1. Очистка воды отстаиванием	239
7.2.2. Очистка воды методом фильтрации	252
7.3. Дегазация воды
7.3.1. Сущность процесса и классификация применяемых методов дегазации	272
7.3.2. Физические методы дегазации воды. Конструкции дегазаторов	274
7.3.3. Химические способы дегазации воды	280
7.3.4. Удаление свободной углекислоты	283
7.3.5. Обескислороживание воды	288
7.3.6. Удаление сероводорода	291
7.3.7. Удаление метана	301
7.4. Умягчение воды	302
7.4.1. Термический метод умягчения воды	303
7.4.2. Реагентный метод умягчения воды	303
7.4.3. Ионообменный метод умягчения воды	308
7.4.4. Оборудование катионитных установок	317
7.4.5. Расчет катионитных умягчительных установок	322
7.4.6. Расчет катионитных установок	325
7.5. Обессоливание и опреснение воды	330
7.5.1. Ионообменный метод обессоливания и опреснения воды	331
7.5.2. Термическое обессоливание воды	336
7.5.3. Обессоливание воды электродиализом	340
7.5.4. Обессоливание воды обратным осмосом	343
7.5.5. Опреснение воды замораживанием	348
7.6. Удаление кремниевой кислоты	349
7.7. Обработка конденсата теплосиловых станций	353
8. ОБРАБОТКА ВОДЫ ДЛЯ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ КОРРОЗИИ И ЗАРАСТАНИЯ ТРУБОПРОВОДОВ И ОБОРУДОВАНИЯ СИСТЕМ ПРОМЫШЛЕННОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ
8.1. Причины и виды зарастания труб и оборудования. Понятие о стабильности воды	360
8.2. Стабилизационная обработка воды для предотвращения коррозии	366
8.3. Стабилизационная обработка воды для предотвращения отложений карбоната кальция	370
9. ОБРАБОТКА ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ВОДЫ
9.1. Водный и тепловой режим систем оборотного водоснабжения	372
9.2. Причины и виды зарастания труб и охлаждающих аппаратов	374
9.3. Обработка охлаждающей воды для предупреждения биологических обрастаний	380
9.4. Обработка охлаждающей воды для предотвращения карбонатных отложений	384
9.4.1. Освежение оборотной воды	385
9.4.2. Подкисление оборотной воды	388
9.4.3. Фосфатирование оборотной воды	389
9.4.4. Умягчение воды	392
9.4.5. Рекарбонизация воды	395
9.4.6. Магнитная и другие виды специальной обработки воды	398
9.5. Борьба с коррозией и коррозионными отложениями в системах охлаждения	402
10. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВОДООЧИСТНЫХ КОМПЛЕКСОВ ПРОМЫШЛЕННОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ
10.1. Размещение в промышленном узле, генплан и высотная схема водоочистных сооружений	406
10.2. Основные принципы компоновки станций осветления, умягчения и обессоливания воды	413
10.3. Применение современных конструкций сооружений водоподготовки и автоматизация их работы, основные мероприятия по технике безопасности	425
11. МЕТОДЫ И СООРУЖЕНИЯ ПО ОБРАБОТКЕ И УТИЛИЗАЦИИ ОСАДКОВ
11.1. Классификация осадков, их свойства и способы обработки	431
11.2. Обезвоживание осадков в естественных условиях	435
11.3. Механическое обезвоживание осадков	439
11.4. Обработка осадков станций водоподготовки с одновременной регенерацией коагулянта	441
12. УСЛОВИЯ МНОГОКРАТНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКОЙ ВОДЫ И ОЧИЩЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД В ПРОМЫШЛЕННОМ ВОДОСНАБЖЕНИИ
12.1. Требования к качеству оборотной и добавочной воды для теплообменных, технологических и энергетических процессов	444
12.2. Использование очищенных бытовых и городских сточных вод для подпитки оборотных систем производственного водоснабжения
12.2.1. Требования к качеству очищенных сточных вод	452
12.2.2. Схемы и методы доочистки городских сточных вод, используемых для подпитки оборотных систем водоснабжения	453
12.2.3. Санитарно-гигиеническая надежность использования городских сточных вод в системах оборотного водоснабжения	463
13. ОЧИСТКА СБРОСНЫХ ВОД В ЗАМКНУТЫХ ОБОРОТНЫХ СИСТЕМАХ ПРОМЫШЛЕННОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ
13.1. Характеристика примесей сбросных вод	467
13.2. Формирование солевого состава воды в оборотных системах водоснабжения и стабилизация ионного состава оборотной воды	470
13.3. Осветление подпиточной воды и стабилизационного расхода	473
13.4. Ионообменная корректировка очищенных сбросных вод и стабилизационного расхода перед подпиткой замкнутых оборотных систем	476
13.5. Локальные установки и их роль в общей системе водоочистки промышленного предприятия	482
13.5.1. Коагуляция и флокуляция примесей сбросных вод	483
13.5.2. Экстракционная очистка сбросных вод	487
13.5.3. Адсорбционная очистка сбросных вод	492
13.5.4. Эвапорационная и азеотропная отгонка растворенных загрязнений	501
13.5.5. Термическая обработка сбросных вод	504
13.6. Доочистка очищенных сбросных вод, используемых для подпитки замкнутых оборотных систем водоснабжения	507
ПРИЛОЖЕНИЕ 1	519
ПРИЛОЖЕНИЕ 2	523
ПРИЛОЖЕНИЕ 3	525
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ	529

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие	3
Введение	5
Глава 1. Водопотребление на промышленных предприятиях	8
Глава 2. Основные схемы систем производственного водоснабжения	14
Глава 3. Водный баланс в системах оборотного водоснабжения	21
Глава 4. Общие принципы проектирования систем производственного водоснабжения	26
Глава 5. Охлаждающие устройства систем оборотного водоснабжения
5.1. Общие положения	27
5.2. Системы водяного охлаждения	29
5.2.1. Теплообмен в испарительных охладителях	30
5.2.2. Водохранилища- и пруды-охладители	35
5.2.3. Брызгальные бассейны	36
5.2.4. Градирни	42
5.2.5. Эжекционные охладители	55
5.3. Испарительное охлаждение	56
5.4. Воздушное и воздушно-испарительное охлаждение	58
Глава 6. Особенности подготовки воды для целей производственного водоснабжения
6.1. Общие положения	60
6.2. Осветление воды для целей производственного водоснабжения
6.2.1. Сетчатые установки	61
6.2.2. Гидроциклоны	68
6.2.3. Отстойники	73
6.2.4. Напорные зернистые фильтры	76
6.2.5. Автоматические сверхскоростные фильтровальные станции	82
Глава 7. Обработка воды в оборотных системах производственного водоснабжения
7.1. Обработка охлаждающей воды в оборотных системах водоснабжения	95
7.2. Обработка сточных вод при создании оборотных и замкнутых систем водоснабжения	101
Глава 8. Пример разработки проекта производственного водоснабжения промышленного предприятия	108
8.1. Анализ исходных данных и разработка вариантов систем водоснабжения	111
8.2. Проектирование систем водоснабжения	116
8.3. Разработка графической части проекта	142
Заключение	149
Приложения	151
Рекомендуемая литература	154
Вклейка

Предисловие

Дисциплина "Водоснабжение промышленных предприятий" в соответствии с образовательным стандартом высшего профессионального образования изучается студентами специальности 290800 -водоснабжение и водоотведение - всех форм обучения. Программа дисциплины включает изучение водопотребления на промышленных предприятиях, систем и схем производственного водоснабжения, охлаждающих устройств оборотных систем производственного водоснабжения, особенностей подготовки воды для целей производственного водоснабжения (умягчение и обессоливание воды, дегазация и стабилизация воды, корректировка состава сбросных вод и осадков).

В процессе изучения дисциплины студенты выполняют курсовой проект по водоснабжению промышленного предприятия. Дисциплина "Водоснабжение промышленных предприятий" является завершающей в разделе специальных дисциплин, формирующих специалиста в области водоснабжения и водоотведения. Изучение этой дисциплины базируется на знаниях, полученных при изучении водоснабжения и водоотведения населенных мест, гидравлики, гидротехнических сооружений, насосов и насосных станций, химии воды и ряда других дисциплин. Именно поэтому при написании учебного пособия внимание было обращено на особенности систем производственного водоснабжения, отличающие их от уже известных студентам систем водоснабжения и водоотведения населенных мест.

Отсутствие централизованно изданных учебников и учебных пособий по дисциплине "Водоснабжение промышленных предприятии" затрудняет изучение материала программы, особенно для студентов безотрывных (заочных) форм обучения.

Настоящее учебное пособие предназначено для оказания помощи в изучении вопросов устройства и проектирования систем производственного водоснабжения, в том числе и в разработке курсового проекта по дисциплине.

Учебное пособие состоит из восьми глав.

В первой главе проанализировано водопотребление на промышленных предприятиях.

Вторая глава посвящена рассмотрению наиболее распространенных схем систем производственного водоснабжения и области их применения.

3

В третьей главе рассмотрены вопросы водного баланса в системах оборотного водоснабжения и методика его расчета.

В четвертой главе изложены основные принципы и подходы к проектированию систем производственного водоснабжения, отмечена необходимость вариантной проработки и технико-экономической оценки вариантов.

Пятая глава посвящена охлаждающим устройствам производственных систем оборотного водоснабжения. Дана классификация охлаждающих устройств, изложены основные закономерности охлаждения воды и приведены схемы и конструкции наиболее распространенных охладителей.

В шестой главе изложены особенности подготовки воды природных источников для целей производственного водоснабжения, отличающие эту подготовку от уже известной студентам подготовки воды питьевого качества, подробно рассмотрены методы и сооружения для частичного осветления воды.

Седьмая глава посвящена рассмотрению вопросов обработки воды в оборотных и замкнутых системах производственного водоснабжения. Проблема обработки сточных вод для их использования в оборотных и замкнутых системах водоснабжения настолько сложна и всеобъемлюща, что в учебном пособии даны только некоторые общие положения и для наглядности приведен пример создания замкнутой системы водоснабжения.

В восьмой главе на примере показаны основные этапы и порядок проектирования системы производственного водоснабжения предприятия применительно к выполнению курсового проекта по дисциплине "Водоснабжение промышленных предприятий".

Учебное пособие написано в соответствии с программой дисциплины и учетом опыта многолетнего преподавания предмета на кафедре водоснабжения СПбГАСУ (ЛИСИ).

В пособие в силу ограниченного объема не вошли имеющиеся в программе курса вопросы специальной подготовки природной воды, такие, как умягчение, обессоливание, дегазация и стабилизация. Эти вопросы достаточно полно изложены в имеющейся учебной и научно-технической литературе [7,10].

Все главы написаны авторами совместно. При написании гл. 8 были использованы материалы курсового проекта студентки пятого курса Института инженерно-экологических систем Е.В. Лукинской.

4

Введение

Промышленные предприятия расходуют на технические нужды огромные количества воды, нередко превосходящие объемы коммунального недопотребления крупных городов. Так, например, на охлаждение конденсаторов турбин Ленинградской АЭС в летний период расходуется до 1 млн м³/ч воды, или 24 млн м³/сут, что в 8 - 10 раз превышает расходы городского водопровода Санкт-Петербурга.

При потреблении воды в технологических процессах образуется большое количество загрязненных сточных вод, насыщенных различными примесями, порой очень вредными, в силу этого сточные воды промышленных предприятий представляют серьезную угрозу окружающей среде, а проблема охраны водоемов от загрязнения сточными водами промышленных предприятий является весьма актуальной.

Существенно снизить потребление воды на производственные нужды из источников водоснабжения и уменьшить сброс сточных вод в водоемы позволяет создание на промышленных предприятиях оборотных систем водоснабжения и наиболее совершенных замкнутых систем водного хозяйства, практически исключающих сброс сточных вод в водоемы.

Создание замкнутых систем водного хозяйства возможно только в совокупности с внедрением новых, более совершенных, маловодных и безводных, технологий и аппаратов основных технологических процессов, обеспечивающих комплексную переработку сырья и существенно уменьшающих количество и загрязненность образующихся сточных вод, при использовании принципиально новых систем водоснабжения, методов и схем регенерации сточных вод с одновременным извлечением ценных компонентов и доведением их до качества товарного продукта или вторичного сырья.

Основные принципы создания замкнутых систем водного хозяйства промышленных предприятий сформулированы Л. А. Алферовой и А.П. Нечаевым [4].

Во-первых, водоснабжение и канализация должны рассматриваться в совокупности, когда на предприятиях создается единая система водного хозяйства, включающая водоснабжение, водоотведение и очистку сточных вод как подготовку для их повторного использования.

Во-вторых, для водоснабжения основными должны являться

5

очищенные производственные и городские сточные воды, а также поверхностные стоки. Свежая вода из водоисточников должна использоваться в производстве только для особых целей и восполнения потерь воды в системе.

В-третьих, очистка должна сводиться к регенерации отработанных технологических растворов и воды с целью их повторного использования в производстве. Регенерации должны подвергаться локальные потоки отработанных технологических растворов и сточных вод, при этом должны создаваться локальные замкнутые системы технического водоснабжения, которые являются основным звеном замкнутых систем водного хозяйства промышленных предприятий.

В-четвертых, методы, применяемые для регенерации технологических растворов и воды, должны обеспечивать одновременное извлечение ценных компонентов и доведение образующихся отходов до товарного продукта или до вторичного сырья при минимальных материальных и энергетических затратах.

Проектировать системы использования воды целесообразно одновременно с проектированием основной технологии с учетом научно обоснованных требований к качеству используемой воды и правилам ее использования. При этом регенерация отработанных технологических растворов и воды из сточных вод рассматривается не как вспомогательная, а как завершающая операция производства товарного продукта.

Создание замкнутых систем водного хозяйства промышленных предприятий, комплексов и районов - задача чрезвычайно сложная, требующая громадных капитальных вложений, новых технологий и, конечно, времени. Решение этой задачи можно рассматривать как целевую установку при разработке новых и реконструкции действующих систем производственного водоснабжения. На сегодня имеются единичные решения по созданию систем замкнутого водопользования, например система Тобольского нефтехимического комплекса.

В настоящее время уровень водооборота на предприятиях черной и цветной металлургии по отрасли составляет около 80 %, на предприятиях химической промышленности - около 83 %, на предприятиях целлюлозно-бумажной промышленности - около 65 %. В то же время на отдельных предприятиях черной металлургии водооборот доходит до 97 % (Новолипецкий металлургический комбинат).

6

Даже при таком уровне повторного использования воды расход свежей воды еще достаточно велик и составляет в среднем на I т продукции - в черной металлургии 37-40 м3, в цветной металлургии 100-200 м³, в целлюлозно-бумажной промышленности - 150-500 м³.

Пример отдельных предприятий говорит о том, что современный уровень технологии и техники очистки обеспечивает получение воды любой заданной степени чистоты из любой сточной воды. В связи с этим создание замкнутых систем тормозится причинами экономического и организационного характера.

Замкнутые системы водопользования должны иметь экономические и экологические преимущества перед существующими. Затраты на регенерацию воды из сточных вод и на доведение извлеченных из воды примесей до товарного продукта или вторичного сырья должны быть ниже суммарных затрат на забор воды из источника, водоподготовку и очистку сточных вод до показателей, позволяющих сбрасывать последние в водные объекты.

Однако создание замкнутых систем водного хозяйства только промышленных предприятий не решает в целом проблему охраны водных источников от истощения и загрязнения. Полное решение этой проблемы связано с использованием в промышленности очищенных городских сточных вод и поверхностного стока при условии соблюдения санитарно-гигиенического состояния рабочих мест и исключения загрязнения окружающей среды.

Совершенно очевидно, что решение проблемы создания замкнутых систем водопользования промышленных предприятий далеко выходит за рамки программы дисциплины "Водоснабжение промышленных предприятий". Поэтому в настоящем учебном пособии в соответствии с программой курса будут рассмотрены только общие вопросы устройства и проектирования систем водоснабжения промышленных предприятий и большое внимание будет уделено системам оборотного водоснабжения. Кроме того, на примере выполнения курсового проекта будут рассмотрены основные этапы и порядок проектирования конкретной системы производственного водоснабжения промышленного предприятия.

7

Глава 1. Водопотребление на промышленных предприятиях

Вода на промышленных предприятиях расходуется на хозяйственно-питьевые нужды работников предприятий, поливку территорий, пожаротушение и технические (производственные) нужды.

Чаще всего хозяйственно-питьевое водоснабжение предприятий обеспечивается из водопровода населенного пункта, где проживают работающие на предприятиях. Определение расходов воды на хозяйственно-питьевые нужды и проектирование водопровода осуществляются в соответствии с рекомендациями СНиП 2.04.02-84 [12]. Если городской водопровод обеспечивает подачу расчетного (секундного) расхода воды, то на предприятии устраивается разводящая водопроводная сеть, из которой вода подается в цеха и другие здания. Если городской водопровод не обеспечивает подачу расчетных (секундных) расходов на предприятие, а удовлетворяет только суточное водопотребление, то на предприятии устанавливаются накопительные емкости, насосная станция и разводящая водопроводная сеть.

Расходы воды на поливку территорий предприятий определяются исходя из норм расходования воды [12] и площади поливаемых территорий. На поливку может использоваться вода из хозяйственно-питьевых водопроводов или из систем производственного водоснабжения, транспортирующих незагрязненную воду.

Расходы воды для пожаротушения на промышленных предприятиях определяются в зависимости от категории производства по пожарной опасности, степени огнестойкости и объема зданий [12]. Подача воды на пожаротушение может осуществляться из хозяйственно-питьевых водопроводов, из систем производственного водоснабжения, транспортирующих незагрязненную воду и охватывающих всю территорию промышленного предприятия, либо из специально создаваемых систем противопожарного водоснабжения.

Технологическое (производственное) водопотребление на большинстве промышленных предприятий является основным как по количеству потребляемой воды, так и по роли воды в обеспечении основных технологических процессов. Вода используется в производстве для разнообразных целей, таких, как охлаждение оборудования и продукта, промывка продукции, получение технологических растворов, газоочистка, гидротранспорт, парообразование и др.

8

В процессе потребления вода может нагреваться и насыщаться разнообразными примесями.

Исходя из отмеченной ранее целесообразности и даже необходимости создания оборотных и бессточных систем производственного водоснабжения при анализе технологического водопотребления следует одновременно производить анализ водоотведения.

Все многообразие использования воды на технологические нужды можно систематизировать в ряд категорий, имеющих общие признаки и общие подходы к разработке систем водоснабжения.

Вода первой категории использованияприменяется в качестве теплоносителя для охлаждения оборудования и продукта в тепло-обменных аппаратах (без контакта с продуктом). В процессе потребления вода нагревается и практически не загрязняется. К этой категории использования воды относится охлаждение конденсаторов турбин в теплоэнергетике, металлургических печей в металлургии, компрессоров, холодильных машин и др.

Вода второй категории использованияосуществляет поглощение и транспортирование примесей в производственных процессах без тепловыделения. При потреблении вода насыщается разнообразными примесями, но не нагревается. К этой категории использования воды относится промывка продукта и продукции, например, в текстильной промышленности, гальваническом производстве, электронике и др.

Вода третьей категории использованияучаствует одновременно в поглощении и транспортировании примесей и в охлаждении продукта и оборудования. В процессе потребления вода насыщается примесями и нагревается.

К этой категории использования воды относится мокрая газоочистка, охлаждение прокатных станов и машин разливки стали и чугуна в металлургии и др.

Вода четвертой категории использованияприменяется для растворения реагентов в химической технологии, красителей в текстильной промышленности, электролитов и др. При этом образуются технологические растворы, которые в сток сливаться не должны.

Вода пятой категории использованиявходит в состав готовой продукции, например, в пищевой промышленности (консервы, алкогольные и безалкогольные напитки и др.). Вода этой категории непосредственно в сток не поступает.

Вода шестой категории использованияприменяется в качестве

9

теплоносителя в теплоэнергетике и теплоснабжении в виде пара и перегретой воды. Такая вода после нагрева в теплогенераторах поступает в теплотехнический контур и в сток не сбрасывается.

Наибольшее распространение получили первые три категории использования воды, для которых и следует создавать оборотные и замкнутые системы водоснабжения.

Системы водоснабжения последних трех категорий прямоточные и включают в свой состав сооружения для приготовления воды требуемого качества, насосные станции и водопроводные сети для подачи воды потребителям в соответствии с режимом водопотребления и требуемыми напорами.

Для разработки систем водоснабжения в качестве исходных параметров, характеризующих водопотребление, по каждому водопотребителю должны быть приведены следующие сведения:

• требования к качеству воды;

• требуемые количества воды и режим водопотребления;

• потребный напор;

• степень надежности подачи воды.

Соответственно для характеристики водоотведения должны быть известны:

• качество отработанной воды (стока);

• количество отводимой воды и режим водоотведения;

• напорные характеристики на отводе стока.

Требования к качеству водыопределяются характером технологического процесса и ролью воды в его осуществлении. Даже внутри каждой категории водопотребления эти требования могут быть очень разнообразны.

Для воды первой категории, движущейся по каналам теплообменного оборудования, требования по количеству и составу примесей воды зависят от размеров каналов, скорости движения воды в них и температуры стенок охлаждаемого оборудования. Примеси воды не должны отлагаться на стенках оборудования и засорять каналы. Так, содержание взвешенных веществ крупностью до 0,05 мм при скорости движения воды в каналах не менее 0,5 м/с должно быть не более 50 г/м³, а при скорости 1,0 м/с может быть 80 г/м³и даже (кратковременно) - до 200 г/м³[13]. В то же время следует учитывать, что в оборотных системах водоснабжения содержание взвешенных веществ влияет на эффективность работы охлаждающего оборудования. Величина жесткости охлаждающей воды во

10

избежание образования карбонатных отложений зависит от температуры стенок оборудования. Так, при температуре стенок до 80℃жесткость воды может быть не более 3,0 г-экв/м³, а при температуре стенок свыше 400℃с огневым нагревом - уже не более 1,5 г-экв/м³.

Существенное влияние имеет температура охлаждающей воды. Чем меньше температура воды, тем меньше ее требуется для отведения одного и того же количества тепла. В то же время следует учитывать, что в оборотных системах с охлаждением воды атмосферным воздухом даже на самых совершенных охладителях получить температуру охлажденной воды в жаркие периоды года ниже 30 ℃очень трудно.

Требования к качеству воды второй категории еще более разнообразны. Так, например, содержание взвешенных веществ в системах гидротранспорта практически не ограничено. В промывных водах предприятий текстильной промышленности содержание взвешенных веществ должно быть не более 5 г/м³, железа - не более 0,05 г/м³, жесткость - не более 0,4 г-экв/м³. В то же время вода для промывки деталей в электронной промышленности должна быть диэлектриком, т. е. свободна от нерастворимых и растворимых примесей.

Качество и технологические свойства воды третьей категории должны отвечать требованиям, указанным для первой и второй категорий.

Требования к качеству воды в оборотных системах в целом сводятся к следующему: вода не должна оказывать отрицательного влияния на качество получаемого продукта; не должна вызывать образование солевых отложений, биологических обрастаний и коррозии аппаратуры, трубопроводов и сооружений; должна обеспечивать требуемое санитарно-гигиеническое состояние рабочих мест.

Учитывая отмеченное многообразие требований к качеству воды со стороны производственных водопотребителей, при проектировании систем водоснабжения следует руководствоваться требованиями, выдвинутыми технологами основного производства.

Требуемые количества воды и режим водопотреблениязависят от мощности, характера технологического процесса и роли воды в его осуществлении. Чаще всего требуемые количества воды и режим расходования связаны с ходом технологических процессов и могут быть достаточно точно определены технологами основного производства.

11

В большинстве случаев наблюдается суточная повторяемость потребления воды и для характеристики водопотребления определяются расходы воды в сутки максимального и минимального водопотребления. Эти расходы используются в балансовых расчетах систем водоснабжения.

В режиме работы промышленных предприятий имеется понятие смены. Предприятия могут работать в одну, две и три смены, что, несомненно, сказывается на режиме водопотребления.

Для расчета сооружений, водоподводящих и отводящих сетей, подбора оборудования необходимо знать расчетные расходы в час максимального и минимального водопотребления. Эти расходы для каждого водопотребителя задаются технологами основного производства в виде абсолютных величин либо с помощью коэффициентов часовой неравномерности.

Потребные напорызависят от гидравлических характеристик технологического оборудования и места его расположения в производственных цехах. Величина потребного напора необходима для подбора насосного оборудования и влияет на схемы централизованных систем водоснабжения. При существенной разнице потребных напоров у различных водопотребителей может оказаться экономически целесообразным создание нескольких локальных систем водоснабжения вместо одной централизованной. Сведения о потребных напорах представляются технологами основного производства.

Требуемая степень надежности подачи водыопределяется оценкой последствий к которым могут привести нарушения в подаче воды (прекращение подачи, снижение расхода) к технологическому оборудованию. Самая высокая надежность должна быть в том случае, когда нарушения в подаче воды могут привести к катастрофическим явлениям и человеческим жертвам (например, охлаждение ядерных реакторов, доменных печей и др.).

Далее требуемая степень надежности определяется материальным ущербом, к которому может привести нарушение в подаче воды потребителям. Совершенно очевидно, что повышение надежности системы водоснабжения ведет к ее удорожанию. Сопоставление стоимости системы водоснабжения различной степени надежности с вероятным материальным ущербом при возникновении нарушения в подаче воды позволяет найти оптимальное решение в каждом конкретном случае.

Качество отработанной воды (стока)зависит от характера

12

технологического процесса, роли воды в его осуществлении и является важнейшей характеристикой, определяющей состав сооружений оборотной системы водоснабжения. Как было отмечено ранее, вода в процессе использования может нагреваться, насыщаться различными примесями, либо могут иметь место и нагрев, и насыщение примесями одновременно. Наиболее сложной проблемой при создании оборотных систем водоснабжения является извлечение из воды внесенных в процессе потребления нерастворенных и, особенно, растворенных примесей. Для решения этой проблемы технологами основного производства должны быть представлены полные сведения о внесенных примесях и их концентрациях.

Количество отводимой воды и режим водоотведениямогут совпадать с водопотреблением, например, для первой категории использования воды. Для второй и третьей категорий количество воды и режим водопотребления и водоотведения могут отличаться. Это связано с потерями воды в технологических процессах, а также с разницей в режиме наполнения и опорожнения емкостных сооружений. По этой причине в водоотведении должны быть приведены сведения о максимальных и минимальных суточных расходах, количестве рабочих смен и посменных расходах воды, а также о величине расчетных расходов в час максимального и минимального водоотведения.

Напорные характеристики на отводе стокадолжны содержать сведения о наличии и величине остаточного напора либо о его отсутствии (свободный безнапорный слив). В первом случае остаточный напор можно использовать для транспортирования отработанной воды на дальнейшую обработку, что упрощает схему системы водоснабжения. При свободном изливе отработанной воды необходимо в схеме предусмотреть резервуары и насосные станции для приема и транспортирования стока на дальнейшую обработку. Обычно сведения (исходные данные) о водопотреблении и водоотведении систематизируют и сводят в таблицы, одна из форм которой будет приведена в примере.

13