2.3 Схеми систем виробничого водопостачання

У комунальних системах водопостачання вода споживається населен­ням, подається комунально - побутовим підприємствам і установам, промисловим підприємствам на господарсько - питні потреби, поповнення втрат води у системах виробничого водопостачання й т.ін. На промислових під­приємствах для ведення технологічного процесу створюють окремі системи виробничого водопостачання. Якщо можливо розділити все виробництво на промислове і сільськогосподарське, то й можливо говорити про системи промислового та сільськогосподарського водопостачання.

Системи промислового водопостачання виконуються за такими схемами: прямопотокове водопостачання, оборотне, водопостачання з послідовним (каскадним) використанням води, замкнене водопостачання.

При прямопотоковому водопостачанні (рисунок 2.3) необхідна кількість води на технологічні потреби Q забирається водозабором 1 із джерела водопостачання і надається насосною станцією 2 на підприємство 3. Після використання на виробництві вода скидається у водойму. Якщо вода у технологічному процесі забруднюється або нагрівається, то її очищають чи охолоджують на очисних або охолоджувальних спорудах 4 перед скиданням у водойму.

Система прямопотокового водопостачання можлива лише тоді, коли витрати води у річці Q_р значно перебільшують витрати води Q на технологічні цілі. За економічними вимогами ця система водопостачання використовується тоді, коли об’єкт водопостачання (завод, фабрика тощо) знаходиться близько до джерела водопостачання і розташований невисоко над ним. За технічними умовами цю систему водопостачання використовують тоді, коли вміст солей у воді більший за 2000 мг/л.

Система оборотного водопостачання (рисунок 2.4) організується таким чином, що потрібна кількість води на технологічні потреби Q не скидається у водойму, а повертається в оборотний цикл після очищення чи охолодження. У цьому разі циркуляційна насосна станція 2 подає очищену або охолоджену воду в цехи підприємства 3. Після проходження технологічного процесу вода нагрівається або забруднюється і надходить на очисні чи охолоджувальні споруди 4, а після цього самопливом надходить до циркуляційної насосної станції 2. Таким чином на підприємстві створюється оборотний цикл і вода використовується повторно.

Але на очисних чи охолоджувальних спорудах частина води буде втрачена для системи оборотного водопостачання (випаровування, краплинне винесення, продування, осад і т.ін.). Тому, якщо оборотну систему не поповнювати водою, то настане час, коли води в оборотному циклі буде недостатньо для роботи споруд. Ось чому у систему оборотного водопостачання подають необхідну кількість додаткової води з водойми за допомогою насосної станції додаткової води 1.

Рисунок 2.3 – Схема системи

Прямопотокового водопостачання

Рисунок 2.4 – Схема системи

Оборотного водопостачання

Рисунок 2.5 – Схема системи водопостачання з послідовним використанням води

Рисунок 2.6 – Схема групового водопроводу

Найпростіше зробити це, врізавши напірні водогони насосної станції додаткової води 1 у безнапірні канали чи труби після охолоджувальних

споруд 4 перед циркуляційною насосною станцією 2. При цьому насосна станція додаткової води 1 буде подавати десь 5...10% від Q, тобто коефіцієнт становить 0,05...0,1. Це так зване підживлення системи оборотного водопостачання.

Система оборотного водопостачання може бути або технічно необхідною, або економічно вигідною. Ця система технічно необхідна тоді, коли потужність джерела водопостачання незначна, але достатня для того, щоб поповнювати оборотну систему. Тобто

. (2.1)

Порівнюючи економічно системи прямопотокового та оборотного водопостачання, можна зробити висновок, що чим більша відстань від підприємства до джерела водопостачання, тим дорожчою стає прямопотокова система, бо зі зростанням віддалі збільшується будівельна вартість водо­гонів і насосної станції, а також експлуатаційні затрати на передачу води на значну відстань. Але коли підприємство недалеко від джерела водопостачання, то прямопотокова система значно дешевша за оборотну. Такий простий аналіз указує на те, що є границя відстані до джерела, до якої економічно вигідна прямопотокова система, а далі — оборотна система. Існує зона (смуга вздовж границі), де обидві системи можуть бути приблизно рівноцінними.

Тепер зрозумілим стає твердження: чим далі підприємство від джерела водопостачання і чим вище (за позначками місцевості) над джерелом водопостачання, тим економічніша система оборотного водопостачання.

Крім економічності, потрібно брати до уваги сучасні екологічні вимоги до охорони водних ресурсів від забруднення. Оборотна систе­ма має значно більшу екологічну надійність, тому що з водного джерела забирається значно менша кількість води (всього до 5...10%), а тому у водойму буде скидатися значно менше бруду. Ось чому, згідно із сучасни­ми екологічними вимогами, системи оборотного водопостачання повинні використовуватись у першу чергу.

Інколи виникають ситуації, коли вода, що скидається одним водоспоживачем, може бути використана іншим. У такому разі можна побудувати систему з послідовним (каскадним) використанням води (рисунок 2.5). Вода з водного джерела забирається за допомогою водоприймальних споруд 1 і подається насосною станцією 2 на підприємство 3. Далі з цеху №1 вода може надходити у цех №2, потім у цех №3 і на скидання у водойму. Таку систему водопостачання можна використати тоді, коли

, (2.2)

де Q₁, Q₂, Q₃ – витрати води відповідно у цехах №№1, 2, 3.

Крім того, якість води, що пройшла технологічний процес у цеху №1, має задовольняти цех №2, а після цеху №2 – цех №3. Така система водопостачання має й економічні (не треба будувати систему водопостачання для кожного цеху окремо), й екологічні пере­ваги (значно менше забруднюється джерело водопостачання, тому що з нього забирається набагато менше води, ніж при будівництві окремих систем водопостачання, тобто витрата Q=Q₁, а не Q₁+Q₂+Q₃).

Сучасний розвиток систем виробничого водопостачання йде у напрямі запровадження замкнених систем водопостачання. Такі системи створюються на базі систем оборотного водопостачання шляхом очищення всіх стічних вод і повернення очищених вод в оборотний цикл та утилізації осаду або захороненням його у разі неможливості утилізації.