Проектирование систем водоснабжения и водоотведения

Введение

На предприятии вода расходуется  на хозяйственно-питьевые нужды рабочих  и служащих, полив зеленых насаждений и территории предприятий, пожаротушение, технологические нужды.

Предприятие использует воду для следующих технологических целей: для охлаждения оборудования, сырья и продуктов (вода нагревается через стенки теплообменников и практически не загрязняется; в качестве среды, транспортирующей механические или растворенные примеси, попадающие в воду при мойке, обогащении и очистке сырья или продукта (вода загрязняется, но обычно не нагревается); для растворения реагентов, используемых в производствах, для получения пара и т. д. (вода в основном входит в технологический продукт и лишь часть ее направляется в сток с отходами производства); для комплексного использования в качестве охладителя продукта, транспортной среды и поглотителя примесей (вода нагревается и загрязняется).

Использование воды для охлаждения по масштабам значительно превосходит  все остальные виды потребления, причем удельный вес этой категории  в общем объеме производственного водоснабжения продолжает расти. К этой категории относятся расходование воды для конденсации пара, отходящего от паровых турбин электростанций, для охлаждения различных печей, машин и аппаратуры в металлургической, нефтеперерабатывающей, химической и других отраслях промышленности. Вода для промывки и замочки расходуется в больших количествах на нужды целлюлозно-бумажной, шерстеобрабатывающей, текстильной промышленности, промышленности искусственного волокна и др. На гидротранспорт различных материалов вода расходуется в самых разнообразных отраслях промышленности (в том числе шлако- и золоудаление на тепловых станциях, транспортирование шлака в доменных цехах отходов обогатительных фабрик и т. д.).

На  предприятии используют воду различного качества:

питьевую, которая предназначена для хозяйственно-питьевых целей, но может использоваться и на производственные нужды;

техническую свежую, которая забирается из природного источника и подается для производственных целей (очищенная или неочищенная) непосредственно потребителям или на восполнение системы оборотного водоснабжения;

технологическую, приготовленную из технической или питьевой воды путем  использования специальных технологических  приемов (умягчения, обессоливания  и т. п.) в зависимости от требований, предъявляемых производством;

оборотную (циркуляционную), применяемую в технологическом процессе и после очистки или охлаждения снова подаваемую для тех же целей;

последовательно используемую, которая расходуется поочередно в нескольких производственных процессах без промежуточной обработки и охлаждения с последующим выпуском в водоем или возвратом для повторного применения;

сточную, повторно используемую, которая после расходования в технологическом процессе (или быту) и соответствующей очистки частично или полностью повторно используется для тех или иных технологических целей либо идет на пополнение систем оборотного водоснабжения.

 

 

Системы и  схемы водоснабжения

Комплекс сооружений и  оборудования, обеспечивающих забор  воды из источника, очистку и обработку  ее, подачу ее под необходимым напором  промышленным предприятиям или отдельным цехам, прием отработавшей воды и ее кондиционирование для повторного использования, называется системой водоснабжения предприятия, или простоводопроводом. В зависимости от назначения производственные водопроводы могут быть:

- производственные, предназначенные  для снабжения производственной (технической или оборотной) водой  промышленного предприятия, отдельных его цехов или установок;

- хозяйственно-питьевые, предназначенные  для снабжения питьевой водой  рабочих и служащих предприятий  и отдельных цехов;

- противопожарные, предназначенные  для тушения возможных пожаров  на территории предприятий, отдельных  цехов или установок.

Нередко устраивают специальные  технологические водопроводы, например водопровод умягченной воды для подачи ее от водоумягчительной установки  в котельную тепловой электростанции, водопровод обессоленной воды и т. д.,

Графическое отображение  взаимного расположения основных сооружений системы водоснабжения на местности представляет собой схему водоснабжения. Системыводоснабжения различаются в зависимости от назначения, характера использования воды, территориального охвата. На промышленных предприятиях могут быть устроены водопроводы следующего назначения:

- отдельные производственные одного или нескольких назначений и хозяйственно-противопожарно-питьевой;

- отдельные производственно-противопожарный  и хозяйственно-питьевой;

- отдельные производственный, противопожарный и хозяйственно-питьевой;

- объединенный производственно-противопожарно-хозяйственно-питьевой.

Если промышленное предприятие  расположено в черте города или  поблизости от него, то источником его  хозяйственно-питьевого водоснабжения может служить городской водопровод. Из него же возможна подача воды на противопожарные нужды, а также для производственных целей, если для этого необходима вода питьевого качества. Из этого же водопровода при технико-экономическом обосновании можно подавать воду расположенным в черте населенного пункта предприятиям и для технологических целей (не требующих воду питьевого качества), если величина такого водопотребления не более 25 % хозяйственно-питьевого расхода предприятия.

Схема хозяйственно-питьевого  или хозяйственно-противопожарно-производственного водоснабжения  предприятия, в случае гарантированного получения от городского водопровода расчетного количества воды под необходимым напором, является наиболее простой и экономичной. В этом случае на территории предприятия сооружается только водопроводная сеть. Если не гарантируется необходимый напор или расчетное количество воды, схема водоснабжения усложняется: появляются насосные станции и регулирующие емкости на предприятии.

Для водоснабжения, обеспечивающего наряду с хозяйственно-питьевыми и техническими нуждами также противопожарные, могут применяться следующие системы.

1. Система противопожарного водопровода постоянного высокого давления. В любой точке водопроводной сети постоянно поддерживается давление, достаточное для тушения пожара непосредственно от гидрантов.
2. Система противопожарного водопровода высокого давления только во время пожара. В этом случае давление, достаточное для тушения пожара в любой точке водопроводной сети непосредственно от гидрантов, создается только во время пожара с помощью специальных пожарных насосов.

3.Система противопожарного водопровода низкого давления, при которой необходимый для тушения пожара напор создается с помощью передвижных пожарных насосов, присоединяемых к гидрантам водопроводной сети.

Противопожарные водопроводы  могут совмещаться с хозяйственно-питьевым или производственным водопроводом либо устраиваться самостоятельно. Совмещение противопожарного водопровода с хозяйственно-питьевым предпочтительно по следующим причинам: производственные водопроводы имеют малую протяженность, так как воду подают потребителям, размещенным в одном или нескольких цехах, а хозяйственный водопровод охватывает сетью труб всю территорию предприятия; при тушении пожара обычно требуется повышение напора в сети, что экономически целесообразно для производственного водопровода при больших расходах воды в нем и более низких напорах.

В зависимости от местных  условий и особенностей отдельные  сооружения, относящиеся к разным объектам и системам водоснабжения, могут быть объединены, а некоторые элементы систем размещены в общих сблокированных зданиях. Это объединение и блокирование способствует снижению стоимости строительства и эксплуатации.

В зависимости от выполняемой  функции воды системы ее использования  подразделяются на технологические, в которых вода используется в качестве промышленного сырья, растворителя и реакционной среды; экстрагентные, в которых вода используется для извлечения из полупродукта или товарного продукта нежелательных примесей, очистки газообразных выбросов, воздуха аспирационных систем, очистки твердых отходов от водорастворимых компонентов, мойки оборудования; охлаждающие и транспортирующие, в которых вода используется соответственно в качестве охлаждающего и транспортирующего агентов.

Системы производственного водоснабжения по характеру использования воды подразделяются на прямоточные, с повторным использованием воды, с оборотом воды и комбинированные (рис. 1).

 

 

 

Рис. 1. Схемы производственного водоснабжения а, б — оборотная; в — после- довательная; г — комбинированная; д - оборотно-параллельная; 1 — хлаждающее устройство; 2 — насосная станция; 3 - отстойник

Согласно требованиям «Основ водного законодательства» система водоснабжения промышленных предприятий должна быть, как правило, с оборотом воды для всего предприятияили в виде замкнутых циклов для отдельных цехов; при этом следует предусматривать необходимую обработку или охлаждение оборотной воды.

Последовательная или прямоточная система подачи воды на производственные нужды со сбросом очищенных сточных вод в водоем допускается только при невозможности или нецелесообразности применения системы оборотного водоснабжения. При прямоточном водоснабжении вся забираемая из водоема вода после участия в технологическом процессе (в виде отработавшей) возвращается в водоем, за исключением того количества воды, которое безвозвратно расходуется в производстве. Сточные воды в зависимости от вида загрязнений и других условий перед сбросом в водоем должны проходить через очистные сооружения. В этом случае количество сбрасываемых в водоем сточных вод уменьшается на величину потерь воды с шламом.

При схеме водоснабжения с последовательным использованием воды, которое может быть двух-трехкратным, количество сбрасываемых сточных вод уменьшается в соответствии с потерями на всех производствах и очистных сооружениях.

Возможны три основные схемы  оборотного водоснабжения соответственно назначению в производстве. Если вода является теплоносителем и в процессе использования лишь нагревается, не загрязняясь, то перед повторным применением для тех же целей ее предварительно охлаждают в охладительных установках. Если вода служит средой, транспортирующей механические и растворенные примеси, и в процессе использования загрязняется ими, то перед повторным применением она проходит обработку на очистных сооружениях. При комплексном использовании воды, когда она является транспортирующей средой и одновременно служит теплоносителем, вода в системе оборотноговодоснабжения перед повторным применением очищается от загрязнений и охлаждается.

При таких системах оборотного водоснабжения для компенсации безвозвратных потерь воды в производстве, на охладительных установках (испарение с поверхности, унос ветром и др.), на очистных сооружениях, а также потерь воды, сбрасываемой в канализацию, осуществляется подпитка из источников водоснабжения (постоянно или периодически). Количество добавляемой воды составляет 5-10% общего количества воды, циркулирующей в системе.

Следует отметить, что приведенные  схемы водоснабжения промышленных предприятий носят общий характер. В практике часто встречаются комбинированные системыводоснабжения с различными схемами в зависимости от специфики производства, местных условий, напряженности водного баланса и др. В отдельных случаях при основной схеме оборотного водоснабжения выполняют прямоточную систему для питания потребителей, не использующих по тем или иным причинам оборотную воду. Прямоточный водопровод часто объединяют с хозяйственно-питьевым и противопожарным. Нагретая чистая вода из систем отдельных цехов в определенных условиях может быть использована для восполнения потерь в цехах оборотного водоснабжения или для питания установок, на которых допускается применение нагретой воды.

Во всех случаях при оборотном  водоснабжении для отдельных  производств имеется общий сток предприятия, вода которого (после соответствующей обработки) полностью или частично может быть повторно использована на пополнение систем оборотного водоснабжения, при этом в общий сток могут поступать также атмосферные осадки (дождевые или снеговые) и дренажные грунтовые воды.

Выбор той или иной схемы водоснабжения обусловливается, прежде всего ролью воды в промышленном производстве, характером этого производства и применяемого оборудования, техническими и местными условиями (мощностью источника и качеством воды в нем, расстоянием и высотой расположения предприятия от источника), а также санитарными требованиями к выпуску сточных вод.