Водооборотные системы промышленных предприятий

 

 

1.3 Системы водоснабжения  и водоотведения

 

Системы водоснабжения представляют собой комплекс сооружений, предназначенных для снабжения потребителей водой. В зависимости от вида объекта системы подразделяются на городские, поселковые и промышленные и могут обеспечивать водой как один объект, так и группу однородных (локальные) и разнородных объектов (районная или групповая система водоснабжения).

Последовательность расположения отдельных объектов системы водоснабжения (водоприемные сооружения, насосные станции, аккумулирующие емкости, сооружения для обработки воды и др.) и их состав могут быть различными в зависимости от назначения, местных природных условий, требований водопотребителя, экономических соображений.

Классификация систем водоснабжения по основным признакам:

– по виду использования природных источников – водопроводы, получающие воду из поверхностных источников (речные, озерные и т.д.), подземных источников (артезианские, родниковые и т.д.) и смешанного питания (различные виды водоисточников);

– по назначению – коммунальные (городов и поселков), железнодорожные, сельскохозяйственные, производственные (подразделяются по отраслям промышленности);

– по территориальному признаку – локальные (одного объекта) и групповые (или районные);

– по способу подачи воды – самотечные (гравитационные) и с механической подачей воды (с помощью насосов);

– по кратности использования потребляемой воды – системы прямоточные, последовательные, с оборотом воды.

Вода различными потребителями расходуется на разные цели, которые могут быть подразделены на три основные категории: хозяйственно-питьевые нужды; производственные цели на промышленных предприятиях; пожаротушение.

В зависимости от назначения объекта и требований, предъявляемых к воде, а также по экономическим соображениям для всех указанных целей вода может подаваться одним водопроводом (централизованная система) или для отдельных категорий водопотребителей могут быть устроены самостоятельные водопроводы [5].

Централизованная система водоснабжения населенного пункта или промышленного предприятия должна обеспечивать прием воды из источника, ее кондиционирование (если это необходимо), транспортирование и подачу ко всем потребителям под необходимым давлением.

Обычно в городах предусматривают единый хозяйственно-противопожарный водопровод, который подает воду для хозяйственно-питьевых нужд промышленных предприятий, а иногда и технических нужд, где требуется вода питьевого качества. В остальных случаях на предприятиях целесообразно устраивать самостоятельные производственные водопроводы с подачей технической воды.

Система водоснабжения в процессе работы должна удовлетворять требованиям надежности и экономичности. Под этим следует понимать подачу воды в заданных количествах, требуемого качества и под требуемым напором с наименьшими затратами без нарушений работы систем водоснабжения.

Водоотводящие системы (схемы канализации) представляют собой комплекс инженерных сооружений для приема, транспортирования, очистки и обеззараживания сточных вод и выпуска их в водоемы или для последующего использования в каких-либо целях. Канализационная сеть состоит из следующих основных элементов:

– внутренние домовые или цеховые канализационные устройства;

– наружная внутриквартальная или дворовая канализационная сеть;

– наружная уличная канализационная сеть;

– насосные станции и напорные водоводы;

– сооружения для очистки сточной воды;

– устройство для выпуска воды в водоем.

Классификация систем водоотведения

В зависимости от условий поступления сточных вод в сеть и транспортирования по ней вод различных категорий принимают общесплавную, раздельную и комбинированную системы канализации.

Если в канализационную сеть поступают сточные воды всех трех категорий (бытовые, производственные и атмосферные), то система называется общесплавной [6].

Общесплавную систему водоотведения целесообразно применять для промышленных предприятий с малым расходом воды, если производственные стоки близки по составу к бытовым. Общесплавная система водоотведения имеет одну водоотводящую сеть, по которой объединенный поток сточных вод отводится на единые очистные сооружения. К ее недостаткам можно отнести проблемы утилизации осадков различного происхождения, нетехнологичность из-за разного эффекта очистки смеси загрязнителей сточных вод, затруднения при сбросе стока в водоем во время сильных ливней.

Раздельные системы водоотведения могут быть различными и зависеть от вида сточных вод, образующихся на предприятии. Они могут иметь несколько водоотводящих сетей. Производственные сети служат для отвода производственных сточных вод от отдельных цехов. Бытовые и дождевые стоки также могут отводиться по самостоятельным сетям. Такая система называется полной раздельной.

В раздельных системах возможен совместный отвод нескольких видов сточных вод, например, производственно-бытовой или производственно-дождевой сетями. Такая система будет неполной раздельной. При полураздельной системе строят две сети одну для отведения бытовых и производственных вод, другую – для атмосферных.

Раздельные системы водоотведения могут быть с локальными очистными сооружениями, с частичным и полным оборотом производственных вод, когда оборотная вода подвергается очистке или охлаждению, с полным оборотом производственных и бытовых, в также всех сточных вод.

Раздельная система водоотведения с полным оборотом всех сточных вод называется бессточной системой водопользования или замкнутой системой водного хозяйства промышленного предприятия. Создание таких систем водопользования должно обеспечить рациональное использование воды во всех технологических процессах, максимальную утилизацию компонентов сточных вод, исключение загрязнения окружающей среды, сокращение капитальных и эксплуатационных затрат. Рациональные системы использования воды должны разрабатываться на основе научно-обоснованных требований к качеству воды, используемой в каждом технологическом процессе. Раздельные системы водоотведения наиболее совершенны, т.к. обеспечивают рациональное использование воды и осадков, надежно защищают окружающую среду от загрязнения.

Комбинированная система канализации представляет собой сочетание общесплавной и раздельной систем.

Выбор системы канализации должен быть комплексным с учетом всех местных условий, определяющих выгодность ее применения в санитарном и экономическом отношениях.

Система и схема канализации промышленного предприятия зависят от расхода и состава сточных вод, специфики предприятия, а также от геологических и других условий. Выбор рациональной схемы водоотведения промышленного предприятия является важной и ответственной задачей. Эта система должна предусматривать повторное или последовательное использование технической воды в технологических операциях с предварительной очисткой или без нее, а также оборот охлаждающей воды.

Большинство промышленных предприятий имеет самостоятельные сети производственных, бытовых и атмосферных вод, т.е. водоотведение осуществляется по полной раздельной схеме. В этом случае производственные и бытовые воды направляются в водоем или возвращаются в производство после специальной очистки.

Производственные сточные воды, в зависимости от вида загрязняющих веществ и их концентрации, а также от количества сточных вод и мест их образования, отводятся несколькими самостоятельными потоками.

Очистные сооружения промышленных предприятий должны, как правило, размещаться на их территории. При выборе системы и схемы водоотведения предприятий необходимо учитывать:

– требования к качеству и количеству воды для различных технологических процессов;

– количество, состав и свойства сточных вод и режим их отведения;

– возможность сокращения сточных вод предприятия путем совершенствования технологических процессов и оборудования;

– применение воздушных методов охлаждения;

– возможность повторного использования производственных и очищенных бытовых сточных вод;

– целесообразность извлечения и использования ценных веществ, содержащихся в сточных водах;

– самоочищающую способность водоема, условия спуска сточных вод в него и необходимую степень очистки этих вод;

– целесообразность применения каждого метода очистки и др [7].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 ПАРАМЕТРЫ ВОДООБОРОТНОЙ СИСТЕМЫ

 

2.1 Водооборотные системы промышленных предприятий

 

 

Система водооборота наиболее рациональна, так как она устраняет возможные сбросы кислых условно чистых вод, а также исключает сброс даже чистых, но теплых и обедненных кислородом вод, отрицательно действующих на фауну и флору водоемов. 

Перевод систем водооборота на режим с ограниченной продувкой в связи с ужесточением требований к сбросу сточных вод в природные водоемы вызывает рост солесодержания, усиления солеотложений и биообрастаний и, как следствие, повышение расхода электроэнергии на перекачку оборотной воды и затрат в связи с проведением дополнительных ремонтов по очистке теплообменной аппаратуры. 

В системе водооборота установки промывки и охлаждения контактного газа циркулирует 20 - 25 м3 воды на 1 т изопрена. 

В системе водооборота установки промывки и охлаждения контактного газа расходуется 430 - 500 м3 воды на 1 т изопрена. Вследствие конденсации водяного пара, используемого при дегидрировании изоамиленов, образуется избыток воды в количестве 19 - 20 м3 / т, выводимой из оборотной системы.

В системе водооборота установки промывки и охлаждения контактного газа расходуется 430 - 500 м3 воды на 1 т изопрена. Вследствие конденсации водяного пара, используемого при дегидрировании изоамиленов, образуется избыток воды в количестве 19 - 20 м3 / т, выводимой из оборотной системы. 

При эксплуатации систем водооборота на химических и нефтехимических предприятиях отмечены случаи аварий. Поэтому при эксплуатации систем водооборотного цикла следует осуществлять строгий контроль герметичности теплообменной аппаратуры и принимать меры, исключающие попадание взрывоопасных газов и ЛВЖ, а также осуществлять другие меры безопасности [8]. 

До промывки системы водооборота бассейн градирни испытывают наливом водой с оформлением соответствующего акта, затем воду сливают, бассейн промывают и снова заполняют водой. Все строительно-монтажные работы к этому времени должны быть закончены. Перед промывкой системы водооборота на стороны всасывания насосов устанавливают временные сетки с ячейкой 1X1 - 1 5x1 5 мм, которые удаляют после промывки. 

При этом из системы водооборота в канализацию сбрасывается 1 - 1 15 л3 на 1 г изопрена, что необходимо для эвакуации катализаторной пыли, отмываемой от контактного газа. 

Рассольную систему и систему водооборота перед испытанием очищают от различных загрязнений ( попавших во время строительства или монтажа), ухудшающих теплопередачу, разрушающих сальниковые уплотнения и лопасти насосов и засоряющих водяные рубашки компрессоров.  Таким образом, внедрение системы водооборота в химических производствах может привести не только к резкому уменьшению вредных для водоемов сточных вод, но позволит усовершенствовать технологию производства, улучшить технико-экономические показатели. Установка доочистки сточных вод и узел нейтрализации регенерационных растворов приведен на рисунке 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Примечание – составлено автором [11]

 

Рисунок 1.- Установка доочистки сточных вод. Узел нейтрализации регенерационных растворов

 

 

Для использования вод в системе промышленного водооборота необходимо корректирование минерального состава очищенных сточных вод. В рассматриваемой установке для этой цели используют метод очистки на ионообменных материалах. 

 В последнее время применяется как обязательная система замкнутого водооборота с исключением продувки из-за безвозвратных потерь воды в технологическом процессе. Это мероприятие оправдывается и экономическими соображениями, так как при замкнутом водообороте уменьшаются потери соды и окиси алюминия [8]. 

Сточные воды, отходящие из системы водооборота первой стадии дегидрирования, перед сбросом в канализацию подвергают очистке от соединений хрома: выделяют простым отстаиванием грубодисперсные примеси, содержащие трехвалентный хром; восстанавливают сульфатом закиси железа шестивалентный хром, проводят коагуляцию известью и вторичное отстаивание для осаждения скоагулированных тонкодисперсных примесей, не уловленных в первичных отстойниках, и восстановленных окислов хрома. 

  Постоянный солевой состав воды в системе технологического водооборота поддерживается за счет вывода части воды на установку термического обессоливания в системе очистки сточных вод и возврата очищенной воды в технологические установки. Внедрение бессточных схем на нефтеперерабатывающих заводах снижает удельные капиталовложения на 1 м3 сточных вод и стоимость строительства очистных сооружений в 1 5 - 2 раза (таблица) и предотвращает загрязнение водоемов. Технико-экономические показатели нефтеперерабатывающих заводов по содержанию очистных сооружений приведены в таблице 1[9].

 

Таблица 1- Технико-экономические показатели нефтеперерабатывающих заводов по содержанию очистных сооружений

 

Показатель	НПЗ без стоков	НПЗ со сбросом сточных вод
Расход воды на 1т нефти, м3	0,13	0,26
Сброс сточных вод в водоем на 1т нефти, м3	-	0,30
Расход оборотной воды на 1т нефти, м3	13,2	16,5
Удельные капиталовложения, усл. ед. на 1 м3 сточных вод	489	500
Стоимость строительства очистных сооружений, усл. ед.	9,3	17,4
Себестоимость очистки 1 м3 сточных вод, усл. ед.	0,26	0,18