Основні схеми виробничного водопостачання та водовідведення

Для більшості промислових підприємств вимоги до якості води значно менш жорсткі, ніж до складу вод, які підлягають скиду у водні об’єкти або міську систему водовідведення. Тому виробничні стічні води значно вигідніше напрямляти на повторне використання у системах оборотного та послідовного водопостачання, ніж підвергати їх очистці, що задовольняє вимогам скиду.

Рис. 2.1 - Схеми виробничих водопроводів:

а - прямоточна: б — із повторним використанням води: в — оборотна з охолодженням; г — оборотна з очищенням води; 1 — водойма; 2 - водозабір; З — насосна станція; 4 — подача чистої води; 5 — підприємство; 6— відведення відпрацьованої води: 7 — очисні споруди; 8 — відведення очищеної води; 9 — скидання води; 10 — друге підприємство; 11 - охолоджувальний пристрій; 12 — подавання охолодженої води, 13 — підживлювальний колодязь; 14 — подача підживлювальної води

У цілому, системи і схеми водопостачання та водовідведення промислових підприємств існують слідуючи:

· Прямоточні;

· З повторнім використанням води;

· Оборотні з охолодженням воді;

· Оборотні схеми з очищенням води

У прямоточній схемі (рис.2.1а) свіжа вода забирається із водойми, при необхідності підлягає очищенню і після використання на промисловому підприємстві скидається у водойму (або після очищення, або ні). Водяний баланс має вигляд

, (2.1)

де - кількість води, що подається на виробничий процес; - виробничі витрати води; – кількість води, що втрачається з осадом на водоочисній станції; - кількість води, яку скидають у водойму.

Ця схема нині досить поширена. Вона досить проста і дешева, але не надійна в екологічному відношенні, оскільки скидна вода забруднює водойми.

Промислові стічні води можуть очищатись разом із міськими або на позамайданчикових очисних спорудах. Перед скидом в об’єкт водопостачання такі води потребують розбавлення водою. Кратність розбавлення: для нафтопереробної промисловості у 60 разів, целюлозно-паперовій у 20-40 разів, синтетичного волокна-10-15 разів, азотна промисловість 10 разів, виробництво синтетичного каучуку 2000 раз. При недостатньому очищенні і розведенні відпрацьованої води відбувається забруднення поверхневих джерел. Вид забруднення залежить від функціонального використання води. Якщо вода використовується як теплоносій, то вона забруднюється механічно та термічно. Якщо вода використовується для поглинання та транспортування різних домішок у виробництві, то у цьому випадку ще мають місце хімічні забруднення.

Прямоточні системи можуть бути застосовані тільки у тому випадку, коли мається потужне джерело водопостачання. При все більш зростаючій потребі у ці системи воді не можуть забезпечити достатню подачу води через маловодність джерела. У ряді випадків потребуються більші капіталовкладення для забезпечення необхідної витрати води. Тому знайшла застосування система з повторним використанням води.

Схема з повторним використанням води (рис.2.1б) відрізняється від попередньої тим, що забруднену в першому виробничому процесі повторно використовують в другому виробничому процесі. При цьому якість води після забруднення першим виробничим процесом має задовольняти потребам другого виробничого процесу. Наприклад: крупні теплоенергетичні об’єкти (ТЕЦ) використовують воду для охолодження технологічних агрегатів. При цьому вода тільки нагрівається і не забруднюється якимись компонентами. Ця нагріта вода (стічна вода) повторно використовується іншими споживачами, які забруднюють цю воду і на пред’являють завищених вимог до температури води, вони скидають свої стічні води після відповідної очистки. Ця схема більш прогресивна, ніж перша, оскільки дозволяє зекономити приблизно у два рази кількість свіжої води, яка забирається підприємствами з водних об’єктів. Однак і ця система не скорочує кількість забруднень, що скидаються у водні об’єкти.

Стічна вода – це вода, що була використана для різних потреб і отримала при цьому додаткові домішки (забруднення) та змінила свій хімічний склад й фізико-хімічні властивості.

Оборотні схеми використання води є найнадійнішими з екологічної точки зору. Вода в оборотному циклі водопостачання може нагріватись та забруднюватись. Найбільше поширення оборотні схеми отримали у теплообмінних циклах, де технологічна вода використовується для відведення тепла від працюючих агрегатів (рис.2.1в), а після використання охолоджується в градирнях, бризкальних басейнах, ставках. Потім її знову подають на охолодження обладнання. В процесі охолодження 2-3% води випаровується чи розбризкується. Крім цього із-за негерметичності теплообмінної або водопровідної мережі мають місце витікання води. Тому оборотні системи повинні постійно поповнюватись свіжою водою. За рахунок випаровування в оборотному циклі зростають мінералізація та жорсткість вод, що призводить до відкладення солей (карбонатів кальцію та магнію) на стінках теплообмінної апаратури та водопровідних труб. Щоб забезпечити певний сольовий склад, із системи постійно скидають частину води (W_скид) та додають певну кількість свіжої (підживлюють), тобто здійснюють продувку системи.

, (2.2)

де – кількість води, що випарюється; – кількість води, що виноситься вітром.

Оборотні схеми з очищенням (рис.2.1г) –це такі системи, в яких вихідна вода використовується, а стічна вода очищається на очисних спорудах від домішок і використовується знову в тому самому виробництві. Наприклад, в гальванічному виробництві, стічні води забруднюються солями важких металів, очищення води на досить складних очисних спорудах дозволяє повернути воду у виробництво і захистити водойми від забруднення токсичними елементами.

Оборотне водопостачання дозволяє у десятки разів зменшити споживання вод. Так, наприклад, у виробництві синтетичного каучуку при прямоточній системі водопостачання на кожну тонну продукції витрачається 2100 м³ води, а при оборотній системі додавання свіжої води всього 165 м³ на 1т каучуку. В обороті постійно перебуває значна кількість води, а додавати треба незначну її кількість:

(2.3)

Якщо оборотні системи працюють без скиду води у водний об’єкт, то така система зветься замкненою. Це найбільш екологічно чиста система.

Схему виробничого водопостачання обирають за результатами аналізу призначення води, що використовується, технічних та місцевих умов (наприклад потужність джерела та якість води в ньому), відстані підприємства від джерела, санітарних вимог до скидання стічних вод. Проте в усіх випадках потрібно більше використовувати оборотні системи.