Водоснабжение промышленных предприятий: виды систем и принципы их работы

Насосная станция на промышленном предприятии

Водоснабжение населённых мест и промышленных предприятий, может быть вполне сопоставимо по объёмам потребления. Мало того, производственные системы иной раз расходуют больше воды, чем всё население крупного города. Образовавшиеся в результате технологических процессов сточные воды, могут быть насыщены вредными примесями, и являют собой угрозу – если не человечеству в целом, то окружающей среде точно.

В рамках борьбы за экологию, инженеры и технологи стараются уменьшить водопотребление на предприятиях — а соответственно, снизить и количество стоков, внедряя на предприятиях оборотные и замкнутые системы. О наиболее эффективных из них далее и пойдёт речь. Знакомьтесь с представленной информацией, и смотрите видео в этой статье с тематикой: «Промышленные нужды: водоснабжение».

Принципы создания производственных систем

Чтобы добиться значительного снижения стоков, строительство промышленного водоснабжения должно рассматриваться в совокупности с канализацией.

В организации водоснабжения

Внимание! Снабжение водой промышленных предприятий, и её отведение, должно быть единой системой, в которой поэтапно происходит подача воды, её отведение, и очистка перед повторным применением.

Это является первым, и самым важным условием создания эффективной системы водопотребления на предприятиях. Схематично это выглядит, как показано на фото снизу.

Водоснабжение промышленное: структурирование оборотных систем

Итак:

• Вторым принципом, должно являться использование в производственных циклах не свежей воды из источников, а стоков из городских централизованных систем, прошедших соответствующую очистку. Здесь, конечно, не идёт речь о пищевых, фармацевтических, или косметологических производствах.
• Имеется в виду водоснабжение нефтехимических предприятий, или, допустим, водоснабжение предприятий чёрной металлургии. В их системы, чистая вода из первоисточника может подаваться лишь для компенсации потерь воды в процессе прохождения технологического цикла.
• Третий принцип гласит, что очистка должна быть сведена лишь к восстановлению воды или технологического раствора до того качества, которое позволит вновь пустить их в производство. С этой целью и создаются локальные системы замкнутого типа, на которых основано всё водоснабжение в промышленности.

Промышленное водоснабжение: пример расчёта системы очистки

Ну а четвёртым условием, которое обеспечит эффективность системы промышленного водоснабжения на предприятиях – это минимальные энергетические и финансовые затраты, требуемые на доведение сточных вод до кондиции, позволяющей использовать их вторично.

В проектировании

Бытовое и промышленное водоснабжение отличаются тем, что во втором случае невозможно сделать что-либо по принципу «своими руками». Система должна быть спроектирована – причём, одновременно с основной технологией.

В проекте даётся научное обоснование качеству воды, участвующей в технологическом процессе. Очищенные стоки здесь рассматриваются не как вспомогательный ресурс, а как технологический раствор для завершения производственной операции.

• Так как замкнутая система предприятия является достаточно сложной структурой, на её создание требуется немало времени и средств. Решение подобных задач, сегодня в приоритете как для вновь разрабатываемых систем, так и для реконструируемых объектов.
• Водооборот – то есть соотношение объёмов повторно используемых вод, в целлюлозно-бумажных, химических и металлургических предприятиях доходит чуть ли не до 95%. И, тем не менее, свежей воды, необходимой для восполнения потерь, используется этими предприятиями очень много.
• Больше всего расходуется целлюлозно-бумажными комбинатами – до 500 м3, тогда как водоснабжение нефтеперерабатывающих предприятий поглощает вдвое меньше.
• Так что, проектировщикам есть куда стремиться — тем более, что современные технологии позволяют получить из канализационных стоков воду практически любой степени очистки.

Единственно, что тормозит процесс создания систем замкнутого типа – так это высокая стоимость и причины, имеющие организационный характер. В любом случае, стремиться нужно к тому, чтобы экономически замкнутые системы имели преимущество перед прочими вариантами.

Разновидности систем промышленного водоснабжения

Что такое промышленное водоснабжение в целом, мы пояснили. Теперь давайте более детально разберёмся с назначением производственных водопроводов, и принципом их работы.

Пожалуй, самое большое значение в вопросе устройства производственного водоснабжения, имеет назначение воды и её качество. Вот с этого мы и начнём.

Как на предприятиях используют воду

В зависимости от деятельности предприятий, вода может ими расходоваться не только на технические нужды, но и на пожаротушение, поливку территорий. На любом производстве должен быть так же и хозяйственно-питьевой водопровод.

Ведь работающим на нём людям тоже требуется вода  — для питья и помывки. Соответственно, водопроводов на предприятии может быть несколько.

Для помывочных узлов на предприятиях, нельзя использовать техническую воду

Если говорить о питьевом водопроводе (см. Питьевое водоснабжение и его источники: откуда берётся вода для водопровода), то в подавляющем большинстве, водоснабжение населённых мест и промышленных предприятий осуществляется из общей централизованной сети. Расход воды на такие нужды, и проектирование самого водопровода, осуществляется по нормам 2.04.02-84.

Обратите внимание! Когда мощности городского водопровода способны полностью обеспечить посекундный расход, то на предприятии просто предусматривается разводка сети по всем зданиям и цехам. Если  подача централизованного водопровода не обеспечивает расчётную потребность предприятия, то на его территории устанавливается насосная станция с накопительным резервуаром — а от неё уже осуществляется разводка подающего трубопровода.

Насосная станция для чистой воды

• На поливку территории, вода может использоваться предприятием как из хозяйственно-питьевого водопровода, так и из производственной системы, которая транспортирует не загрязнённую воду.
• Расход воды, затрачиваемой на нужды пожаротушения, зависит от габаритов зданий и степени их огнестойкости. Но решающее значение тут имеет категория пожароопасности производства.
• В зависимости от необходимого объёма, вода на тушение пожара может подаваться как из производственной или питьевой системы, так и из отдельно спроектированного пожарного водопровода (см. Требования к противопожарному водопроводу: обзор действующих правил).

Отдельный пожарный водопровод на предприятии

Качество технической воды

Система технического водоснабжения промышленных предприятий — если судить по количеству потребляемой воды, является основной. В зависимости от разновидности производства, вода может использоваться на создание технологических растворов, парообразование, промывку продукции, охлаждение инженерного оборудования и многое другое.

При этом она может не только насыщаться различными примесями, но и значительно нагреваться. Все эти изменения позволяют классифицировать технологически отработанную воду.

Вот как это выглядит:

Внимание! Для оборотных и замкнутых систем чаще всего используют воду I – III категорий. Три последние категории, используются в прямоточных системах, в составе которых обязательно присутствуют: сооружения водоподготовки, которые применяют для приготовления воды нужного качества, насосные станции для её транспортировки — и естественно, сеть трубопроводов с требуемым давлением.

Установка для подготовки воды

Основные производственные схемы

Теперь рассмотрим, какие промышленные системы водоснабжения нашли наибольшее применение.

Всего их пять, и их краткие характеристики мы приведём в таблице:

Наименование и схема системы	Краткая характеристика и особенности
Прямоточная	В простейшем варианте прямоточной системы присутствуют: сооружения, позволяющие производить забор воды из источника; водопроводные сети; ветвь трубопровода, по которой отработанная вода сливается обратно в источник. При этом качество сбрасываемой в водоём сточной воды, должно соответствовать параметрам, которые определяет инструкция СанПиН. В основном, такие системы предусматриваются в предприятиях, использующих воду I категории. Преимущества: наименьшая техническая сложность систем; невысокая цена. Недостатки: слишком большой забор воды; при сбое в работе очистных сооружений, загрязнённые стоки могут попадать в водоисточник.
Прямоточная система, с вторичным использованием отработанной воды	Эта схема незначительно отличается от предыдущего варианта. Разница только в том, что в ней не один, а два потребителя воды. После того, как вода пройдёт технологический цикл потребителя П1, она повторно используется — но теперь уже потребителем П2. И только после этого она сбрасывается в водоём. Так как сброс производится без очистки, данная система водоснабжения промышленных предприятий может быть применена только при использовании в производстве воды I категории. Очистные сооружения в такой схеме, чаще всего предусматриваются для очистки воды после первого потребителя, перед её подачей второму. Такая система экономически более целесообразна, так как позволяет уменьшить общий объём забора воды.
Оборотная	Оборотные системы водоснабжения на промышленных предприятиях, применяются гораздо чаще, чем прямоточные. Их структура и последовательность установки сооружений, могут варьироваться в зависимости от того, насколько изменяются показатели качества воды после её отработки. Выглядеть схема может так: отработанная нагревшаяся вода собирается в накопитель, после чего насосами подаётся к охладителю. После нормализации температуры, вода попадает во второй резервуар, из которого и осуществляется подача потребителю на повторное использование. Как вариант, вода, прошедшая производственный цикл, подаётся не в резервуар, а сразу на охладитель, что значительно упрощает схему, и снижает её стоимость. Но это уже зависит от категории воды. Для II категории могут использоваться и очистные сооружения.
Комбинированная	Комбинированные схемы водоснабжения промышленных предприятий предусматривают там, где существует необходимость обеспечивать водой сразу несколько потребителей различных категорий. Например, есть три потребителя, для двух из которых требуется осветлённая вода, а третьему достаточно воды более низкого качества. В этом случае, для него создаётся локальная система, в которую вода подаётся из источника без предварительной очистки.
Замкнутая	Водоснабжение промышленных производств посредством проектирования замкнутых систем, представляется наиболее перспективным и эффективным с точки зрения экологии. И об этом мы уже говорили в начале статьи. Это бессточные системы, в которых отработанная вода проходит комплексную очистку, а извлечённые из неё примеси пускают в утилизацию или используют как вторсырьё. Это могут быть как локальные системы для одного потребителя (как на фото), так и централизованные, предназначенных для снабжения водой нескольких потребителей. Обратите внимание! Технически, централизация возможна только в случае, когда к качеству воды у всех потребителей одинаковые требования.

Заключение

На крупных предприятиях может быть несколько десятков потребителей, у каждого из которых будут индивидуальные требования к качеству используемой воды. При этом отработанная вода тоже может сильно отличаться по составу. Создание таких систем является делом архисложным и очень ответственным, чаще всего не имеющим однозначности в решениях.

Проектируют их всегда индивидуально – никаких типовых проектов тут быть не может. Тем более что и напоры в трубопроводах, и режим работы, у разных потребителей системы могут не совпадать.

Поэтому, водоснабжение промышленных объектов начинается со сбора и систематизации исходных данных, группировки потребителей воды, определения степени надёжности подачи для каждого. Только после этого предприятия начинают разрабатывать варианты схем, возможные с точки зрения технического воплощения.