Очистные сооружения и оборотные системы водоснабжения: принцип взаимодействия

Сооружения для очистки воды

Во многих отраслях промышленности, технологические циклы подразумевают большой расход воды, который составляет немалую статью расходов, и естественно, влияет на себестоимость продукции. Свести к минимуму эти затраты и призвано оборотное водоснабжение, очистка воды в котором осуществляется после каждого полного цикла.

Суть его заключается в том, что воду, уже участвовавшую в каком либо технологическом процессе, используют не просто повторно, а многократно. Это было бы невозможно, если бы не очистные сооружения оборотного водоснабжения. Именно о них и расскажет наша инструкция, подкреплённая материалом, представленным в видео в этой статье.

Организационные моменты производственного водоснабжения

Практически у каждого промышленного предприятия есть потребность не только в питьевой, но и в технической воде. Где только её не используют: для промывки щебня и песка на гидронамывах, замачивания глины на кирпичных заводах, охлаждения агрегатов и печей в металлургических и нефтеперерабатывающих предприятиях.

Многоступенчатая очистка воды в системах оборотного водоснабжения

В той или иной степени, вода задействована практически во всех технологических циклах. Выбор источника, и весь процесс подготовки воды, обуславливается назначением водоснабжения в целом.

А так как оно неизбежно связано со сбросом отработанных стоков, снабжение водой предприятий регулируется государственными подзаконными актами.

Откуда берут воду предприятия

Предприятия, которые находятся в черте города, чаще всего снабжаются водой централизованно. Некоторые из них имеют в своём распоряжении скважину, питающуюся либо из бассейна грунтовых вод, либо из артезианских горизонтов.

Но подземные водозаборы не всегда могут удовлетворить все нужды производства – тем более, что запасы воды в них не являются неисчерпаемыми. Поэтому крупные промышленные предприятия, как правило, налаживают водоснабжение из наземных источников: водохранилищ,  рек или озёр.

Водозабор крупного предприятия

Вода, подаваемая на производство, должна иметь те или иные органолептические показатели, а так же жёсткость, степень минерализации, кислотность и т.д. Поэтому, системы очистки воды и оборотного водоснабжения, друг от друга неотделимы.

Первичная очистка воды, а затем повторная, в зависимости от вида производства, может включать в себя целый комплекс мероприятий.

Некоторые способы обработки воды

Один из этапов промышленной подготовки воды заключается в её умягчении – то есть, в извлечении солей кальция и магния. Становясь причиной образования налёта на стенках труб, они способствуют уменьшению пропускной способности линий, преждевременно выводят из строя оборудование.

Например, система очистки воды с оборотным водоснабжением для котельных, предусматривает обязательное умягчение.

Подготовка воды для котельной

Обратите внимание! Это актуально и для автономных систем отопления. Частники, извечно стремящиеся всё сделать своими руками, не всегда вникают в такие тонкости. Тем не менее, показатели жёсткости воды для котлов низкого и среднего давления не должны превышать 0,3 мг*экв/л.

Умягчать воду требуется для таких производств, как: химические, текстильные, гальванические, бумажные. Но, показатели жёсткости для некоторых из них могут вдвое-втрое превышать указанную выше цифру.

Существует несколько способов умягчения воды, кратко ознакомиться с которыми мы и предлагаем далее.

Термическая обработка

За счёт банального кипячения, в воде значительно снижается уровень двуокиси углерода, а так же гидрокарбонаты преобразуются в карбонаты.

Этот метод хорош только для воды с повышенным содержанием карбонатов, а его недостатком является необходимость использования источников тепла. Поэтому используют его там, где эти самые источники дешёвые – например: на ТЭЦ.

ТЭЦ имеет неистощимые запасы тепла

Реагентный способ

В нем, для умягчения воды используют известь и соду. Они преобразуют растворённые в воде соли в нерастворимые, которые выпадают в осадок и фильтруются. Как всё это выглядит схематично, показано на картинке снизу.

Реагентное умягчение воды

С помощью хлора, как мы знаем, вода ещё и обеззараживается.

Сочетания реагентов могут быть разными:

• Хлор — а при наличии фенолов, хлор + аммиак;
• Только известь, или известь + коагулянт;
• Активированный уголь (удаляет запахи, в том числе и хлорные).

Удаление из воды солей, газов и железа, относится к специальным видам обработки. Применяют их именно для подготовки технической воды. В быту эти технологии не применяют.

Применение солей бария

Этот способ имеет сходство с предыдущим, но если сода и известь растворяются в воде, то в результате её реакции с солями бария, образуется нерастворимый осадок. При этом содержание солей, из-за которых вода бывает жёсткой, значительно снижается.

Гранулированная соль бария

Преимуществом данного способа является необязательность строгого соблюдения дозировок, так как соли бария и сами по себе нерастворимые. Поэтому процессы умягчения воды с их помощью, на производствах осуществляются автоматически.

Ионное умягчение

В этом случае, жёсткая вода выступает в качестве электролита, а для ионного обмена в неё добавляют минеральные или органические сорбенты: синтетические смолы, гумусовые или сульфированные угли. В основе процесса умягчения здесь лежит химическая реакция, которая протекает при взаимодействии воды с ионитами, после чего её фильтруют.

Ионное умягчение воды

Такой способ требует большого расхода сорбентов, но в некоторых отраслях промышленности без него не обойтись.

Безреагентный способ

К этой категории способов умягчения воды относят её обработку ультрафиолетом, ультразвуком и постоянным магнитным полем:

• Ультрафиолетовые лампы являются незаменимым помощником там, где требуется произвести обеззараживание воды. Поэтому чаще всего, их используют для дезинфекции сточных вод. А вообще, УФ-установки могут применяться не только на производствах, но и в быту — для очистки воды из колодца или водопровода, воды в бассейне.
• Ультразвуковые установки отлично справляются с образованием накипи, но небезопасны для персонала и могут повредить швы в емкостях.
• А вот аппараты, производящие умягчение с помощью магнитов имеют массу преимуществ. Они просты, безопасны, недороги, а так же не требуют больших эксплуатационных расходов. Поэтому используются они очень широко — в том числе, и для подготовки воды для котлов высокого давления.

Обратите внимание! Основным недостатком магнитного способа является тот факт, что полученные свойства вода сохраняет не больше суток. Поэтому, каждый чистый оборотный цикл в водоснабжении, требует дополнительного подмагничивания.

Особенно эффективен этот способ для удаления из воды растворённого в ней железа.

Электромагнитные установки

Здесь основой является микропроцессорный электронный блок, периодически генерирующий звуковой сигнал с частотой до 10 килогерц. Сигнал подаётся на излучатели, обвивающие трубы с водой, создавая при этом электромагнитное поле.

Оно воздействует на положительные и отрицательные ионы, в виде которых присутствуют в воде соли кальция и магния. Ионы соединяются, образуя взвесь, которая выпадает в осадок и удаляется из системы с помощью фильтра. Никаких реагентов при этом не используется.

Прибор электромагнитный для подготовки воды

Дополнительными преимуществами такого способа подготовки воды являются такие факты:

1. Обработанная электромагнитом вода, за счёт образования в ней углекислого газа, приобретает свойства дождевой, и способна растворять накипь.
2. А ещё, в воде образуется некоторое количество перекиси водорода, которая, как известно, имеет антибактериальные и антисептические свойства. Поэтому данный способ может применяться в пищевой и фармацевтической промышленности.

На сегодня, электромагнитный вариант умягчения воды — самый экологичный и экономически целесообразный, и позволяет увеличить срок службы оборудования.

Система оборотного водоснабжения и очистки воды в промышленном масштабе

Заметим так же, что на многих производствах способы подготовки воды: как первичной, так и оборотной, могут комбинироваться.

Устройство оборотных систем

С очисткой воды мы разобрались – теперь посмотрим, каким образом очистные сооружения вписываются в оборотные системы. Поэтому для наглядности, представим простейшую схему технического водоснабжения.

Схема замкнутой подачи воды

Как видите, здесь трубопровод работает в замкнутом режиме, а вода движется по кольцу: насосная станция, производство, очистные сооружения, и снова насосная станция. Из источника вода добирается только для восполнения технологических потерь.

Обратите внимание! Конечно, не любая схема настолько примитивна. Тут многое зависит и от того, откуда предприятие берёт воду, и от структуры самой системы, которая может включать в себя несколько локальных трубопроводов.

• Если водоснабжение на предприятии централизованное, вода идёт на очистку общим потоком, после чего вновь направляется на производство.
• В локальных схемах, на разных участках производства может требоваться вода разного качества, поэтому общий поток разделяется, и подаётся к очистным установкам на разных кольцевых линиях. А возможно, очистка воды производится только на одной линии, а на другую вода подаётся прямо из источника, без подготовки.
• Есть и такие варианты, когда отработанная вода из одного локального трубопровода подаётся в другой, в котором может использоваться вода более низкого качества. Это так называемое, последовательное использование воды.

Благодаря потерям её объёма на производстве и в процессе очистки, объём сточных вод значительно уменьшается.

Три схемы оборотного водоснабжения

Существует три основные схемы использования технической воды. Их выбор обусловлен назначением системы и степенью загрязняемости отработанной воды.

Сброс сточных вод

Технологические потери, а так же тот объём, который сбрасывается в канализацию, восполняются подпиткой из источника. Как правило, это не больше 10% от общего количества циркулирующей воды.

Принцип работы бессточных систем

Есть так же и бессточные схемы, в которых сброс стоков не предусмотрен вообще. Их называют замкнутыми.

С экологической точки зрения такой вариант наиболее ценен, так как для их подпитки используют не свежую воду, а очищенные биологически бытовые сточные воды. Понятно, что они не могут применяться в фармацевтической и пищевой промышленности. А вот для мытья щебня, охлаждения доменных печей – почему бы и нет?

Установка для очистки воды в бессточной системе

В бессточных системах все потребители воды  подразделяются на три группы:

1. Грязного цикла. Сюда относят производства, на которых производится промывка и охлаждение станков и прочего оборудования.
2. Чистого цикла. Теплоэлектроцентрали, холодильные и компрессорные установки.
3. Безвозвратного цикла. Обычно это системы, для которых качество воды вообще не имеет значение, и расходуется она безвозвратно.

Установка ХВО — химическая очистка оборотной воды

В общих чертах, принцип работы бессточной системы выглядит так:

• Из источника вода попадает во всасывающий трубопровод.
• Затем она проходит через насос, и подаётся на первичные очистные сооружения.
• Подготовленная вода, через чистый трубопровод подаётся потребителю.
• Основной поток воды делится: одна часть идёт на грязный цикл, а другая — направляется на вот такую установку, которую вы видите выше.
• После доочистки она поступает к тем потребителям, для которых необходимо высокое качество технической воды.
• На эту же установку поступают и воды, отработанные «чистыми» потребителями.
• Вода, которая прошла грязный цикл, направляется к безвозвратным потребителям.
• Шлам, который остаётся в конечном итоге, накапливается, а затем утилизируется через газогенератор.

Как видите, безвозвратные системы являются комбинированными, и имеют довольно сложную структуру. К их недостаткам можно отнести высокую себестоимость самих сооружений, и немалые эксплуатационные расходы. Однако со временем они окупаются за счёт экономного расходования воды.

Независимо от масштабов промышленных объектов, очистка вод оборотного водоснабжения позволяет экономить природные запасы воды и не загрязнять их. Поэтому, основным достоинством бессточных систем является экологичность, а она в данном случае, имеет самый высокий уровень.