Промышленное водоснабжение и водоотведение

Объектом исследования является система водоснабжения и водоотведения промышленного предприятия.

В настоящее время многие предприятия не используют очищенные производственные сточные воды в обороте водоснабжения и водопотребления. Поэтому использование очищенных сточных вод имеет практическое значение. Вода на промышленных предприятиях используется не только в хозяйственно-бытовых (хозяйственно-питьевых) целях, но и во многих технологических процессах.

Параметры водоснабжения имеют большое значение: важен объем, скорость циркуляции, химический состав жидкости. Неудовлетворительная работа системы обычно приводит к снижению качества готовой продукции или к отказу дорогостоящего оборудования.

В ряде случаев нарушение промышленного водоснабжения может стать причиной аварии. Поэтому важно, чтобы проект инженерной сети разрабатывали опытные проектировщики.

Зачем нужна вода на промышленной территории

Большая часть воды на предприятии расходуется в технологических процессах, поэтому требования к ее количеству и качеству зависят от характера производства.

Кроме промышленных нужд водоснабжение требуется для питья, бытовых целей, систем автоматического пожаротушения.

Варианты использования технической воды:

1. Теплоноситель в системах охлаждения оборудования. Жидкость циркулирует по замкнутому контуру, контактирует с нагретой средой через стенку аппарата, поэтому практически не загрязняется.
2. Средство для мытья оборудования, растворения примесей. Воду используют для очистки и обогащения сырья, удаления механических загрязнений с оборудования, готовой продукции. Жидкость применяется повторно только после фильтрации.
3. Рабочее тело для производства пара. Паропроводы на предприятиях используются для передачи тепла, энергии.
4. Технологические растворы. Водные растворы реагентов используются в большинстве отраслей промышленности. Водоснабжение требуется для приготовления кислот, щелочей, для флотации рудных и нерудных материалов и т. д.

Чистая вода по СанПиН подается в душевые для работников, используется для питья, уборки помещений, стирки и других хозяйственных целей.

Источники питьевого и промышленного водоснабжения

Вода на промтерритории поступает из природных источников. Подача ресурса должна быть бесперебойной, экономически выгодной. Для снабжения предприятий используется вода, показатели которой можно привести к нормативным значениям с помощью стандартной системы водоподготовки. На стадии проектирования рассчитывают потенциал источника. Объем воды в водоеме должен быть достаточным для снабжения предприятия с учетом перспективы расширения производства.

Важно: забор воды не должен нарушать естественный экологический баланс местности.

Источники водоснабжения делятся на два вида: поверхностные и подземные.

К поверхностным источникам относятся:

1. Реки. Вода в большинстве случаев мутная, содержит множество микроорганизмов, органических включений. В пробах выявляется низкая жесткость и высокая цветность.
2. Озера. Вода более прозрачная и чистая, чем в реках. Особенность озер в том, что показатели источника сильно зависят от внешних факторов. Например, в период ливневых дождей, активного снеготаяния возрастает общая загрязненность среды, а показатель жесткости снижается.

Подземные источники промышленного водоснабжения – это артезианские скважины, грунтовые воды. Реже используются родники. Подземные воды характеризуются высокой прозрачностью, жесткостью, могут иметь привкус солей.

Жидкость из любого источника подвергается анализу. По его результатам подбирают систему водоподготовки.

Из чего состоит технологическое водоснабжение промышленных предприятий

Водопровод на производстве – это комплекс оборудования и сооружений по обработке, транспортировке природного ресурса.

Стандартная схема включает следующие узлы:

1. Водозаборные сооружения. Рядом с источником устанавливают насосную станцию. Мощность оборудования рассчитывают по объему перекачиваемой жидкости, длине трубопровода, рабочему давлению в сети. Сооружения могут состоять из нескольких уровней. Возможна подача воды непосредственно на предприятие или в отстойник.
2. Промышленные емкости. Комплекс сооружений может включать пруд-отстойник, резервуар для воды после механической очистки, пруд-накопитель. Состав комплекса зависит от характеристик источника и требований предприятия к качеству водоснабжения.
3. Водонапорная башня. Высота сооружения обеспечивает напор в сети.
4. Станция водоподготовки. Устанавливают оборудование для механической и химической очистки.

В состав промышленного водопровода также входят контрольные устройства, запорно-регулирующая арматура, средства автоматики и т. д. План расположения всех компонентов указывают в проекте.

Сегменты промышленных систем водоснабжения

Водопровод крупного предприятия – это сложная сеть из нескольких независимых веток. Каждый сегмент отвечает за подачу воды для определенных нужд:

• технологических процессов;
• противопожарной системы;
• автополива зеленых насаждений (при наличии);
• хозяйственно-бытовых нужд.

Отдельные сегменты можно объединять, если для них установлены одинаковые требования к качеству воды.

Как осуществляется водоснабжение предприятия

Основные требования к водоснабжению промышленного объекта – это безотказность и подача жидкости в определенном объеме. Специалисты подбирают источник воды, рассчитывают протяженность трубопроводов, мощность насосных установок и т. д.

Часто компаниям выгоднее разместить производство близко к сырью, но на удалении от централизованных систем. В этом случае в проекте предусматривают один или несколько собственных крупных источников воды. Расходы на доставку ресурса не должны покрывать экономию на логистике материалов и продукции.

Важно: водоснабжение промышленных предприятий функционирует как единое целое с сетью водоотведения. Расчет и проектирование систем ведутся одновременно. В системе водосбора предусматривают очистку сточных вод, их повторное применение на объекте.

Принципы, которых придерживаются в организации водоснабжения производства:

• максимальное использование очищенной оборотной воды;
• минимальная водоподготовка, которая восстанавливает стоки до того качества, которое позволяет повторно запускать их в производство;
• приоритет локальным сетям замкнутого типа;
• оптимизация финансовых и энергетических затрат на организацию водоснабжения.

Современные требования по энергоэффективности, экологической безопасности заставляют предприятия сокращать потребление природных ресурсов. Соответственно, должен уменьшаться объем стоков. Это одно из самых важных условий в промышленном водоснабжении и водоотведении.

Современные системы водоснабжения производства

Работу над проектом сети начинают с расчетов, определения комплектации и конфигурации сооружения. Затем инженеры составляют схемы трубопроводов в нескольких проекциях. Обычно в ходе работы над проектом предлагают несколько вариантов, которые сравнивают по техническим и экономическим показателям. Выбирают решение с оптимальными параметрами.

После этого по схеме промышленного водоснабжения выполняют расчет оборудования.

Виды систем водоснабжения

По типу источника воды:

• с забором из природного водоема: озеро, пруд, река;
• с подземным водозабором: скважина, родник;
• со смешанной подачей: надземные и подземные источники.

По способу подъема воды:

• с принудительной подачей (насосное оборудование);
• самотечные (гравитационные);
• зонные с подводом воды на определенные участки с помощью насосов.

По назначению:

• сельскохозяйственное водоснабжение;
• сеть металлургического предприятия;
• водоснабжение тепловой станции и т. д.;

По территориальному охвату потребителей:

• локальные;
• централизованные.

По организации потока:

• прямоточные;
• прямоточные с повторным использованием воды;
• оборотные.

По надежности сети делят на три категории: от I до III.

Существуют и другие классификации систем водоснабжения промышленных предприятий. Инженеры используют номенклатуру, подходящую для определенного объекта.

Схемы систем промышленного водоснабжения

Водопроводные сети бывают прямоточные, последовательные, оборотные, бессточные. Схему выбирают на этапе проектирования.

Прямоточное водоснабжение

Схема прямоточного водоснабжения

Вода из источника проходит производственный цикл и возвращается в водоем. Часть ресурса расходуется безвозвратно. Загрязненный поток перед сбросом в окружающую среду проходит очистку.

Прямоточная схема эффективна на объектах с мощным источником водоснабжения, расположенным недалеко от предприятия. Перепад высот между точкой забора и ввода в здания должна составлять не более 15-20 м.

Последовательное водоснабжение

Схема последовательного водоснабжения

Вода проходит по трубопроводу последовательно от одной установки к другой без промежуточной обработки. Цикл обычно состоит из двух агрегатов, после чего жидкость направляют на станцию водоподготовки для повторного использования или сбрасывают в водоем.

По сравнению с прямоточной, последовательная схема сокращает объем водозабора из источника. Снижается потребление ресурса, повышается экономическая и экологическая эффективность производства.

Оборотное водоснабжение промышленных предприятий

Схема оборотного водоснабжения

Оборотное водоснабжение промышленных предприятий – самый распространенный способ организации водоснабжения и водоотведения промышленных предприятий. В таких отраслях, как нефтепереработка, металлургия до 95 % стоков возвращаются в производство и всего 5-10 % сбрасываются за пределами территории.

Если трубопровод работает на охлаждение оборудования, то теплоноситель внутри только нагревается и остается чистым. Достаточно понизить температуру среды, чтобы повторно направить ее в производство. Для охлаждения воды используют пруды, градирни и другие простые сооружения.

Если ветка трубопровода проложена для очистки оборудования, транспортировки загрязнений, требуется комплексная обработка среды перед повторным применением. Поток фильтруют, охлаждают, используют химические реагенты для достижения нормативных показателей.

Оборотная схема хорошо работает с небольшими источниками, которые имеют ограниченный ресурс. Система также выгодна при большой протяженности подающего трубопровода и при возвышении объекта над водоемом более чем на 25 м.

Бессточное водоснабжение

Схема бессточного водоснабжения

На вновь построенных площадках применяют передовые решения – комбинированную схему водоснабжения. Трубопроводы строят на основе систем двух видов:

• прямоточная + оборотная;
• прямоточная + последовательная;
• оборотная + последовательная.

Комбинированные схемы водоснабжения промышленных предприятий позволяют наладить бессточное производство. Объект не выпускает сточные воды в водоем, а выполняет их многоступенчатую очистку и направляет на повторное использование.

Потребление ресурсов на производственные нужды

Как уже говорилось выше, расход ресурсов на гидротранспорт, охлаждение, промывку и другие процессы зависит от особенностей производства.

Большая часть от всего объема воды на территории используется в качестве теплоносителя. С ее помощью конденсируют пар, отводят избыточное тепло от реакторов, печей, аппаратуры.

На целлюлозно-бумажных комбинатах, в текстильной промышленности основной объем ресурса расходуется на замочку, промывку, приготовление реагентов.

Гидротранспорт активно используется для шлакоудаления на металлургических предприятиях, в энергетике, на обогатительных фабриках и т. д.

Оценка рациональности использования природного ресурса

Эффективность водоснабжения промышленного здания оценивается по трем показателям:

1. Объем использования оборотной воды, Роб. Показатель измеряется в процентах и показывает техническую рациональность сети. Чтобы рассчитать Роб, необходимо знать объем воды, который забирается из источника, поступает в сеть с сырьем и циркулирует в оборотной ветке.
2. Коэффициент использования воды, забираемой из источника Кис. В расчете используют данные по объему стоков.
3. Безвозвратные потери ресурса Рпот. Для расчета необходимы данные по последовательному водоснабжению.

Чем выше показатель, тем эффективнее используются природные ресурсы. Рациональная система промышленного водоснабжения и водоотведения сокращает текущие расходы и снижает нагрузку на окружающую среду.

Сети охлаждения и парообразования

В ряде отраслей, таких как пищевое производство, хлебобулочные комбинаты, активно используется водяной пар для выработки электричества и приведения в действие различных механизмов. Это безопасный и дешевый источник энергии, но он требует эффективного редуцирования. Вода поступает в испаритель, превращается в пар. Пар выполняет необходимую работу, затем переходит в конденсатор и снова направляется в производство.

При разработке проекта инженер учитывает расход ресурса на охлаждение и парообразование. Например, для выплавки одной тонны стали требуется не менее 200 кубометров охлаждающей воды. Электростанция на 700 МВт потребляет около 300 м3/с на охлаждение конденсаторов и т. д.

Сточные воды на производстве

Промышленное водоснабжение и канализация – это две неразрывно связанные системы. Если объект использует воду, на нем неизбежно образуются стоки. Производственные сточные воды образуются в технологическом процессе, а также в результате охлаждения продуктов. Потоки делят на условно чистые и загрязненные.

Условно чистые стоки поступают от компрессорных станций, теплообменников, холодильников. Они практически не содержат твердых и растворимых примесей.

В загрязненных стоках присутствуют органические и/или минеральные вещества.

Сточные воды различаются по физическим свойствам, степени агрессивности, содержанию токсичных примесей. Условно чистые потоки проходят отдельно от загрязненных. Стоки, которые требуют очистки, разделяют по веткам в зависимости от характера загрязнений: минеральные, органические, смешанные и т. д.

Требования к характеристикам воды в схеме оборотного водоснабжения промышленного предприятия

Техническая вода должна соответствовать общим требованиям безопасности и специфическим нормам, установленным на объекте.

1. Рабочая среда в открытых системах должна быть безопасна для здоровья людей, не иметь резкого запаха. Содержание болезнетворных бактерий – не более 1000 ед./л.
2. Температура теплоносителя в оборотном контуре – не выше 28-30 ˚С.
3. Содержание твердых примесей с диаметром частиц до 0,05 мм не должно превышать значений, установленных для охлаждаемого оборудования.
4. Вода в оборотной системе должна быть термически стабильной или должна проходить специальную обработку.
5. Трубопроводы для промышленных сетей изготавливают из коррозионно-стойких материалов или покрывают защитными средствами.
6. Воду регулярно обрабатывают хлорсодержащими средствами для уничтожения микрофлоры, которая способствует биологическому обрастанию теплообменников.

Рабочую среду водопровода на промышленном предприятии делят на три категории. Категория I – это относительно чистая вода для охлаждающих систем. Категория II – используется для гидротранспорта и растворения примесей, поэтому в оборотной системе такая жидкость проходит промежуточную обработку. Вода категории III применяется одновременно для транспортировки механических примесей и охлаждения оборудования.

Методы обработки оборотной воды

Обработка оборотной воды на предприятии

На предприятиях используют механическую и химическую очистку воды. Главная цель мероприятий – предотвратить образование минеральных отложений (накипи).

Карбонатные отложения формируются из солей кальция и магния, которые содержатся в природных источниках. Наросты могут иметь разную структуру, но почти всегда они сопровождаются ускоренной коррозией металла, биологическими обрастаниями. Карбонатные отложения увеличивают нагрузку на оборудование. Машины работают в усиленном режиме, сокращается их ресурс, срок службы. Частицы отложения ускоряют износ трущихся поверхностей.

Обработка также необходима для безопасности персонала на предприятии. Из воды удаляют токсичные примеси, растворенные газы, потенциально вредные вещества. На предприятиях используются несколько методов очистки оборотной воды.

1. Осветление. К отработавшему потоку добавляют свежую, светлую воду. Приток покрывает безвозвратные потери, снижает концентрацию примесей. Метод подходит для оборотных систем с невысоким содержанием солей.
2. Подкисление. В воду добавляют серную или соляную кислоту в строго рассчитанном количестве. Дело в том, что карбонатные отложения образуются в щелочной среде, поэтому подкисление замедляет скорость оседания солей. Более того, кислота разрушает бикарбонаты – главную причину обрастания теплообменников.
3. Фосфатирование. В оборотную систему добавляют раствор фосфорной соли натрия. Вещество взаимодействует с бикарбонатами металлов, предотвращает рост кристаллов. При фосфатировании обязательно проводят хлорирование оборотной воды, а градирни периодически обрабатывают медным купоросом.
4. Умягчение (смягчение воды). Для снижения жесткости воды применяется метод известкования. Соли кальция и магния образуют нерастворимые соединения, которые оседают в отстойнике или улавливаются фильтрами. Если вода в рабочем процессе нагревается до температуры кипения, рекомендуется умягчать ее на ионообменных загрузках.
5. Хлорирование.Соли хлора удаляют множество химических примесей и уничтожают микроорганизмы. Дозу реагентов тщательно рассчитывают на основе анализа оборотной воды.
6. Физическая обработка. В современных системах водоснабжения промышленных объектов все чаще используются технологии обработки потока электрическим полем, магнитным полем или ультразвуком. Физические методы уменьшают количество новых карбонатных отложений и помогают удалить старую накипь.

Работа промышленного водопровода в режиме тушения пожара

Проект водопровода на предприятии разрабатывается с учетом того, что возгорание может произойти в период пиковой нагрузки на сеть, а воду для тушения будут брать в наиболее удаленных и высоких точках.

По способу пожаротушения системы делят на два вида:

1. Сеть высокого давления. Давление в трубопроводе поддерживается высоким, чтобы сохранять постоянный напор в гидрантах.
2. Сеть низкого давления. Напор усиливают только в случае возгорания и снижают до штатных значений сразу после тушения.

На многих предприятиях используют насосы, которые качают воду из пожарных гидрантов с давлением не менее 0,098 МН/м2.

Если на объекте действует общая система хозяйственного и пожарного водоснабжения, рекомендуется создавать запас воды в емкостях. Жидкость используют в случае возгорания и снова наполняют не позднее чем через 36 часов после израсходования.

Особенности проектирования водопровода на производстве

Самое сложное при создании системы промышленного водоснабжения – обеспечить непрерывность производства. В проекте предусматривают доступ к резервным источникам, продумывают очистку стоков, рассчитывают температуру, давление в трубопроводе.

Наиболее трудными считаются сети с замкнутым циклом водоснабжения. В одну систему объединяют множество видов оборудования, вспомогательные устройства, арматуру. Для сетей требуется надежная автоматика, так как неполадки в одном звене могут вывести из строя весь трубопровод.

Проектировщик должен продумать рациональное расположение коммуникаций на территории объекта. Учитывается местонахождение производства, административных корпусов. Требуется отдельная площадка для установки водопроводного оборудования.

Проект водоснабжения должен соответствовать действующим СНиП, СП, ГОСТ.

Особенности монтажа промышленных водопроводов

Коммуникации на предприятиях прокладывают скрытым способом. Трубы монтируют в траншеи, шахты, устанавливают колодцы. Предварительно все металлические элементы обрабатывают от коррозии.

В случае наружной прокладки необходимо продумать средства промышленной безопасности, которые не позволят людям приближаться к горячим трубам. Коммуникации располагают таким образом, чтобы исключить риск механического воздействия, попадания химически активных сред.;

При любом способе монтажа все узлы водопровода должны быть доступны для обслуживания.

Промышленное водоснабжение производства – цена (прайс-лист) на прокладку и монтаж

Наши сертификаты и лицензии

Деятельность компании лицензирована. В наличии все необходимые сертификаты и допущения, включая лицензию МЧС.

Лицензия – допуск (страница 1)

Лицензия – допуск (страница 2)

Вывод

Система промышленного водоснабжения и водоотведения – один из главных видов коммуникаций на предприятии. От надежности, производительности сети часто зависит работа всего объекта.

Чтобы система покрывала все потребности предприятия, необходим грамотный проект и профессиональный монтаж. Позвоните в нашу компанию и закажите создание сети «под ключ» с гарантией качества.

Литература

1. Парамонова С. В., Федоров Г. Ю. Использование систем оборотного водоснабжения промышленного предприятия //Вестник магистратуры. – 2016. – №. 6-2 (57). – С. 124-125.
2. Lavirko J. et al. Development of water saving technology for water supply system of industrial enterprises //E3S Web of Conferences. – EDP Sciences, 2021. – Т. 274. – С. 08004.
   
3. Москвичева Е. В. и др. Современные системы оборотного водоснабжения промышленного предприятия //ВОЛГОГРАДСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНОГО УНИВЕРСИТЕТА. – 2015. – Т. 183.