Использование систем оборотного водоснабжения


УДК 628.194

Эффективное использование оборотного водоснабжения может быть обеспечено только при условии решения проблем накиеобразования, коррозии и биобрастания. В статье показано, к чему может привести невнимание к проблеме накипеобразования. Отмечено, что использование в водооборотной системе электрохимических антинакипных аппаратов позволяет снизить эксплуатационные расходы более чем в три раза.

Ключевые слова: водооборот, водоподготовка, электрохимический способ.

Приведем наглядный пример: в конденсаторах электростанций мощностью 100000 кВт при жесткости охлаждающей оборотной воды 4,0 мг*экв/л толщина накипи достигла 2 мм при эксплуатации летом за полтора месяца, а зимой — за три месяца, что приводило к перерасходу пара до 7,5%. Перерасход охлаждающей воды в аппаратах химических производств рассмотрен на примере обследования работы реакторов химического предприятия г. Дзержинска (рис. 1).

Использование систем оборотного водоснабжения


За десять месяцев эксплуатации реакторов проходилось проводить 12- 14 остановок технологического оборудования для чистки теплопередающих поверхностей от накипи. Средний расход охлаждающей оборотной воды между чистками увеличивался с 3,8 тыс. м3/час до 4,7 тыс. м3/час, следовательно, перерасход охлаждающей воды составил примерно 23,7%. При стоимости воды 3 руб./м3 нерациональные затраты в денежном выражении составят около 23 млн. руб. в год.

Следует отметить, что к негативному фактору перерасхода охлаждающей воды и энергоносителя из-за накипи на теплопередающих поверхностях прибавляются дополнительные расходы на механическую (химическую) чистку с остановкой технологического процесса или на дорогую замену оборудования из-за повышенного его износа при чистке. При эксплуатации теплообменников в компрессорном цехе цементного завода, использующем воду с оборотной системы, затраты на чистку превысили 800 тыс. руб. в год.

Известно, что причиной накипеобразования в системе оборотного водопользования является наличие в природной воде бикарбоната кальция, определяемого показателем карбонатной жесткости (ЖК). Величина карбонатной жесткости может варьировать в различных источниках водопользования в широком интервале от 2 до 25 мг*экв/л, чаще всего — 2-7 мг*экв/л.
Проблема накипеобразования в оборотной системе водопользования усугубляется тем, что в процессе испарения воды в градирнях концентрация солей в сетевой воде увеличивается. Кратность увеличения концентрации солей характеризуется значением коэффициента упаривания (КУ).


Расчетный показатель карбонатной жесткости можно определить по формуле:
ЖКсет = ЖКисх х Ку,
где ЖКсет, ЖКисх — карбонатная жесткость сетевой и исходной (подпиточной воды; Ку — коэффициент упаривания.

Если обычно коэффициент упаривания используется в интервале 1,2-4, то, например, при небольшой исходной концентрации карбонатной жесткости 2 мг*экв/л значение карбонатной жесткости может увеличиваться от 2,4 до 8 мг*экв/л.

Большой объем исследований процесса накипеобразования в оборотных системах позволил определить предельную величину карбонатной жесткости, выше которой проявляется негативный процесс накипеобразования. В процессе исследований выявлены различные факторы, влияющие на эту величину, однако основным можно считать температуру нагрева оборотной воды в технологическом процессе и наличие сопутствующих хлоридов и сульфатов кальция (некарбонатная жесткость определяется суммарно по хлоридам и сульфатам кальция, мг*экв/л).

На рис. 2 приведены данные по величине предельной карбонатной жесткости в зависимости от температуры и значений некарбонатной жесткости.

Использование систем оборотного водоснабжения

Показательно, что даже при минимальном значении карбонатной жесткости в исходной воде (Жк = 2 мг*экв/л) имеет место накипеобразование при использовании оборотного водоснабжения в интервале температур 35-45°С и коэффициенте упаривания более 1,4 (Жсетк = 2,8 мг*экв/л).


Обобщая сказанное, можно сделать вывод, что при использовании испарительного оборотного водоснабжения для исходной воды с карбонатной жесткостью более 2 мг*экв/л необходимы дополнительные мероприятия, обеспечивающие безнакипной режим работы оборудования.

Условия использования оборотного водоснабжения благоприятны для биообрастания поверхностей оборудования и трубопроводов.

Благоприятными факторами являются: температура 15-45°С, высокое содержание кислорода, наличие легко усваиваемых органических веществ и биогенных элементов (азот, фосфор). Биообрастание носит сезонный характер, причем максимальная опасность прослеживается в летний период. Именно в этот период скорость биообрастания может превышать нормативный показатель — 0,07 г/м2*час. При рассмотрении мероприятий по уменьшению биообрастания важно учитывать, что наличие взвешенных веществ в охлаждающей воде крайне нежелательно, и их содержание не должно превышать 20 мг/л, а суммарная концентрация органических веществ не должна превышать по БПК — 10 мг О2/л .

В технической литературе приводятся данные о влиянии на коррозионную активность оборотной воды различных факторов (концентрации кислорода, агрессивной углекислоты, карбонатной жесткости, содержания ионов сульфата, хлорида и органических веществ) и рекомендуется десятибалльная шкала оценки коррозионной стойкости металла в воде, согласно которой при скорости коррозии 0,045- 0,45 г/м2*час оборотную воду можно характеризовать как слабо агрессивную. Для систем теплоснабжения этот показатель жестче — 0,085 г/м2*час.


Данные опытных и опытно-промышленных испытаний оборотных систем охлаждения позволяют говорить о двух возможных вариантах снижения коррозионной активности.

Первый заключается в том, что используются относительно высокие коэффициенты упаривания (2-4) и в оборотной воде поддерживают высокие (предельные) значения карбонатной жесткости (>5) и рН (рН>8). При данных значениях и температуре 30-50°С скорость коррозии варьируется в интервале 0,1-0,2 г/м2*час, т.е. оборотная вода проявляет слабую агрессивность (по десятибалльной шкале) даже при относительно высоких концентрациях ионов хлора и сульфатов.

Второе направление снижения коррозионной активности связано с применением ингибиторов.

Все технические предложения по снижению накипеобразования, биообрастания и коррозии можно подразделить на два основных направления: с использованием и без использования химического реагента.

Первые разработки для предотвращения накипеобразования, коррозии и биообрастания были связаны с использованием химического реагента. Такие способы как известкование, подкисление, обработка дымовыми газами, добавка неорганических фосфатов и некоторые другие не прошли опытно-промышленный отбор из-за громоздкости оборудования и сложности поддержания технологических регламентов.

В настоящее время большое количество работ связано с предложением об использовании фосфорорганических реагентов (антинакипинов). В частности, цинковая соль оксиэтилендифосфоновой кислоты (Zn ОЭДФ) имеет двойное действие – уменьшает накипеообразование и коррозию до нормативных показателей.


Опыт промышленного использования антинакипинов позволяет говорить о многообразии значимых физико-химических показателей подпиточной и сетевой воды на эффективность применения данного способа. Предлагается надежность работы водоподготовки с использованием антинакипинов проверять для каждого конкретного объекта на реальной воде с использованием рекомендуемых методик.

Опыт использования химических реагентов для подавления биообрастания, таких как хлор, медный купорос, цинк-хром-фосфатные смеси, обнаружил явление адаптации биоценоза к воздействию указанных реагентов. В частности, имеются данные о динамике изменения во времени дозировок хлора для обработки оборотной воды с 2 до 10 мг/л.

При использовании химических реагентов для подавления накипеобразования, коррозии и биообрастания есть еще одна негативная сторона.

При работе испарительных градирен имеет место каплеунос, а содержащиеся в нем биоциды рассеиваются на окружающей территории, ухудшая экологическое состояние воздушного бассейна и территории региона. При экономической оценке варианта с использованием реагентов важно учесть большой объем подпиточных вод и стоимость реагента. Так, при коэффициенте упаривания 1,2 подпитка в оборотную систему мощ- ностью 1000 м3/час составляет 60 м3/час. При стоимости реагента 200 руб./кг и дозе 5 г/м3 (0,005 кг/м3) затраты составят: 60 х 0,005 х 200 х 8640 = 518 400 руб./год. К данному расчету следует добавить затраты на ежедневный аналитический контроль сетевой и подпиточной воды.


При использовании реагентов в оборотном водоснабжении приходится частично сбрасывать их с продувочными водами в поверхностные водоемы. Плата за сбор в поверхностные водоемы также облагается штрафными денежными санкциями.
По технико-экономическим показателям и экологической чистоте более перспективными представляются безреагентные способы.

В настоящее время зарубежные и российские фирмы предлагают на рынке водоподготовки целый ряд электронных способов (Water King, Hydro Flow, «Термит» и др.), электрохимические, электродиализные и мембранные аппараты.

При большом их многообразии особенно важным является их сравнительный анализ по эффективности работы, спектру действия, капительным и эксплуатационным затратам.

В Германии протестирована эффективность работы нескольких десятков электронных и электрохимических аппаратов. Обнаружено, что выбранному критерию оценки (эффективность более 80%) соответствуют лишь единицы. Примечательно, что данный барьер эффективности намного превысили аппараты электрохимического действия. Электрохимические антинакипные аппараты в Германии начали использовать несколько лет назад, в то время как в России опыт их разработки и внедрения насчитывает более 20 лет

Предлагаемые электрохимические аппараты – бифункционального действия. Они, как правило, устанавливаются в системе оборотного водоснабжения до сетевых насосов в байпасном исполнении.


В варианте монтажа аппаратов в оборотной системе производительностью 1000 м3/час в водооборотную систему не только генерируются на ночастицы — центры кристаллизации, но и полностью улавливаются выросшие на этих центрах кристаллы солей жесткости и их укрупненные конгламераты, образовавшиеся в процессе кругового движения сетевой воды. Укрупненные частицы накипеобразующих солей улавливаются в электродных кассетах аппарата.

В настоящее время выпускается пять модификаций электрохимичесого антинакипного аппарата марки АЭА производительностью 25, 80, 120, 200, 350 м3/час. В практике использования аппаратов имеются и блочные варианты подключения аппаратов общей производительности более 1000 м3/час. Габариты аппарата наибольшей производительности (350 м3/час): высота = 1,6 м (без грузоподъемной стрелы), диаметр = 1 м, вес = 900 кг.

Спектр действия электрохимического аппарата типа АЭА-О при использовании его в оборотных системах имеет следующие отличия от других безгеагентных аналогов.

Выпадающие в объеме оборотной воды накипеобразующие соли полностью улавливаются в аппарате. За два-три месяца работы аппарат улавливает (в зависимости от загрязненности сетевой воды) до 200 кг накипеобразующих солей.
В аналоговых безреагентных аппаратах выделенные в объеме оборотной воды частицы накипеобразующих солей не улавливаются, а их возможные пути накопления в системе не исследованы. В лучшем случае предлагается дополнить использование аппаратов электронного действия фильтрами доочистки или предусмотреть дополнительные продувки оборотной системы водопользования.


В электрохимических аппаратах улавливаются не только частицы накипи, но и взвеси, попадающие в систему из окружающей среды (пыль, песчинки, частицы биообрастания градирен, гидрооксиды железа, образующихся в процессе коррозии трубопроводов, и др.).

Известно, что наличие в системе взвешенных веществ увеличивает эффект биообрастания и способствует язвенной коррозии трубопроводов и оборудования.

Электронные, магнитные, акустические безагрегатные аппараты не улавливают взвешенные частицы накипеобразующих солей и инородных взвесей.

Использование антинакипных аппаратов снижает коррозионную активность сетевой воды. В соответствии с актом использования антинакипных электрохимических аппаратов в оборотной системе водяного охлаждения компрессоров шахты «Ново- Кальинская» (ОАО «СУБР») сравнительный анализ теплопередающих поверхностей показал, что без использования аппарата АЭА обнаруживаются глубокие язвы (1,2-2,5 мм), а при использовании аппарата имеются лишь разовые неглубокие питтинги (0,1-0,2 мм).

Данные по антикоррозионному воздействию электронных, магнитных, акустических аппаратов крайне ограничены и противоречивы.

Обработка воды в электрохимических аппаратах уменьшает скорость биообрастания в системе. Влияние электрохимической обработки на биообрастание исследовалось и другими авторами с использованием аналогичного по плотности тока оборудования в условиях Цымлянской ГЭС. При постоянной поляризации плотности тока 0,15-0,2 А/м2 биомасса обрастаний снизилась в 4 раза, при плотности тока 2 А/м2 — в 25 раз. Следует отметить, что в аппаратах типа АЭА при условии постоянной поляризации используется плотность тока 2-10 А/м2.


Данные о влиянии других безагрегатных способов водоподготовки на процессы биообрастания элементов оборотной системы в технологической литературе отсутствуют.

Эффективное использование аппаратов подтверждено данными по работе промышленных объектов при использовании для подпитки воды, содержащей карбонатную жесткость в широком интервале от 2 до 25 мг*экв/л. Причем, в зависимости от жесткости воды имеется расчетная методика подбора необходимой модификации аппарата или блока аппаратов.
Указанные выше безреагентные аппараты электронного типа предлагается подбирать по диаметру трубопроводов вне зависимости от жесткости подпиточной воды. При расчетном подборе электрохимического аппарата используется показатель жесткости как подпиточной, так и сетевой воды. При эффективной работе аппарата расчетное значение выпавших солей жесткости должно быть практически равно количеству накипеобразующих солей, выгружаемых из аппарата АЭА в процессе периодической чистки.

При использовании аналоговых безреагентных аппаратов материальный баланс по накипеобразующим солям провести невозможно.


Эксплуатационные затраты при использовании электрохимического аппарата в системе оборотного водоснабжения производительностью 1000 м3/час составляют не более 8000 руб./мес. или 100 тыс. руб./год. При этом расход электроэнергии для работы аппаратов применительно к оборотной системе 1000 м3 не превышая 3,5 кВт/час.

Электрохимические аппараты прошли весомую обкатку на промышленных объектах. В настоящее время имеется опыт работы аппаратов на более 800 промышленных объектах практически по всем регионам России, а также в странах СНГ.

The main advantages of electrochemical water treatment for water recycling systems

Effective use of water recycling can only be achieved by addressing problems of scale formation, corrosion and vibrathane. The article clearly shows, the consequences of inattention to the problem of scale formation. It is noted that in the water circulation system antinakipin electrochemical devices can reduce maintenance costs more than three times.

Keywords: water circulation, water conditioning, electrochemical method.

Kazimirov Evgeny Konstantinovich, Ph. D. of chemical sciences, scientific-technical director, «Azov» LLC. Russia, 606002, Nizhny Novgorod region, Dzerzhinsk, Krasnoarmeyskaya str., 17A. E-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Kazimirov Oleg Evgenievich, Ph. D. of technical sciences, director general «Diesel» LLC, city of Dzerzhinsk, Novgorod region. Russia.
606002, Nizhny Novgorod region, Dzerzhinsk, Krasnoarmeyskaya str., 17A.

 

Журнал «Вода Magazine», №1 (101), 2016 г.

Источник: watermagazine.ru

Вода в промышленности играет роль сырья, охладителя, теплоносителя, поглощающей и транспортирующей среды, поэтому требования к ее качеству тоже различна. В связи с этим можно дать такую условную классификацию требований к качеству воды:

1) вода, к качеству которой не предъявляется требования;

Использование систем оборотного водоснабжения

2) вода, очищенная до качества речных вод, для технического водоснабжения;

3) вода, очищенная до питьевых стандартов;

4) глубоко очищенная вода.

Например, вода второго типа вполне подходит для горно-обогатительной и металлургической промышленности.

Защита водных объектов от загрязнения ведется по ряду направлений:

— рациональное использование воды;

— очистка сточных вод перед выбросом;

— переход на безводные или маловодные технологические процессы;

— повторное использование сточных вод в промышленности;

— создание систем оборотного водоснабжения. Конечной задачей является отказ выбросов загрязненной воды с предприятий.

Существуют следующие пути повторного использования сточных вод:

1) в системах оборотного водоснабжения;

2) очищенные сточные воды одного предприятия для технического
водоснабжения другого предприятия;

3) очищенные городские сточные воды для технического водоснабжения предприятий.

Однако запрещается использовать такие сточные воды на предприятиях, где возможно заражение продуктов, угрожающих здоровью человека.

Рациональным является создание замкнутых систем оборотного водоснабжения. При разработке оборотных систем водоснабжения промышленных предприятий необходимо планировать очистку и повторное использование поверхностных сточных вод с учетом следующих требований:

— обеспечение локализации стока с отдельных участков территории предприятия и его отвода либо в общезаводские очистные сооружения, либо (после предварительной очистки) в общую схему очистки поверхностных сточных вод;

— создание раздельной организации стоков с водосборных участков, отличающихся по составу и количеству примесей, поступающих в поверхностные сточные воды;

— обеспечение очистки поверхностного стока совместно с производственными сточными водами;

— применение локальных очистных сооружений для поверхностных сточных вод.

Рассмотрим примеры решения проблемы ресурсосбережения при организации процесса очистки и повторного использования сточных вод на машиностроительных и нефтеперерабатывающих заводах.

На Волжском автомобильном заводе [1] используются следующие локальные оборотные системы водоснабжения:

— система водоснабжения цеха окраски, где образующиеся сточные воды последовательно очищают в отстойниках с введением 0,15…0,4 кг/м коагулянта для интенсификации процесса коагуляции, а также в фильтрах с загрузкой из древесных стружек, которые подвергаются сжиганию по мере их загрязнения. Очищенная сточная вода повторно используется в цехе;

система охлаждения компрессоров, сварочных машин, печей, индукционных нагревателей, маслоохладителей, прессов и т.п., в которых образующиеся сточные воды после охлаждения в градирнях повторно используют в рассматриваемом технологическом цикле;

— система водоснабжения устройств гидрошламоудаления и аппаратов мокрого обеспыливания воздуха, где образующиеся сточные воды очищаются в горизонтальных отстойниках с подачей полиакриламида в качестве коагулянта; система водоснабжения гальванических цехов. Сточные воды последовательно очищают в отстойнике, двухслойном фильтре из песка и антрацита, угольном фильтре с активированным углем КАД-9, Н-катионитном фильтре с катионитом КУ-23, слабоосновном анионитном фильтре с анионитом АН-251; сильноосновном анионитном фильтре с анионитом АВ-17-8, а затем повторно используют для промывки деталей после нанесения гальванопокрытий.

Наряду с локальными системами очистки схема оборотного водоснабжения завода включает и общезаводские сооружения, где сточные воды последовательно проходят очистку в решетках, песколовках, отстойниках, коагуляторах и затем сбрасываются в Волгу [1].

Следует подчеркнуть, что при разработке систем оборотного во­доснабжения промышленных предприятий необходимо учитывать требования санитарных норм и правил охраны поверхностных вод от загрязнений, т.е. необходимо планировать очистку и повторное использование поверхностных сточных вод с учетом оптимального решения задач:

— локализации стока с отдельных участков территории предприятия и его отвода в общезаводские очистные сооружения или после предварительной очистки в общую схему очистки поверхностных сточных вод;

— раздельной организации стоков, поступающих в поверхностные сточные воды, отличающихся по составу и количеству примесей;

— очистки поверхностного стока совместно с производственными сточными водами;

— использования локальных очистных сооружений для поверхностных сточных вод.

На рис. 15.1 представлена схема очистки поверхностных сточных вод с территории предприятия [1]. Сточные воды 1 из водосборных коллекторов по трубопроводу поступают в отстойник-усреднитель 2, откуда насосом 3 они Использование систем оборотного водоснабжения

подаются на песчаный фильтр 4 и далее поступают в емкость 5 очищенной воды и по трубопроводу 6 направляются для использования в оборотном водоснабжении. Осадок, скапливающийся в отстойнике-усреднителе 2, поступает в уплотнитель осадка 12, в который также по трубопроводу 11 подают осадок из резервуара промывной воды 9, образующейся при промывке Фильтра 4 очищенной водой, отбираемой насосом по трубопроводу 7. Промывная вода из фильтра 4 поступает в резервуар 9 по трубопроводу 8 и насосом 3 через трубопровод 10 направляется и отстойник-усреднитель 2. Уплотненный осадок периодически удаляется из уплотнителя 12 по трубопроводу 14. Очищенные поверхностные сточные воды используются для подпитки оборотных систем водоснабжения. Кроме того, их можно использовать в системах пожаротушения, при этом очистка сточных вод ограничивается, как правило, отстаиванием в прудах.

На рис. 15.2 представлена схема оборотного водоснабжения цеха холодной прокатки. Образующиеся при работе стана 8 сточные воды, содержащие в основном частицы металлической окалины и масла, попадают в отстойник 1, где и выделяются твердые частицы и наиболее легкие фракции масла, а затем направляются в промежуточный отстойник 2, где осаждаются мелкие фракции частиц. Из отстойника 2 сточные воды отбираются насосом 3, в который через трубопровод 4 подается сжатый воздух. Смесь воды с воздухом поступает в сатуратор 5, где интенсивно перемешивается, и затем направляется во флотатор 6 для окончательной очистки от маслопродуктов. Выделенные из сточной воды в отстойнике и флотаторе маслопродукты отводятся на участок их регенерации, а сточная вода из флотатора 6 поступает в промежуточный отстойник 2. Для очистки сточной воды от твердых частиц и частиц масла размером менее 1,5 мкм она пропускается через автоматический бумажный фильтр 7. Очищенная таким образом сточная вода собирается в промежуточном отстойнике 2 и затем с помощью насоса 3 при необходимости подается для охлаждения прокатываемых изделий, узлов стана и оборудования цеха. Очистка сточных вод производится в отстойниках.

Для очистки сточных вод кузнечно-прессовых цехов от масла помимо мас­лоуловителей используется отстойник периодического действия, в котором очищаемая вода перемешивается с молотой известью или известковым молоком. Перемешивание рекомендуется производить барботированием сжатым воздухом. Продолжительность отстаивания в отстойнике не менее 30 мин.

Для очистки сточных вод литейных цехов машиностроительных заводов применяют механические (отстаивание, фильтрование), химические (нейтрализация, коагуляция) и физико-химические методы.

Особое внимание следует обращать на обезвреживание сточных вод термических цехов, в которых могут содержаться цианистые соединения и другие ядовитые вещества. Для обезвреживания циансодержащих сточных вод рекомендуется использовать щелочь (известковое молоко) и хлорсодержащие компоненты, такие, как жидкий хлор, гипохлорид натрия, гипохлорид кальция, хлорная известь и пр. Количество щелочи должно быть таким, чтобы поддерживать водородный показатель сточных вод рН в пределах 10,5-11.

Использование систем оборотного водоснабжения Перед отстойниками циансодержащие воды подкисляют до нейтральной среды. Для очистки от цианидов применяют также марганцево-кислый калий и перекись водорода. При значительных концентрациях цианид-ионов (сточные воды участков цианирования) применяют электрохимическую очистку. После перечисленных операций: реагентной обработки, отстаивания и в некоторых случаях фильтрования сточные воды обычно сбрасывают в бытовую канализацию или водоем. Возврат очищенных реагентным методом и доочищенных на фильтрах сточных вод возможен лишь на неответственные операции процессов гальванических покрытий. Для отстаивания сточных вод могут применяться горизонтальные и вертикальные отстойники с продолжительностью от­стаивания не менее 2 ч. Сточные воды гальванического производства можно очищать различными методами в зависимости от их количества и качественного состава, а также концентрации примесей. Основными способами очистки являются: реагентный, ионообменный, озонирование, гиперфильтрация, электрохимический. Выбор зависит от объема и характера стоков, технико-экономических показателей устройств очистки, от возможности создания оборотного цикла и утилизации ценных компонентов.

На рис. 15.3 приведена общая схема очистки сточных вод цехов гальванических покрытий. Очистка циансодержащих сточных вод производится в основном реагентными методами и заключается в окислении комплексных и свободных цианидов в менее токсичные соединения, такие как цианиты, азот и углекислый газ. В качестве окислителей применяют жидкий хлор, хлоридную известь, гипохлориты натрия, кальция и магния, озон, перманганат калия, сернокислое железо и др. Иногда очистка циансодержащих сточных вод производится методом ионного обмена или электродиализа.

Очистка хромосодержащих сточных вод осуществляется в основном реагентными методами и проводится в две стадии. На первой стадии шестивалентный хром восстанавливают до трехвалентного бисульфитом, или сульфитом, или железным купоросом. На второй стадии производят осаждение гидроокиси хрома щелочью или гашеной известью. При небольших количествах сточных вод, содержащих шестивалентный хром, рекомендуется использовать метод восстановления на металлической стружке. Дальнейшая очистка стоков выполняется совместно с кислотно-щелочным стоком.

При очистке кислотно-щелочных стоков необходимо довести рН до 8,5…9 для нейтрализации и осаждения гидроокисей металлов. Нейтрализация кислотно-щелочного стока осуществляется смешением кислотных и щелочных стоков цеха, а также добавкой предварительно обработанных циан- и хромсодержащих стоков. Для полного извлечения меди, никеля и цинка сточные воды необходимо дополнительно обработать методами ионного обмена, электродиализа, гиперфильтрации и др. Очистку сточных вод можно организовывать так, что бы обеспечить возврат воды и ценных продуктов в производство. Например, для вторичного использования регенерирующих растворов в блоке обычной реагентной очистки в качестве средства доочистки можно использовать метод ионного обмена.

В цехах окраски локальным очистным сооружением оборотного водоснабжения (рис. 15.4) снабжается каждая окрасочная камера.

Использование систем оборотного водоснабжения

Образующиеся в окрасочных ваннах 1 сточные воды поступают в сборную емкость 9, затем насосом 2 подаются в электрокоагулятор 3 с растворяемыми алюминии-евыми электродами, которые питаются от выпрямителя 4. В электрокоагуляторе 3 образующие­ся хлопья гидроксида алюминия поглощают твердые частицы и частицы краски. Поступая вместе с водой в отстойник 5, они оседают на дно и затем подаются в шламонакопитель 8. Далее очищенная таким образом сточная вода насосом 2 подается в электрокоагулятор 6 с не-растворимыми Алюминиевыми электродами, где при протеекании тока происходит обеззараживание сточной воды, направляемой в резервуар 7, откуда очищенная вода подается в окрасочные ванны для повторного использования.

На рис. 15.5. показано схем оборотного водоснабжения нефтеперерабатывающего завода 1. Сточная вода поступает на сооружение механической очистки 2, очищается от взвешенных частиц, поступает в смеситель 4, где добавляется биогенные элементы 3. Далее вода поступает в аэротенк 5, куда поступает воздух 6 и возвратный ил 7. Аэротенк работает в комплексе с отстойником 8, где ил отделяется от воды. Далее вода проходит фильтр 9 и насосом 10 возвращается на повторное использование. Сброс в водный объект отсутствует.

Источник: studopedia.ru

Принцип действия

Система водоснабжения должна постоянно восполняться и периодически обновляться. Вода преимущественно используется в качестве охладителя или теплоносителя. В каждом случае ее предварительно охлаждают или подогревают. Перед повторным применением воду могут очищать, поскольку она загрязняется продуктами технологических процессов.

Доля оборотного водоснабжения возрастает во всех отраслях промышленности. Жидкость чаще всего применяют в теплообменной аппаратуре. Вода многократно подвергается нагреву и охлаждению в брызгальных бассейнах или градирнях. Ее большая часть теряется в процессе испарения.

Оборотное водоснабжение предприятии химического производства составляет уже 98 %. Там оно применяется в технологических операциях, где требуется очистка воды от промышленных отходов.

Отделение шлама от воды дает возможность его перерабатывать и извлекать ценные компоненты.

Расход воды

Для охлаждения механизмов и машин в производственных процессах везде применяется вода. На переработку 1 м3 нефти ее требуется в 2,5 м3. Для нефтеперерабатывающего завода суточная потребность в воде составляет огромные объемы и сброс в канализацию здесь недопустим. Поэтому она проходит через очистные сооружения и повторно используется. Водоснабжение оборотное для ТЭЦ работает по принципу выработки пара, его подачи на турбины и конденсации в охлаждающих башнях, после которых вода снова поступает в работу.

В быту многим эти технологии не представляют интереса. Но владельцы небольших предприятий постоянно сталкиваются с необходимостью применения оборотной воды на автомойках, в бассейнах, в прачечных и т. п.

Схемы использования воды

Применяются 2 схемы эксплуатации оборотной воды:

  • без обработки после использования;
  • с промежуточной обработкой.

В первом случае воду можно применять после технологического процесса, когда она сохраняет приемлемые показатели. Например, питьевой водой моют тару, после чего ее можно использовать для других бытовых нужд в подсобном хозяйстве, а излишки сбрасываются в канализацию. Для промышленных предприятий такая схема обычно неприемлема.

Схема водоснабжения предприятия

Вода оборотного цикла должна удовлетворять определенным требованиям:

  • отсутствие негативного влияния на качество продукции;
  • не должны образовываться отложения солей в системе;
  • низкое коррозионное действие на оборудование;
  • отсутствие биологического обрастания системы.

Промышленная система оборотного водоснабжения собирает и накапливает большую часть примесей в приемных отстойниках отработанной воды и в резервуарах градирен.

Чистка емкостей производится периодически вручную или с помощью механизации процесса вывода осадка без остановки системы.

Обработка воды

При испарении в оборотной воде накапливаются соли кальция, которые осаждаются в трубах и на теплообменных аппаратах. Они также выпадают в результате нагрева воды, когда растворимость газов снижается и гидрокарбонатные ионы распадаются, образуя нерастворимый осадок.

Карбонатные отложения предотвращают подкислением, фосфатированием, рекарбонизацией и умягчением воды. Подкисление является распространенным способом, благодаря небольшим затратам и простоте реализации. Здесь важно соблюдать дозировку кислоты для предотвращения коррозии оборудования.

Рекарбонизацию воды производят путем обработки двуокисью углерода. Для этого применяют очищенные от золы дымовые газы, которые смешивают с водой с помощью эжекторов или барботажных труб, уложенных на дно резервуара.

Фосфатирование воды требует небольшого расхода реагентов (1,5-2,5 г/м3), но затраты все равно получаются большие. Преимуществом способа является отсутствие агрессивных свойств раствора.

Если в оборотной воде находится достаточное количество кислорода и органических веществ, оборудование может обрастать. Это приводит к ухудшению теплоотдачи и увеличению гидравлического сопротивления в трубопроводах. Для борьбы с обрастанием применяется хлорирование воды и добавление медного купороса.

Какие системы лучше?

Использование систем оборотного водоснабжения сопряжено со значительными затратами на их создание и эксплуатацию. На химических предприятиях продукты производства загрязняют оборотную воду. Централизованная система занимает большие объемы, где полная замена или качественная продувка порой невозможны.

Эффективная эксплуатация оборотных систем достигается при объединении близко расположенных потребителей с подобными режимами работы в группы с водоохладителями небольшой мощности. Локальные системы обеспечивают оптимальный режим работы каждого потребителя.

Система водоснабжения автомойки

Водоснабжение оборотное для автомоек и других небольших предприятий разрабатывается с полным устранением возможности сброса сточных вод в канализацию. Вода не меняет своего качества и может применяться в замкнутой системе.

Преимущества локальных очистных сооружений:

  • снижение водопотребления до 90 % с восполнением потерь воды;
  • отсутствие уноса загрязнений сточными водами;
  • экологичность.

Во всех системах в качестве основных методов очистки применяются отстаивание и фильтрация. Распространена установка оборотного водоснабжения АРОС и подобные ей.

Стоки, содержащие масло, грязь и топливо, попадают в отстойник и проходят через 3 секции очистки с верхним и нижним переливом.

Отстойник не входит в комплектацию установки. Система оборотного водоснабжения содержит его в качестве основы. Он проектируется и изготавливается в соответствии с рекомендациями производителя станций очистки. Для мойки с одним постом объем отстойника составляет 6 м3.

Отстоенная вода подается погружным насосом из последней секции в песчано-гравийный фильтр на очистку от оставшихся мехпримесей а затем — в накопительную емкость. Установка может быть укомплектована фильтрующей колонной с сорбентом для удаления нефтепродуктов.

В системе предусмотрена автоматическая подача дозирующим насосом раствора перекиси водорода или другого стерилизующего средства, обеспечивающего уничтожение микробов и неприятных запахов. Для этого также могут применяться ультрафиолетовые лампы, установленные над отстойником.

Из накопительной емкости вода подается на повторное использование, проходя через картриджный фильтр тонкой очистки. Уровень жидкости в резервуаре контролируется автоматически.

Станция оборотного водоснабжения «Скат» работает аналогичным образом. Она выпускается в напольном или в подземном исполнении. Варианты компоновок предусматривают глубокую очистку стоков или без нее. Сооружения задерживают мехпримеси, масла, нефтепродукты и органические примеси.

Оборудование компактных очистных сооружений

Оборотное водоснабжение промышленных предприятий небольшой мощности включает следующее оборудование.

  1. Погружной насос подвешивается на трос в чистовой секции отстойника. Соединение с трубопроводом осуществляется с помощью переходников и гибкого шланга. Управление производится из распределительного шкафа. Предусмотрен поплавковый датчик сухого хода.
  2. Модуль повышения давления включает насос, манометр и буферную емкость. Он позволяет поддерживать постоянное давление воды, подаваемой на мойку.
  3. Фильтрующая колонна представляет собой цилиндрическую емкость с наполнителем, воздухоотводящим клапаном и переключателем для обратной промывки.
  4. Очищенная вода собирается в резервуаре для хранения. Сверху в него предусмотрен ввод стерилизующего реагента. Контроль уровня воды производится датчиками.
  5. Автоматическое управление насосами производится электронной системой. На лицевой панели шкафа управления находятся индикаторы и переключатели, с помощью которых оператор устанавливает режимы работы системы и контролирует ее работу.

Оборотные системы промышленного водоснабжения для мойки автомобильного и железнодорожного транспорта могут обеспечивать глубокую очистку стоков со сбросом их в канализацию.

Заключение

Водоснабжение оборотное создается с целью экологической защиты окружающей среды, экономичности, а также в случае крайней необходимости, вызванной созданием небольшого предприятия. Рентабельность определяется проектными расчетами. В дальнейшем она будет только возрастать в связи с увеличением стоимости воды и ростом штрафов за загрязнение окружающей среды.

Источник: FB.ru


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.