Промышленность

Водоснабжение. В системе ВХК промышленность является наиболее крупным водопотребителем (до 60% от общего объема воды, используемого в ВХК).

Природная вода используется в промышленности на следующие нужды: производственные, хозяйственно-питьевые и противопожарные.

Качество воды на производственные нужды зависит от типа производства и технологических требований, предъявляемых к выпускаемой продукции.

Качество воды на хозяйственно-питьевые нужды рабочих должно соответствовать ГОСТу «Вода питьевая» и требованиям СанПиН.

Качество воды на противопожарные нужды особого значения не имеет.

В промышленном водоснабжении применяются следующие схемы: использования воды: прямоточная, оборотная, последовательная, комбинированная (рис. 5).

Рис. 5. Схемы использования воды в промышленности:

а – прямоточная; б – оборотная; в – последовательная; г – комбинированная.

Q_п – полное водопотребление; Q_под – подпитка; Q_бв – безвозвратные потери воды; Q_об – оборотное водопотребление; Q_сб – сброс воды в водоем; И_с – источник водоснабжения; П_1,2 – потребители воды; О_ч – очистка воды

Наиболее простой является прямоточная схема водоснабжения. Пройдя через технологические циклы производства, вода по коллектору подается на местные канализационные очистные сооружения. Очищенные до необходимой степени сточные воды сбрасываются в водоток на соответствующем расстоянии от места водозабора.

Прямоточная схема водоснабжения применима при достаточных водных ресурсах, производствах с малым потреблением природной воды и незначительным загрязнением производственных стоков.

Самой распространенной в промышленности является схема оборотного водоснабжения или ее интерпретации. В настоящее время схема оборотного водоснабжения является наиболее прогрессивной, экономичной и экологически безопасной, т.к. позволяет сократить использование природных вод в процессе производства и исключает сброс производственных стоков в водоем.

Вода в производстве используется на трех основных циклах: термическом (охлаждение деталей, узлов, агрегатов, оборудования, выпускаемой продукции); транспортном (гидротранспорт золы и шлаков); экстрагенном (растворение при изготовлении продукции).

Суточный расход воды на технологические нужды предприятия определяется в зависимости от удельного водопотребления, т.е. расхода воды на единицу промышленной продукции и мощности предприятия, м³/сут:

Q_сут = q_пп N_пп, (27)

где q_пп – удельное водопотребление или расход воды на единицу продукции, м³/сут на 1 т; N_пп – количество продукции, выпускаемой предприятием в сутки, т.

Удельное водопотребление для отдельных отраслей промышленности составляет, м³/сут на 1 т: чугун – 160…200, сталь – 150, прокат - 10…15, синтетическое волокно - 2500…5000, синтетический каучук – 2000…3500, нефть-сырец (переработка) - 30…40, бумага – 400…800.

Удельное водопотребление в значительной степени зависит от

технологического процесса производства, принятой схемы промышленного

промышленного водоснабжения, климатических условий и других факторов.

Расход воды рабочими во время их пребывания на производстве принимается: в цехах со значительным тепловыделением – 45 л/смена на 1-го рабочего; в остальных цехах – 25 л/смена на 1-го рабочего. Расход воды в душевых принимается из расчета 500 л/ч на 1 душевую сетку в течение 45 мин.

Потери воды в системе водоснабжения промышленных предприятий складываются из безвозвратного водопотребления: уноса с продукцией и отходами; испарения или уноса с воздухом в виде капель в охладительных устройствах; фильтрации в почву; естественного испарения с водной поверхности; сброса сточных вод в водоем; расхода на мойку помещений; поливку проездов и зеленых насаждений.

К основным мероприятиям рационального использования водных ресурсов на промышленных предприятиях относятся: создание эффективной структуры производства продукции, применение безводных или маловодных технологий производства, сокращение потребления свежей воды за счет многократного использования технической воды в технологическом процессе, применение оборотных и замкнутых систем водоснабжения с соответствующей очисткой или охлаждением воды.

Техническое совершенство оборотной системы водоснабжения определяется коэффициентом, который устанавливает количество воды в обороте:

, (28)

где Q_об - расход воды, используемый в оборотной системе промышленного водоснабжения, м³/сут; Q_под - расход воды, забираемой из водоема для подпитки оборотной системы, м³/сут.

Эффективность использования воды в промышленном предприятии определяется:

100, (29)

где Q_вод – расход воды, забираемый из водоема, м³/сут; Q_cт - расход сточных вод на предприятии, м³/сут.

Значение коэффициента эффективности k_э для основных отраслей промышленности составляет: энергетика – 65; топливная – 82; черная металлургия – 85; цветная металлургия – 80; нефтехимия – 86; машиностроение – 70; целлюлозно-бумажная – 65; легкая – 60.

Из всего многообразия функций применения водных ресурсов в промышленном производстве наибольшее количество воды используется в качестве хладоагента – 70%, экстрагента – 15…20%, транспортирующего агента (золошлакоудаление) – 10…15%.

Водосберегающие мероприятия на промышленном предприятии разрабатываются в зависимости от функционального использования воды на нем. Замена водяного охлаждения воздушным, применение систем сухой очистки газов и воздуха, использование пневмо-и пневмогидравлических систем транспортирования золы и шлака позволяют сократить потребление воды на производстве на 20…30%.

Кроме того, для водосбережения на предприятиях имеет большое значение развитие автоматического контроля и управления процессами водопотребления, а также борьба с потерями и утечками, за счет которых может быть сокращено потребление воды на 10…15%.

Для обеспечения противопожарной безопасности на предприятиях предусматривается определенный запас воды. В зависимости от объема и огнестойкости здания, а также от категории производства противопожарные расходы воды для наружного пожаротушения составляют 10…80 л/с при продолжительности тушения пожара 3 часа. Также предусматривается подача воды для внутреннего пожаротушения через пожарные краны, установленные внутри производственных и административных зданий. На крупных промышленных предприятиях предусматривается централизованная или автономная системы водоснабжения для подачи воды в стационарные системы противопожарной защиты – спринклерные или дренчерные установки. Потребный расход воды таких установок составляет 30…240 л/с. В отдельных случаях расход воды для стационарных систем противопожарного водоснабжения достигает 700…1000 л/с. Продолжительность подачи воды в такие системы колеблется от 10 до 60 мин. В системах противопожарного водоснабжения используется условно чистая вода промышленного предприятия или природная вода.

Водоотведение. На промышленных предприятиях образуется значительное количество разнообразных по составу и свойствам производственных сточных вод (в зависимости от вида производства, исходного сырья, технологии процесса, качества исходной воды и др.). Основными загрязняющими веществами производственных сточных вод являются минеральные, органические, бактериологические, химические, радиоактивные, тепловые. Многообразие загрязнений в сточных водах промышленных предприятий требует использования для их удаления различных методов очистки:

механический метод – предназначен для удаления нерастворенных загрязнений минерального и органического происхождения, при этом используются сооружения сита, решетки, песколовки, отстойники, фильтры, гидроциклоны, нефтеуловители;

биологический метод – удаляет коллоидные и растворенные загрязнения органического происхождения путем их биохимического окисления аэробными или анаэробными бактериями на сооружениях биологической очистки (аэротенки, биофильтры, поля орошения, поля фильтрации, биологические пруды, септики);

химический метод – основан на добавлении в сточную воду различных реагентов, которые вступают в химическую реакцию с загрязнениями, для этой цели используют нейтрализаторы, озонаторные установки и др.;

физико-химический метод – включает экстракцию, сорбцию, эвапорацию, коагуляцию, флотацию, флокуляцию с использованием экстракторов, сорбционных фильтров, коагуляторов, флотаторов, флокуляционных установок.

Для реализации вышеуказанных методов очистки производственных сточных вод на промышленных предприятиях устраивают местные очистные сооружения (МОС). После очистки на МОС производственные стоки: возвращаются в оборотную систему водоснабжения предприятия; используются на других производственных процессах или предприятиях; сбрасываются в городскую систему водоотведения для дальнейшей очистки или в ближайший водоем.