Лекції про водопостачання, водопідготовки і очищення стічних вод
ЛЕКЦІЇ Про водопостачання, водопідготовки І ОЧИЩЕННЮ стічних вод ДЛЯ СТУДЕНТІВ СПЕЦІАЛЬНОСТІ "ПРОМИСЛОВА ТЕПЛОЕНЕРГЕТИКА"
Розглянуто питання водопостачання промислових підприємств, особливостей їх паросилового господарства, описано обладнання для попереднього очищення води, методи боротьби з корозією, біологічними і карбонатними відкладеннями, обладнання випарних, паропреобразовательних, Деаераційно і обескіслоражівающіх установок. Приділено увагу підготовці підживлювальної води і водно-хімічному режиму парогенераторів і теплових мереж, регулювання Внутрікотлова процесів. Описано стічні води енергооб'єктів та методи їх очищення.
1. СХЕМИ І СИСТЕМИ ВОДОПОСТАЧАННЯ ПРОМИСЛОВИХ ПІДПРИЄМСТВ
1.1.Введеніе
У містах і населених пунктах вода необхідна для господарсько-питних, санітарно-гігієнічних і протипожежних цілей, а на промислових підприємствах - для технологічних потреб.
Найбільш великими споживачами води є металургійні заводи.
Водопостачання промислових підприємств і населених пунктів регламентується низкою нормативних актів. Ці акти спрямовані на попередження та ліквідацію забруднень водних джерел, раціональне використання і збереження водних ресурсів.
На ряді виробництв для забезпечення технологічного процесу потрібна подача води певної якості. Наприклад, для живлення парових котлів можна використовувати звичайну воду, так як в ній міститься значна кількість механічних і хімічних домішок. Наявність солей кальцію і магнію, які обумовлюють жорсткість води, призводить до утворення накипу на стінках труб і барабанів парових котлів. Відкласти накип, унаслідок її малого коефіцієнта теплопровідності, збільшує питому витрату палива і знижує ККД котельного агрегату. Крім того, накип зменшує прохідний перетин труб і збільшує їх гідравлічний опір. Це призводить до зменшення швидкості циркуляції пароводяної суміші в опускних і підіймальних трубах парових котлів, а отже, і до зниження їх паропродуктивності.
Вода, яка використовується для господарсько-питних потреб, повинна відповідати певним санітарно-гігієнічним вимогам: бути прозорою, не мати запахів і присмаків, не містити шкідливих речовин і хвороботворних бактерій. Тому системи господарсько-питного водопостачання мають пристрої для фільтрації води і її знезараження.
1.2.Схеми і системи водопостачання промислових підприємств
На підприємствах чорної металургії застосовують такі системи водопостачання: прямоточну, послідовну і зворотний.
Система водопостачання включає комплекс споруд і пристроїв для забору води з джерела водопостачання, її очищення, зберігання, подання і розподілу між споживачами.
Перша система (рис. 1.1) застосовується при наявності потужного джерела, розташованого поблизу промислового підприємства (до 4-5 км). Геодезична (геометрична) висота подачі при цьому не повинна перевищувати 20-25 м. Відпрацьована вода після очищення скидається у водойму.
Рис.1.1. Схема прямоточного водопостачання.
1 - водозабір і насосну станцію; 2 - водопровід; 3 - промислове підприємство; 4 - очисні споруджено-ня; 5 - каналізація.
Послідовне водопостачання (рис.1.2) передбачає повторне використання відпрацювала вода і застосовується з метою зниження кількості води, що забирається з джерела. Так як при послідовному водопостачанні не передбачено очищення відпрацьованої води, його застосовують в тих випадках, коли стічні води не містять шкідливих хімічних або механічних домішок, а тільки нагріваються в процесі використання.
При проектуванні оборотної системи водопостачання оборотні цикли групують за якістю води з урахуванням розташування її споживачів. В оборотних циклах водопостачання обооборотная вода піддається очищенню від зважених в ній речовин і охолоджується. Схема системи оборотного водопостачання показана на рис.1.3.
Як видно з малюнка, яка відпрацювала вода подається насосною станцією на очисні споруди. Звідти очищену воду насосами направляють до охолоджувачів. Після охолодження насосна станція повертає воду до агрегату, де вона використовується на технологічні потреби.
Рис.1.2. Схема послідовного водопостачання.
1 - водозабір і насосну станцію; 2 - водопровід; 3 - виробництво; 4 - очисні споруди; 5 - каналізаційну-ція.
При зворотному водопостачанні втрачається (випаровування, винесення) 3-5% загальної витрати води. Для заповнення цих втрат подається «свіжа» вода.
Оборотне водопостачання економічно вигідно застосовувати в тому випадку, коли промислове підприємство розташоване на значній відстані від джерела водопостачання, так як при цьому знижуються витрати електричної енергії на подачу води споживачу 1. оборотне водопостачання використовується також в тих випадках, коли обсяг джерела обмежений, а потреба в воді велика, і тоді, коли не можна забруднювати джерело.
Рис.1.3. Схема оборотного водопостачання промислового підприємства.
А - агрегат; НС - насосна станція; ОС - очисні споруди; ОХЛ - охолоджувачі; СТ - самопливні трубопроводи; НТ - напірні трубопроводи; СВ - трубопровід «свіжої» води.
1.3.Норми і режими водоспоживання
Проектування водопостачання об'єкта (міста, району, промислового підприємства або їх комплексу) починається з визначення кількостей споживаної води і режиму її витрачання на перспективний (розрахунковий) період. Величина водоспоживання об'єктом визначається в кубічних метрах на добу максимального і в доба середнього за рік споживання води. Всі водопровідні споруди розраховуються з умови забезпечення максимального водоспоживання в кінці розрахункового періоду, а техніко-економічні показники - з умови середнього за рік.
господарсько-питне водоспоживання населенням з урахуванням потреб у воді громадських будівель;
витрата води на поливання і миття вулиць, площ і зелених насаджень;
господарсько-питне водоспоживання робітниками і службовцями під час перебування їх на виробництві (для підприємств, які не мають своїх відокремлених водопроводів);
витрата води на виробничі потреби підприємств, які отримують її з міського водопроводу;
витрата води на потреби пожежогасіння.
1.3.1.Определеніе витрати води на промислові потреби
Витрата води на промислові потреби визначають двома методами:
1) в розрахунку на агрегат;
2) в розрахунку на одиницю продукції.
Перший метод застосовується при розробці технічних проектів, другий - при складанні техніко-економічних обґрунтувань, перспективних і прогнозних розробок з водопостачання промислових районів.
Таким чином, продуктивність металургійного агрегату не завжди може бути єдиним критерієм, що визначає його водоспоживання.
Нормування витрати води відіграє важливу роль в питанні скорочення водоспоживання та дбайливого ставлення до води. Ось середні питомі витрати води на деякі види продукції металургійних комбінатів (таблиця 1.1).
1.3.2.Норми господарсько-питного водоспоживання
Розрахунковий (середній за рік) добова витрата води на господарсько-питні потреби населення, м3 / добу, визначається в залежності від розрахункового числа жителів і норм водоспоживання.
Норму водоспоживання визначають по табл. 1.3 в залежності від санітарно-технічного обладнання будівель, а також від географічного розташування об'єкта водопостачання.
У наведені норми включені витрати води на господарсько-питні й комунальні потреби жителів незалежно від того, де відбувається витрачання води - в житлових будинках або громадських будівлях. Великі значення витрат (в межах зазначених норм) слід приймати для південних районів, а менші - для північних.
Ступінь благоустрою районів житлової забудови
Норма водоспоживання на 1 жителя, л / сут
Коефіцієнт нерівномірності водоспоживання
середньодобова за рік
на добу найбільшого водоспоживання
Будинки, обладнаними внутрішнім водопроводом та каналізацією:
з ваннами і місцевими водонагрівачами,
з ваннами і системою централізованого гарячого водопостачання
Будинки, які не обладнаними внутрішнім водопроводом та каналізацією, з водокористуванням з водорозбірних колонок
При визначенні витрати води для будинків відпочинку, санаторіїв, піонерських таборів і подібних до них закладів, якщо вони розташовуються на території населеного пункту, треба враховувати норми витрати води для них (таблиця 1.4).
Існують також норми витрати води для громадських будівель. Наприклад, для гуртожитків з душовими норма максимального водоспоживання на одного жителя становить 75-100 л / добу, а для навчальних закладів - 15-20 л / добу на 1 студента або викладача.
Закінчують розрахунок витрат води на господарсько-питних потреб населення визначенням розрахункових годинних витрат води в години максимального і мінімального водоспоживання.
Норми господарсько-питного водоспоживання і коефіцієнти нерівномірності витрати води на промислових підприємствах приймаються рівними: в цехах з тепловиділенням більше 20 ккал на 1 м 3 / ч - 45 л на людину в зміну з коефіцієнтом годинної нерівномірності 2,5; в інших цехах 25 л на людину в зміну з коефіцієнтом годинної нерівномірності 3.
Годинна витрата води на одну душову сітку на промислових підприємствах слід приймати рівним 500 л, а тривалість користування душем - 45 хв (після закінчення зміни). Число душових сіток, які встановлюються на підприємстві, визначається за кількістю людей, що користуються душем в максимальну зміну, і кількості осіб, що обслуговуються однією душовою сіткою, в залежності від групи виробничих процесів згідно з табл. 1.5.
Група виробничих процесів
Санітарні характеристики виробничих процесів
Розрахункова кількість людей на 1 душову сітку л / сут
Чи не викликають забруднення одягу і рук
Викликають забруднення одягу і рук
Із застосуванням води
З виділенням великих кількостей пилу або особливо забруднюючих речовин
1.3.3.Норми витрати на потреби пожежогасіння
Розрахунковий витрата води на пожежогасіння не входить в розрахункову суму добового водоспоживання міста, проте його значення необхідно знати для перевірки мережі водопроводу на пропуск необхідних кількостей води для гасіння пожеж.
Розрахунковий витрата води на зовнішнє пожежогасіння і розрахункова кількість одночасних пожеж при проектуванні та реконструкції населених місць слід приймати по табл. 1.6.
Витрата води та розрахункову кількість одночасних пожеж для населених пунктів з кількістю жителів понад 2 млн. Чол. встановлюється в кожному окремому випадку в завданні на проектування за погодженням з органами Державного пожежного нагляду.
Розрахункове число одночасних пожеж беруть за умовою:
1 пожежа - при площі території підприємства менш 150га;
2 пожежі - при площі території підприємства 150 га і більше. Витрата води на гасіння пожеж на території підприємств розраховується по будівлях, для гасіння яких потрібно найбільша витрата води.
Для об'єднаного (виробничого і протипожежного) водопроводу розрахункове число одночасних пожеж слід приймати: при площі території підприємства до 150 га і кількості жителів у населеному пункті до 10 тис. 1 пожежа (на підприємстві або в населеному пункті - по більшій витраті) і 2 пожежі ( один на підприємстві і один в населеному пункті) - при числі жителів в населеному пункті від 10 до 25 тис.
При площі території підприємства 150 га і більше і кількості жителів населеного пункту до 25 тис. Слід приймати два одночасних пожежі (обидва на підприємстві або обидва в населеному пункті - по більшій витраті), а при числі жителів населеного пункту більше 25 тис. Число пожеж приймається окремо для населеного пункту з табл. 1.6 і для підприємства.
Розрахункова тривалість пожежі у всіх випадках (в населеному пункті або підприємстві) приймається рівною третьої години. Подача повного розрахункової витрати води на гасіння пожежі повинна бути забезпечена при найбільшому годинному витраті води на інші потреби. При цьому витрати води на поливання території, прийом душів, миття підлоги в виробничих будівлях і мийку технологічного обладнання не повинні враховуватися.
Витрата води на гасіння пожежі всередині будівель, обладнаних внутрішніми пожежними кранами, спринклерними 2 і дренчерними 3 установками, повинен враховуватися додатково до норм витрат води на зовнішнє пожежогасіння. Норми витрати води на внутрішнє пожежогасіння у виробничих будівлях незалежно від їх обсягу та в громадських і житлових будівлях обсягом понад 25 тис. М3 слід приймати з розрахунку двох пожежних струменів продуктивністю не менше 2,5 л / с кожна; в допоміжних будівлях, в громадських і житлових об'ємом менше 25 тис. м 3. а також в будівлях, обладнаних засобами автоматичного пожежогасіння з розрахунку одного пожежного струменя продуктивністю не менше 2,5 л / с.
1.3.4.Режім водоспоживання
У населених пунктах і на виробничих підприємствах витрата води не буває рівномірний. Відносини максимального добової витрати Qmaxсут в дні найбільшого водоспоживання до середнього добового витраті Qср.сут називають коефіцієнтом добової нерівномірності.
Коливання водоспоживання (розбору води з водопроводу) відбувається в дуже короткі проміжки часу, вимірювані хвилинами і навіть секундами, однак, при розрахунках умовно приймають, що протягом 1 години водоспоживання постійно. Тобто вважають, що добове водоспоживання коливається тільки по годинах. Ставлення Qmaxчас витрати до середнього годинною витратою Qср.час називається коефіцієнтом нерівномірності.
Для промислових підприємств коефіцієнт нерівномірності господарсько-питного водоспоживання приймається рівним 3. Цей коефіцієнт для ТЕЦ-ПВС приймається рівним 1; для аглофабрик - 1,1 ÷ 1,2; для прокатних станів - 1,15 ÷ 1,5 і т.д.
Водопровідні споруди розраховуються так, щоб їх пропускна здатність і необхідний натиск були достатніми в місцях розбору.
Максимальні витрати води визначається множенням норми витрат води на коефіцієнт нерівномірності.
1 Більше 10% всієї споживаної металургійним заводом енергії витрачається на перекачування води.
2 Зрошувальна головка, забезпечена тепловим замком - клапаном, закритим легкоплавким припоєм.
3 Відкрита зрошувальна головка системи автоматичного пожежогасіння.