Sanoat korxonalarini suv bilan ta’minlash tizimlari”fanidan 3-semestrda bajarilgan amaliy mashg’ulotlar bajardi

Глава 3. Водный баланс в системах оборотного водоснабжения
Нормальное функционирование любой оборотной и тем более замкнутой системы водоснабжения промышленного предприятия возможно лишь при обеспечении балансов: по количеству воды; по количеству тепла; по количеству веществ (примесей воды).
Количество водыв системе оборотного водоснабжения должно быть постоянным. Все потери воды должны компенсироваться добавочной (подпиточной) водой. Потери воды в оборотной системе включают:
Q_пп- безвозвратное потребление воды в производстве;
Q_пол- потери воды на полив территории;
Q_исп- потери воды на испарение в охладителях;
Q_ун- потери воды на капельный унос в охладителях;
Q_оч- потери воды на очистных сооружениях;
Q_прод- организованный сброс воды из системы (продувка), например, для поддержания допустимого содержания растворенных
примесей, то есть
Q_пот= Q_пп+ Q_пол+ Q_исп+ Q_ун+ Q_оч+ Q_прод.
Безвозвратные потери воды в производстве зависят от характера технологического процесса, роли воды в его осуществлении и могут быть определены технологическими расчетами.
Потери воды на полив территории определяются исходя из площади и степени благоустройства поливаемых территорий с учетом нормы расхода воды на поливку.
Потери воды на испарение в охладителях, м³/ч, могут быть определены из выражения
Q_исп= K₁ΔtQ_об,
где К₁- коэффициент потерь воды на испарение, который для брызгальных бассейнов и градирен зависит от температуры охлаждающего воздуха, измеренного сухим термометром, и может быть принят следующим:
К₁= 0,0012 при 10℃, К₁= 0,0014 при 20℃,
К₁= 0,0015 при 30℃и К₁= 0,0016 при 40℃;
Δt = t₁- t₂- перепад температур, разность между температурой нагретой t₁и охлажденной t₂воды; Q_об- количество воды, подаваемой в охладитель, м³/ч.
Потери воды на капельный унос зависят от типа охладителя и могут быть приняты для башенных градирен, оборудованных водоуловителями, равными 0,1 % от количества подаваемой воды, для вентиляторных градирен - 0,2 %.
Потери воды на очистных сооружениях зависят от технологической схемы очистки воды, состава сооружении и могут быть определены технологическим расчетом.
Методику определения продувочного расхода рассмотрим на примере простейшей оборотной системы водоснабжения с испарительными охладителями для водопотребителей первой категории водопотребления. В результате испарения в охладителях части воды повышается концентрация минеральных солей, растворенных в циркулирующей воде оборотной системы водоснабжения. При повышении их концентрации, особенно солей жесткости, до определенных величин на теплообменных аппаратах начнут образовываться карбонатные отложения, которые снижают коэффициент теплопередачи и соответственно количество отводимого тепла. Для предотвращения образования отложений в воде оборотной системы поддерживают концентрацию солей на требуемом уровне путем сброса части воды с солями (продувка), восполняя эту потерю подпиточной водой с малым содержанием солей. Содержание солей в циркулирующей воде оборотной системы стабилизируется, если количество солей, удаляемых из системы при продувке и в результате капельного уноса из охладителей, будет равно количеству солей, приносимых с подпиточной водой:
C_об(p₂+ p₃) = C_под(p₁+ p₂+ p₃),
где С_оби С_под- концентрации солей соответственно в циркуляционной и добавочной воде, мг/л; р₁- потери воды в охладителях на испарение, %; р₂- потери воды в охладителях на капельный унос, %; р₃- потери воды, сбрасываемой из системы для продувки, %.
Если в приведенное равенство подставить значение допустимой концентрации солей С_об.доп в воде оборотной системы и решить его относительно р₃, то можно определить минимально необходимый расход, м³/ч, продувочной воды:
p₃= [C_под(p₁+ p₂+ p₃/C_об.доп)] - p₂, Q_прод= p₃Q_об/100.
Продувка системы эффективна лишь в том случае, если концентрация солей в подпиточной воде значительно ниже допустимой концентрации солей в воде оборотной системы. Иначе потребуются большие расходы подпиточной воды и соответственно необходимость обработки больших расходов продувочной воды, что неэкономично. В этом случае может предусматриваться предварительное обессоливание подпиточной воды либо применяться другие методы борьбы с отложениями в оборотных системах, что будет рассмотрено в соответствующих разделах книги.
Поступления воды в системы оборотного водоснабжения могут быть:
с исходным сырьем - Q_сыр;
со вспомогательными материалами - Q_всм
с атмосферными осадками - Q_атм;
с очищенными сточными водами - Q_ст;
из источника водоснабжения - Q_ист.
Суммарные поступления воды
Q_пост= Q_сыр+ Q_всп+ Q_атм+ Q_ст+ Q_ист.
Поступления воды в систему с исходным сырьем и вспомогательными материалами определяются технологическими расчетами основного производства. Поступление воды с атмосферными осадками непосредственно в систему оборотного водоснабжения учитывается лишь в том случае, когда в системе имеются открытые резервуары большой площади, например пруды-охладители или брызгальные бассейны. В большинстве случаев поступление атмосферных осадков в оборотные системы осуществляется в виде очищенных ливневых стоков. При разработке водного баланса следует учитывать, что поступление воды с атмосферными осадками происходит периодически и на время их отсутствия должны быть предусмотрены другие источники.
Подача в оборотные системы водоснабжения очищенных сточных вод, в том числе городских, исключает сброс сточных вод в водоемы и широко используется при создании замкнутых систем водного хозяйства промышленных предприятий, комплексов и районов [3]. Это позволяет существенно сократить количество воды, забираемой на производственные нужды из природных источников водоснабжения. При подготовке сточных вод к использованию в оборотных системах водоснабжения должны быть учтены не только требования водопотребителей, но и санитарно-гигиенические требования.
В итоге для обеспечения постоянного количества воды в оборотной системе необходимо, чтобы сумма потерь воды равнялась сумме поступлении:
Q_пост= Q_пот
Поступление теплав оборотную систему водоснабжения в процессе охлаждения водой оборудования и продукта осуществляется чаще всего за счет собственного нагрева воды на температуру
Δt. Количество тепла, тыс. к Д ж/ч, поступающего за счет нагрева воды, может быть определено из выражения
Q_t= C Q_обΔt,
где С - удельная теплоемкость воды; С = 4,19 кДж/кг·℃: Q_об- производительность оборотной системы, м³/ч; Δt - перепад температур,℃.
Для обеспечения баланса по теплу в оборотной системе это количество тепла отводится в атмосферу за счет охлаждения воды на ту же величину At в специально предусмотренных для этих целей охлаждающих устройствах (охладителях).
Количество веществ(примесей воды) в оборотной системе должно быть постоянным. Для обеспечения этого все примеси воды, внесенные в процессе ее использования, должны быть удалены из воды на специально предусмотренных для этих целей очистных сооружениях. Обеспечение баланса по веществам является наиболее сложным. Это обусловлено многообразием примесей, вносимых в воду в производственных процессах, сложностью их удаления из воды. При создании оборотных, и особенно, замкнутых систем водоснабжения обеспечение баланса по веществам является важнейшей проблемой, практическое решение которой во многих отраслях промышленности еще не осуществимо.
Эффективность использования воды промышленными предприятиями оценивается двумя показателями:
коэффициентом использования свежей воды из источника
K_исп= (Q_ист- Q_сбр)/Q_ист;
коэффициентом использования оборотной воды
K_об= Q_об/(Q_об+ Q_ист),
где Q_ист- количество воды, забираемой из источника, м³/сут; Q_сбр-количество сточных вод, сбрасываемых в водоем, м³/сут; Q_об- количество оборотной воды, м³/сут.
Чем ближе эти коэффициенты к единице, тем совершеннее системы водопользования на промышленном предприятии.