Последовательная

5) Комбинированная система водоснабжения

В качестве упражнения дать студентам

– расход водозабора; Qоб - оборотная вода; Qсв - забор свежей воды; Qбв-безвозвратное водопотребление; ВП - водоподготовка; ПУ промузел; ОС - очистные сооружения; УС - усреднитель;

Принципиальные схемы, приведенные на рисунке, разумеется не исчерпывают возможных вариантов схем водоснабжения в деталях, однако описывают их по сути (использован учебник И.С.Шахова). В каждом конкретном случае необходимо на основе принципиальной схемы водоснабжения составление расчетной балансовой схемы. Последняя в свою очередь служит основой для разработки оптимизационной (имитационной) модели, приводящей к наиболее выгодному решению.

IV. Схемы расположения водозабора и сброса сточных вод в системах прямоточного и оборотного водоснабжения

Места водозабора и сброса сточных вод в водный объект назначаются на водотоках соответственно выше и ниже по течению по отношению к водопотребителю. В отдельных случаях места водозабора и сброса сточных вод могут располагаться ниже водопотребителя, но водозабор как правило выше места сброса сточных вод. Расстояние между ними должно быть таким, чтобы исключалось попадание сточных вод в водозабор при ветровых нагонах, а также в случае возникновении подпора от нижерасположенных гидросооружений. Следует отметить, что в зарубежной практике считается нормальной обратная ситуация, когда сброс сточных вод осуществляется выше створа изъятия с целью стимулировать потребителя к улучшению качества водных ресурсов.

На озерах и водохранилищах водозабор сооружается в точке, совпадающей с наибольшей повторяемостью направлений ветра, а сброс — в точке с минимальной повторяемостью направлений ветра. Расстояние между ними также должно быть больше длины пути перемещения водной массы за период непрерывного действия ветра со стороны места сброса сточных вод.

Часто с целью регулирования сброса сточных вод в прямоточных системах устраиваются специальные накопители, регулирование сточных вод в которых способствует улучшению качества воды.

Оборотные системы водоснабжения родились в районах, слабо обеспеченных природными водами: Урал (Россия), Донбасс, Криворожье (Украина) и т.д. Преимущество их перед прямоточными системами состоит в том, что они позволяют экономить природную воду. Они более эффективны экономически, поскольку глубина очистки оборотной воды в большинстве случаев немного меньше, чем при сбросе сточных вод в водный объект. Концентрации некоторых компонентов в оборотной воде могут быть достаточно высокими и при этом не оказывать влияния ни на обслуживающий персонал, ни на качество выпускаемой продукции. Оборотные системы водоснабжения подразделяются на локальные (цеховые), заводские и районные.

На предприятиях, в процессе производства которых образуется большое количество твердых отходов, оборотные системы сооружаются в комплексе со шламонакопителями. Такие системы характерны для предприятий черной и цветной металлургии, ряда предприятий химической промышленности, крупных животноводческих комплексов, свеклоперерабатывающих заводов и д.р.

В практике водоснабжения предприятий широкое распространение получили локальные оборотные системы. Они подразделяются на оборотные циклы чистой и грязной воды. Шламонакопители в таких случаях находятся в составе оборотного цикла грязной воды. Восполнение потерь воды в чистом оборотном цикле производится из водного объекта, а в грязном цикле — из чистого. Для раздельного сброса отдельных видов шлама часто устраиваются самостоятельные шламонакопители.

Схема оборотного водоснабжения со шламонакопителем:

1 — водный объект; 2 — насосная станция; 3 — сооружения водоподготовки; 4 — технологический цикл с чистой водой (охлаждающие сооружения радиаторного типа); 5 - сооружения по стабилизации термического режима воды (градирни, брызгальные бассейны); 6 — технологический цикл с загрязнением воды; 7 — шламонакопитель; 8 -очистные сооружения; 9 — сооружения по сжиганию или переработке токсичных вод.

Системы оборотного водоснабжения без шламонакопителей создаются, как правило, на предприятиях машиностроительного профиля, а также металлургических с неполным металлургическим циклом, трубных и других заводах и, как правило, в условиях дефицита площадей. В таких системах сооружаются установки по обезвоживанию осадка с дальнейшей его утилизацией, либо направлением в специально оборудованные отвалы. Последние хотя и нежелательны, но более предпочтительны в сравнении со шламонакопителями. Это объясняется тем, что при хранении одинаковой массы шламов площадь отвалов намного меньше площади шламонакопителей. При хорошей гидроизоляции и надежном обваловании отвалы не приводят к загрязнению окружающей среды. В тоже время они не могут обеспечить 100% гарантии экологической безопасности, т.к. возникшее однажды нарушение гидроизоляции со временем обязательно приведет к загрязнению окружающей среды. Поэтому наиболее перспективным направлением все же следует считать утилизацию шламов, а не хранение их в отвалах или шламонакопителях.

В оборотных системах водоснабжения промышленных предприятий, оказывающих главным образом тепловое воздействие на воду и использующих большие объемы воды, охлаждение ее производится, как правило, в прудах-охладителях. Размеры прудов – охладителей и степень регулирования

Принципиальная схема оборотного водоснабжения с прудом-охладителем; 1 - пруд-охладитель; 2 — насосная станция; 3 — комплекс очистных сооружений; 4 — основное производство

стока рек оцениваются на основе водохозяйственных и воднотермических расчетов. В качестве основного параметра выступает действующая площадь, т.е. такая площадь, при которой обеспечивается охлаждение использованной воды до нормативных показателей. Одновременно с установлением действующей площади производится проверка эффективности и экологической безопасности регулирования стока воды рек путем сопоставления фактического коэффициента регулирования стока с допустимым, а также исследования особенностей изменения мелководий пруда-охладителя в зависимости от уровня воды в нем. Вода с повышенной температурой после использования в данной схеме направляется непосредственно в пруд-охладитель, а загрязненная другими примесями — на очистные сооружения и после очистки возвращается в производство. Осадок обезвоживается и направляется на утилизацию или в отвал.

Имеют место случаи совмещения шламонакопителей и прудов-охладителей. В таких схемах одновременно решаются задачи охлаждения, осветления воды от механических примесей, при поступлении кислых и щелочных вод взаимная их нейтрализация, а также накопление осадков и шламов. Однако, как показала практика, эти схемы не обеспечивают стабильного качества воды, особенно в условиях ветровой деятельности.

Схемы с последовательно-оборотным водоснабжением применяются как в рамках одного предприятия в системе межцехового разделения производства, так и между предприятиями, расположенными на смежных территориях. Использование воды в них организуется в соответствии со степенью убывания требований к ее качеству. Свежая вода подается в производства или на предприятия, предъявляющие повышенные требования к качеству воды, а использованная вода первым потребителем передается другому, требования к качеству воды которого не превосходят реального ее состояния. Наряду с экономией свежей воды такие схемы все же часто приводят к большим объемам сброса сточных вод, поскольку на конечной стадии они лишь частично могут быть использованы для подпитки оборотного цикла.

Смешанные схемы водоснабжения получили наиболее широкое распространение на практике. В них совмещены прямоточное, последовательное и оборотное использование воды. Примером таких схем может служить система водоснабжения населенного пункта с общим природным источником. Обеспечение водой хозяйственно-питьевых нужд населения производится по прямоточной системе, а в производстве имеет место как последовательное, так и оборотное водоснабжение.

К воде оборотных и последовательно оборотных систем водоснабжения предъявляются определенные требования по качеству. Они зависят от технологического оборудования основного производства и в каждом конкретном случае весьма различны. Общим требованием является освобождение воды от взвещенных веществ, грубодисперсных и коллоидно-диспергированных. Эти вещества образованы в природных водах частицами песка, лесса, мела, гидроксидов железа, нерастворенными гуминовыми веществами зоо- и фитопланктоном.