Расчет эффективности использования воды на промышленном предприятии

На производственных предприятиях основная часть воды, иногда до 90%, расходуется на охлаждение. Также вода используется для транспортировки и промывки сырья, полуфабрикатов, готовой продукции, для приготовления технологических растворов, поглощения различных примесей минерального или органического происхождения, в качестве реакционной среды или же образуется в процессе химических реакций. Определенное количество воды используется на промышленных предприятиях для вспомогательных целей: питьевого и бытового водоснабжения, мытья оборудования и производственных цехов, поливки территории и пожаротушения.

В составе инженерных коммуникаций любого производственного предприятия имеется комплекс водопроводящих сетей и сооружений для отведения с их территории отработанных сточных вод, если их повторное использование по каким-либо причинам нецелесообразно, а также сооружений по очистке сточных вод и извлечения из них ценных примесей. По своему происхождению сточные воды промышленных предприятий условно классифицируют на 3 вида: производственные, бытовые и атмосферные.

Производственные сточные воды образуются в процессе производства различных товаров, изделий, продуктов, материалов и пр. К ним относятся отработанные технологические растворы, маточники, кубовые остатки, технологические и промывные воды, воды барометрических конденсаторов, вакуум-насосов и охлаждающих систем; шахтные и карьерные воды; воды химводоочистки, воды от мытья оборудования производственных помещений, а также от очистки и охлаждения газообразных отходов, очистки твердых отходов и от их транспортировки.

Бытовые сточные воды образуются в жилых, административных и коммунальных зданиях, а также в бытовых помещениях промышленных предприятий (от душевых, сан узлов). Особенности образования этих сточных вод хорошо известны.

Атмосферные сточные воды образуются в процессе выпадения дождей и таяния снега как на жилой территории населенных пунктов, так и на территории промышленных предприятий, АЗС и др.

Производственные стоки делятся на 2 большие группы:

· загрязненные стоки

· условно чистые воды

К условно чистым стокам относятся воды, прежде всего от охлаждения оборудования. Такие воды используются, как правило, в замкнутом цикле, и после охлаждения возвращаются в производство. Они могут быть загрязнены в незначительной степени вследствие не герметичности охлаждаемого оборудования.

Загрязненные сточные воды содержат значительное количество примесей и по их характеру делятся на 3 группы:

1) загрязненные преимущественно минеральными примесями (сточные воды заводов по производству минеральных удобрений, строительных материалов, кислот, металлургических комбинатов);

2) загрязненные преимущественно органическими веществами и примесями органического происхождения (сточные воды предприятий, нефтеперерабатывающей, целлюлозно-бумажной, химической, биологической, пищевой промышленности, и т.д.);

3) комбинированные стоки, содержащие и минеральные, и органические примеси (сточные воды предприятий нефтехимической промышленности, производства консервов, сахара, витаминов).

Перед выпуском в природные водоемы загрязненные сточные воды нуждаются в очистке, а условно чистые воды – в охлаждении для уменьшения «теплового» загрязнения водоема.

На количество и состав сточных вод существенно влияет система водообеспечения промышленных предприятий. Чем большее количество вод находится в системах оборотного водоснабжения, тем меньше объем сбрасываемых сточных вод, меньше содержание в них примесей и меньше антропогенная нагрузка на природные водоемы.

Количество сточных вод определяется нормами водопотребления и водоотведения по отраслям промышленности. Нормой водопотребления считается целесообразное количество воды, необходимое для производственного процесса. Нормой водоотведения является установленное среднее количество сточных вод, выпускаемых в природный водоем при целесообразной системе водопользования.

Q _пот

Q _ист Q _сбр

Рис. 1 Схема прямоточного водообеспечения промышленных предприятий

ПП – промышленное предприятие, Q_ист – вода, подаваемая из источника, Q_сбр – вода, сбрасываемая в водоем, Q_пот – вода, безвозвратно потребляемая на промышленных предприятиях

Количество отводимых в водоем сточных вод Q _сбр при такой системе водоснабжения составляет:

Более эффективной является схема последовательно использования воды (рис. 1.2), когда сточные воды промышленного предприятия № 1 (ПП-1) поступают на использование на предприятии № 2 (ПП-2), количество сбрасываемых сточных вод уменьшается в соответствии с потерями на всех производствах и на очистных сооружениях.

Q _пот.1 Q _пот.2

Q _шл

Q _ист Q _сбр

Рис. 2 Схема водообеспечения промышленных предприятий с последовательным использованием воды

ПП-1, ПП-2 – промышленные предприятия, ОС – очистные сооружения,

Q_ист – вода, подаваемая из источника, Q_сбр – вода, сбрасываемая в водоем, Q_пот.1, Q_пот.2 – вода, безвозвратно потребляемая на промышленных предприятиях, Q_шл – вода, удаляемая со шламом

В настоящее время широкое распространение приобретает использование сточных вод после их соответствующей обработки. Например, в нефтеперерабатывающей промышленности 90–98 % потребляемых вод используется в системах оборотного водоснабжения и лишь 2–10 % сбрасывается в водоем.

Если в системе оборотного водообеспечения промышленного предприятия вода является теплоносителем и в процессе использования лишь нагревается, то перед повторным применением ее предварительно охлаждают, например, в пруду или градирне (рис. 1.3, а). Если вода используется как

а б

в

Рис. 3 Схемы оборотного водообеспечения промышленных предприятий: а – с охлаждением сточных вод, б – с очисткой сточных вод, в – с очисткой и охлаждением сточных вод, ОУ – охладительные установки, Q_ист – однократно отбираемый объем воды из источника, используемый в оборотном водоснабжении, Q_об – оборотная вода, Q_ун – вода, теряемая на испарение и унос из охладительных установок

гидротранспорт или служит средой, поглощающей различные примеси, и в процессе использования загрязняется ими, то перед повторным применением она проходит обработку на очистных сооружениях (рис. 1.3, б). При комплексном использовании сточные воды перед повторным применением подвергаются и очистке, и охлаждению (рис. 1.3, в).

В системах оборотного водопользования для компенсации безвозвратных потерь воды в производстве, на охладительных установках (испарение с поверхности, унос ветром, разбрызгивание), на очистных сооружениях, а также потерь воды, сбрасываемой в водоотводящую сеть, осуществляется подпитка из водоема и других источников водоснабжения. Количество добавочной (подпиточной) воды определяют по формуле

Подпитка систем оборотного водоснабжения может осуществляться постоянно или периодически. Общее количество добавляемой воды составляет в среднем 5–10 % общего количества воды, циркулирующей в системе.

Приведенные схемы водообеспечения промышленных предприятий носят общий характер. В практике чаще встречаются комбинированные системы с различными схемами водообеспечения и водоотведения в зависимости от специфики производства, местных условий, напряженности водного баланса и др.

Для объективной оценки эффективности использования воды на промышленных предприятиях используются три основных показателя.

1) техническое совершенство системы водообеспечения оценивается долей воды, используемой в системах оборотного водоснабжения, Р _об,%:

где , и – количество воды, используемой соответственно в обороте, забираемой из источника и поступающей в систему водообеспечения с сырьем.

2) рациональность использования воды, забираемой из источника, оценивается коэффициентом использования K _исп:

3) потери воды, %, определяются по формуле

Для объективной оценки эффективности системы водопользования промышленных предприятий рекомендуется составлять баланс воды, включающий помимо поступающей на промышленное предприятие воды потери на сбросы, безвозвратные потери и необходимое добавление компенсирующих расходов воды. Поступление воды осуществляется не только из источников водоснабжения, но также с исходным сырьем и полуфабрикатами, с технологическими растворами, с топливом, с атмосферными осадками (дождь, растаявший снег), а также подземной (дренажной) инфильтрационной водой и др.

Общий дефицит воды в системах водообеспечения складывается из расходов на промышленное потребление и на безвозвратные потери.

Безвозвратное потребление и потери воды в производстве складываются из количеств уносимой с продуктом и с отходами воды, определяемых технологическим расчетом.

П р и м е р 1. Рассчитатьэффективность системы водопользования промышленного предприятия, если: