Расчет балансовых схем движения воды и примеси в системах промышленного водоснабжения (стр. 3 )

Преимущество такого последовательного использования заключается в сокращении расходов потребляемой и сбрасываемой воды.

Обработка воды при последовательном использовании может проводиться как в конце технологического пути, так и между этапами использования воды.

Водный баланс при последовательном использовании воды, если взять в oбщем случае n - кратное использование воды, может быть представлен в следующем виде:

Qтех + Qпост = Qсбр + Qпот + Qтер + Qисп (29)

Отсюда определяется мощность очистных сооружений 4 (рис. 3):

Qсбр = Qтех + Qпост - Qпот - Qтер + Qисп (30)

где Qсбр - количество воды, сбрасываемое в водоем после использования;

Qтех - количество воды, подаваемое в систему последовательного использования с головных очистных сооружений; Qпост - суммарное количество воды, поступающей в систему от технологических процессов потребителей; Qтер - суммарная величина потерь воды в технологических процессах потребителей; Qпот - потери в технологическом процессе очистки сбрасываемой в водоем воды; Qисп - потери воды из водопровода на испарение в технологических циклах потребителей; n - количество потребителей, участвующих в последовательном использовании воды.

Требуемая мощность головных очистных сооружений, подготавливающих воду, для потребителей, определится по зависимости:

Qсв = Qтех + Qсн, (31)

где Qсв - количество воды, забираемое из источника; Qсн - расход воды на собственные нужды станции водоподготовки.

Аналогично составится баланс по примесям:

Sтех + Sпост = Sсбр + Sвыд + Sтер (32)

откуда получаем количество примесей, сбрасываемых в водоем:

Sсбр = Sтех + Sпост – Sвыд - Sтер (34)

где Sтех - количество примесей, поступающих в систему водопровода с головных очистных сооружений; Sпост - суммарное количество примесей, поступающих в воду от технологических процессов потребителей; Sвыд - количество примесей, задерживаемое на концевых очистных сооружениях 4; Sтер - суммарное количество примесей, теряемое водой в технологических процессах потребителей.

Последовательное использование допускает ряд вариантов. Так, к потоку воды, проходящей последовательно через ряд потребителей, может в межэтапных промежутках добавляться дополнительно вода, компенсирующая потери или разницу в потребности, отводиться часть отработавшей воды, а также вода может подвергаться промежуточной обработке. Наконец, возможны комбинации прямотока и оборота, последовательного использования и оборота и т. д. Окончательная принципиальная схема системы водоснабжения промышленного предприятия выбирается на основании технико - экономического сравнения вариантов.

4. Сравнение систем водоиспользования

Сравнение различных систем водоиспользования проводится с целью выявить преимущества тех или иных систем и рационально организовать водное хозяйство рассматриваемого объекта (предприятия, цеха и т. д.).

Сравнение ведется по расходам воды и примеси на различных этапах движения воды в системах.

Расход воды, подаваемый на технологический процесс, как при прямоточной, так и при оборотной системе использования, одинаков и равен Qтex. Но при оборотной системе расход свежей воды, подаваемой в систему из источника, в общем случае меньше, чем при прямоточной:

Qвод(об) < Qвод(пр) (35)

Тогда Qтex – Qоб < Qтex, где Qоб - расход оборотной воды.

Если концентрация примеси в воде источника больше, чем это допустимо для технологического процесса, и если воду необходимо предварительно подвергать подготовке, то

Qтex+ Qпот – Qоб < Qтex+ Qпот (36)

где - Qпот потери воды в процессе предварительной подготовки.

Из сказанного видно, что расход добавочной воды, подаваемой из источника на технические нужды предприятия, при оборотном использовании составит:

Qвод(об) = Qтex+ Qпот – Qоб (37)

Концентрация и расход примеси в системе оборотного использования воды, как правило, выше, чем при прямоточном использовании. Разница здесь может заключаться лишь в том, что в случае прямотока концентрация примеси в воде, поступающей на использование Свод и расход в ней примеси Sвод может колебаться от нуля, когда примесь в водоеме отсутствует, до предельной нормы Cтех и Sтех, в то время, как в случае оборота воды, концентрация и расход примеси в начале цикла будут всегда ближе к Cтех и Sтех, допустимых для технологического процесса.

Это может иметь известное экономическое значение в том случае, если по соображениям производства желательно поступление на использование воды с возможно меньшим содержанием примеси. Если речь идет о "грязных" технологических процессах, то нагрузка на сооружения для обработки использованной воды по расходу воды и примесей, подлежащих выделению, при оборотном использовании, как правило, меньше, чем при прямоточном, так как Qотр – Qотв < Qотр, где Qотр , Qотв - соответственно расходы отработавшей и отводимой воды.

Если вода из оборотной системы не отводится в водоем, то ее расход на сооружения для обработки будет, как и при прямотоке, равным Qотр. Небольшая разница может быть за счет неодинаковых потерь воды в цикле технологического использования.

Количество выделяемой примеси в процессе обработки воды будет при оборотном использовании меньше, чем при прямоточном.

Sотр – Sотв – Sоб < Sотр – Sсбр (38)

где Sотр, Sотв, Sоб, Sсбр - расходы примеси соответственно в отработавшей, отводимой, оборотной и сбросной водах.

Действительно, при более строгих требованиях к сбросу примесей в нижележащую систему, т. е. когда Sсбр весьма мало, отработавшую воду приходится почти полностью освобождать от примеси на очистных сооружениях. В то же время расход примеси Sтех в сточной воде, подаваемой для использования, может быть значительно больше. Исключение составляют случаи, когда система, достаточно мощная и примеси из воды нужно удалять меньше, чем при использовании воды в обороте. Тогда применение оборота, с рассматриваемой точки зрения, не дает преимуществ по сравнению с прямотоком.

Прямоточное и последовательное водоиспользование характеризуются следующими параметрами.

1. При прямоточном использовании каждому потребителю должна подаваться вода с расходом, равным Qтex , а всегоQтex, если число потребителей n. При последовательном использовании подача ограничивается Qтex , т. е. примерно в n раз меньше.

2. При последовательном использовании воды объем стока сокращается примерно в n раз, вода часто подвергается обработке лишь в конце пути на общих сбросных сооружениях.

3. При прямоточном использовании каждый потребитель снабжается самостоятельно водой из источника с расходом Qтex , вода после использования, от каждого потребителя должна поступать перед сбросом в водоем на сооружения для ее обработки.

Производительность сооружений должна быть равна:

Qотр = (Qтex+ Qпост+ Qисп- Qтер) (39)

Расход выделяемой примеси соответственно будет равен

Sвыд = (Sтex+ Sпост- Sсбр - Sтер) (40)

Концентрация примеси в воде, поступающей на обработку, в случае прямоточного использования будет равна:

Сотр(прям) = [(Sтex+ Sпост- Sсбр - Sтер)]прям / Qотр(прям) (41)