Водопотребление

2. Водопотребление

2.1. Использование технической воды в промышленности

Техническая вода на промышленных предприятиях используется по трем направлениям:

1. От 70 до 89% воды, поступающей на технические цели, используется на промышленных предприятиях в качестве хладоагента, охлаждающего продукцию в теплообменных аппаратах, или для защиты отдельных элементов установок и машин от чрезмерного нагрева. Эта вода нагревается, но не загрязняется охлаждающей продукцией.

2. От 5 до 12% технической воды используется для очищения продукции или сырья от примесей, а также в качестве транспортирующей среды. Эта вода загрязняется и нагревается, если материалы, с которыми она контактирует, имеют повышенную температуру.

3. От 10 до 20% технической воды теряется за счет испарения или входят в состав произведенной продукции (пар, сахар, хлеб и т.п.).

2.1.1. Требования к качеству технической воды

По экономическим соображениям, требованиям экологии, а также ограниченным запасам воды в природных источниках на промышленных предприятиях рекомендуется сооружать оборотные системы технического водоснабжения. В оборотных системах технического водоснабжения вода используется многократно.

В зависимости от изменения качества воды в процессе ее использования оборотное водоснабжение подразделяется на:

Рекомендуемые материалы

1. «чистые циклы» - для воды, которая при использовании только нагревается;

2. «грязные циклы»- для воды, которая только загрязняется;

3. «смешанные циклы»- для воды, которая при использовании одновременно и нагревается, и загрязняется.

Для промышленных предприятий 1-й группы техническая вода регламентируется предельной температурой используемой воды. Она должна быть 30⁰С, а ее оптимальное значение 15⁰С.

В системах оборотного водоснабжения карбонатная жесткость воды, используемой как хладоноситель Ca и Mg, не должна превышать Ж_к 2,8…3,0 мг-экв/л, а допустимая концентрация взвеси принимается в зависимости от скорости движения воды в охлаждающих аппаратах. Эти потребители не допускают повышения содержания механических примесей выше 50…100; сульфатов выше 40; сероводорода выше 0,5; масла выше 1…2; кислорода выше 4…6; сухого остатка выше 1000 (мг/кг) мг/л.

Вода, используемая как среда для отмывания и гидротранспортировки материалов, освобождается только от грубодисперсной смеси. Это относится к потребителям 2-й группы.

Для потребителей 3-й группы вода должна быть химически очищенной и общее содержание солей в ней не должно превышать 100…2000 мг/кг в зависимости от давления вырабатываемого пара.

Практически все потребители технической воды не предъявляют особых требований к ее цвету, запаху, привкусу и содержанию бактерий.

Для тушения пожаров и внутренних возгораний используется вода практически любого качества.

2.1.2. Расчетная потребность предприятия в технической воде

Расчетная потребность предприятия в технической воде Q в значительной мере зависит от типа используемого оборудования и принятой схемы технологического процесса. Q может определяться только по технологическим данным водопотребляющего оборудования.

В справочной литературе приводятся данные по удельным нормам расхода воды на единицу продукции (на единицу веса готового продукта). Данные получены в результате обработки и осреднения величин расходов воды (той или иной отраслью промышленности).

Но эти нормы не в полной мере учитывают специфику каждого конкретного предприятия и могут быть использованы лишь для ориентировочных расчетов.

Таблица 2.1- Удельные нормы расхода воды

Расчетные расходы воды для технических нужд можно определить так:

Тогда

где М_(с) – количество выпускаемой продукции за сутки.

2.2. Использование хозяйственно-питьевой воды

Хозяйственно-питьевое водоснабжение предназначено:

1. для утоления жажды рабочих и служащих предприятия, приготовления пищи и мытья посуды;

2. для помывки работающих на предприятиях в душевых и умывальных установках;

3. на стирку в прачечных, на уборку помещений цехов, служб и отделов;

4. на полив зеленых насаждений, тротуаров и проездов.

Для хозяйственно-питьевого водоснабжения вода должна соответствовать ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая», то есть должна быть прозрачной, не иметь запахов, дурных привкусов и не должна содержать болезнетворных бактерий. Содержание же солей в этой воде может доходить до 7 мг-экв/л.

2.2.1. Основные показатели качества хозяйственно-питьевой воды

1. Мутность (содержание взвешенных веществ). Количество взвешенных веществ в воде, подаваемой для хозяйственно-питьевых целей должно быть 1,5 мг/л.

2. Цветность питьевой воды должна быть 20 град.

3. Запахи и привкусы воды. При подогревании питьевой воды от t=20(С до 60(С она не должна иметь запах более 2 баллов и привкус более 2 баллов.

4. Температура воды. Для питьевых целей желательна вода с t=7…12(С.

5. Жесткость воды обуславливается содержанием солей кальция Ca и магния Mg. Различают карбонатную и некарбонатную. Суммарная жесткость воды называется общей жесткостью. Общая жесткость хозяйственно-питьевой воды должна быть 10мг-экв/л.

6. Содержание газов: кислорода О₂ , углекислоты СО₂ и сероводорода H₂S. Присутствие H₂S в хозяйственно-питьевой воде не допускается.

7. Содержание соединений железа. В хозяйственно-питьевой воде содержание железа должно быть 0,3 мг/л.

8. Содержание азотистых соединений. В питьевой воде содержание нитратов должно быть 10 мг/л.

9. Содержание сульфатов и хлоридов. Предельно допустимое содержание в воде сульфатов = 500мг/л, хлоридов =350 мг/л.

10. Содержание фтора. Содержание фтора в питьевой воде должно быть 0,7…1,2 мг/л.

11. Содержание растворенных веществ (сухой остаток). В воде для хозяйственно-питьевых целей сухой остаток должен быть 1000мг/л.

12. Активная реакция воды (рН). При нейтральной реакции рН=7, при кислой рН(7, при щелочной реакции рН(7. Хозяйственно-питьевая вода должна иметь рН=6,5…8,5.

13. Бактериальная загрязненность воды. Питьевая вода не должна содержать более 100 бактерий в 1мл. Расходы воды на хозяйственно-питьевые нужды должны производится в соответствии с требованиями СНиП 2.04.01-85.

2.2.2. Расчетное потребление хозяйственно-питьевой воды на предприятии

Расходы воды на хозяйственно-питьевые нужды пром. предприятий должны определяться в соответствии с СНиП 2.04.01-85 и СНиП 2.09.02-85.

Выбор источника хозяйственно-питьевого водоснабжения должен производится в соответствии с требованиями ГОСТ 17.1.1.04-80.

Суммарное расчетное часовое потребление хозяйственно-питьевой воды на предприятии Q определяется на основе СНиП.

где Q - расчетный расход воды рабочими предприятия на умывание и мытье рук, утоление жажды и т.п.;

Q - расчетный расход воды на душевые установки;

Q - расчетный расход воды на полив территории;

Q - расчетный расход воды в столовых предприятия.

Расчетный расход воды на умывание и утоление жажды

На каждого рабочего и служащего предприятия СНиП предусматривает потребление 25л воды в смену в обычных цехах и 45л на человека в смену в горячих цехах.

Горячие цеха - цеха с тепловыделением более 80 кДж на 1м³ /ч (более 20 ккал на 1м³ /ч).

Эти удельные нормы (q_хц ( 25л/чел в смену и q_тц= 45л/чел в смену) не включают воду, расходуемую в душевых, столовых и на полив территории предприятий.

Расчетный часовой расход воды рабочими и служащими предприятия на умывание и питье за максимальную смену определяется по выражению

где k, k - коэффициенты суточной неравномерности потребления воды в обычных и горячих цехах соответственно;

принимается =1 для большинства предприятий.

k, k - коэффициенты часовой неравномерности в обычных и горячих цехах соответственно;

Q^СР- средний часовой расход воды за максимальную смену, м³/ч;

N^ХЦ, N^ГЦ- количество работающих в максимальную смену на всем предприятии и в его горячих цехах соответственно, чел;

- продолжительность максимальной смены, часы.

q_хц ( 25л/чел в смену; q_гц= 45л/чел в смену.

Расчетный расход воды на душевые установки

На производствах, связанных с загрязнением тела (или требующих особого санитарного режима), учитывается расход хозяйственно-питьевой воды в душевых из расчета q_д = 500 л/час на 1 душевую сетку. Количество душевых сеток n_д определяется исходя из численности работающих, которым необходимо пользоваться душем по категории производства. Длительность работы душевых установок принимается равной 0,75 часа после окончания каждой смены.

Расчетный часовой расход (м³/ч) на душевых установках предприятия определяется по выражению:

Например:

Расчетное число человек на 1 душевую сетку определяется по СНиП.

Расчетный расход воды на полив территории предприятия

Расчетный часовой расход воды (м³/ч) на полив территории предприятия определяется по формуле:

здесь n- количество поливов территории определенного вида за сутки, раз/сутки;

F_ni- площадь поливаемой территории данного вида, м²;

q_ni- расход воды на один полив 1 м² конкретного вида поливаемой территории, л/м²;

для асфальтированных покрытий: q_{п (асф)}=0,3…0,5 л/м²,

для зеленых насаждений: q_{п (зел)}=3…6 л/м²;

- продолжительность полива территории данного вида, ч/сутки;

k_ni- количество различных видов поливаемых площадей, шт.

Расчетный расход воды в столовых предприятия

Расчетный часовой расход воды (м³/ч) в столовых предприятия определяется так:

где k_ч- коэффициент часовой неравномерности потребления воды в столовой (k_ч=1,5);

q_бл- средняя норма расхода воды на одно приготовленное в столовой блюдо (q_бл= 12л/блюдо);

n_бл- количество блюд, приготовленных в столовой за смену, блюд/смена;

- продолжительность смены, часы.

Расчетный расход воды на пожаротушение

Расход воды на наружное пожаротушение через гидранты нормируется СНиП 2.04.02-84 в зависимости от строительного объема производственных зданий, степени огнестойкости их строительных конструкций и категории производства по пожарной опасности, размещенного в рассматриваемых зданиях.

Таблица 2.2 - Нормы расхода воды на наружное тушение одного пожара

Расчетное количество одновременных пожаров на предприятии принимается в зависимости от площади предприятия:

1. Если промышленное предприятие занимает площадь <150га, то считается, что на нем может возникнуть одновременно 1 пожар (расход воды, на тушение которого принимается по таблице).

2. Если площадь, занимаемая предприятием более 150га, то одновременно могут возникнуть 2 пожара.

Для особенно ответственных предприятий расчетное количество одновременных пожаров устанавливают индивидуально органы Госпожнадзора.

Продолжительность тушения пожара принимается равной 3 часам, а для зданий I и II степеней огнестойкости с незгораемыми несущими конструкциями – 2 часа.

Максимальный срок восстановления пожарного объема воды должен быть не более:

24ч – на пром.предприятиях с помещениями категорий А, Б, В;

36ч – на пром.предприятиях с помещениями категорий Г и Д.

Режимы водопотребления (графики водопотребления)

Основным фактором, определяющим работу всех элементов системы водоснабжения, является режим расходования воды потребителями, который может быть изображен в виде суточных графиков водопотребления.

Пример суточных графиков технического и хозяйственно-питьевого водопотребления пром.предприятия:

Рис.1.1 График суточного технологического водопотребления

Рис.1.2 График суточного потребления хозяйственно-питьевой воды

Суточный график технического водопотребления более равномерен. Из-за разного количества оборудования, работающего в разное время, расход воды в СТВ несколько изменяется.

Значение коэффициента часовой неравномерности определяется так:

Ещё посмотрите лекцию "Часть 2" по этой теме.

Значение коэффициента суточной неравномерности (представляющего собой отношение максимального суточного расхода к среднему суточному расходу за год) k_с может изменяться в более широких пределах вследствие изменения температуры природной воды по сезонам года.

Для оборотных систем водоснабжения по значению Q определяются диаметры водопроводных сетей. По величине Q с учетом потерь воды и безвозвратного ее потребления определяются диаметры трубопроводов загрязненной и нагретой воды. По значению Q находится требуемая производительность насосов оборотного водоснабжения, производительность охлаждающих и очистных сооружений отработанной воды.

Суточный график хозяйственно-питьевого водопотребления (рис.1.2) носит пиковый характер из-за больших, но кратковременных расходов воды в душевых и в обеденные перерывы.

Для этих потребителей k_с 1, а коэффициент часовой неравномерности потребления воды k_ч =3…4.

На основании полученных значений Q рассчитываются диаметры водопроводной сети, водоводов и производительность насосов II^го подъема прямоточных систем водоснабжения, не имеющих в своем составе напорной регулирующей емкости.