Требования к качеству и свойствам воды в системах оборотного водоснабжения

1.4. Требования к качеству и свойствам воды в системах оборотного водоснабжения

Требования к качеству и свойствам воды, подаваемой для производственных целей, устанавливают в каждом конкретном случае в зависимости от применяемых в технологии оборудования, сырья и материалов. Общими являются следующие требования к технической воде /4/:

1. В открытых системах вода должна быть безвредной для здоровья обслуживающего персонала и не обладать отрицательными органолептическими свойствами. Поэтому содержание в I л воды кишечных палочек не должно превышать 1000.

2. Техническая вода может использоваться только для охлажде­ния   машин и агрегатов или продукта через стенку по схеме, при­данной на рис. 1.2,а. Температура воды не должна быть выше допу­стимой; так, для среднеевропейской полосы она должна быть ниже 28-30°. Поэтому оборотную воду охлаждают в градирнях или других сооружениях.

3. Содержание взвешенных веществ крупностью до 0,05 мм в воде не должно превышать допустимых значений, зависящих от скорости воды в охлаждаемом оборудовании, приведенных в табл.1.2.

Таблица 1.2

Допустимая концентрация взвеси (крупностью до 0,05 мм) в охлаждающей оборотной воде

               

4. Оборотная вода, используемая для охлаждения, должна быть термостабильной, т.е. из нее не должно выделяться более 0,2 г/ (м ч) карбоната кальция CaCO2, других солей и механических при­месей (слой отложений не более 0,08 мм в месяц). В противном случае вода должка предварительно обрабатываться.

5. Вода не должна вызывать точечной и язвенной коррозии, а  также равномерной коррозии металла со скоростью, превышающей 0,09 г/(мч) (слой до 0,1 мм в год) и разрушения бетона. Допу­стима равномерная скорость коррозии углеродистой стали, не превышающая 0,45 г/(м ч), (слой до 0,5 мм в год) при отсутствии признаков точечной и язвенной коррозии. Следует выбирать стойкие материалы для оборудования, трубопроводов и сооружений, преду­сматривать их защиту покрытиями или производить соответствующую обработку воды.

6. Вода не должна способствовать развитию биологических обрастаний теплообменных аппаратов и охладителей оборотной воды со скоростью, большей 0,07 г /(м ч) (слой до 0,05 в месяц) по сухому весу в воздухе. При необходимости воду периодически обра­батывают хлором, а охладители воды - раствором медного купороса.

Вода, используемая для охлаждения оборудования и продукта в теплообменных аппаратах, относится к воде I категории. Вода П категории используется в качестве среды, поглощающей и тран­спортирующей примеси по схеме рис.1.2,б при непосредственном контакте с продуктом (обогащение полезных ископаемых, гидрозоло-удаление и др.). Она может содержать взвешенные вещества в концентрации не более допустимой и крупностью не выше установленного предела во избежании осаждения их по пути движения воды. Норма допустимой концентрации взвешенных веществ в воде, подаваемой потребителям, устанавливается отдельно для каждого производства. Перед каждым циклом использования воды в системе оборотного во­доснабжения эта вода должна быть очищена и, при необходимости, охлаждена. Вода Ш категории используется как среда, поглощающая и транспортирующая механические примеси и одновременно служащая охладителем продукта по схеме рис.1.2,в. В ней могут иметь место процессы растворения (выщелачивания) солей, органических веществ и газов. Количество и технологические свойства воды в таком слу­чае должны отвечать требованиям, указанным выше для воды I и П категории.

Следует отметить, что качество и технологические свойства (термостабильность и коррозионность) воды, используемой для ох­лаждения или обогащения продукта при непосредственном контакте с ним, формируется в основном этим продуктом, а также условиями использования воды и от качества и свойств природной воды прак­тически не зависят.

Особо чистая вода используется для приготовления технологических производственных растворов. Она не должна содержать осаждающихся взвешенных и других веществ, вредных для производства или образующих с растворяемыми веществами вредные примеси.

Примерные общие требования к качеству пресных вод, используемых для охлаждения продукта и оборудования, очистки газов и обога­щения полезных ископаемых,  приведены в табл.1.3.

1.5. Критерии рациональности использования воды

Эффективность использования вода на промышленных предприятиях оценивается тремя показателями.

I. Техническое совершенство системы водоснабжения оценивается количеством использованной оборотной воды ,%,

где    - количество вода,  используемой соответствен­но в обороте,  забираемой из источника и поступающей в систему с сырьем.

2. Рациональность использования вода,  забираемой из источника, оценивается коэффициентом использования

                                             (1.11)

3. Потери воды и безвозвратное потребление в системе оборотного водоснабжения, %, определяются по формуле

где      - количество вода,  используемой в производстве последовательно.

1.6. Очистка и обработка вода систем оборотного водоснабжения

 Необходимость очистки и обработки воды в системах оборотного водоснабжения определяется:

-   требованиями, предъявляемыми потребителями к качеству и свойствам вода;

.- данными лабораторных анализов природной и оборотной воды, предназначенной к использованию;

-              результатами исследования технологических свойств вода (термостабильность,  биогенность и коррозионность), на моделях или в производственных условиях;

- опытом эксплуатации аналогичных систем, использующих воду данного (или аналогичного) источника водоснабжения.

Таблица  1.3

Требования к качеству пресных вод,  используемых дли охлаждения очистки газов и обогащения полезных ископаемых

Чтобы правильно выбрать способ обработки загрязненной оборотной воды, необходимо знать стабильный состав воды по каждому загрязнителю (или по сумме загрязнителей). В общем случае такой состав можно установить на основании мгновенного материального баланса загрязнителей (обычно тех или иных солей при условии, что они не разлагаются и не кристаллизуются):

 (1.13)

где    dG-  - прирост количества соли или другого лимитирующего загрязнителя, или их суммы в течение бесконечно малого времени работы оборотной системы;   Со - концентрация соли в воде, добавляемой в систему;    С   - текущая (мгновенная) в каждый данный момент времени средняя концентрация соли в системе;   Qисп - потери воды в единицу времени в оборотной системе на испарение (при этом концентрация соли в системе возрастает);   Qун   - потери в результате уноса и разбрызгивания;     Qпрод - потери воды от продувки (сброса части воды из системы);

количество воды, добавляемой в систему:

 .

Определение концентрации   Со     иногда затрудняется тем, что в систему часто добавляют (рис.1.3) не только воду из естественного источника    Quст, но и сточные воды Qст, часть продувочных и другие воды, содержащие тот же принятый для расчета загрязнитель. Уравнение  (I.I3) представляет собой баланс не только основного цикла I  (рис.1.3 показан сплошными линиями) без возврата воды  продувки этого цикла, причем Qст=0.

В этом случае Qd = Qист. и  Со= Сист-

Количество соли в оборотной системе в любой момент времени составляет

,

где V- объем вода оборотной системы;

 ,

Q- расход воды в оборотной системе;      а  - продолжительность так называемого полного оборота воды.

Рис.1.3

ПП - производство; ОУ - охладительные установки; ОС - очистные сооружения; НС - насосная станция; I - основной цикл водооборота с расходом воды  Q ; 2 - встречающийся в практике вариант сброса загрязненных сточных вод Qст  в оборотную систему; 3 - возможный цикл очистки и возврата воды продувки основного цикла

С учетом этих параметров уравнение (I.I3) можно привести к виду

 

откуда

Абсолютные величины потерь воды можно заменить относительными величинами (в долях)

                      

                            (1.14)

Для решения уравнения (I.I4) константу интегрирования определяют, исходя из граничного условия:  С = Со при  . При замыкании системы водопользования изменение концентрации солей описывается уравнением

Люди также интересуются этой лекцией: 9 Становление первых форм теоретического знания в античной культуре.

                          (1.15)

откуда при

                     (1.16)

Таким образом, при известном значении Спр  (в соответствии с требованиями к качеству воды) и заданном значении Со     можно найти Р3 (а значит, и Qпрод), если рассчитать величины Р1и Р2. Основная задача заключается в том, чтобы довести до нулевого значения величину продувки Р3, правильно выбрав способ обработки (очистки) воды или ее части в оборотной системе.

Анализ уравнения (I.I5) показывает существенную зависимость времени достижения близкого к предельному значению, величины С от показателя a ,  т.е. от объема воды V, поэтому оборотные системы большого объема позволяют позже, считая от момента замыкания цикла, начинать очистку добавляемой в систему воды. Так называемое среднее время пребывания солей в системе при этом возрастает.

В соответствии с необходимостью повторного или многократного использования воды важное значение имеет умение оценить возможность применения продувочных вод данной оборотной системы в другие производствах, для которых требования к качеству воды понижены. Иногда воду открытого (незамкнутого) использования после соответствующей обработки применяют в замкнутых системах промышленного водопотребления. В частности, очищенные и обезвреженные городские стоки широко применяют в таких системах. Создание замкнутого водоиспользования экономически целесообразно, поскольку вместо двух блоков очистки воды (в системах сточных вод и подгоовки природных вод) можно использовать один.