Показатели химического анализа очищенных городских сточных вод

При использовании очищенных городских сточных вод для производственного водоснабжения особое внимание следует обращать на соблюдение требований санитарной безопасности. Рекомендуется применять закрытые системы охлаждения, обеспечивать специальную маркировку элементов систем водоснабжения, использующих очищенные сточные воды, обеспечивать постоянный санитарно-эпидемиологический контроль.

Дождевые воды. Дождевые и талые воды имеют малую минерализацию, но в значительной степени загрязнены. Периодичность и интенсивность дождей имеют вероятностный характер. Поэтому при использовании дождевых и талых вод их необходимо очищать и усреднять по расходу с применением регулирующих емкостей (резервуаров). В ближайшей перспективе дождевые воды (поверхностный сток) могут удовлетворять более 50% потребности промышленных предприятий в воде.

СИСТЕМЫ И СХЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ АГРЕГАТОВ

Системы охлаждения являются частым и наиболее распространенным видом производственного водоснабжения. Они предназначены для охлаждения промышленных агрегатов и по принципу использования воды бывают:

оборотные;

прямоточные;

Комбинированные.

В свою очередь системы оборотного охлаждения подразделяются на:

Открытые системы охлаждения - оборотная вода охлаждается путем ее контакта с атмосферным воздухом в градирнях, брызгальных бассейнах или прудах-охладителях.

Открытые системы охлаждения оборотного водоснабжения с градирнями получили наибольшее распространение в практике промышленного водоснабжения.

Закрытые системы охлаждения - оборотная вода не имеет непосредственного контакта с атмосферным воздухом, а охлаждается в теплообменных аппаратах, испарителях, аппаратах воздушного охлаждения.

В практике водоснабжения нефтеперерабатывающих и газоперерабатывающих предприятий получили распространение комбинированные системы охлаждения, в которых сочетаются открытые системы охлаждения с прямоточными системами. В этом случае в прямоточные системы включено теплообменное оборудование, в котором продукт должен быть охлажден до возможно низких температур. После использования в прямоточных системах охлаждения вода частично или полностью используется для добавления в оборотные системы охлаждения.

Принято классифицировать оборотные системы охлаждения по степени нагрева стенки оборудования или готового продукта. При этом оборотная вода 1 категории, используемая для охлаждения оборудования и продукта, в зависимости от температуры подразделяется на три уровня:

● температура стенки оборудования или продукта до 80^оС;

● температура стенки оборудования или продукта от 80 до 400^оС;

● температура стенки оборудования или продукта выше 400^оС

(огневой обогрев).

При температуре стенки оборудования или готового продукта до 80^оС или в пределах от 80 до 400^оС рекомендуется применять воздушное охлаждение, а при температуре выше 400^оС – испарительное охлаждение.

2.1. Теплообменные аппараты и холодильники

Теплообменные аппараты и холодильники являются важнейшим элементом систем охлаждения – это устройства для понижения температуры того или иного тела (отвода тепла от поверхностей нагретых агрегатов или оборудования, охлаждения готового продукта и т.п.).

Охлаждение может осуществляться с помощью воды, воздуха и других охлаждающих агентов.

Применяемые в промышленности теплообменные аппараты и холодильники конструктивно устраиваются различным образом и представлены на рис. 2.1.

Во всех поверхностных холодильниках вода не соприкасается с готовым продуктом и не изменяет своего качества.

Рис. 2.1. Схемы холодильников и конденсаторов:

а) – поверхностный холодильник трубчатого типа; б, в) – поверхностный холодильник погружного типа; г) – коробчатые холодильники металлургических печей; д) – конденсаторы с разбрызгиванием охлаждающего агента непосредственно в продукт

Поверхностный холодильник трубчатого типа (рис. 2.1, а) позволяет сохранить остаточный напор для дальнейшей подачи нагретой воды на охладительные устройства.

В поверхностном холодильнике погружного типа (рис. 2.1, б, в) змеевик, по которому подается охлаждаемый продукт погружен в емкость с водой (охлаждающим агентом). В этом случае остаточный напор мал и нагретую воду необходимо перекачивать на охладительные устройства.

В коробчатых холодильниках вода подается в тепловую зону, не соприкасаясь с готовым продуктом и только нагревается.

В конденсаторах с разбрызгиваниемохлаждающего агента (рис. 2.1, д) непосредственно на продукт происходит соприкосновение холодной воды с нагретым воздухом, при этом охлаждающий агент (вода) загрязняется (например, при очистке доменных газов). В этом случае при организации оборотного водоснабжения требуется не только охлаждать, но и очищать воду (охлаждающий агент) при повторном ее использовании.

Процесс охлаждения в промышленности необходим в двух целях:

1. Для осуществления технологического процесса, протекающего при заданной температуре.

2. Для сохранения прочностиохлаждаемой поверхности агрегата или оборудования.

В первом случае температура воды имеет решающее значение в

производственном процессе (получение продуктов, пастеризация молока и других пищевых продуктов и т. п.).

Во втором случае температура водыне имеет особого значения и может колебаться в широких пределах. Значение имеет количество и качество подаваемой холодной воды, а также конструкция холодильника.

2.2. Классификация систем охлаждения

В зависимости от вида применяемого охлаждающего агента различают следующие системы охлаждения:

1. Водяное охлаждение холодной водой.

2. Водяное охлаждение горячей водой.

3. Испарительное охлаждение (с парообразованием внутри или вне агрегата).

4. Охлаждение высококипящими теплоносителями (ВТ).

5. Воздушное охлаждение.

Водяное охлаждение холодной водой. При водяном охлаждении холодная вода, проходя через полость охлаждаемого агрегата, отбирает от ее стенок тепло и нагревается до температуры 35…50⁰С за счет конвекции (теплообмена).

На рис. 2.2. приведены схемы прямоточной (рис. 2.2. а) и оборотной (рис. 2.2. б) систем водяного охлаждения холодной водой металлургических печей. На схемах цифрами в относительных единицах показаны потери воды и расходы воды, циркулирующие на отдельных участках.

Рис. 2.2. Схема водяного охлаждения металлургических печей:

а) – прямоточная система; б) – оборотная система; – подача свежей воды; /–/ подача обработанной воды; - - - сброс нагретой воды; ХО – станция химической очистки воды; НС-I и НС-II – насосные станции I и II подъемов; ОУ – охладительные устройства для оборотной воды

Следует отметить, что эти системы водяного охлаждения холодной водой имеют свои достоинства и недостатки.

Для прямоточной системы производственного водоснабжения характерен большой расход потребляемой свежей воды из источника и нарушение термического режима источника водоснабжения.

При оборотной системе водоснабжения резко сокращается расход свежей воды, забираемой из источника, но при этом усложняется система обработки воды на охладительном устройстве (ОУ).

Водяное охлаждение холодной водой имеет ряд существенных недостатков:

1. Невозможно использование тепла нагретой воды, т.к. вода нагревается только до 30…50^оС.

Системы испарительного охлаждения с парообразованием внутри агрегата. В таких системах испарительного охлаждения охлаждаемый агрегат присоединен двумя трубами к баку-сепаратору (БС). По опускной трубе из бака-сепаратора к агрегату подводится кипящая вода, а образовавшаяся паро-водяная смесь по подъемной трубе отводится в бак-сепаратор, где пар отделяется от воды. Затем пар отводится по паропроводу в потребитель пара (ПП), где происходит его конденсация. Конденсат снова поступает в систему испарительного охлаждения.

В системе испарительного охлаждения вода циркулирует непрерывно, при этом применяется естественная или принудительная циркуляция воды.

Естественная циркуляция воды основана на разности плотностей кипящей воды в опускной трубе и паро-водяной смеси в подъемной трубе.

В системе с принудительной циркуляцией воды между баком-сепаратором (БС) и агрегатом (А) устанавливается циркуляционный насос.

Системы охлаждения с парообразованием вне агрегата. В системах охлаждения с парообразованием вне агрегата (рис.2.4.)охлаждающим агентом является холодная вода.

		Рис. 2.4. Система испарительного охлаждения с парообразованием вне агрегата: БС – бак-сепаратор; А – охлаждаемый агрегат; 1 – диафрагма; 2 – циркуляционный насос

В этом случае в охлаждаемом агрегате пар не образуется. Сущность работы системы водяного охлаждения состоит в том, что давление воды в охлаждаемом агрегате (А) выше, чем в баке-сепараторе (БС), поэтому в агрегате пар не образуется, а вскипание воды происходит в баке-сепараторе. На подъемной трубе установлена диафрагма (перегородка) — устройство, суживающее поток паро-водяной смеси в трубопроводе, (может использоваться как датчик для измерения расхода). Система работает с принудительной циркуляцией (с устоновкой циркуляционного насоса) на опускной трубе. Эта система охлаждения сложна в эксплуатации.

Отличительные особенности системы охлаждения с парообразова-

нием вне агрегата:

· парообразование происходит в баке-сепараторе;

· конструкция охлаждающих агрегатов рассчитывается на повышенное давление, обеспечивающее предотвращение парообразования в них;

· возрастают потери электроэнергии из-за повышенного давления.