В. А. Филимонова

Водоснабжение и водоотведение промышленных предприятий

Учебно-методический комплекс

ebooks@prospekt.org

Информация о книге

УДК 628.32

ББК 38.761.1

Ф53

Рецензенты:

Леонидова Н. Н. — начальник сантехнического отдела ВК ОАО ДПИ «Востокпроектверфь»;

Воробьева И. Н. — начальник техотдела ВК ОАО ДПИ «Востокпроектверфь».

Филимонова В. А.

В учебно-методический комплекс по дисциплинам «Водоснабжение промышленных предприятий» и «Водоотводящие системы промышленных предприятий», подготовленный на кафедре гидравлики, водоснабжения и водоотведения Строительного института ДВГТУ, включены рабочие учебные программы по дисциплинам, методические указания к практическим занятиям и курсовым проектам.

Предназначен для студентов специальности 270112 «Водоснабжение и водоотведение» дневной и заочной форм обучения.

Методические указания к расчету систем промышленного водоснабжения подготовлены совместно со старшим преподавателем О. В. Музыченко.

УДК 628.32

ББК 38.761.1

© ДВФУ, 2007

© ООО «Проспект», обложка, 2015

© ООО «Проспект», электронная версия книги, 2015

ВОДОСНАБЖЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

РАБОЧАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА

При разработке рабочей учебной программы использованы: государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования образовательной программы, утвержденный 07.03.2000 г. № 12тех/дс, примерная программа дисциплины МГСУ 2000 г, рабочий учебный план, утвержденный 20.06.2006 г.

Содержание дисциплины в соответствии с государственным образовательным стандартом

Системы водоснабжения промпредприятий; охлаждающие устройства систем промводоснабжения; особенности водоснабжения предприятий различных отраслей промышленности; противопожарное водоснабжение; дегазация воды; обессоливание и опреснение воды; удаление из воды кремниевой кислоты; обработка охлаждающей воды; водоочистные комплексы промводоснабжения; методы и сооружения по обработке и утилизации осадков производственных вод; очистка сбросных вод замкнутых систем водоснабжения.

Введение

Дисциплина “Водоснабжение промышленных предприятий” включает такие разделы, как специальные методы подготовки воды для производства, повторное использование сточных вод в производстве, бессточные системы промышленного водоснабжения.

Основной задачей при изучении дисциплины является формирование у студента инженерного мышления: умения оценить воднохозяйственную ситуацию конкретного производства, на основании рассмотрения водных балансов предприятия и критериев рационального использования воды выбрать оптимальную схему промышленного водоснабжения.

1. Цели и задачи дисциплины

Дисциплина “Водоснабжение промышленных предприятий” является основной дисциплиной специальности “Водоснабжение и водоотведение”. Она дает будущим инженерам знания, с помощью которых возможна самостоятельная инженерная работа в области водоснабжения и водоотведения.

Цель изучения дисциплины “Водоснабжение промышленных предприятий” – научить будущих специалистов проектировать сооружения и обвязку их и трубопроводов по водоснабжению промышленных предприятий на базе современных достижений отечественной и зарубежной науки и техники.

2. Начальные требования к освоению дисциплины

(перечень предшествующих дисциплин, их разделов)

Изучение этой дисциплины требует от студента хорошей подготовки по ряду общетехнических дисциплин, и особенно по гидравлике, электротехнике, насосам, инженерной геологии и гидрогеологии, строительным материалам, а также знания высшей математики, физики, теоретической механики, сопротивления материалов, вычислительной техники.

Требования к уровню усвоения содержания дисциплины

Иметь представление о развитии различных промышленных комплексов, технологических и конструктивных схемах промышленных предприятий.

Уметь

проектировать (в том числе с использованием ПК) схемы трубопроводов наружных и внутренних коммуникаций, располагать сооружения по водоснабжению и водоотведению согласно СНиПам;

производить расчеты расходов исходной воды на промышленный комплекс и расходов по сооружениям с технико-экономическим обоснованием принципиальных решений.

В процессе изучения дисциплины студенты должны овладеть её методами в той степени, которая достаточна для решения инженерных задач с использованием современной технической и научной литературы.

4. Объём дисциплины и распределение времени (ч) по видам учебной работы

Очная и заочная формы обучения

Вид учебной работы | Форма обучения
очная | заочная
V курс, 9-й семестр | VI курс
Общая трудоемкость дисциплины | 153
Лекции | 34 | 12
Практические занятия (ПЗ) | 34 | 8
Самостоятельная работа | 85 | 133
В том числе курсовое проектирование | 9 | 6
Вид итогового контроля | Экзамен

5. Содержание дисциплины

5.1. Распределение учебного материала (ч) по видам занятий

Раздел дисциплины | Распределение по видам занятий, ч
Лекции | ПЗ
1. Введение. Потребление воды и пути обеспечения ею промышленных предприятий | 2 | –
2. Системы водоснабжения промышленных предприятий | 2 | –
3. Охлаждающие устройства систем промышленного водоснабжения | 6 | 4
4. Особенности водоснабжения предприятий различных отраслей промышленности | 4 | 2
5. Противопожарное водоснабжение | 4 |
6. Обессоливание и опреснение воды | 2 | 4
7. Дегазация воды | 2 | 4
8. Удаление из воды кремниевой кислоты | 2 | 4
9. Обработка охлаждающей воды | 2 | 4
10. Обработка конденсата тепловых станций | 2 | 4
11. Водоочистные комплексы промышленного водоснабжения | 2 | 4
12. Методы и сооружения по обработке и утилизации осадков производственных вод | 2 | 4
13. Очистка отработанных вод с целью использования их в замкнутых системах водного хозяйства промышленных предприятий | 2 | –

5.2. Содержание лекционного курса (наименование раздела, № темы или подраздел, краткое содержание)

Раздел 1. Введение

Вода и ее роль в развитии современной промышленности и энергетики. Потребление воды в различных отраслях народного хозяйства.

Современные системы водоснабжения промышленных предприятий и электрических станций, основные пути их развития. Достижения отечественной и зарубежной науки и техники в создании маловодных технологий и замкнутых систем водного хозяйства промышленных предприятий.

Раздел 2. Системы водоснабжения промышленных предприятий

Тема 1. Потребители воды на промышленных площадках. Наличие различных категорий потребителей на промпредприятиях. Нормы и режимы расходования воды на производственные нужды. Требования к качеству воды.

Тема 2. Виды систем производственного водоснабжения. Системы, оборотного, прямоточного, последовательного, и оборотно-последовательного использования воды. Принципы разбивки систем промышленного водоснабжения на ряд оборотных циклов. Возможность объединения систем водоснабжения промпредприятий с городскими и поселковыми системами водоснабжения.

Раздел 3. Охлаждающие устройства систем промышленного водоснабжения

Тема 1. Процессы охлаждения оборотной воды в охладителях.

Классификация оборотных вод по степени нагрева при их использовании в промышленности. Целесообразность разделения системы на ряд подсистем оборота по степени нагрева воды.

Процессы теплообмена в испарительных охладителях. Параметры, характеризующие работу охладителей. Классификация способов охлаждения: водяное охлаждение, охлаждение горячей водой, испарительное охлаждение.

Тема 2. Водохранилища-охладители. Классификация. Принцип их работы, схемы циркуляции воды, тепловой расчет. Сооружения для повышения эффективности работы водохранилищ-охладителей. Расчет и эксплуатация.

Тема 3. Брызгальные бассейны. Устройство и принцип их работы. Разбрызгивающие сопла и трубопроводы брызгальных бассейнов. Тепловой и гидравлический расчеты брызгальных бассейнов, их эксплуатация. Размещение на промплощадке.

Тема 4. Градирни. Конструкции открытых, башенных, вентиляторных и радиаторных градирен. Водораспределительные, оросительные и другие устройства градирен. Тепловой и аэродинамический расчеты градирен. Выбор места расположения градирен на промплощадке. Эксплуатация градирен. Конструкции оборудования.

Тема 5. Водный баланс охладителей. Потери воды в охладителях. Восполнение потерь воды.

Выбор типа охладителей. Применение различных видов охладителей. Технико-экономическое сравнение охладительных устройств.

Раздел 4. Особенности водоснабжения предприятий различных отраслей промышленности

Тема 1. Системы охлаждения высокотемпературных технологических процессов.

Тема 2. Потребители воды. Требования к качеству воды. Баланс воды в системах.

Раздел 5. Противопожарное водоснабжение

Тема 1. Потребление воды для обеспечения взрывопожарной безопасности технологических процессов и создания безопасных условий труда. Виды потребителей воды.

Системы противопожарного водоснабжения и режимы их работы. Классификация систем противопожарного водоснабжения зданий, сооружений и технологических комплексов. Схемы противопожарного водоснабжения. Обоснование проектного решения при выборе структурной схемы подачи воды для обеспечения пожарной безопасности промпредприятий.

Тема 2. Противопожарное водоснабжение на современных промышленных предприятиях. Расчет параметров противопожарного оборудования. Определение качества, расхода и интенсивности подачи воды, требуемой для систем противопожарной защиты.

Водоснабжение стационарных установок водяного и пенного пожаротушения. Спринклерные установки. Дренчерные установки. Установки пенного пожаротушения. Комбинированные установки пожаротушения. Методика расчета элементов системы автоматического противопожарного водоснабжения. Проектирование противопожарного водоснабжения и стационарных установок водяного и пенного пожаротушения промышленных предприятий.

Раздел 6. Обессоливание и опреснение воды

Отраслевые стандарты для отдельных отраслей промышленности по солесодержанию.

Тема 1. Методы обессоливания и опреснения воды. Сущность процессов, классификация, области применения Принципиальное отличие методов опреснения без изменения агрегатного состояния воды (удаление из воды солей) от методов с изменением агрегатного состояния воды (извлечение молекул воды). Обессоливание воды дистилляцией, конструкции дистилляционных установок.

Тема 2. Ионитовое обессоливание воды. Требования, предъявляемые к воде, поступающей на установки ионного обмена. Сущность процесса, применяемые иониты. Технологические схемы. Получение ультрачистой воды. Расчет и проектирование установок.

Тема 3. Обессоливание воды электродиализом, предподготовка воды. Сущность процесса, схемы аппаратов и установок, их проектирование и расчет. Борьба с отложением солей на поверхности мембран.

Обессоливание воды обратным осмосом. Сущность процесса, область применения, аппаратное оформление, расчет. Комбинированные методы обессоливания воды. электродиализ в сочетании с обратным осмосом и ионным обменом. Технико-экономическая оценка методов обессоливания воды. Основы проектирования и расчета установок обессоливания и опреснения воды.

Раздел 7. Дегазация воды

Влияние растворенных в воде газов на состояние системы промышленного водоснабжения в целом и ее отдельные элементы.

Классификация методов удаления из воды растворенных газов, сущность процессов Технология и аппаратура для удаления из воды физическим методом свободной углекислоты, сероводорода, метана, растворенного кислорода Классификация дегазаторов, выбор конструкции, методика расчета.

Технология и аппаратура для удаления из воды химическим методом кислорода и сероводорода, химизм процессов. Биологический метод удаления сероводорода.

Раздел 8. Удаление из воды кремниевой кислоты

Влияние кремнесодержащих вод на состояние отдельных элементов систем промышленного водоснабжения.

Технология удаления из воды кремниевой кислоты, классификация методов. Сорбционное обескремнивание воды, сущность метода, используемые реагенты, технологическая схема, сооружения. Проектирование и расчет установок.

Фильтрационное обескремнивание воды. Сущность метода, технологическая схема, сооружения, расчетные параметры, проектирование установок.

Обескремнивание воды анионитами. Сущность метода, технологические схемы, сооружения, проектирование и расчет установок. Технологическая и технико-экономическая оценка методов обескремнивания воды.

Раздел 9. Обработка охлаждающей воды

Причины и виды зарастания охлаждающих аппаратов Водный режим систем оборотного водоснабжения. Обработка охлаждающей воды для предупреждения накипеобразования в трубопроводах и теплообменных аппаратах оборотных систем водоснабжения.

Обработка охлаждающей воды для предотвращения коррозии металлических трубопроводов и теплообменных аппаратов оборотных систем водоснабжения. Методы борьбы с биообрастаниями систем водяного охлаждения. Примеры расчета и проектирования установок для обработки охлаждающей воды.

Раздел 10. Обработка конденсата тепловых станций

Причины и виды загрязнений конденсата. Удаление из конденсата меди и железа. Очистка конденсата от масел.

Раздел 11. Водоочистные комплексы промышленного водоснабжения Размещение водоочистных сооружений в промышленном узле.

Размещение водоочистных сооружений на местности. Решение высотной схемы и планировки водоочистных сооружений. Компоновка цеха химической водоочистки, размещение реагентного хозяйства. Подсобные и обслуживающие помещения.

Оборот производственных промывных вод. Технико-экономическое обоснование оборота промывных вод. Методы оборота промывных вод. Технологические схемы и состав сооружений по обработке промывных вод.

Проектирование водоочистных комплексов промышленного водоснабжения. Типизация и стандартизация водоочистных сооружений. Применение сборных железобетонных конструкций, полимерных материалов. Типовые проекты установок водоподготовки их увязка

Раздел 12. Методы и сооружения по обработке и утилизации осадков производственных вод

Тема 1. Классификация осадков. Механизм образования и структура осадков. Состав и свойства осадков.

Тема 2. Обезвоживание осадков в естественных условиях. Обработка осадка в прудах-накопителях и на иловых площадках.

Механическое обезвоживание осадков; предварительная обработка. Обезвоживание осадков на вакуум-фильтрах и пресс-фильтрах.

Кислотная обработка гидроксидных осадков. Искусственное замораживание, оттаивание осадков.

Утилизация обезвоженных осадков.

Раздел 13. Очистка отработанных вод с целью использования их в замкнутых системах водного хозяйства промышленных предприятий

Локальные установки и их роль в общей системе водоочистки промышленного предприятия. Коагулирование примесей сбросных вод. Адсорбционная, экстракционная и термическая обработка сбросных вод.

Требования к качеству очищенных сбросных вод, используемых для подпитки оборотных систем водоснабжения. Очистка сбросных вод реагентами. Деминерализация и умягчение сбросных вод после адсорбционной доочистки.

5.3. Содержание практических и лабораторных занятий

№ п/п | Номер раздела дисциплины | Наименование практического занятия
1 | 3, 4, 9 | Составление схем оборотного водоснабжения промпредприятий. Расчет баланса воды и охлаждающих устройств
2 | 6, 7, 8 | Расчет схем Na-катионирования; ионитовой установки; декарбонизатора
3 | 9, 10 | Расчет коэффициентов эффективности использования воды и схем охлаждения конденсата в конденсаторах.
4 | 11, 12 | Компоновка водоочистных комплексов. Утилизация осадков на примере предприятия Coca-Cola

Курсовое проектирование

(цель, типовая тематика)

Программой предусмотрено выполнение курсового проекта “Водоснабжение промышленного предприятия”.

Цель проекта – привить студентам практические навыки по выбору и обоснованию систем технического водоснабжения, а также разработке технологической схемы одного из наиболее часто применяемых в промышленности методов водоподготовки – умягчения воды для подпитки систем оборотного водоснабжения, а также для паросилового хозяйства.

В расчетно-пояснительную записку проекта включается определение свободных напоров, расчеты основных и вспомогательных сооружений станции катионитового умягчения питьевой воды и обоснование выбранных технологических схем и отдельных сооружений.

В графическую часть проекта следует включить:

принципиальную схему системы технического водоснабжения промышленного предприятия (без масштаба);

балансовую схему распределения расходов воды на предприятии;

технологическую схему (без масштаба) и генплан (в масштабе) установки катионитового умягчения воды с реагентным хозяйством.

Объем графической части – 1,5-2 листа формата А1.

7. График изучения дисциплины

Вид учебных занятий | № недели
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18
Лекции | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | +
Практические занятия | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | +
Реферат |  |  |  | + |  |  |  |  |  | + |  |  |  |  |  | + | + |
Аттестация (промежуточная) |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |

8. Учебно-методическое обеспечение дисциплины

(рекомендуемая литература)

8.1. Основная

1. Николадзе Г.И., Сомов М.А. Водоснабжение: Учеб. для вузов. – М.: Стройиздат, 1995.

2. Сомов М.А. Водопроводные системы и сооружения: Учеб. для вузов. – М.: Стройиздат, 1988.

3. Гордин И.В., Марков П.П. Замкнутые системы аграрно-промышленного водопользования. – М.: Агропромиздат, 1991.

4. Водоснабжение населенных мест и промышленных предприятий: Справочник проектировщика. – М.: Стройиздат, 1972.

5. Шабалин А.Ф. Оборотное водоснабжение промышленных предприятий. – М.: Стройиздат, 1972.

8.2. Дополнительная

6. СНиП 2.04.02-84*. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. – М.: Министерство строительства, 1996.

7. Лифшиц О.В. Справочник по водоподготовке котельных установок. Изд.2-е, перераб. и доп. – М.: Энергия, 1967.

8. Браславский И.И., Семенюк В.Д., Когановский А.М. Проектирование бессточных схем промышленного водоснабжения. – Киев: Будiвельник, 1977.

9. Укрупненные нормы расхода воды и количество сточных вод на единицу продукции дл различных отраслей промышленности стран СЭВ. – М.: Стройиздат, 1973.

10. Белан Ф.И. Водоподготовка. Примеры, расчеты, задачи. – М.: Энергия, 1980.

8.3. Средства обеспечения освоения дисциплины

Комплексы программ по проектированию водоснабжения и систем водоотведения.

Комплект плакатов по конструкциям водоохлаждающих сооружений.

Натурное ознакомление с сооружениями и инженерным оборудованием действующих систем промышленного водоснабжения.

9. Контрольные задания и методические рекомендации по изучению дисциплины

(для студентов заочной формы обучения обязательны)

10. Технические и электронные средства обучения, иллюстрационные материалы, в т.ч. специализированное

и лабораторное оборудование

Список иллюстрационных материалов (плакаты)

1. Градирни.

2. Балансовая схема водоснабжения и водоотведения ВТЭЦ-2.

3. Схема химической очистки сырой воды.

4. Использование воды в установке “Рейнбоу” для мойки транспортных средств по перевозке напитка Coca-Cola.

5. Установка деаэратора.

6. Декарбонизатор.

11. Текущий и итоговый контроль по дисциплине

11.1. Формы и методы текущего контроля

Формами текущего контроля являются выполненные практические работы, рефераты. Методами текущего контроля по дисциплине выступают опрос по темам, защита практических работ и определение уровня посещаемости занятий студентами.

11.2 Контрольные тесты для определения минимального уровня усвоения программы дисциплины существуют в электронном виде.

Они содержат, например, такие вопросы:

1. Стабильной называется вода, которая…

2. Недостатки прудов-охладителей…

3. Пруды-охладители применяются…

4. Общая жесткость воды оценивается…

5. В результате фильтрования воды через мраморно-песчаные фильтры получают…

11.3. Перечень типовых экзаменационных вопросов

1. Потребление воды промпредприятиями. Функции воды промводоснабжения.

2. Системы производственного водоснабжения.

3. Оценка эффективности использования воды промпредприятиями.

4. Системы противопожарного водоснабжения предприятий.

5. Водохранилища-охладители. Основные показатели водохранилищ.

6. Брызгальные бассейны. Их оборудование.

7. Назначение брызгальных бассейнов, их эксплуатация.

8. Градирни, их типы и назначение.

9. Водораспределительные системы градирни, оросительные устройства, водоуловительные установки.

10. Открытые градирни. Типы.

11 Башенные градирни.

12. Вентиляторные и радиаторные градирни.

13. Баланс воды в системах оборотного водоснабжения.

14. Требования к качеству охлаждающей воды оборотного водоснабжения.

15. Предотвращение солевых отложений охлаждающих систем.

16. Коэффициент упаривания при стабильной воде.

17. Коэффициент упаривания при нестабильной воде.

18. Способы предотвращения отложений минеральных солей.

19. Предотвращение образования механических отложений.

20. Магнитная обработка воды.

21. Методы борьбы с биологическими обрастаниями.

22. Предупреждение биологических обрастаний в градирнях и в брызгальных бассейнах.

23. Физические методы ликвидации биообрастаний.

24. Защита металлов от коррозии.

25. Предотвращение коррозии в аппаратах оборотного водоснабжения в теплоэнергетике (в конденсаторах).

26. Охрана природных источников. Основные источники загрязнения природных вод.

27. Охрана природных источников от загрязнения и истощения.

28. Первый пояс санитарной охраны источников водоснабжения.

29. Охранная зона для подземных источников.

30. Второй пояс санитарной зоны.

12. Рейтинговая оценка по дисциплине

Распределение баллов по видам учебной работы

Вид работы | Распределение баллов
Изучение теоретического материала | 20
Практические занятия | 20
Индивидуальные домашние задания | 20
Посещаемость | 10
Зачет | 30
Итого | 100

Перевод баллов в пятибалльную шкалу

Оценка | Баллы
Отлично | 85-100
Хорошо | 71-84
Удовлетворительно | 60-70
Неудовлетворительно | Менее 60

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к расчету систем промышленного водоснабжения

Дисциплина “Водоснабжение промышленных предприятий” является одной из основных дисциплин специальности “Водоснабжение и водоотведение”. Она дает будущим инженерам, магистрам знания, с помощью которых возможна самостоятельная инженерная работа в области водоснабжения и водоотведения.

Цель изучения дисциплины “Водоснабжение промышленных предприятий” – научить будущих специалистов проектировать сооружения и обвязку их и трубопроводов по водоснабжению предприятий на базе современных достижений отечественной и зарубежной науки и техники, дать представление о развитии различных промышленных комплексов, технологических и конструктивных схемах промышленных предприятий.

В результате изучения дисциплины студент должен уметь:

проектировать с использованием ПК схемы трубопроводов наружных и внутренних коммуникаций, располагать сооружения по водоснабжению и водоотведению согласно СНиП;

производить расчеты расходов исходной воды на промышленный комплекс в целом и расходов по отдельным сооружениям с технико-экономическим обоснованием принципиальных решений.

1. Водопотребление на промышленных предприятиях

Для питьевого и промышленного водоснабжения используются воды различных источников, как открытых, так и подземных. Эти воды могут содержать растворенные, коллоидные и грубодисперсные взвешенные вещества, а также бактерии, растительные и животные организмы.

Растворенными веществами вода обогащается в результате контакта с различными горными породами при протекании по руслам рек, по поверхности земли и при фильтрации в грунте. Характером этих горных пород и степенью растворимости образующих их химических соединений определяется в основном химический состав воды. На состав воды оказывают также влияние сточные воды городов и промышленных предприятий.

Наличие взвешенных веществ, различных по свойствам и количеству в разное время года, характерно главным образом для вод открытых источников водоснабжения.

Качество воды, которое имеет решающее значение при ее использовании для питьевого и промышленного водоснабжения, определяется совокупностью растворенных в воде минеральных солей, органических веществ и газов, а также содержанием взвешенных веществ (частиц песка, глины и т.п.) и живых организмов.

Выбор способа водообработки решается на основе показателей качества воды водоисточника, устанавливаемых с помощью физико-химических, санитарно-бактериологических и технологических анализов и тех требований к качеству воды, которые предъявляет к ней потребитель.

Вода на промышленных предприятиях расходуется на хозяйственнопитьевые нужды, поливку территорий, пожаротушение и технические (производственные) нужды.

Производственное водопотребление на промпредприятиях является основным как по количеству потребляемой воды, так и по роли воды в обеспечении основных технологических процессов.

Требования, предъявляемые к качеству технической воды

1. Вода для охлаждения действующих агрегатов, например конденсаторов паровых турбин тепловых электростанций, должна быть освобождена от избытка взвешенных веществ, которые, осаждаясь, засоряют охлаждающие устройства. Охлаждающая вода не должна содержать сероводорода и железа и иметь карбонатную жесткость не выше 2-7 мг-экв/л, в зависимости от температуры нагрева воды и от содержаний в ней свободной углекислоты (см. табл. 4 в учебнике В.Ф. Кожинова¹).

Таблица 1

Требования к качеству воды, применяемой для охлаждения агрегатов промышленных предприятий

Показатели качества воды | Допустимое содержание в охлаждающей воде, мг-экв/л | Примечание
Мутность | 50-200 | В зависимости от типа холодильников
Наличие сероводорода | 0,5 | –
железа | 0,1 | –
гипса (СаSO₄) | 1500-2000 | В зависимости от общего содержания в воде сульфатов MgSO₄ и Na₂SO₄
Карбонатная жесткость | 2-7 | При температуре нагрева охлаждающей воды 20-50°С и содержании в ней свободной СО₂ от 10 до 100 мг/л

2. Для питания котлов вода должна быть освобождена от взвеси, солей жесткости и растворенного кислорода. Питательная вода для современных котлов высокого давления (барабанных и прямоточных) должна быть полностью умягчена, обескремнена, обескислорожена.

3. Вода для очистки выпускаемого продукта, например для протравления стали, очистки текстиля, пищевых продуктов и т.д., подлежащая той или иной предварительной обработке в зависимости от её технологического назначения, должна соответствовать следующим требованиям, приведенным в табл. 2.

Таблица 2

Требования к качеству технической воды различных производств

Показатель | Производство
бумажное | целлюлозное | вискозное | кожевенное | текстильное
Мутность, мг/л | 2-5 | 0 | 5 | 10 | 5
Цветность, град | 30 | 15 | 0 | – | 10-12
Прозрачность, см | – | – | 30 | – | 30
Общая жесткость, мг-экв/л | 4,3-5,7 | 0,7 | 0,2 | 0,5 | 1,4-2,1
Окисляемость, мг/лO₂ | 10,0 | 6,0 | 2,0 | – | –
Содержание, мг/л |  |  |  |  |
железа | 1,0 | 0,2 | 0,03 | – | 0,2
марганца | – | – | 0,03 | – | 0,2
сероводорода | – | – | – | 1,0 | –
плотного остатка | 300 | – | 100 | – | –
рН | 7-7,5 | 7-7,5 | – | – | 7-8,5

4. Как составная часть выпускаемой продукции, например на консервных заводах, в производстве пива и т.д., вода должна подвергаться такой же тщательной очистке, как и в хозяйственно-питьевых водопроводах.

Вода, применяемая для охлаждения, не должна содержать взвеси больше тех количеств, которые нормированы. Отложение взвеси в холодильниках приводит к их засорению, снижению теплопередачи и прогоранию.

Воду, применяемую для очистки выпускаемого продукта, и воду, используемую как средство перемещения материала, подвергают различной обработке в зависимости от технологии производства.

В практике производственного водоснабжения нашли применение следующие системы: прямоточные, прямоточные с последовательным использованием воды, оборотные, комбинированные, замкнутые.

2. Реагенты для обработки воды и их дозирование

2.1. Расчет и проектирование станции реагентного умягчения воды

Реагентное умягчение воды осуществляется путем обработки ее известью (декарбонизация) – для частичного уменьшения карбонатной жесткости, или известью и содой (известково-содовое умягчение) – для уменьшения как карбонатной, так и некарбонатной жесткости. При декарбонизации остаточную жесткость умягченной воды можно получить на 0,4-0,8 мг-экв/л больше некарбонатной жесткости, щелочность 0,8-1,2 мг-экв/л; при известково-содовом умягчении – остаточная жесткость 0,5-1 мг-экв/л и щелочность 0,8-1,2 мг-экв/л. Нижние пределы при подогреве воды до 35-40°С.

2.2 Дозы реагентов

Дозы извести Ди, мг/л, для декарбонизации воды, считая по СаО, определяют по формулам:

а) при соотношении между концентрацией в воде кальция и карбонатной жесткости

(1)

б) при соотношении между концентрацией в воде кальция и карбонатной жесткости

(2)

где (СO₂) – концентрация в воде свободной двуокиси углерода, мг/л; Са – содержание в воде кальция, мг/л; Дк – доза коагулянта FeCl₃ или FeSO₄ (в расчете на безводные продукты), мг/л; Ек – эквивалентная масса активного вещества коагулянта, мг/мг-экв (для FeCl₃ – 54, для FeSO₄ – 76).

Дозы коагулянтов в расчете на безводные продукты FeCl₃ или FeSO₄ принимают равными 25-35 мг/л.

Дозы извести и воды при известково-содовом умягчении воды определяют по формулам:

дозы извести Ди, мг/л, в расчете на СаО

(3)

дозы соды Дс, мг/л, в расчете на Na₂CO₃

(4)

где (Mg²⁺) – содержание в воде магния, мг/л; Жн.к – некарбонатная жесткость воды, мг-экв/л.

2.3. Состав установки

В состав установки для реагентного умягчения воды входят:

склады реагентов;

устройство для приготовления и дозирования растворов реагентов (извести и соды для устранения жесткости воды, коагулянта FeCl₃ или FeSO₄ для ускорения осаждения взвеси);

смесители;

осветлители со взвешенным осадком или вихревые реакторы;

фильтры;

резервуары умягченной воды, насосная станция и др. вспомогательные элементы.

Технологическую схему известкового хозяйства станции умягчения выбирают с учетом качества и вида заводского продукта, потребности в извести, места ее ввода и т.д.

2.4. Склады реагентов

В случае применения комовой негашеной извести принимают мокрое ее хранение в виде теста 35-40%-ной концентрации. Объем емкостей для мокрого хранения определяют из расчета 3,5-5 м³ на 1 т товарной извести. Емкости для гашения размещают в изолированном помещении.

Допускается сухое хранение извести с последующим дроблением и гашением в известегасильных аппаратах. При сухом хранении в закрытом складе высота слоя извести до 1,5 м при ручной выгрузке и до 3,5 м – при механизированной.

При возможности централизованных поставок известкового теста или молока предусматривают ее мокрое хранение (рис. 1).

Рис. 1. Схема известкового хозяйства с потреблением привозного известкового молока: 1 – воронка для слива 30%-ного известкового молока; 2 – бак-хранилище для 30%-ного известкового молока; 4 – трубопроводы для сжатого воздуха; 5 – циркуляционная мешалка для 5%-ного известкового молока; 6 – дозатор; 7 – трубопровод для отдозированного известкового молока; 8 – перелив из дозатора; 9 – воздуходувка; 10 – насосы

Для дозирования известкового молока или коагулянта наиболее подходящими являются дозаторы известкового молока бункерные автоматические.

2.5. Вихревые реакторы

При обосновании допускается производить декарбонизацию или известково-содовое умягчение воды в вихревых реакторах с получением крупки карбоната кальция и ее обжигом в целях утилизации в качестве извести-реагента.

Умягчение воды в вихревых реакторах применяют при соотношении , содержании магния в исходной воде не более 15 мг/л и перманганатной окисляемости не более 10 мг/л. Окончательное осветление воды после вихревых реакторов производят на фильтрах.

Вихревой реактор представляет собой резервуар в виде усеченного конуса с верхней цилиндрической частью (рис. 2). Для расчета вихревых реакторов принимают условия:

скорость входа в реактор 0,8-1 м/с;

угол конусности (α) 15-20°;

скорость восходящего движения воды на уровне водоотводящих устройств 4-6 мм/с.

Рис. 2. Вихревой реактор: 1 – подача воды; 2 – отвод воды; 3 – загрузка; 4 – выпуск излишка загрузки; 5 – сброс; 6, 7– ввод извести (6) и соды (7)

В качестве контактной массы для загрузки вихревых реакторов применяют молотый известняк,