Водоснабжение и водоотведение цеха

Принципы создания производственных систем

Чтобы добиться значительного снижения стоков, строительство промышленного водоснабжения должно рассматриваться в совокупности с канализацией.

Это является первым, и самым важным условием создания эффективной системы водопотребления на предприятиях. Схематично это выглядит, как показано на фото снизу.

Водоснабжение промышленное: структурирование оборотных систем

Водоснабжение промышленное: структурирование оборотных систем

  • Вторым принципом, должно являться использование в производственных циклах не свежей воды из источников, а стоков из городских централизованных систем, прошедших соответствующую очистку. Здесь, конечно, не идёт речь о пищевых, фармацевтических, или косметологических производствах.
  • Имеется в виду водоснабжение нефтехимических предприятий, или, допустим, водоснабжение предприятий чёрной металлургии. В их системы, чистая вода из первоисточника может подаваться лишь для компенсации потерь воды в процессе прохождения технологического цикла.
  • Третий принцип гласит, что очистка должна быть сведена лишь к восстановлению воды или технологического раствора до того качества, которое позволит вновь пустить их в производство. С этой целью и создаются локальные системы замкнутого типа, на которых основано всё водоснабжение в промышленности.

Промышленное водоснабжение: пример расчёта системы очистки

Ну а четвёртым условием, которое обеспечит эффективность системы промышленного водоснабжения на предприятиях – это минимальные энергетические и финансовые затраты, требуемые на доведение сточных вод до кондиции, позволяющей использовать их вторично.

В проектировании

Бытовое и промышленное водоснабжение отличаются тем, что во втором случае невозможно сделать что-либо по принципу «своими руками». Система должна быть спроектирована – причём, одновременно с основной технологией.

В проекте даётся научное обоснование качеству воды, участвующей в технологическом процессе. Очищенные стоки здесь рассматриваются не как вспомогательный ресурс, а как технологический раствор для завершения производственной операции.

  • Так как замкнутая система предприятия является достаточно сложной структурой, на её создание требуется немало времени и средств. Решение подобных задач, сегодня в приоритете как для вновь разрабатываемых систем, так и для реконструируемых объектов.
  • Водооборот – то есть соотношение объёмов повторно используемых вод, в целлюлозно-бумажных, химических и металлургических предприятиях доходит чуть ли не до 95%. И, тем не менее, свежей воды, необходимой для восполнения потерь, используется этими предприятиями очень много.
  • Больше всего расходуется целлюлозно-бумажными комбинатами – до 500 м3, тогда как водоснабжение нефтеперерабатывающих предприятий поглощает вдвое меньше.
  • Так что, проектировщикам есть куда стремиться — тем более, что современные технологии позволяют получить из канализационных стоков воду практически любой степени очистки.

Единственно, что тормозит процесс создания систем замкнутого типа – так это высокая стоимость и причины, имеющие организационный характер. В любом случае, стремиться нужно к тому, чтобы экономически замкнутые системы имели преимущество перед прочими вариантами.

Системы водоснабжения и водоотведения промышленных предприятий

Водоснабжение цеха

________________* Измененная редакция, Изм. N 1.

8.1.1 В зависимости от назначения здания и сооружения и предъявляемых требований к отведению сточных вод необходимо предусматривать следующие системы внутренней канализации:бытовую – для отведения сточных вод от санитарно-технических приборов (унитазов, умывальников, ванн, душей и др.);производственную – для отведения производственных сточных вод, в том числе отвод стоков после тушения пожара с учетом требований СП 5.13130;

объединенную – для отведения бытовых и производственных сточных вод (одна или несколько в зависимости от состава и количества сточных вод);внутренние водостоки – для отведения дождевых и талых вод с кровли здания в наружную сеть.В производственных и многофункциональных зданиях предусматривают несколько систем водоотведения, предназначенных для отвода сточных вод, отличающихся по составу, агрессивности, температуре и другим показателям, не допускающих их смешение, а при разделении сокращающих расходы воды питьевого качества.(Измененная редакция, Изм. N 1).

8.1.2 Раздельные системы водоотведения производственных и бытовых сточных вод следует предусматривать:для производственных зданий, производственные сточные воды которых требуют очистки или обработки и организации производственного оборотного водоснабжения;для зданий бань и прачечных при устройстве теплоутилизирующих установок или при наличии местных очистных сооружений;

8.1.3 Производственные сточные воды, подлежащие совместному отведению и очистке с бытовыми водами, должны отвечать требованиям территориальных правил приема производственных сточных вод в системы водоотведения поселений и городских округов и требованиям СП 32.13330.(Измененная редакция, Изм. N 1).

8.1.4 Необходимо проводить расчет баланса водопотребления и водоотведения, рассчитывая экономически обоснованный объем сброса сточных вод, с учетом максимально возможного использования оборотного водоснабжения, сбора, очистки и использования дождевых стоков и талых вод.

8.2.1 Для стояков системы внутренней канализации расчетным расходом является максимальный секундный расход стоков , л/с, от присоединенных к стояку санитарно-технических приборов и не вызывающий у них срыва гидравлических затворов.Максимальный секундный расход стояков следует рассчитывать как сумму максимального секундного расхода воды (согласно 5.2.2) и максимального секундного расхода стоков от прибора с максимальным водоотведением по формуле

, (20)

Водоснабжение и водоотведение цеха

где – максимальный секундный расход стоков от прибора с максимальным водоотведением от смывного бачка унитаза, равный 1,6 л/с.

8.2.2 Для горизонтальных отводных трубопроводов системы водоотведения (канализации) расчетным расходом является расход , л/с, значение которого вычисляют в зависимости от числа санитарно-технических приборов , присоединенных к проектируемому участку сети, и длины этого участка трубопровода , м, по формуле

, (21)

где – коэффициент, принимаемый по таблице 3.Для жилого здания принимают равным 1,1 л/с – расход от заполненной ванны емкостью 150-180 л с выпуском диаметром 40-50 мм.

Таблица 3

Значения при , м

1

3

5

7

10

15

20

30

40

50

100

500

1000

4

0,61

0,51

0,46

0,43

0,40

0,36

0,34

0,31

0,27

0,25

0,23

0,15

0,13

8

0,63

0,53

0,48

0,45

0,41

0,37

0,35

0,32

0,28

0,26

0,24

0,16

0,13

12

0,64

0,54

0,49

0,46

0,42

0,39

0,36

0,33

0,29

0,26

0,24

0,16

0,14

16

0,65

0,55

0,50

0,47

0,43

0,39

0,37

0,33

0,30

0,27

0,25

0,17

0,14

20

0,66

0,56

0,51

0,48

0,44

0,40

0,38

0,34

0,30

0,28

0,25

0,17

0,14

24

0,67

0,57

0,52

0,48

0,45

0,41

0,38

0,35

0,31

0,28

0,26

0,17

0,15

28

0,68

0,58

0,53

0,49

0,46

0,42

0,39

0,36

0,31

0,29

0,27

0,18

0,15

32

0,68

0,59

0,53

0,50

0,47

0,43

0,40

0,36

0,32

0,30

0,27

0,18

0,15

36

0,69

0,59

0,54

0,51

0,47

0,43

0,40

0,37

0,33

0,30

0,28

0,19

0,16

40

0,70

0,60

0,55

0,52

0,48

0,44

0,41

0,37

0,33

0,31

0,28

0,19

0,16

100

0,77

0,69

0,64

0,60

0,56

0,52

0,49

0,45

0,40

0,37

0,34

0,23

0,20

500

0,95

0,92

0,89

0,88

0,86

0,83

0,81

0,77

0,73

0,70

0,66

0,50

0,44

1000

0,99

0,98

0,97

0,97

0,96

0,95

0,94

0,93

0,91

0,90

0,88

0,77

0,71

Примечание – За длину принимают расстояние от последнего на расчетном участке стояка до ближайшего присоединения следующего стояка или, при отсутствии таких присоединений, до ближайшего канализационного колодца.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

8.2.3 Суточный расход стоков, , м/сут, следует принимать равным суточному расходу воды без учета на поливку территории.

Водоснабжение и водоотведение цеха

8.3.1 Отведение сточных вод следует предусматривать по закрытым самотечным трубопроводам системы внутреннего водоотведения.Производственные сточные воды, не имеющие неприятного запаха и не выделяющие вредные газы и пары, при технологической совместимости следует отводить по открытым самотечным лоткам с устройством общего гидравлического затвора.(Измененная редакция, Изм. N 1).

8.3.2 Участки канализационной сети следует прокладывать прямолинейно. Изменять направление прокладки и присоединять санитарно-технические приборы следует с помощью соединительных деталей (отводы прямые и косые, тройники и крестовины, муфты и др.).Применять на отводном (горизонтальном) трубопроводе трубы из разных материалов без применения соединительных (переходных) деталей не допускается.Изменять уклон прокладки на участке отводного (горизонтального) трубопровода не допускается.(Измененная редакция, Изм. N 1).

8.3.3 Устройство отступов на канализационных стояках, ниже которых присоединяются санитарно-технические приборы, допускается, при условии:- гидравлические затворы этих приборов гарантированы от срыва (если расположенный ниже отступа участок стояка может работать как невентилируемый, а также устройство вентиляционного трубопровода с вентиляционным (противовакуумным) клапаном и т.п.);

8.3.4 Для присоединения к стояку отводных трубопроводов, располагаемых под потолком помещений, в подвалах и технических подпольях, следует предусматривать косые крестовины и тройники. Исключение составляют двухплоскостные крестовины.

8.3.5 В лечебных учреждениях двустороннее присоединение отводных трубопроводов от ванн к одному стояку на одной отметке допускается только при применении косых крестовин.Присоединять санитарно-технические приборы, расположенные в разных квартирах на одном этаже, к одному трубопроводу не допускается.

8.3.6 Применять прямые крестовины при расположении их в горизонтальной плоскости не допускается.

Водоснабжение и водоотведение цеха

8.3.7 Безнапорные и напорные трубопроводы систем водоотведения следует выполнять из труб и соединительных деталей, срок службы которых не менее 25 лет.(Измененная редакция, Изм. N 1).

8.3.8 Трубы и соединительные детали для внутренней сети бытовой канализации следует принимать из полимерных материалов, чугунные, хризотилцементные, стеклянные. Применение стальных труб не допускается.(Измененная редакция, Изм. N 1).

8.3.9 Прокладку канализационных сетей следует предусматривать:открыто – в подпольях, подвалах, цехах, подсобных и вспомогательных помещениях, коридорах, технических этажах и в специальных помещениях, предназначенных для размещения сетей, с креплением к конструкциям зданий (стенам, колоннам, потолкам, фермам и др.

а) прокладка трубопроводов систем внутренней канализации с трубами из полимерных материалов в земле, под полом здания допускается с учетом возможных нагрузок;

б) прокладка стояков предусматривается скрытая в коммуникационных шахтах, штрабах, каналах и коробах, ограждающие конструкции которых выполняются из негорючих материалов, за исключением лицевой панели, обеспечивающей доступ к стоякам;

в) лицевую панель изготавливают в виде двери из горючих материалов (группы горючести не ниже Г2);

г) прокладку канализационных и водосточных трубопроводов допускается предусматривать открыто – в подвалах зданий при отсутствии в них производственных, складских и служебных помещений, а также на чердаках и в санузлах жилых зданий;

д) места прохода стояков через перекрытия должны быть выполнены в соответствии с п.4.7;

е) участок стояка выше перекрытия на 8-10 см (до горизонтального отводного трубопровода) следует защищать цементным раствором толщиной 2-3 см;

ж) перед заделкой стояка раствором на трубы необходимо закрепить без зазора звукоизоляционный кожух из негорючего утеплителя толщиной 30 мм, имеющего гидроизоляционное или фольгированное покрытие с внешней стороны;

з) при пересечении трубопроводами ограждающих конструкций с нормируемой огнестойкостью должны быть выполнены условия по огнестойкости узлов пересечения в соответствии с [2].(Измененная редакция, Изм. N 1).

– водосточных стояков;

– канализационных трубопроводов на хомутовых безраструбных соединениях.(Измененная редакция, Изм. N 1).

Системы водоснабжения и водоотведения промышленных предприятий

Материал труб для канализационных трубопроводов, прокладываемых в зданиях и сооружениях в особых природных и климатических условиях, следует принимать согласно 8.3.7.

Водоснабжение и водоотведение цеха

9.1.1 Прокладку напорных и самотечных трубопроводов и их выпусков следует предусматривать с учетом требований, приведенных в 6.1.1-6.1.9.

9.1.2 Стыковые соединения труб следует выполнять на резиновых уплотнительных кольцах.

9.1.3 Внутренние водостоки промышленных зданий следует предусматривать подвесными. Когда по требованиям технологии производства устройство подвесных водостоков невозможно, допускается принимать их прокладку в соответствии с требованиями 6.1.1-6.1.9.

9.1.4 При наличии в районе строительства наружной сети поверхностного стока выпуски водосточных систем следует предусматривать согласно требованиям к выпускам канализации.(Измененная редакция, Изм. N 1).

9.1.5 Не допускается прокладывать в одном канале выпуски водостока с другими системами водоотведения (канализации), кроме системы, отводящей незагрязненные сточные воды.(Измененная редакция, Изм. N 1).

9.1.6 При отсутствии дождевой или общесплавной канализации следует предусматривать выпуск воды из внутренних водостоков в открытые водонепроницаемые лотки.Под лотками следует предусматривать уплотнение грунта на глубину 0,2-0,3 м. Лотки под тротуарами и проезжей частью автомобильных дорог следует перекрывать железобетонными плитами.

9.1.7 В грунтовых условиях типа I с частичной или полной ликвидацией просадочных свойств допускается прокладка транзитных сетей канализации (выпуски в канализацию выше уровня пола) в подвальных этажах зданий и через подземные хозяйства производственных зданий (технологические подвалы, приямки, тоннели и т.д.) без нарушения технологического процесса и выполнения требований техники безопасности.

9.1.8 В грунтовых условиях типа II не допускается пересечение канализационными трубопроводами деформационных швов между смежными отсеками зданий и сооружений.

9.2.1 Жесткая заделка трубопровода в кладке стен и в фундаментах не допускается. При пропуске труб через стены и фундаменты должен обеспечиваться зазор не менее 0,2 м. Зазор должен заполняться эластичными негорючими, водо- и газонепроницаемыми материалами.

9.2.2 Не допускается пересечение трубопроводами деформационных швов зданий.

9.2.3 Стыковые соединения раструбных труб и труб, соединяемых на муфтах, прокладываемых в районах с сейсмичностью 8-9 баллов, должны обеспечивать герметичность при возможных просадках, для чего следует применять резиновые уплотнительные кольца.

9.2.4 В местах поворота стояка из вертикального в горизонтальное положение следует предусматривать бетонные упоры.

9.2.5 Насосы, устанавливаемые на системах перекачки сточных вод и местных очистных сооружений, должны присоединяться к трубопроводам через виброизолирующие устройства и арматуру.

9.3.1 Для сетей водоотведения (канализации) и водостоков следует соблюдать соответствующие требования раздела 6 для подрабатываемых территорий.(Измененная редакция, Изм. N 1).

9.3.2 Выпуски канализации и водостоков из зданий и сооружений, возводимых на подрабатываемых территориях групп I-IV, а также на территориях групп Ik-IVk, допускается выполнять из труб из полимерных материалов, чугунных или хризотилцементных труб.

Водоснабжение и водоотведение цеха

9.3.3 Уклоны выпусков и труб внутренней канализационной сети зданий следует назначать с учетом ожидаемой осадки земной поверхности.

9.3.4 Стыковые соединения трубопроводов внутренней канализации следует выполнять подвижными за счет применения эластичных заделок. В зданиях, защищаемых по жесткой конструктивной схеме, допускается предусматривать жесткую заделку стыковых соединений.

9.3.5 Не допускается пересечение трубопроводами деформационных швов зданий.

9.3.6 Не допускается скрытая прокладка труб внутренней канализации в бороздах и штрабах стен здания, защищаемого по податливой конструктивной схеме.

9.3.7 Для внутренней канализации зданий следует использовать трубы и соединительные части из полимерных материалов.

9.3.8 При защите здания в процессе его эксплуатации методом выравнивания трубопроводы канализации, прокладываемые в подвалах или подпольях, не должны затруднять выполнение работ по выравниванию здания.

Водоснабжение и водоотведение цеха

9.4.1 Внутренние водостоки следует предусматривать с открытым выпуском.

9.4.2 Транспортируемую жидкость следует предохранять от замерзания при расчетных эксплуатационных и аварийных режимах.Подогрев канализационных стоков допускается обеспечивать дополнительным сбросом водопроводной воды.Примечание – Сброс водопроводной воды в канализацию в концах тупиковых участков и на перемычках, не обеспечивающих надежной циркуляции, допускается на основании результатов технико-экономических расчетов, подтверждающих целесообразность такого решения за счет увеличенного расхода воды.

9.4.3 Системы водоотведения (канализации) следует оснащать комплектом приборов, обеспечивающих систематический контроль и по возможности автоматическое регулирование температурного и гидравлического режимов трубопроводов, а также температурного режима грунтов в основаниях трубопроводов.(Измененная редакция, Изм. N 1).

9.4.4 Количество выпусков канализации необходимо принимать минимальным и соблюдать при этом следующие условия:уклоны труб и каналов необходимо направлять от здания;воздух, вентилирующий каналы, должен забираться из проветриваемых подполий зданий;в местах непосредственного примыкания каналов свайные фундаменты зданий следует заглублять на 2-3 м ниже расчетной величины.

9.4.5 На выпусках канализации, где не предусматривается тепловое сопровождение, наряду с термоизоляцией следует предусматривать дополнительный изоляционный слой из эффективных теплоизоляционных материалов меньшей теплопроводности.

Qсбр = Qист – Qпот.

Сточные воды в зависимости от вида загрязнений и других условий перед сбросом в водоем должны проходить через очистные сооружения. В этом случае количество сбрасываемых в водоем сточных вод уменьшается, поскольку часть воды отводится со шламом.

При системе водообеспечения с последовательным использованием воды (рис. 4.2, б),которое может быть двух-трехкратным, количество сбрасываемых сточных вод уменьшается в соответствии с потерями на всех производствах и на очистных сооружениях, т.е.

Qсбр = Qист  – (Qпот.1   Qпот.2   Qшл).

Повторное использование сточных вод после соответствующей их очистки получило в настоящее время широкое распространение. В ряде отраслей промышленности (черной металлургии, нефтеперерабатывающей) 90…95 % сточных вод используется в системах оборотного водоснабжения и лишь 5…10 % сбрасывается в водоем.

Если в системе оборотного водоснабжения промышленного предприятия вода является теплоносителем и в процессе использования лишь нагревается, то перед повторным применением ее предварительно охлаждают в пруду, брызгальном бассейне, градирне (рис. 4.3, а); если вода служит средой, поглощающей и транспортирующей механические и растворенные примеси, и в процессе использования загрязняется ими, то перед повторным применением сточная вода проходит обработку на очистных сооружениях (рис. 4.3, б); при комплексном использовании сточные воды перед повторным применением подвергаются очистке и охлаждению (рис. 4.3, в).

Qист = Qпот   Qун   Qшл   Qсбр.

Подпитка систем оборотного водоснабжения может осуществляться постоянно и периодически. Общее количество добавляемой воды составляет 5…10 % общего количества воды, циркулирующей в системе.

Следует отметить, что приведенные схемы прямоточного и оборотного водоснабженияпромышленных предприятий (см. рис. 4.2 и 4.3) носят общий характер. В практике часто встречаются комбинированные системы водоснабжения и водоотведения с различными схемами в зависимости от специфики производства, местных условий, напряженности водного баланса и др.

Эффективность использования воды на промышленных предприятиях оценивается тремя показателями: количеством использованной оборотной воды; коэффициентом использования; потерями воды.

где Qоб, Qист и Qc – количество воды, используемой соответственно в обороте, забираемой из источника и поступающей в систему водоснабжения с сырьем.

где Qпосл – количество воды, используемой в производстве последовательно.

Для систем водообеспечения промышленных предприятий рекомендуется составлять баланс воды, включающий потери на сбросы и необходимое добавление компенсирующих расходов воды в систему. 

Поступление воды в систему осуществляется не только из источников водоснабжения и после повторного ее использования, но также с исходным сырьем и полуфабрикатами, со вспомогательными веществами (топливом, реагентами и т.п.), с атмосферными осадками(дождем, растаявшим снегом), в виде шахтного или рудничного водоотлива, а также подземной (дренажной), инфильтрационной воды и др.

Общий дефицит воды в системах водообеспечения складывается из расходов на безвозвратное потребление (унос с продуктом и отходами), мойку полов, полив проездов и насаждений, испарение в охладителях оборотной воды, унос с воздухом в виде капель из охладителей оборотной воды, естественное испарение с водной поверхности, транспирацию растительностью в водоемах, фильтрацию из системы в почву, сброс оборотной воды в водоемы при ухудшении её качества, сброс сточных вод в водоем.