Водоснабжение промышленного предприятия

 

5.БАЛАНС  СОЛЕЙ В СИСТЕМЕ  ОБОРОТНОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ

Исходные  данные для расчета:

а) Расход оборотной воды Q_об = 94,6 м³/сут;

б) Требуемая концентрация солей в системе  С_тр=1000 г/м³;

в) Остаток воды в цикле после испарения на охлаждение Q₁ =93,37 м³/сут (СНиП 2%);

г) Концентрация солей в системе (что там сейчас плавает)

С₁ =

= =604,18мг/л (данные);

д) Расход добавочной воды, исходя из количества воды,

    которое испарилось: Q_доб = = =7,91

е) Концентрация солей в добавочной воде С₂ = 315,1 мг/л.

5.1) Определим солевой баланс, т.е. какова будет концентрация солей на выходе и будет ли она находиться в допустимых пределах: 

       

       (93,37*604,18)+(7,91*315,1)=94,6*С₁^*

       58904,98=94,6*C

       С₁^*=58904,98/94,6

       С₁^* = 623 мг/л.

Т.к. С=2491 мг/л>С_тр=1000 мг/л, то вводим установку обессоливания.  
 

Q₁ = 93,37 м³/ч (4,92 м³ испарилось)

C₁=1365,43 мг/л                           С=2491мг/л                Q = 93,37 м³/ч                           далее

От градирни                                                                        Стр=1000 мг/л                      опять

                                                                                                                                             охлаждать

                                      Q_доб = 7,91 м³/сутки

                                      С₂ = 315,1 г/м³

        из реки поступает

                                      добавочная вода

       рис. 1 Балансовая схема в цикле оборотного водоснабжения 
 

 Для получения в системе после охлаждения воды с концентрацией С_тр=1000 мг/л часть воды направляется на обессоливание для получения концентрации 10 мг/л. Затем обессоленная вода смешивается с остальной водой и получается вода с требуемой концентрацией С_тр:                                                                                                                        

                                                                         

                                                                                        Q₃ = 56,85 м³/ч

                                                                                        С₃ = 10 мг/л

                                                                             

           Q = 93,37 м3/ч           Q=94,6 м³/ч                                     Q₁ = 93,37 м³/ч

            C = 1365,43 мг/л                   С =1365,43 мг/л                                                С_1тр=1000 мг/л

       

Рис. 2 Балансовая схема для определения производительности установки обессоливания

Определим  производительность установки обессоливания (сколько Q поступит на обессоливание):

Q₃=56,85м³/ч.=1357,92 м³/сут 

Проверка                                      

(94,6- 56,85)*2491+(56,85*10)=94,6* С₁^*

С₁^*=1000 мг/л 

Для получения  воды с концентрацией С_тр = 1000 мг/л необходима установка обессоливания производительностью 56,85 м³/сут.

 

6.ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ  БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБРАСТАНИЙ

 

    Для предупреждения развития бактериальных  биологических обрастаний в теплообменных аппаратах и трубопроводах применяем хлорирование оборотной воды в соответствии с прил.11 СНиП. Дозу хлора определяем исходя из хлорпоглощаемости добавочной воды:

=5*1,6+2=10,04мг/л.

где: П  – хлорпоглощаемость воды, добавляемой в систему, П = 5 мг/л.

Отсюда  определяем производительность хлораторов:

= кг/ч;

где: Qохл – это расход оборотной воды Qохл=94,6м³/сутки.

Т –  продолжительность периода хлорирования, Т=1 ч (СНиП прил.11).

n – число периодов обработки воды хлором в сутки, n=2 (СНиП прил.11). 

    Для предупреждения биообрастаний градирен применяется дополнительное периодическое  хлорирование воды перед поступлением ее на охладитель. Принимаем дозу добавочного хлора 7-10мг/л и периодичность обработки 3 – 4 раза в месяц по 1 часу.

Кроме хлорирования применяют обработку  раствором медного купороса. Доза медного купороса 1-2мг/л, периодичность 3-4 раза в месяц, продолжительность 1 час.

Определяем  емкость бака для приготовления  раствора медного купороса:

= м³;

где: t – продолжительность введения медного купороса, 1 час;

D – доза медного купороса, 2 мг/л;

С_мк – концентрация медного купороса  в растворе, 20000 г/м³. 

 

7.БОРЬБА  С МЕХАНИЧЕКИМИ  ОТЛОЖЕНИЯМИ В  ОБОРОТНОЙ СИСТЕМЕ 

    В оборотную систему водоснабжения предприятия вносится большое количество грубодисперсных примесей с добавочной водой (природной) и с воздухом на градирне. Возможность и интенсивность образования механических отложений в резервуарах градирни и в теплообменных аппаратах определяется на основе опыта эксплуатации оборотных систем предприятий, расположенных в данном районе. Для уменьшения количества грубодисперсных примесей, вводимых в систему оборотного водоснабжения, применяем осветление добавочной воды непрерывно, т. к. концентрация взвешенных веществ в источнике 20 мг/л. Для интенсификации процесса осветления применяем коагулирование воды и ее фильтрование. Как было сказано выше, определим дозу извести для подщелачивания добавочной воды (для улучшения процесса хлопьеобразования механических примесей) по формуле (5) СНиП стр.105:

    Ди=0,4 мг/л..

    Поступление механических загрязнений в виде пыли из воздуха является основной причиной механических отложений в оборотной системе.

Количество пыли из воздуха можно выразить величиной:

=0,203*1,95=0,396 , г/м³;

К – экспериментальный  коэффициент, зависящий от плотности  орошения на охладителе, К=1,95;

 С_возд – загрязненность воздуха, 0,203 г/м³.

    Для предотвращения и удаления механических отложений в теплообменных аппаратах  предусматриваем периодическую  гидроимпульсную очистку их в  процессе работы. В трубопроводах  предусматриваем скорости течения  воды не менее 1,5 м/с. Также необходимо принимать систематическую чистку резервуаров под градирней. 

 

 

8.1.ТРЕБОВАНИЯ  К КАЧЕСТВУ ВОДЫ

• кремниевая кислота [SiO₃] – 0,03 мг/л;
• железо общее [Fe²⁺] и [Fe³⁺] – до 0,1 мг/л;
• свободная углекислота [CO₂] – 0 мг/л;
• жесткость Ж – до 0,01 мг-экв/л;
• солесодержание – до 10 мг/л.

 

8.2.ВЫБОР  СХЕМЫ ВОДОПОДГОТОВКИ 

Учитывая  исходные данные и требования к качеству воды выбираемые в соответствии с прил.7 и 8 СНиПа 2.04.02 – 84, обессоливание ионным обменом, принимаем двухступенчатую схему обессоливания воды:

М - Н I – А I – Н II – Д – А II;

М – механические фильтры;

Н I, Н II – водород–катионитовые фильтры первой и второй ступени;

А I, А II – анионитовые фильтры первой и второй ступени;

Д –  декарбонизатор (дегазатор).

    В соответствии с принятой схемой обессоливания, требованиями к качеству обессоленной воды и показателями качества исходной воды предусматривается загрузка катионитовых фильтров I и II ступеней сильнокислотным катионитом марки КУ-2. Анионитовый фильтр I ступени загружается слабоосновным анионитом АН-2Ф, II ступени – сильноосновным анионитом АВ – 17.

    Расчет  начинается с оборудования, расположенного в «хвосте» установки, что дает возможность  учесть дополнительную нагрузку на предыдущую ступень, связанную с расходами  воды на собственные нужды рассчитываемой ступени

8.3.РАСЧЕТ МЕХАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ ПОСЛЕ КОАГУЛЯЦИИ

 

       Определяем  дозу щелочи, необходимую для улучшения  процесса хлопьеобразования: 

       

  , мг/л;

       D_к – максимальная, в период подщелачивания, доза безводного коагулянта, мг/л;

       е_к – эквивалентная масса безводного коагулянта, сернокислый алюминий, мг/мг-экв;

       К_щ – коэффициент, равный для извести по CaO – 28;

       Щ_о – минимальная щелочность воды, мг-экв/л. 

       

 мг/л.

    Определяем  количество примесей, поступающих с исходной водой: 

       

   , мг/л;

М –  количество взвешенных веществ в  исходной воде, мг/л (принимается равным мутности воды);

       D_к – доза коагулянта по безводному продукту, мг/л;

       К_к – коэффициент, принимаемый для очищенного сернокислого алюминия 0,5;

       Ц – цветность исходной воды, град.;

       В_и – количество нерастворимых веществ, вводимых с известью, мг/л. 

       

   , мг/л;

       К_и – долевое содержание CaO в извести;

       D_и – доза извести, мг/л. 

       

мг/л.

       

  мг/л.

       Определяем  солесодержание после коагуляции: 

       

   , мг/л;

[HCO₃^-]_к, [HCO₃^-]₀ – концентрация HCO₃^- в воде после коагуляции и в исходной воде, мг/л;

[SO₄^2-]₀, [SO₄^2-]_к – концентрация SO₄^2- в исходной воде и в воде после коагуляции, мг/л;

       Р₀ – солесодержание исходной воды, мг/л. 

       

  , мг/л;

       Щ_к – щелочность воды после коагулирования, мг-экв/л. 

       

 мг/л.