CC BY
39
ИНФОРМАТИКА, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА И УПРАВЛЕНИЕ
УДК 004.9: 628.16: 661.11
В. Е. Трохин, А. М. Бессарабов, А. Г. Вендило, О. В. Стоянов
CALS-ПРОЕКТ ТИПОВОЙ СИСТЕМЫ ВОДНОГО ХОЗЯЙСТВА ХИМИЧЕСКОГО ПРЕДПРИЯТИЯ
Ключевые слова: CALS-технология, водное хозяйство, химическое предприятие, техническая документация.
На основе CALS-технологии разработана типовая интегрированная система водного хозяйства химического предприятия, включающая в себя 7 локальных систем: оборотного водоснабжения; генерации пара, сбора и обработки конденсата; получения обессоленной воды; получения высокочистой воды; сбора и обработки загрязненных вод; очистки технической воды; горячего водоснабжения.
Keywords: CALS-technology, water management, chemical company, technical documentation.
On the base of CALS-technologies there was developed a standard integrated system of the water management for chemical company including 7 local systems: water recycling; steam generation, collection and treatment of condensate; obtaining of desalted water; producing of high purity water; collection and treatment ofpolluted water; industrial water purification; hot water supply.
Введение
Обеспечение водой промышленных предприятий является одной из важных народнохозяйственных задач. Вода используется в технологических процессах производства и от качества работы систем водного хозяйства зависит не только качество и себестоимость конечной продукции, но и сроки эксплуатации оборудования, и уровень промышленной безопасности. Причем, количество воды, непосредственно поступающей в технологию в качестве действующего вещества (реагента) существенно меньше, чем используемой в разного рода вспомогательных процессах [1].
Большинство систем водного хозяйства промышленных предприятий построены 30-40 лет назад и к настоящему времени существенно изношены [2]. Перед организациями, эксплуатирующими такие системы, встает ряд вопросов: стоит ли ремонтировать существующую инфраструктуру, как сделать работу водооборотных систем, системы водоподго-товки и очистных сооружений наиболее эффективной с минимальными затратами. Технический аудит водного хозяйства позволяет определить фактическое состояние водного хозяйства предприятия, оценить максимально возможную эффективность его работы и разработать концепцию реконструкции водного хозяйства [3].
Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ) по проекту № 16-07-00823 «Теоретические основы разработки и внедрения автоматизированных СЛЬ8-систем управления жизненным циклом научных исследований в химической промышленности».
ОДЬБ-проект интегрированной системы водоснабжения предприятия
Система водного хозяйства предприятия включает в себя значительное число локальных систем, которые обеспечивают функционирование отдельных производственных комплексов (систем) и в общем случае отличаются требованием к воде. Не-
обходимо отметить, что для обеспечения работы одной локальной системы могут быть задействованы несколько других. Например, для перегонки может поступать техническая подготовленная или обессоленная вода, охлаждение осуществляться оборотной водой, нагрев - водяным паром, а дренаж поступать в систему обработки технической воды или систему сбора канализационных стоков. В структуру разработанной нами типовой интегрированной системы водного хозяйства предприятия (СВХП) входят 7 локальных систем (рис. 1).
Краткая характеристика локальных СВХП:
1. Система оборотного водоснабжения состоит из емкостей (бассейнов) исходной воды, охладителей (градирен), насосных станций, емкостей теплой воды, оборудования для очистки, коррекции состава и химической обработки воды.
2. Система генерации пара, сбора и обработки конденсата включает в себя генерирующее оборудование (котельные, парогенераторы); подсистемы подготовки питающей воды, сбора, коррекции, химической обработки и возврата конденсата.
3. Система получения обессоленной воды для нужд производства: технологии, систем генерации пара, обеспечения дальнейшей очистки воды. Такая система включает обратноосмотические, ионно-обменные, дистилляционные установки, комплексы накопления и распределения воды, установки химической обработки воды, очистки и регенерации оборудования.
4. Система получения высокочистой воды для нужд технологии и обеспечения лаборатории. Система включает оборотно-осмотические установки, сорбционные, ионообменные, фильтрационные и дистилляционные установки, емкости накопления и распределения воды, накопления дренажных и других стоков, химической обработки и регенерации оборудования..
5. Система сбора и обработки загрязненных вод (промышленный сток). Данная система включает промежуточные накопительные емкости, насосные
станции, локальные очистные сооружения для химической обработки, отстаивания, очистки, перекачивания к внешним приемникам или использования на предприятии.
6. Система получения технической воды для приема и подготовки сторонней или артезианской воды включает в себя приемные, магистральные, распределительные трубопроводы, насосные станции, оборудование для водоподготовки (усреднения, умягчения, обезжелезивания, дезинфекции и т.п.).
7. Система горячего водоснабжения (ГВС) для обеспечения производственных и вспомогательных помещений горячей водой включает систему бойлеров, накопительных емкостей и перекачивающих станций, предназначенныхдля системы бытового ГВС и обогрева горячей водой теплообменного и иного технологического оборудования.
Рис. 1 - Блок-схема СВХП: 1 - система оборотного водоснабжения; 2 - система генерации пара, сбора и обработкиконденсата; 3 - система получения обессоленной воды; 4 - система получения высокочистой воды; 5 -система сбора и обработки загрязненных вод; 6 - система очистки технической воды; 7 - система горячего водоснабжения
Дренаж, отводимый из систем 2-4, относится нами к условно-чистой воде. При этом сами системы могут дробиться на подсистемы (условно-чистая вода может складываться из воды с системы охлаждения соответствующего оборудования, дренажа перегонных установок и конденсата обратно-осмотических установок, которые могут собираться отдельно либо усредняться).
Трубопроводные сети воды могут включать магистральную/артезианскую воду, дренажные (технические) условно-чистые воды, напорную (прямую) оборотную воду, возвратную оборотную воду, обессоленную воду, конденсат с технологического оборудования, водяной обогревающий пар, также могут включать бытовые стоки (в том числе от мытья полов), промышленные стоки (в том числе от отмывки оборудования и тары), технологическую воду, высокочистую воду (в т.ч. для лабораторного анализа) и воду ГВС.
Разработка технологического комплекса СВХП осуществлялась в рамках наиболее современной и перспективной системы компьютерной поддержки -CALS-технологии (Continuous Acquisition and Life cycle Support - непрерывная информационная поддержка жизненного цикла продукта) [4]. В основе концепции CALS лежит комплекс единых информационных моделей, стандартизация способов доступа
к информации и ее корректной интерпретации.
Для разработки СВХП на основе информационного CALS-стандарта ISO 10303 STEP был создан типовой протокол применения для постоянного технологического регламента [5] (рис. 2). В основе информационной структуры лежит «Положение о технологических регламентах производства продукции на предприятиях химического комплекса».
В типовую схему CALS-проекта технологического регламента интегрированной системы водного хозяйства (ИСВХ) занесены следующие 14 основных категорий верхнего уровня (рис. 2): общая характеристика производств; характеристика производимой продукции; характеристика исходного сырья, материалов, полупродуктов и энергоресурсов; описание технологического процесса и схемы; материальный баланс; нормы расхода основных видов сырья, материалов и энергоресурсов; нормы образования отходов производства; контроль производства и управление технологическим процессом; возможные неполадки в работе и способы их ликвидации; охрана окружающей среды; безопасная эксплуатация производства; перечень обязательных инструкций; чертеж технологической схемы производства (рис. 2а); спецификация основного технологического оборудования.
Рис. 2 - СЛЬ8-проект технологического регламента интегрированной системы ВХП (а - блок-схема системы)
Локальная система оборотного водоснабжения
В целях экономии водных ресурсов и предотвращения загрязнения окружающей среды, целесообразно использовать на предприятии замкнутую систему водоснабжения. Большинство предприятий, которые используют воду как технологическое сырье, применяют типичные схемы водного хозяйства, когда воду с процесса направляют в систему охлаждения и после подготовки возвращают обратно в процессы.
Разработанная нами для завода ЭКОС-1 (Купавна, Московская область) типовая система оборотного водоснабжения - замкнутая система [6], позволяющая повторно использовать промышленные сточные воды, прошедшие процесс очистки на очистных сооружениях замкнутого цикла Система полностью исключает сброс сточных вод в водные объекты или канализацию. Оборотное водоснабжение позволяет решить важнейшие экологические и экономические задачи: значительно (на 85-95%) сократить водопотребление промышленного предприятия, снизить потери ценных компонентов со сточными водами, избежать платы за водоотведение и превышение предельно допустимых концентраций - ПДК сточных вод [7].
СЛЬ8-проект системы оборотного водоснабжения (рис. 3) разрабатывался для технологического отделения с тремя установками периодической ректификации. Потребителями в данной системе являются теплообменники, водокольцевые вакуумные насосы, парожидкостные рубашки и конденсаторы. Все оборудование занесено в базу данных, где создан справочник «Аппараты». В качестве «элементов справочника» выбраны виды оборудования, такие как сборники, ректификационные колонны, градирни, насосы и др. К каждому элементу спра-
вочника можно присоединить характеристику: материал, из которого изготовлено оборудование, составные детали, прочностные характеристики. Присоединение характеристик происходит из предварительно созданных словарей.
Для подпитки в разработанной нами системе оборотного водоснабжения используется техническая (городская) вода. Вода, используемая в целях охлаждения, не должна содержать механических примесей и взвешенных частиц во избежание засорения трубок и камер теплообменной аппаратуры. При наличии в исходной воде органических веществ в количествах, вызывающих образование биологических отложений на охлаждаемых поверхностях, ее необходимо подвергать соответствующей обработке [8].
Используемая для охлаждения вода должна содержать минимальное количество солей временной жесткости, чтобы не допускать образования накипи на поверхностях трубопроводов. Допустимый предел временной жесткости зависит от общего химического состава исходной воды и системы водоснабжения. Охлаждающая вода не должна вызывать коррозию оборудования. Для предотвращения перечисленных проблем, используют различного рода реагенты. Также в предложенной нами системе оборотного водоснабжения решается такая проблема, как предотвращение загрязнения оборотной воды продуктами коррозии, пылью и др. Для этого используются различного рода отстойники и фильтры механической очистки для удаления из вод крупнодисперсных взвешенных частиц.
В системе используются два водосборника. Первая емкость заполняется холодной технической водой. Вторая емкость предназначена для оборотной воды. Вся система автоматизирована и оснащена датчиками. Перед водосборниками установлен во-
досчетчик, измеряющий количество залитой воды. В емкостях также установлены датчики, срабатывающие при открытии вентилей на заполнение емкостей водой. Одновременно с открытием вентилей включается система дозирования реагентов для химиче-
ской обработки. Из сборника раствора дозирующим насосом в напорную линию подаются соответствующие препараты.
Рис. 3 - СЛЬ8-проект локальной системы оборотного водоснабжения (а - чертеж технологической схемы)
Между ёмкостями организуется переток. При переполнении системы, в случае отказа датчиков или превышения уровня жидкости, вода самотеком поступает в канализацию. Разбор воды из ёмкостей производится через нижние вентили. Сбор теплой воды после потребителей осуществляется через воронки, затем жидкость направляется в общий коллектор и из него самотёком в ёмкость для сбора теплой воды, из которого через нижний штуцер, вода поступает на насос тёплой воды и подается на градирню для охлаждения. Охлаждённая вода через патрубок собирается в сборник холодной воды, затем насосом подается потребителям.
При работе системы происходит охлаждение отработанных технологических растворов и воды с целью их повторного использования в производстве. Охлажденная вода поступает в систему с градирен [9]. Процесс охлаждения происходит за счёт испарения части воды при стекании её тонкой плёнкой или каплями по специальному оросителю, вдоль которого в противоположном движению воды направлении подаётся поток воздуха (вентиляторные градирни). В случае с эжекционными градирнями охлаждение происходит за счёт создаваемой среды, приближенной к условиям вакуума специальными форсунками, обеспечивающими высокую площадь тепломассообмена.
Выбор типа градирен производился по технологическим расчетам с учетом заданных в проекте расходов воды и количества тепла, отнимаемого от продуктов, аппаратов и охлаждаемого оборудования, температур охлаждаемой воды и требований к устойчивости охладительного эффекта, метеороло-
гических параметров, инженерно-геологических и гидрологических условий площадки строительства градирни, условий размещения охладителя на площадке предприятия, характера застройки окружающей территории и транспортных путей, химического состава добавочной и оборотной воды и санитарно-гигиенических требований к нему, технико-экономических показателей процесса строительства этих сооружений [10].
Локальная система генерации пара, сбора и обработки конденсата
Разработанная технологическая схема включает в себя 2 автономные подсистемы: подсистема генерации пара и подсистема сбора и обработки конденсата (рис. 4). Подистема подготовки питательной воды - это важнейший компонент в системе обеспечения производства паром. Тщательно спроектированная, контролируемая система обеспечивает бесперебойное и экономичное производство пара. Уменьшая потери при продувке по шламу, предотвращая коррозию паро- и конденсатопроводов и препятствуя накипеобразованию в парогенераторе, она способствует продлению срока службы парогенератора, паро- и конденсатопроводов и соответствующей арматуры. Эксплуатация паровых котлов разрешается только на подходящей для них воде. Расходы на водоподготовку в любом случае ниже стоимости устранения повреждений парокотельной установки.
Рис. 4 - Локальная система генерации пара и возврата конденсата (подсистема сбора и обработки конденсата)
В разработанной подсистеме (рис. 4) конденсат собирается в соответствующие емкости после чего направляется на обработку. В зависимости от требований, могут использоваться различные типы обработки конденсата:
Обезжелезивание конденсата. Если по технологии использования пара конденсат не загрязняется маслами, или обезмасливается потребителем пара, то необходимо в схему очистки конденсата перед ионитными фильтрами включить обезжелезиваю-щий фильтр в качестве первой ступени очистки, совмещая функции механического (обезжелезивающего) и барьерного (предупреждающего случайный проскок масел в фильтрат) фильтров. Обезжелезивающие фильтры могут быть загружены сильно кислотным катионитом КУ-2-8 по ГОСТ 20298, сульфоуглем по ГОСТ 5696, сополимером стирола и дивинилбен-зола по ГОСТ 12271 [11]. Если конденсат не загрязнен нефтепродуктами, то при содержании железа не более 100 мкг/кг специальный обезжелезивающий фильтр не устанавливают. Его функции выполняет катионитный фильтр в Н- или №-форме, загруженный катионитом КУ-2-8 [11].
Умягчение конденсата. При загрязнении конденсата солями кальция и магния и использовании его для подпитки барабанных котлов высокого и среднего давления (9,8 МПа и менее) очистка проводится по схеме одноступенчатого №-катионирования. Если содержание продуктов коррозии в конденсате не превышает 100 мкг/кг, то №-катионитные фильтры совмещают ионообменную и механическую функции. Если содержание железа в конденсате превышает 100 мкг/кг, то перед №-катионитным фильтром устанавливают специальный обезжелезивающий фильтр. Отмывать №-катионитный фильтр после регенерации следует мягкой водой во избежание насыщения части слоя
катионита ионами кальция и магния [11].
Кроме обезжелезивания и умягчения конденсата, в системе также используется определенный набор ингибиторов [8]. Они подаются с помощью насоса-дозатора в узел подпиточной воды. Вода для подпитки и разбавления конденсата поступает с установок обратного осмоса, дистиллятора и т.д. Ингибиторы могут комбинироваться в зависимости от характеристик воды.
В подсистемах генерации пара, как правило, используются паровые котлы различной мощности (производительности) [12]. Они предназначены для генерации насыщенного или перегретого пара. Котлы могут использовать энергию топлива, сжигаемого в своей топке, электрическую энергию (электрический паровой котёл) или утилизировать теплоту, выделяющуюся в других установках (котлы-утилизаторы).
Для структуризации базы данных нами проведена классификация котлов. По источнику топлива, которое приводит в действие отопительное оборудование, котлы могут подразделяться на электрические, газовые, жидкотопливные и твердотоплипные. Также они могут работать на отходах тепловой энергии, выделяемой другими источниками тепла -котлы-утилизаторы.
Паровые котлы рассматриваются в следующих аппаратурных сечениях: энергетическое оборудование; промышленное паровое оборудование; котельные установки, работающие на вторичном тепловом ресурсе. Основой движения топлива в таких агрегатах является насыщенный пар, т. е. тот, который образовался в процессе закипания и по составу находится близко к температуре кипения воды. Кроме того, паровые котлы производятся двух типов: газотрубные и водотрубные. Чертежи и схемы водотрубных паровых котлов намного сложнее газотрубных, но в
обслуживании они гораздо проще.
В процессе эксплуатации вырабатывается вода различной температуры, следствие чего выделяют следующие виды агрегатов:
• Низкотемпературные котлы. На выходе из такого парового котла температура воды достигает 100-110 °С. Такие приборы очень экономичны, имеют высокий КПД работы. К материалу изготовления не предъявляют высоких требований.
• Агрегаты, функционирующие для подогрева воды свыше 150°С. Такие устройства отличаются длительным сроком эксплуатации и высокой степенью надежности в процессе подогрева воды. Функционируют с низким уровнем шума и атмосферу практически не загрязняют. В монтаже и обслуживании очень практичные и недорогие. Сфера использования таких приборов - промышленность и производство.
При выборе отопительного устройства важно определиться с видом топлива, на котором будет происходить эксплуатации парового котла, и определить номинальную мощность агрегата. Не зная этих параметров, будет очень тяжело отрегулировать функциональность всей системы.
Локальная система получения обессоленной воды
Обессоливание воды - это процесс снижения общего содержания солей до значений 5 мг/л и ниже. На сегодня чаще всего для обессоливания используют такие методы: кипячение; реагентный ионный обмен; мембранные вариант нанофильтра-
ция, обратный осмос; электрический диализ - устранение солей электрополем; комбинации любых методов [13].
Каждый вариант обработки воды имеет свои плюсы и минусы. Тот же ионный обмен всем известный слишком дорог в обслуживании. Замены картриджей, потом отходы, с которыми непонятно как поступить и как утилизировать. Так, что для такого способа обессоливания есть свои показатели, когда он становится выгодным. Если солей в воде больше двух миллиграмм, то будет выгоден ионный обмен. Можно устранить соль любого содержания из воды стандартным кипячением [14].
Если есть необходимость получить воду с определенными характеристиками, то тогда используется обратный осмос. Он классический вариант метода обессоливания воды. Среди преимуществ обратного осмоса следует отметить простоту и независимость от солесодержания исходной воды, низкие энергетические затраты и значительно невысокие затраты на сервис и технический уход. Система водоподготовки достаточно легко подвергается мойке, дезинфекции и очистке, не требует использования сильных химических реагентов и необходимости их нейтрализации [15].
В связи с этим в предложенной нами системе получения обессоленной воды (рис. 5) используется обратный осмос. Это установка водоподготовки (1). Дренаж с установки отводится в емкости сбора условно-чистой воды.
Рис. 5 - Локальная система получения обессоленной воды
Система включает 5 основных узлов:
1. Установка водоподготовки. В данном случае используется установка обратного осмоса.
2. Сб-1 и Сб-2 (водосборники) заполняются насосом с установки водоподготовки. Через них про-
ходит распределение обессоленной воды по цеху, по накопительным ёмкостям М-16, М-8/1, вторичной системы распределения обессоленной воды по участку (отдельному крупному потребителю) - в составе накопительно-напорных емкостей Е-10, Е-11 и
распределяющего насоса.
3. М-16, М-8/1П расходные емкости потребителей.
4. Емкости Е-10, Е-11, насос Н-4 □ система распределения обессоленной воды по отдельному крупному потребителю (участку).
5. Емкости очищенной воды. Обеспечение обессоленной водой отдельных потребителей
После системы обессоливания воду собирают в ёмкости сбора чистой воды и направляют на дальнейшее использование. Полученная в данной системе вода поступает на подпитку парогенераторных установок и на приготовление продукта, а также в локальную систему для получения высокочистой воды. Массовая концентрация хлоридов в такой воде менее 0,02 мг/дм3, а сульфатов менее 0,5 мг/дм3.
Локальная система получения высокочистой воды
На вход локальной системы получения высокочистой воды поступает продукт после системы обессоливания (рис. 5). Система включает оборотно-осмотические установки, сорбционные, ионообменные, фильтрационные и дистилляционные установки, емкости накопления и распределения воды, накопления дренажных и других стоков, химической обработки и регенерации оборудования. После проведения в системе необходимых технологических процессов получается высокочистая вода, которая используется для работы фильтрационного оборудования, а также обеспечения работы лаборатории [16].
Раньше для получения высокочистой воды применялась технология дистилляции или бидистилля-ции. Данный метод влечет за собой большие расходы. На сегодняшний день есть возможность гораздо экономичней производить очистку воды для химической промышленности, используя метод обратного осмоса. Когда требуется получение сверхчистой воды, после обратноосмотической системы устанавливаются колонны с ионообменными смолами. Учитывая, что смолы, используемые в ионообменных установках, стоят достаточно дорого, обратно-осмотическая система, установленная перед данными установками, значительно удешевляется процесс очистки воды [17].
В системах получения высокочистой воды предъявляются очень высокие требования по качеству воды на выходе. Для доведения воды до требуемого качества используются многоступенчатые системы очистки. На первом этапе воду очищают от крупных примесей: железо, фтор, взвеси и органические вещества. Для данной очистки используются механические фильтры. Затем производится умягчение воды и удаление солей жесткости. Умягчение воды производится при использовании ионного обмена, когда «жесткие» соли заменяются на «мягкие». Таким способом получается вода, необходимая на начальных этапах получения фармакологических средств и особо чистых веществ, на промывке посуды и оборудования.
На следующем этапе используются такие ме-
тоды водоподготовки как ионный обмен, обратно-осмотические системы, дистилляция, фильтрация. Во время дистилляции вода сначала преобразуется в пар, а затем обратно в жидкое состояние. Во время этого процесса происходит отделение примесей.
Производство деминерализованной воды, по чистоте сходной с водой двойной дистилляции, можно вести при помощи систем ионитовых фильтров. Последовательное прохождение воды через катиониты и аниониты, при условии достаточно длительного контакта жидкости с реагентами, дает весьма позитивные результаты [17].
На сегодняшний день широко зарекомендовали себя и лабораторные мембранные фильтры. Вода, предварительно очищенная от относительно крупных частиц при помощи многослойных фильтров, очищается через полимерную пленку с порами размером в десяти- и стомиллионные доли метра. Подобная миниатюризация пропускных отверстий фильтра дает возможность задерживать на поверхности полимерной пленки практически все частицы вещества - кроме молекул воды [18].
В конце сложной технологической цепочки получается высокочистая вода. Очень важно правильно хранить эту воду. Срок хранения особо чистой воды определяется экспериментальным путем. Однако, многократный забор высокочистой воды из емкости постоянного хранения резко повышает возможность загрязнения остатка. Поэтому объем выработки дистиллированной и деминерализованной воды не должен превышать двух-трехсуточной потребности [16].
Локальная система сбора и обработки загрязненных вод
Загрязненные воды химических производств характеризуются значительным разнообразием, как в отношении состава загрязняющих веществ, так и их концентрации. При выборе системы сбора и очистки сточных вод руководствуются следующими основными положениями: необходимостью максимального уменьшения количества сточных вод и снижения содержания в них примесей; возможностью извлечения из сточных вод ценных примесей и их последующей утилизации [19].
Например для одних из наиболее опасных по сточным водам гальванических производств имеются 2 вида отходов: концентрированные отработанные растворы гальванических ванн и ванн химической обработки; промывные воды ванн горячей и холодной промывки. Попадание плохо очищенных сточных вод, которые содержат цветные металлы, в водные объекты, наносит ущерб народному хозяйству и окружающей природе не только из-за потерь, используемых в производстве металлов, но и вследствие огромного негативного воздействия на окружающую среду [20].
При проектировании систем водоснабжения современных гальванических производств чаще всего возникает необходимость резкого сокращения промышленных сточных вод, поступающих в водные объекты. В зависимости от состава исходных сточных вод, региональных нормативов приема про-
мышленных сточных вод в городские канализационные сети, решаются вопросы применения комплексных методов очистки воды, включающих следующие 5 способов: реагентный, механический, электрохимический, ионообменный и мембранный (обратный осмос).
Предложенная нами система сбора и обработки загрязненных вод включает промежуточные накопительные емкости, насосные станции, локальные очистные сооружения для химической обработки, отстаивания, очистки, перекачивания к внешним приемникам или использования на предприятии малотоннажной химии.
Отведение сточных вод с территории промышленных предприятий, как правило, осуществляется по полной раздельной системе канализации. Для некоторых предприятий при соответствующем технико-экономическом обосновании может быть принята общая система канализации. Если производственные сточные воды нельзя отводить совместно с бытовыми (они могут содержать специфические загрязнения, которые могут вызвать нарушения в работе канализации), устраивают местные очистные сооружения (например, отстойники, нейтрализаци-онные установки и др.), располагая их в цехах или вблизи них.
Локальная система очистки технической воды
В системе осуществляется прием и подготовка магистральной/сторонней или артезианской воды. При этом используется оборудование для усреднения, умягчения, обезжелезивания и дезинфекции воды [21, 22].
В составе подсистем обезжилезивания используются скорые одно- и двухслойные фильтры с оптимальным размером зерен загрузки, толщиной фильтрующего слоя и скоростью фильтрования. Фильтры данного типа предназначены главным образом для удаления из воды железа и марганца, находящиеся в растворенном состоянии по реагент-ным и безреагентым методам, исходя из характеристики исходной воды. Адекватно формам, количеству железа и буферным свойствам исходной воды производятся оптимальный выбор зернистой загрузки: природного происхождения, модифицированной, синтетической и комбинированной [21].
В подсистеме умягчения воды используются ионообменные фильтры, предназначенные для снижения жесткости, опреснения и обессоливания воды. Благодаря применению специальных загрузок фильтры этого типа обладают комплексным действием и способны также удалять из воды определенные количества железа, марганца, нитратов, сульфатов, фторидов, бора, брома, стронция, лития, солей тяжелых металлов, органических соединений. В качестве фильтрующей загрузки используются ряд ионообменных смол. Их основными характеристиками являются высокая рабочая и обменная емкость и эффективность регенерации [22].
Для удаления взвешенных в воде веществ, органических примесей, хлора и его соединений, неприятного вкуса и запаха, цветности органического
характера применяются сорбционные фильтры. Они оснащаются ручным управлением или электронным управляющим клапаном. Отличаются компактной конструкцией, так как не требуют дополнительного оборудования для регенерации.
Локальная система горячего водоснабжения
Обеспечения производственных и вспомогательных помещений горячей водой (технологические и бытовые нужды) осуществляется с помощью систем горячего водоснабжения (ГВС). В схемах водопод-готовки для горячего водоснабжения необходима специальная обработка воды, обусловленная технологическими требованиями, при условии обеспечения качества горячей воды требованиям ГОСТ 287482 «Вода питьевая» [23].
Для противонакипной обработки воды допускается применение как химических (реагентных), так и физических (безреагентных) методов. При химических методах обработки воды допускается известкование или содоизвесткование (при необходимости с коагуляцией), подкисление, катионирование. Эти методы обработки воды могут применяться только на теплоисточниках. К физическим методам относится магнитная обработка воды. Магнитная обработка воды может применяться при напряженности магнитного поля не более 2000 эрстед.
Для противокоррозионной защиты трубопроводов и оборудования допускается термическая деаэрация воды, силикатная обработка и обработка воды комплексонатом цинка (оксиэтилидендифос-фоновой кислоты цинковая соль). Силикатная обработка проводится путем введения жидкого натриевого стекла (силиката натрия) в водопроводную воду; при этом суммарная концентрация силиката в пересчете на 8Ю2 в обработанной воде должна быть не менее 40 мг/л. Остаточное количество комплек-соната цинка не должно превышать 5,0 мг/л. При использовании подземных вод, содержащих ионы двухвалентного железа в количестве более 0,5 мг/л, производится обезжелезивание воды [21].
Система горячего водоснабжения - это комплекс сооружений, предназначенных для приготовления горячей воды, подачи ее с требуемым давлением и температурой к точкам потребления. по способу обеспечения горячей водой точек потребления системы ГВС делят на две группы: централизованные и местные. Централизованными системами называют системы горячего водоснабжения, в которых горячая вода поступает из одного центра (бойлерная, тепловой узел, ТЭЦ, районная котельная). По системе трубопроводов горячую воду подают в помещения к водоразборным точкам или к технологическому оборудованию. В местных системах готовят и потребляют воду в том же помещении. Местные системы применяют в тех случаях, когда горячая вода централизованного горячего водоснабжения не соответствует требуемым параметрам (например, в пищевой промышленности) [1].
Преимущественно, предприятия оборудуют централизованными системами, установленными на самом предприятии. Системы бывают следующих видов: с непосредственной подачей воды из наруж-
ной тепловой сети; с подачей воды из тепловых узлов, присоединенных к наружным сетям с паром или перегретой водой; с подачей воды из водонагревателя.
Также в системе ГВС может использоваться нагретая вода с технологических процессов производства. Например, вода с теплообменников также возвращается в систему горячего водоснабжения. Сети тупиковой системы можно подключать к тепловой через водонагреватель или непосредственно
Для подогрева воды в системах горячего водоснабжения применяют экономайзеры, различного рода водонагреватели, котлы-утилизаторы, использующие теплоту уходящих газов, в жилом фонде -скоростные противоточные водонагреватели, котлы с водоподогревателями, газовые водоподогрева-тельные колонки и т. д. На предприятиях малотоннажных производств чаще всего устанавливают емкостные, скоростные противоточные и контактные (бесшумные, кольцевые и др.) водонагреватели. Теплоносителем для водонагревателей служит или перегретая вода, поступающая от котельной предприятия централизованного теплоснабжения. Температура горячей воды для технологических процессов определяется производственными требованиями.
Заключение
Необходимо сказать, что сбалансированная и взаимодействующая работа всех систем ВХП позволит снизить водопотребление предприятия в целом, потери воды, промышленные и условно-жесткие стоки, повысить эффективность и безопасность производства, уменьшить негативное воздействие предприятия на окружающую среду.
Литература
1. Е.И. Прохоров, И.А.Нечаев, Водоснабжение и санитарная техника, 1, 11-17. (2009)
2. В.И. Кичигин, Н.А. Атанов, Н.Е. Чистяков, Вестник СГАСУ. Градостроительство и архитектура, 2, 62-71 (2011)
3. В.И. Семенихин, Л.М. Догадина, Водоочистка. Водо-подготовка. Водоснабжение, 8, 68. 4-7 (2013)
4. П.М. Елизаров, Е.В. Судов, А.В. Карташев, Качество и жизнь, 1, 5. 40-43 (2015)
5. Т.И. Степанова, А.М. Бессарабов, М.А. Гришин, А.В. Поляков, О.В. Стоянов, Г.Е. Заиков, Вестник Казанско-
го технологического университета, 16, 14. 218-225
(2013)
6. В.Е. Трохин, А.В. Щендрякова, Д.А. Баранов, А.М. Бессарабов, СЛЬБ-технология локальной системы оборотного водоснабжения: Сборник трудов XXVIII Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях» (ММТТ-28), Саратов: Саратов. гос. техн. ун-т им. Гагарина Ю.А, 5, 47-48 (2015)
7. В.А. Немтинов, Ю.В. Немтинова, А.В. Салущева, Теоретические основы химической технологии, 45, 5. 578-587 (2011)
8. О.В. Гусева, Г.Я. Рудакова, Е.А. Сипилина, Л.Г. Васина, А.В. Богловский, А.А. Зонов, Новое в российской электроэнергетике, 2, 42-53 (2012)
9. В.С. Пономаренко, Ю.А. Арефьев, Градирни промышленных и энергетических предприятий: Справочное пособие, М.: Энергоатомиздат: 1998, 376 с.
10. Е.И. Прохоров, Водоснабжение и санитарная техника, 1, 52-57 (2015)
11. Д. Тесля, Пищевая промышленность, 8, 28-29 (2007)
12. П.В. Косенков, Энергобезопасность и энергосбережение, 3, 11-24 (2006)
13. И.А. Тихонов, М.А. Агеев, Вестник Саратовского государственного технического университета, 1, 3. 206-212 (2011)
14. И.Н. Макаренко, И.Н. Трус, В.Н. Грабитченко, Труды Одесского политехнического университета, 1, 235-241
(2014)
15. А.Г. Первов, Водоснабжение и санитарная техника, 7, 4-10 (2009)
16. С.П. Шестаков, Аналитика, 21, 2, 110-117 (2015)
17. А.А. Поворов, Н.В. Корнилова, К.Н. Платонов, Энергосбережение и водоподготовка, 1, 34-37 (2011)
18. В.И. Федоренко, И.Е. Кирякин, С.С. Бурковский, Мембраны, 24, 4, 5-17 (2004)
19. Д.А. Баранов, А.И. Пронин, В.А. Диков, А.А. Иванов, Н.А. Колесова, И.А. Балахнин, М.Г. Лагуткин, Химическое и нефтегазовое машиностроение, 7, 20-22 (2007)
20. Е.Г. Филатова, Г.Н. Дударева, Е.В. Кудрявцева, А.А. Соболева, Водное хозяйство России: проблемы, технологии, управление, 5, 68-74 (2013)
21. Е.Л. Веригина, Т.Б. Ефременко, Л.С. Суродеева, Е.О. Щибро, Известия Московского государственного технического университетаМАМИ, 4, 2. 116-121 (2012)
22. М.А. Исмоилова, К.К. Мирзорахимов, Х.Ч. Камилов, Достижения вузовской науки, 7, 282-285 (2013)
23. И.Р. Татур, Д.В. Шарафутдинова, В.Г. Спиркин, Д.Н. Шеронов, Труды Российского государственного университета нефти и газа им. И.М. Губкина, 1, 120-132 (2013)
© В. Е. Трохин - к.х.н., директор, ПАО Научный центр «Малотоннажная химия» (НЦ «МТХ»), [email protected]; А. М. Бессарабов - д-р тех. наук, проф., заместитель директора по науке, ПАО Научный центр «Малотоннажная химия» (НЦ «МТХ»), [email protected]; А. Г. Вендило - к.х.н., доцент, генеральный директор, ПАО Научный центр «Малотоннажная химия» (НЦ «МТХ»), [email protected]; О. В. Стоянов - д-р техн наук, зав. каф. технологии пластических масс КНИТУ, [email protected].
© V. E. Trohin - PhD, direktor, R&D centre «Fine Chemicals» ,[email protected]; A. M. Bessarabov - doctor of technical Sciences, prof., R&D centre «Fine Chemicals», [email protected]; A. G. Vendilo - PhD, docent, general'nyj direktor, R&D centre «Fine Chemicals», [email protected]; O. V. Stoyanov - professor, doctor of technical Sciences, KNRTU, [email protected].
