ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЕ

ВОДОСНАБЖЕНИЕ

Системы водоснабжения представляют собой комплекс взаимосвязанных сооружений, предназначенных для обеспечения потребителей города, промышленных предприятий, предприятий сельского хозяйства водой [8, 9].

В задачи системы водоснабжения входят: получение воды из природного источника, улучшение ее качества в соответствии с требованиями потребителей, транспортирование на территорию объекта и подача ко всем точкам отбора потребителями. В точках отбора должны быть обеспечены заданные давления и необходимый расход воды.

Система водоснабжения включает:

- водозаборные сооружения для забора воды из природных источников;

- насосные станции, создающие требуемые давления и расходы в водопроводных трубах;

- сооружения для очистки и обработки природной воды в соответствии с санитарными нормами и требованиями потребителей;

- водоводы и водопроводные сети, транспортирующие воду к объектам потребления;

- регулирующие и запасные емкости-резервуары для хранения и аккумулирования воды.

Очистные сооружения исходной воды чаще всего располагаются вблизи источника водоснабжения (артезианских скважин, озера, реки и др.), т. е. в незначительном удалении от насосной станции первого подъема. Поданная насосами станции первого подъема вода самотеком проходит последовательно все очистные сооружения и поступает в сборный резервуар чистой воды 20, из которого разбирается насосами 19 станции второго подъема и подается в, городской магистральный водопровод или к конкретному потребителю (рис. 47), где: НС - насосная станция; 1 - хлораторы первичного хлорирования; 2 - хлораторы вторичного хлорирования; 3 - растворные баки коагулянта; 4 - расходные баки коагулянта; 5 - емкость-хранилище коагулянта; 6 - баки для гашения извести; 7 - гидроциклон; 8 - гидравлическая мешалка; 9 - дозатор известкового молока; 10 - лопастная мешалка; 11 - расходные баки

полиакриламида (ПАА) с поплавковым дозатором; 12 - дозатор

активированного угля; 13 - расходный бак угольной пульпы; 14 - вакуум - бункер с секторным питателем; 15 - хранилище активированного угля в таре; 16- хранение кремнефтористого натрия в таре; 17 - сатуратор раствора фтора; 18 - вакуум-насос; 19 - насосы; 20 - резервуар чистой воды; 21 - фильтр; 22 - отстойник; 23 - камера хлопьеобразования; 24 - смеситель.

Очистные станции в зависимости от качества воды источника могут выполняться по одноступенчатой или двухступенчатой схеме. На рис. 47 представлена двухступенчатая схема осветления, очистки и обеззараживания воды, подаваемой для хозяйственно-питьевых целей. Вода от НС первого подъема поступает в смеситель 24, куда вводятся растворы коагулянта, хлора и извести, далее вода поступает в камеру хлопьеобразования 23, при этом в нее добавляют флокулянт (хлопьеобразователь) полиакриламид (ПАА) и активированный уголь (для устранения запахов и привкусов), затем вода проходит последовательно через горизонтальные отстойники 22 и фильтры 21. Для поддержания необходимой концентрации фтора в питьевой воде добавляют фтор из сатуратора 17.

Для снижения цветности, привкусов и запаха одновременно с введением активированного угля применяют озонирование, аэрирование и другие методы.

В отдельных случаях схема очистных сооружений хозяйственно­питьевых водопроводов может быть дополнена устройствами для умягчения воды.

Схемы обработки подземных вод в ряде случаев более просты, так как включают лишь сооружения для обеззараживания, умягчения и обезжелезивания воды.

Решению вопроса о компоновке очистных сооружений должны предшествовать выбор схемы технологического процесса, а также установление типа, числа и размеров отдельных сооружений. Схему очистки воды, тип сооружений и их компоновку выбирают на основании требований потребителей к качеству воды и технико-экономических сравнений возможных вариантов.

На промышленных предприятиях, в том числе и на электростанциях, используется вода, прошедшая подготовку на очистной станции. Обычно в городах предусматривают единый водопровод, откуда вода расходуется на хозяйственно - питьевые цели и на пожаротушение. Существует ряд предприятий, каждое из которых может потреблять какое-то количество более дешевой неочищенной воды. Для них можно устраивать самостоятельные водопроводы неочищенной воды, которая может использоваться и для нужд пожаротушения. Однако вследствие территориальной разбросанности промышленных предприятий иногда оказывается экономически целесообразным снабжать их водой питьевого качества от городского водопровода. В настоящее время расход воды на технические нужды городской промышленности составляет 30.40% общего количества воды, подаваемой в сеть городского водопровода.

Итак, на промышленных предприятиях может подаваться вода питьевого качества (по ГОСТ 2874 - 73), а также слабо очищенная или неочищенная, или же только вода питьевого качества.

На предприятии вода используется для коммунально-бытового потребления, нужд пожаротушения, технического использования (для охлаждения подшипников, лопаток дымососов и других элементов оборудования, подверженных воздействию высокотемпературных сред), технологического использования (в качестве растворителя, мойки изделий и оборудования и др.) и как энергоноситель. В последнем случае используется горячая вода для нужд отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха и горячего водоснабжения (ГВС), а также для выработки водяного пара различных параметров.

Горячая вода готовится в специальных подогревателях или в водогрейных котлах. Предварительно вода даже питьевого качества проходит дополнительную обработку: очистку в механических фильтрах и деаэрацию (удаление из воды растворенных в ней кислорода О2 и углекислоты СО2 до количеств, указанных в «Нормах качества подпиточной воды») в специальных установках - деаэраторах. Обычно этим подготовка подпиточной воды и ограничивается. Но в отдельных случаях, при большой жесткости воды питьевого качества, она еще и умягчается в одноступенчатых Na-катионитных или Н-катионитных фильтрах.

При подготовке питательной воды для паровых котлов вода питьевого качества очищается в механических фильтрах, деаэрируется и умягчается в Na - H-катионитных фильтрах по двухступенчатой схеме в соответствии с требованиями к качеству питательной воды.

Пар от паровых котлов поступает на технологию, используется в паровых двигателях (турбинах, насосах) и расходуется на собственные нужды (в теплообменниках, на мазутное хозяйство и пр.). Для уменьшения потерь воды предусматриваются системы возврата конденсата от всех потребителей пара в водопаровой цикл котельной установки.

Системы водоснабжения промпредприятий и электростанций разделяются на прямоточные и оборотные. Прямоточные характеризуются однократным использованием воды из водоемов (озер, рек и др.) с последующим сбросом нагретой использованной воды в очистные сооружения сточных вод и далее в водоем (рис. 48, где: 1 - цеха предприятия, требующие воду высокого качества; 2 - водораспределительная сеть воды высокого качества; 3 - цеха предприятия, требующие воду разного качества; 4 - цеха предприятия, требующие воду низкого качества; 5 - водораспределительная сеть воды низкого качества; 6 - водозаборное сооружение, совмещенное с насосной станцией первого подъема; 7 - комплекс водоочистных сооружений природной воды и насосной станции второго подъема; 8 - сбросной трубопровод; 9 - водоочистные сооружения сточных вод; 10 - канализационная сеть; 11 - водонапорная башня).

Прямоточное водоснабжение обеспечивает минимальную температуру охлаждающей воды в данных климатических условиях. Оно требует умеренных капитальных вложений (около 5 руб/кВт по ценам 1984 г.). Прямоточное водоснабжение принимается во всех случаях, когда оно не противоречит требованиям по охране природы в отношении нагрева воды в источнике водоснабжения, а в самом источнике воды достаточно для покрытия потребности предприятия.

Оборотные системы водоснабжения (рис. 49, где: 1 - охладитель воды; 2 - циркуляционный насос; 3 - сооружение очистки отработавшей воды; 4 - канализационная сеть; 5 - цеха предприятия; 6 - смешанная вода, поступающая в цеха предприятия; 7 - насосная станция третьего подъема; 8 - сборный колодец; 9 - добавочная вода от природного источника; 10 - водоочистные сооружения природной воды и насосная станция второго подъема; 11 - водозаборное сооружение и насосная станция первого подъема; 12 - оборотная очищенная и охлажденная вода; 13 - перекачивающие насосы) применяются в случае ограниченных ресурсов природной воды. При использовании таких систем нагретая и загрязненная вода, сбрасываемая отдельным цехом или предприятием в целом, очищается, охлаждается и вновь подается для использования на те же объекты. В этом случае из природного источника забирается только 3.5% общего количества воды, используемой предприятием, для восполнения потерь при ее обороте.

В качестве охладителей воды могут использоваться естественные (озеро), искусственные (наливные) водохранилища или градирни. По капитальным вложениям наиболее выгодны охладители-водохранилища (в среднем 7 руб/кВт по ценам 1984 г.), они не противоречат требованиям охраны природы, имеют минимальные потери воды на фильтрацию и испарение. Необходимая удельная площадь водохранилища при оборотном водоснабжении составляет 5.10 м /кВт. Для примера: для конденсационной электростанции мощностью 2400 МВт площадь пруда-охладителя при оборотном водоснабжении составляет примерно 24 км.

При такой схеме вода из природного источника подается не в сборный колодец 8 (см. рис. 49), а непосредственно в охладитель воды 1, таким образом исключается насосная станция третьего подъема 7.

При водохранилищах-охладителях напор циркуляционных насосов составляет примерно 12 м. в.ст (0,12 МПа), что обеспечивает минимальный расход электроэнергии на их привод.

Если вблизи предприятия нет достаточно крупного водоема или свободной земли для устройства пруда-охладителя, применяют башенные охладители (градирни). Градирня - конусное сооружение с диаметром основания до 16 м и высотой до 18 м, полое внутри. Внутренняя полость по всей высоте заполняется деревянными решетками или керамическими кольцами (кольца Рашига). Вода циркуляционными насосами подается на верх башни, откуда самотеком по решеткам (кольцам) стекает вниз, снизу вверх нагнетается воздух. Часть воды испаряется, вследствие чего вода охлаждается, внизу башни вода собирается в бассейне, откуда перекачивающими насосами подается в сборный колодец (см. рис. 49).

Недостатки градирни как охладителя воды: напор циркуляционных насосов составляет около 20 м. в.ст (0,2 МПа), расход электроэнергии на их привод почти в два раза больше, чем при использовании пруда-охладителя; довольно значительное количество воды теряется при испарении (до 1% циркулирующей воды); значительны капитальные затраты на систему оборотного водоснабжения с градирнями (почти в 2,5 раза больше, чем при прямоточном водоснабжении). Достоинства градирни: несмотря на

внушительные размеры, площадь, занимаемая градирней, ничтожна по сравнению с площадью, занимаемой прудом-охладителем; градирни

наилучшим образом соответствуют требованиям экологической безопасности.