1. Определение расходов воды по системе водоснабжения. Расчёт водного баланса.

Расходы на технологические нужды определяются и рассчитываются технологами при проектировании установок. Расходы на тонну перерабатываемого сырья для различных технологических установок зависят от глубины переработки сырья и степени использования тепла. Чем глубже переработка сырья, тем больше удельные расходы воды. Для установок с одинаковым технологическим процессом удельные расходы воды могут отличаться. На крупных установках повторное использование тепла выше и удельный расход воды меньше.

1.1. Расчётные расходы производственной воды

Для определения расчетных расходов производственной воды составляется таблица водопотребления и водоотведения (табл. 1) для всех потребителей завода.

1.2. Определение расходов на подпитку

В процессе оборота часть воды теряется на испарение, капельный унос и продувку.

Горячая вода с установок поступает на водяной блок для очистки и охлаждения. Охлаждение горячей воды производится на вентиляторных градирнях, в результате чего вода частично теряется на испарение и унос.

Потери воды на испарение ориентировочно в процентах от расхода определяются по формуле:

Р1 = k ∙ Δt %, (1)

Δt - перепад температур воды до и после охлаждения, 5...10°С;

k-коэффициент, который принимается для лета-0,16; для зимы-0,08.

Процент потерь воды на градирнях в виде капельного уноса Р₂ при­нимается по табл. 38 [2]. Потерями воды на продувку Рз считается та часть оборотной воды, которая выводится из системы и не возвращается в данную систему.

Потери оборотной воды на испарение P₁ и унос Р₂ в охладителе, на сброс в канализацию Рз компенсируются добавкой в процентах по уравне­нию

P=P₁+P₂+Рз (2)

или

q_подп. = q_исп + q_унос + q_прод (3)

q_подп.- расход подпиточной воды, м³/

q_исп, q_унос, q_прод - потери оборотной воды соответственно на испарение, унос, продувку,м³/ч.

Для восполнения потерь воды в оборотных системах должна быть в первую очередь рассмотрена возможность использования биохимически очищенных стоков I системы канализации.

Потери на испарение и капельный унос рекомендуется компенсиро­вать свежей водой или водой, соответствующей ей по химическому составу (ливневые воды, очищенный конденсат водяного пара).

Из условий соотношения расходов стоков I и П систем имеет место два варианта балансовой схемы оборотного водоснабжения.

На рис.1 представлена балансовая схема оборотного водоснабже­ния при q^'₂ < q^// _1.

По данной схеме в 1-ю оборотную систему водоснабжения возвращается только часть стоков из 2-ой системы . Остальная часть стоков в количестве возвращается во 2-ую систему оборотного водоснабжения. Соответственно определяются расходы подпиточной воды для 1-ой и 2-ой систем оборотного водоснабжения из водоема:

q^/_подп = q^/_исп + q^/_унос + (q^/₂ – [q^// ₁] ^/)

q^//_подп = q^//_исп + q^//_унос + [(q^//₂+ q^//₁) – [q^// ₁] ^//)]

где q^/₂ - продувочный расход, сбрасываемый 1 системой оборотного водоснабжения на очистные сооружения II системы канали­зации;

[(q^//₂+ q^//₁) - [q^// ₁] ^//)] – продувочный расход, сбрасываемый 2 системой оборотного водоснабжения в системы канализации с учетом возвратного очищенного стока [q^// ₁] ^//.

Испарение воды в оборотной системе влечет за собой ее минерализа­цию. Солесодержание оборотной воды стабилизируется при условии равен­ства количества вводимых солей количеству выводимых по уравнению ба­ланса солей:

С_подп∙Р = С_об(P₂+Р₃) = С_об(P – Р₁)

где С_подп - концентрация солей в подпиточной воде, мг/л;

С_об - концентрация солей в оборотной воде, мг/л.

Из условия "упаривания" воды в оборотной системе С_об всегда больше С_подп. Обозначим:

С_об/С_подп = k

где k - коэффициент концентрирования растворенных минеральных солей и других примесей в оборотной воде при условии исключения выпадения их в осадок.

k = Р/(P – Р₁)=1/(1 – Р₁/Р)

Это уравнение позволяет рассчитать коэффициенты концентрирования по известным значениям водного баланса. Коэффициент концентрирования меняется в зависимости от сезона года, так как изменяется процент испаре­ния воды. Изменение величины k влияет на общее солесодержание оборот­ной воды. На основании выше сказанного и согласно [2, п. 11.8] для систем оборотного водоснабжения составляется баланс воды, учитывающий поте­ри, необходимые сбросы и добавления воды в систему для компенсации убыли из нее.

На рис.2. представлена балансовая схема, которая показывает взаи­мосвязь между 1-й и 2-й системами оборотного водоснабжения и очистны­ми сооружениями I и II систем канализации. На схеме представлены прин­ципиальные направления потоков воды и их расходы. Величина каждого расхода, м³/ч, определена в балансовых таблицах 2 и 3 соответственно для 1-й и 2-й систем оборотного водоснабжения (графы 1-8).

Техническое совершенство системы оборотного водоснабжения предприятия оценивается процентом использования оборотной воды Р₄ (водооборот). Для 2-й системы оборотного водоснабжения:

Р₄ = 100% – Р"

где Р" - процент подпитки 2-й оборотной системы свежей водой из водоема от Q_охл, т.е.

Р" = q^"_подп/Q^"_охл ·100%

Для 1-й системы оборотного водоснабжения Р₄ рассчитывается аналогично.

Процент подпитки оборотной системы суммируется из потерь оборотной воды на испарение P₁, унос P₂, продувку Р₃ в процен­тах от Q_охл

Р = Р₁+Р₂+Р₃ или q_подп. = q_исп + q_унос + q_прод

В табл.2 и табл.3 P₁ и Р₂ найдены от расхода горячей воды Q_гор. Поэтому в графах 9-13 потери воды в процентах приводятся к Q_oхл

Р₁ = q_исп/Q_охл ·100% Р₂ = q_унос/Q_охл ·100%

Р₃ = q_прод/Q_охл ·100% Р = q_подп/Q_охл ·100%

По известным значениям водного баланса в графах 14 табл.2 и табл.3 определены коэффициенты концентрирования.

Для 2-й оборотной системы водоснабжения:

k"= Р" / (Р" – Р"₁) >1

Для 1-й оборотной системы водоснабжения

k =Р_св.в+ k"Р_кан./(Р^/ – Р₁^/)>1

где k" Р_кан. – доля солей, вводимых из 2-й оборотной системы.

Балансовая таблица второй системы оборотного водоснабжения

Таблица 2

№ п/п	Наименование	Ед. изм.	Условные обозначения или расчетная формула	Сезон года
				лето	зима
1	Расход охлажденной воды	м3/ч	Q//охл	2970	2970
2	Расход горячей воды	м3/ч	Q//гор	2733	2733
3	Процент потерь на испарение	%	Р1 = k ∙ Δt	0,96	0,48
4	Потери на испарение	м3/ч	q//исп = (Q//гор∙ Р1)/100	26,24	13,12
5	Процент потерь на унос	%	Р2	0,15	0,15
6	Потери на унос	м3/ч	q//унос = (Q//гор∙ Р2)/100	4,1	4,1
7	Продувка в том числе: во II систему канализации в 1 – ю оборотную систему после очистки	м3/ч	q//прод. = q//1 + q//2 q//2 [q//1 ]/	104 61 43	104 61 43
8	Расход подпиточной воды в том числе: из водоема	м3/ч	q//подп. q//подп. = q//исп + q//унос + q//прод	134,34	121,22
9	Потери воды на испарение, процент от Qохл	%	Р//1 = (q//исп : Q//охл) × 100	0,88	0,44
10	Потери воды на унос, процент от Qохл.	%	Р//2 = (q//унос : Q//охл) × 100	0,14	0,14
11	Продувка	%	Р//3 = ((q//2 + q//1) : Q//охл) × 100	3,5	3,5
12	Подпитка в том числе: из водоема	%	Р// = (q//подп : Q//охл) × 100	4,52	4,08
13	Водооборот	%	Р4 = 100 – Р//	95,48	95,92
14	Коэффициент концентрирования		k// = Р///(Р// - Р//1)	1,24	1,12

Балансовая таблица первой системы оборотного водоснабжения

Таблица 3

№ п/п	Наименование	Ед. изм.	Условные обозначения или расчетная формула	Сезон года
				лето	зима
1	Расход охлажденной воды	м3/ч	Q/охл	3908	3908
2	Расход горячей воды	м3/ч	Q/гор	3575	3575
3	Процент потерь на испарение	%	Р1 = k ∙ Δt	0,96	0,48
4	Потери на испарение	м3/ч	q/исп = (Q/гор∙ Р1)/100	34,32	17,16
5	Процент потерь на унос	%	Р2	0,15	0,15
6	Потери на унос	м3/ч	q/унос = (Q/гор∙ Р2)/100	5,36	5,36
7	Продувка, в том числе: во II систему канализации	м3/ч	q/прод. = q/2 q/2	43 43	43 43
8	Расход подпиточной воды, в том числе: из 2–й системы оборотного водоснабжения после очистки из водоема	м3/ч м3/ч м3/ч	q/Σподп = q/исп + q/унос + q/2 [q//1 ]/ q/подп. = q/Σподп - [q//1 ]/	82,68 43 39,68	65,52 43 22,52
9	Потери воды на испарение, процент от Qохл	%	Р/1 = (q/исп : Q/охл) × 100	0,88	0,44
10	Потери воды на унос, процент от Qохл.	%	Р/2 = (q/унос : Q/охл) × 100	0,137	0,137
11	Продувка	%	Р/3 = (q/прод : Q/охл) × 100	1,1	1,1
12	Подпитка в том числе: из 2 – й системы оборотного водоснабжения после очистки из водоема	% % %	Р/ = Р/1+ Р/2 +Р/3 Ркан = [q//1 ]/ / Qохл×100 Рсв.в. = Р/ - Ркан	2,117 1,1 1,017	1,677 1,1 0,577
13	Водооборот	%	Р4 = 100 – Р/	97,883	98,323
14	Коэффициент концентрирования		k = (Рсв.в. + k// ∙ Ркан)/(Р/ - Р/1)	1,925	1,462