Молодежникова Л.И. Технологические энергоносители промышленных предприятий. Часть 2

Подождите немного. Документ загружается.

Очистные сооружения являются наиболее важным элементом сис-

темы заводского водоснабжения. Вопрос о месте расположения очист-

ных сооружений решается при выборе схемы водоснабжения объекта.

Обычно они располагаются вблизи источника водоснабжения, непо-

средственно за насосной станцией первого подъема. Наибольшее рас-

пространение в практике водоочистки имеют схемы очистных сооруже-

ний с самотечным движением воды

. По такой схеме вода, подаваемая

насосами первого подъема, самотеком, последовательно проходит все

очистные сооружения и поступает в сборный резервуар чистой воды, из

которого забирается насосами второго подъема.

Для решения поставленных задач, связанных с очисткой воды, ис-

пользуют следующие методы: флотации, коагулирования, фильтрова-

ния, умягчения воды и др.

Флотация. В ряде

случаев для удаления взвеси используют свой-

ство пузырьков воздуха выносить взвешенные частицы на поверхность

жидкости. Для образования пузырьков в части осветляемой воды (при-

мерно 10 %) растворяют под давлением воздух и подают эту воду в ос-

тальную, находящуюся под атмосферным давлением (в открытой ван-

не). При сбросе давления выделяются мельчайшие пузырьки, флоти-

рующие

взвесь, удаляемую затем со свободной поверхности специаль-

ными скребками.

Коагулирование. В практике очистных сооружений различают

реагентное коагулирование и электрокоагулирование. Коагулирование

делается до фильтрации с целью удаления нерастворимых взвесей, при

этом взвешенные частицы образуют хлопья, что упрощает их механиче-

ское удаление.

При реагентном коагулировании используется сернокислый алю-

миний Al

(SO

)

, железный купорос FeSO

и хлорное железо FeCl

. При

использовании в качестве коагулянта Al

(SO

)

в воде происходит его

диссоциация:

(SO

)

 2A1

+ 3SO



Далее протекает ионный обмен катионов алюминия на катионы,

сорбированные содержащимися в воде взвесями. В результате гидроли-

за оставшихся в избытке катионов алюминия образуется выпадающая в

осадок гидроокись алюминия

А1

+ 3Н

О  А1(ОН

) +3Н

Использование в качестве коагулянта FeCl

, дает хлопьевидную

взвесь:

FeCl

 Fe

+ 3Cl



; Fe

+ 3H

O  Fe(OH)

 + 3Н

Скоростное фильтрование. Скоростное фильтрование применяет-

ся для осветления мутных и цветных вод после коагулирования при реа-

гентном умягчении, обезжелезивании и др. При скоростном фильтрова-

нии к прозрачности фильтрата (воды) не предъявляют таких высоких

требований, как в системах оборотного технического водоснабжения.

Для некоагулированной воды скоростное фильтрование не применяется.

Выбор фильтрующего материала необходимо производить исходя

из возможностей его получения на месте строительства системы водо-

снабжения. Обычно для этих целей

используется песок, гравий, антра-

цит, керамзит, полимерные материалы.

Анализ работы очистных сооружений показал, что сохранение тре-

буемого эффекта фильтрации может быть получено при различной

крупности зерен фильтрующего материала при условии, что одновре-

менно изменяется высота фильтрующего слоя. Характеристики загрузки

скоростных фильтров приведены в СНиП 2.04.02-84.

Умягчение воды. В практике широкое распространение

получили

следующие методы:

1) реагентный, сущность которого состоит в связывании ионов

кальция и магния химическими веществами в малорастворимые и легко

удаляемые фильтрованием (коагулирование с последующим фильтро-

ванием) соединения – карбонат кальция и гидроокись магния:

2СО

+ Са(ОН)

= Са(НСО

)

;

Са(НСО

)

+ Са(ОН)

= 2СаСО

 + 2H

НСО



+ Са(ОН)

= ОН



+ СаСО

 + H

а также

MgSO

+ Ca(OH)

= Mg(OH)

 + CaSO

;

CaCl

+ Na

= CaCO

 + 2NaCl;

2) катионитный, заключающийся в способности ионообмен-

ных материалов (катионитов) замещать присутствующие в воде катио-

ны кальция и магния катионами натрия или водорода (не придают воде

свойств жесткости), которыми предварительно заряжается катионит

(обмен ионов натрия называют Na-катионированием, а ионов водорода

– Н-катионированием).

При Na-катионировании происходят следующие химические реак-

ции:



Na + Ca(HCO

)









Ca + 2NaHCO

;

 Na + MgCl









Mg + 2NaCl;

а при Н-катионировании:



H + Ca(НСОз)









Ca + 2CO

+ 2Н

О;

 H + NaCl







K Na + HCl;

где К – сложный радикал катионита (органический скелет), практи-

чески не растворимый в воде и играющий роль неподвижного аниона;

 – знак, указывающий на способность катионита диссоциировать на

нерастворимый анион и катионы Na

, H

;

3) диализный, протекающий на мембранах. Сущность этого спосо-

ба состоит в том, что жесткая вода движется с одной стороны мембра-

ны, а рассол NaCl – с другой. При этом ионы натрия мигрируют в мем-

брану и далее в исходную воду, а ионы кальция (магния) – в противопо-

ложном направлении (из жесткой воды в

рассол).

Удаление железа. Для окисления двухвалентного железа в трехва-

лентное, задерживаемое фильтром в виде гидрата его оксида, воду обо-

гащают кислородом, доводя его содержание до 0,6...0,9 мг на 1 г двух-

валентного железа. При использовании напорных фильтров воздух (ки-

слород) подается компрессором в трубу, по которой вода поступает в

фильтр, загруженный песком. Скорость

фильтрации при диаметре час-

тиц песка d

= 0,8...1,8 мм и высоте фильтрующего слоя h= 1 м состав-

ляет 5...7 м/ч. Удаление растворенных газов. В процессе подготовки во-

ды часто нужно удалить растворенные в ней О

, СО

и H

S (дегазация

воды). С этой целью применяются химические и физические методы де-

газации воды.

По первому методу обескислороживание воды достигается введе-

нием сульфита натрия Na

, сернистого газа SO

и гидрозина N

Соответственно имеем:

2Na

+ О

 2Na

;

+ O

 2H

O + N

Способ обескислороживания воды путем введения в нее гидрозина

является наиболее совершенным (однако очень дорогостоящим).

Обычно он применяется в качестве шлифующей стадии удаления O

по-

сле физических методов (доведение воды до кипения в деаэраторах с

головками, обогреваемыми водяным паром, сброс давления).

Удаление сероводорода достигается обработкой воды хлором,

следствием чего являются химические реакции:

S + Cl

 S + 2HCl;

S + 4Cl

+ 4H

O  H

+ 8HCl.

Стабилизация технической и подпиточной воды. Стабилизация

воды относится к особым видам ее обработки и применяется, как пра-

вило, только для технических целей. Стабильной считают воду, не вы-

зывающую коррозии металлических элементов технологического обо-

рудования и системы водоснабжения и не дающую отложений на них

карбоната кальция. Основным признаком агрессивности (коррозийно-

сти)

воды служит присутствие в ней углекислого газа.

Стабильность воды определяют по индексу насыщения

0 s

pH pH





где

H – щелочность исходной воды;

H – щелочность при равновесном насыщении исходной воды

карбонатом кальция.

Таким образом, при j = 0 вода считается стабильной; при j < 0 – аг-

рессивной (обладает коррозийными свойствами) и в случае j > 0 воз-

можно отложение карбоната кальция.

Согласно СНиП 2.04.02-84, нестабильную воду нужно подвергать

стабилизации, если j > +0,5 в течение 10 месяцев в году или j <0 более

8 месяцев

в году.

Стабилизация воды с положительным j сводится к добавке в нее

кислоты (H

или НС1) с тем, чтобы j ~ 0. Если вода агрессивна

(j < 0), то для ее стабилизации используют щелочные реагенты (СаО

или Ca(OH)

; NaOH; Na

) в таком; количестве, чтобы приблизить

индекс насыщений к нулю.

Стабилизация воды как при положительных, так и при отрицатель-

ных значениях j, может быть достигнута добавкой гексаметафосфата

натрия. Применений такого реагента при; агрессивной воде позволяет

получить на металлической поверхности оборудования и трубопроводов

метафосфатную пленку, предотвращающую коррозию.

Вопросы к разделу «Водоснабжение»

1. Какие системы водоснабжения вы знаете? По каким основным кри-

териям производят классификацию систем водоснабжения?

Как осуществляется подача воды к потребителю?

Что включает в себя система производственного водоснабжения?

Какова классификация систем производственного водоснабжения?

Какие виды источников водоснабжения вы знаете?

Какие сооружения для забора воды вы знаете?

Проведите классификацию насосных станций.

Что влияет на график суточного потребления технической воды?

От чего зависит величина расхода воды на противопожарные нужды

и как учитывают эту величину расхода при расчете водопотребле-

ния?

10.

Что определяет коэффициент неравномерности водопотребления?

11.

Что называется величиной свободного напора?

12.

Какие виды водопроводных сетей вы знаете? В чем их основное от-

личие?

13.

В чем заключается расчет водопроводной сети?

14.

Какими двумя методами может осуществляться гидравлический рас-

чет водопроводных сетей?

15.

Какие варианты включения насосов существуют?

16.

На какие 2 вида разделяются системы водоснабжения по кратности

использования технической воды? В чем их основное отличие?

17.

Какое основное требование предъявляется к водопроводной сети?

18. Какие виды трубопроводов вы знаете (в зависимости от материала)?

В чем заключаются их основные преимущества и недостатки?

19.

На какие виды подразделяются охладители: а) в зависимости от спо-

соба отвода теплоты? б) в зависимости от способа подвода воздуха к

охлаждаемой воде?

20.

С какой целью производится непрерывная продувка системы обо-

ротного водоснабжения?

21.

Какие основные показатели качества воды вы знаете?

22.

Какими способами осуществляется удаление взвешенных частиц из

водопроводной воды?

23.

Какие способы обеззараживания воды вы знаете? В чем заключаются

их преимущества и недостатки?

24.

Какие методы очистки оды вы знаете? В чем их суть?

Приложение 1

Нормы расхода холодной воды в общественных зданиях:

Наименование водопотребителя

Измеритель

Макси-

мальный

суточный

расход в

л/сут

1. Общежития:

- с общими душевыми

- с душами при всех жилых комнатах

- с общими кухнями и блоками душевых

на этажах при жилых комнатах в каждой

секции здания

2. Гостиницы:

- с общими ваннами и душами

- с душами во всех отдельных номерах

- с ваннами в отдельных номерах, % от

от общего числа номеров

до 25

до 75

до 100

3. Больницы:

- с общими ваннами и душевыми

- с санитарными узлами, приближенными

к палатам

4. Детские ясли-сады

- с дневным пребыванием детей

5. Школы-интернаты

- со спальными помещениями

6. Клубы

7. Предприятия общественного питания

1 житель

койка

1 койка

1 ребенок

1 место

1 блюдо

100

120

110

13,3

Приложение 2

Удельное водопотребление холодной воды на хозяйственно-

питьевые нужды на промышленных предприятиях:

Виды цехов

Нормы расхода воды на 1

человека в смену в л.

Коэффициент часовой

неравномерности водо-

потребления

В цехах с тепловыделени-

ем более 84 кДж на 1 м

/ч

(горячие цехи)

В остальных цехах

2,5

Приложение 3

Режим хозяйственно-питьевого водопотребления населения

Часы

суток

Расчетные расходы воды в % от максимального суточного потребления

при К

ч.макс

1,35 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 2,0

0-1

1-2

2-3

3-4

4-5

5-6

6-7

7-8

8-9

9-10

10-11

11-12

12-13

13-14

14-15

15-16

16-17

17-18

18-19

19-20

20-21

21-22

22-23

23-24

3,13

2,12

2,10

2,55

3,36

4,83

4,93

5,50

5,41

5,03

4,71

4,07

3,91

3,74

4,21

4,48

4,34

4,60

5,14

5,32

5,63

5,23

3,56

2,98

1,92

1,91

2,36

3,23

4,90

5,02

5,68

5,58

5,14

4,76

4,03

3,85

3,66

4,19

4,50

4,35

4,63

5,26

5,48

5,83

5,37

3,46

2,70

1,58

1,57

1,58

2,01

2,99

5,02

5,18

6,05

5,92

5,34

4,86

3,93

3,72

3,49

4,14

4,51

4,32

4,69

5,49

5,78

6,25

5,63

3,25

2,44

1,36

1,26

1,36

1,61

2,75

4,13

5,33

6,42

6,24

5,52

4,92

3,82

3,58

3,32

4,06

4,51

4,29

5,72

5,70

6,07

6,67

5,88

3,04

2,19

1,14

1,02

1,14

1,35

2,52

5,21

5,45

6,77

6,56

5,68

4,98

3,70

3,42

3,14

3,97

4,49

4,23

4,74

5,91

6,34

7,08

6,13

2,84

1,96

0,96

0,83

0,96

1,12

2,31

4,28

5,55

7,12

6,86

5,82

5,01

4,56

3,27

2,96

3,87

4,45

4,17

4,75

6,09

6,61

7,50

6,35

2,64

1,56

0,69

0,53

0,69

0,74

1,91

5,36

5,75

7,81

7,46

6,07

5,03

3,30

2,95

2,60

3,64

4,34

3,99

4,69

6,72

7,11

8,03

6,77

2,26

Приложение 4

Режимы хозяйственно-питьевого водопотребления

на промышленных предприятиях

Восьмичасовая смена Семичасовая смена

Часы

смены

Расходы воды в % от потреб-

ления за смену

Часы

смены

Расходы воды в % от потреб-

ления за смену

=2,5

(горячие цехи)

(другие цехи)

=2,5

(горячие цехи)

(другие цехи)

1-2 12,05 6,25 1-2 10 5,8

2-3

3-4

4-5

5-6

6-7

7-8

8-9

12,05

15,65

12,50

18,75

6,25

12,50

18,75

2-3

3-4

4-5

5-6

6-7

7-8

12,0

21,4

5,9

12,0

21,4

21,5

Приложение 5

Режимы суточного водопотребления в общественных зданиях

Часы

суток

Расходы воды в % от суточного потребления

Общежития,

интернаты

Больницы,

гостиницы

Столовые

Детские

сады

Детские

ясли

Клубы

0-1

1-2

2-3

3-4

4-5

5-6

6-7

7-8

8-9

9-10

10-11

11-12

12-13

13-14

14-15

15-16

16-17

17-18

18-19

19-20

20-21

21-22

22-23

23-24

0,15

0,25

0,30

30,00

6,80

4,60

3,60

2,00

3,00

4,00

3,60

3,30

5,00

2,60

18,60

1,60

1,00

0,2

0,5

3,0

5,0

8,0

10,0

6,0

10,0

6,0

5,0

8,5

5,5

5,0

2,0

0,7

3,0

0,5

12,0

3,0

1,0

18,0

16,0

2,0

1,0

4,0

6,0

3,0

6,0

7,0

10,0

5,0

3,0

15,0

5,5

3,4

7,4

21,0

2,8

2,4

4,5

4,0

16,0

3,0

2,0

3,0

Литература

1. Абрамов Н.Н. Водоснабжение: учебник для вузов / Н.Н. Абрамов.

– 3-е изд., перераб. и доп. – М. : Стройиздат, 1982. – 440 с.

Ленский В.А. Водоснабжение и канализация: учебник для инже-

нерно-строительных вузов / В.А. Ленский. – 4-е изд., перераб. и

доп. – М.: Высшая школа, 1969. – 431 с.

Кедров В.С. Водоснабжение и канализация: учебник для вузов /

В.С. Кедров, П.П. Пальгунов, М.А. Сомов / под ред. В.С. Кедрова.

– М.: Стройиздат, 1984. – 288 с.

Николадзе Г.И. Водоснабжение: учебник для техникумов /

Г.И. Николадзе. – 2-е изд., перераб. и доп. – М. : Стройиздат,

1979. – 238 с.

Сомов М.А. Водоснабжение: учебник / М.А. Сомов, Л.А. Квитка.

– М. : Инфра-М, 2007. – 287 с.

СНиП 2.04.02-84. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.

Раздел 2. Газоснабжение

1 Общие сведения

1.1 Виды горючих газов, их основные свойства и состав

Газоснабжение жилых зданий значительно улучшает условия быта

населения городов и населенных пунктов. Применение газа в городском

хозяйстве, промышленности и энергетике создает благоприятные усло-

вия для улучшения технологических процессов производства, позволяет

применять прогрессивную и экономически эффективную технологию,

повышает технический и культурный уровень производственных

, ком-

мунальных и энергетических установок, позволяет повысить экономи-

ческую эффективность работы производства в целом.

Если сравнить природный газ с другими видами топлива, то его се-

бестоимость в три раза, ниже себестоимости торфа и мазута, в 15–20

раз, ниже себестоимости угля подземной выработки. Только в наиболее

отдаленных от месторождений районах себестоимость газа

выше себе-

стоимости мазута.

Применение газа в быту и промышленности в сравнении с твердым

топливом в 4–5 раз эффективнее. Газ сгорает без образования дыма, в

котором много продуктов неполного сгорания твердого и жидкого топ-

лива, поэтому замена газом других видов топлива способствует очистке

воздушного бассейна населенных пунктов.

В качестве топлива используют газы

природных нефтяных и газо-

вых месторождений, их газовоздушные смеси, а также сжиженные уг-

леводородные газы, отвечающие требованиям ГОСТ 5542–87 для при-

родного газа и ГОСТ 20448–90 для сжиженных углеводородных газов (в

дальнейшем – СУГ).

Газообразное топливо представляет собой смесь горючих и него-

рючих газов, содержащую некоторое количество примесей. К горючим

газам относятся углеводороды,

водород и окись углеводов. Негорючие

компоненты – это азот, двуокись углерода и кислород. Они составляют

балласт газообразного топлива. К примесям относятся водяные пары,

сероводород, пыль. От вредных примесей газообразное топливо очи-

щают. В соответствии с требованиями ГОСТ допускается на 100 м

газа

примесей не более: 2 г сероводорода или аммиака; 5 г цианистых со-

единений; 10 г нафталина, смолы, пыли и других веществ не более

0,1 %.