Отчет по практике на фабрике ООО ОФ «Возрождение»

необходимости в устройстве насосных станций. Расположение водонапорных башен и резервуаров зависит  от рельефа местности. В некоторых  системах используется несколько источников водоснабжения, что ведёт к увеличению числа основных сооружений.

При большой разности отметок  на территории объекта иногда устраивают так называемое зонное водоснабжение, т. е. отдельные сети для районов  города, расположенных на разных отметках, с отдельными насосными станциями. Иногда сооружают повысительные  насосные станции, забирающие воду из основной сети города и подающие её в возвышенные районы. 
Водоприёмные сооружения имеют различное устройство в зависимости от вида источников водоснабжения и местных условий. Для приёма поверхностных вод используются речные, водохранилищные, озёрные, морские водоприёмники. Для приёма подземных вод в зависимости от глубины залегания водоносных пластов применяются трубчатые (буровые) колодцы, горизонтальные водосборы, представляющие собой дренажные трубы или галереи, укладываемые в пределах водоносного пласта. Родниковые воды собираются при помощи каптажных сооружений (каменных резервуаров, приёмных камер и др.), располагаемых в месте наиболее интенсивного выхода родниковой воды. 
Вода поднимается из подземных источников в большинстве случаев центробежными насосами. Весьма эффективны погружные насосы, опускаемые под уровень воды в колодец вместе с электродвигателем, заключённым в водонепроницаемый кожух. При использовании артезианских (напорных) вод после сооружения колодца уровень воды в нём устанавливается над водоносным пластом. Иногда давление в пласте столь велико, что вода самоизливается из колодца на поверхность земли. Для городских водопроводов, использующих подземные воды, обычно сооружают группу колодцев. Вода из них поступает в сборный резервуар и оттуда подаётся потребителям насосной станцией. Шахтные колодцы применяют при относительно неглубоком залегании подземных вод. В зависимости от глубины шахтных колодцев подъём воды из них может быть осуществлен обычными или погружными насосами. В системах водоснабжения населённых мест водоприёмные сооружения всех типов включаются в зону санитарной охраны. 
Насосные станции современных систем водоснабжения оборудуются, как правило, центробежными насосами с электрическим приводом, а также регулирующей, предохранительной и контрольно-измерительной аппаратурой.

Многие насосные станции  имеют телеуправление и полностью  автоматизированы. 
Очистные сооружения обрабатывают природную воду с целью придания ей качеств, соответствующих требованиям потребителей. Очищенная вода подаётся к объекту по водоводам и разводится по его территории водопроводной сетью. К уличной сети присоединяются домовые ответвления, по которым вода вводится в здания. Внутри зданий устраивается сеть внутреннего водопровода, подводящая воду к точкам её разбора через различные водоразборные устройства (краны). В благоустроенных жилых домах и в некоторых общественных зданиях устраиваются также системы, снабжающие потребителей горячей водой. В производственных зданиях вода подводится к различным технологическим агрегатам, машинам, аппаратам, котлам и т.д. Разбор воды осуществляется частично и из наружной (уличной) сети через водоразборные колонки (краны).

Подача воды для тушения  пожаров осуществляется из наружных пожарных гидрантов, располагаемых  на уличной сети. Внутренние пожарные краны устанавливаются в общественных и производственных зданиях, а также  в жилых домах выше 11 этажей. 
Для промышленных предприятий (в определённых условиях) применяют так называемые оборотные системы водоснабжения[Приложение 8,б], а также системы с последовательным использованием воды. Оборотные системы служат для предотвращения нерационального использования природных вод и их загрязнения. В таких системах воду после надлежащей обработки (охлаждения или осветления) снова подают потребителям. Для охлаждения воды в оборотных системах применяются градирни, бассейны брызгальные, охладительные пруды. При этом из источника подаётся вода только для восполнения её потерь при охлаждении и безвозвратных её расходов в производстве. Таким образом, количество воды, забираемой из источника, при оборотной системе значительно меньше, чем при обычной прямоточной системе. Это позволяет иногда использовать природный источник, который при прямоточной системе был бы недостаточным для данного потребителя. Системы с последовательным использованием воды применяют в тех случаях, когда вода, сбрасываемая одним производственным потребителем, может употребляться другим. Это также уменьшает количество воды, которое надо забирать из источника водоснабжения. 
Вследствие значительного роста водопотребления в населённых местах (в результате роста числа жителей, а также при наличии всех видов благоустройства) и промышленности в некоторых районах местные природные источники оказываются недостаточными для удовлетворения потребностей в воде. В такие районы вода подаётся из удалённых источников. Так, одним из источников водоснабжения Москвы является р. Волга, из которой вода поступает по каналу на расстояние 128 км; в центральные районы Донбасса вода подводится каналом и водоводами на расстояние 130 км. 
Санитарный надзор. Качество подаваемой населению воды (на всём пути её транспортирования от водопроводной станции до потребителя) подвергается строгому санитарному контролю. Санитарный надзор, осуществляемый районными и городскими санэпидстанциями, распространяется на все системы хозяйственно-питьевого водоснабжения населённых мест и другие системы, подающие воду питьевого качества. Органами Государственного санитарного надзора в СССР утверждено "Положение о проектировании зон санитарной охраны централизованного водоснабжения и водных источников", обязательное для всех организаций, проектирующих и строящих системы водоснабжения, и для всех водопроводных предприятий. На территории, входящей в зону санитарной охраны, устанавливается режим, обеспечивающий надёжную защиту источника водоснабжения от загрязнения и сохранение требуемых качеств воды. Проект зон санитарной охраны составляет неотъемлемую часть каждого проекта водоснабжения, без которой он не может быть утвержден.

Водоподготовка

Вредное влияние примесей, содержащихся в промышленной воде, зависит от их химической природы, концентрации, дисперсного состояния, а также  технологии конкретного производства использования воды. Все вещества, присутствующие в воде, могут находиться в виде истинного раствора (соли, газы, некоторые органические соединения в коллоидном состоянии) и во взвешенном состоянии (глинистые, песчаные, известковые  частицы).

Растворенные в воде вещества образуют при нагревании накипь на стенках аппаратуры и вызывают коррозионное разрушение ее. Коллоидные примеси  вызывают загрязнение диафрагмы  электролизеров, вспенивание воды. Грубодисперсные взвеси засоряют трубопроводы, снижают их производительность, могут  вызвать их закупорку. Все это  вызывает необходимость предварительной  подготовки воды, поступающей на производство - водоподготовку.

 

 

Промышленная водоподготовка представляет собой комплекс операций, обеспечивающих очистку воды - удаление из нее вредных примесей, находящихся  в молекулярно-растворенном, коллоидном и взвешенном состоянии. Основные операции водоподготовки: очистка от взвешенных веществ отстаиванием и фильтрованием, умягчение, в отдельных случаях - обесцвечивание, нейтрализация, дегазация  и обеззараживание.

Процесс отстаивания позволяет осветлять воду вследствие удаления из нее грубодисперсных веществ, оседающих под действием силы тяжести на дно отстойника. Отстаивание воды проводится в непрерывно- действующих отстойных бетонированных резервуарах. Для достижения полноты осветления и обесцвечивания декантируемую из отстойника воду подвергают коагуляции с последующим фильтрованием

Коагуляция - высокоэффективный процесс разделения гетерогенных систем, в частности, выделение из воды мельчайших глинистых частиц и белковых веществ. Осуществляют коагуляцию введением в очищаемую воду небольших количеств электролитов Al₂(S0₄)₃> FеS0₄ и др. соединений, называемых коагулянтами. Физико-химическая сущность этого процесса в упрощенном виде состоит в том, что коагулянт в воде превращается в агрегат несущих заряд частиц, которые взаимодействуя с противоположно заряженными частицами примесей, обуславливают выпадение нерастворимого коллоидного осадка. Так, А1₂(Б0₄)₃ в результате гидролиза и взаимодействия с солями кальция и магния, растворенными в воде, образует хлопьевидные положительно заряженные частицы А1(0Н)₃

А1₂ (Б0₄) ₃ +6 Н₂0 = 2А1(0Н) ₃ +3Н₂0 Н₂S0₄ + Са(НС0₃)₂ = СаS0₄ +2Н₂0 +2С0₂

 

Взаимодействие положительно заряженных частиц гидроокиси алюминия и несущих отрицательный заряд  примесей приводит к быстрой коагуляции. Одновременно идет процесс адсорбции на поверхности осадка органических красящих веществ, в результате чего вода обесцвечивается. Обеззараживание воды обеспечивается ее хлорированием или озонированием. Дегазация — удаление из воды растворенных газов достигается химическим способом, при котором газы поглощаются химическими реагентами, например, в случае диоксида углерода:

СО₂ + Са(ОН)₂ = СаСО₃ +Н₂О,

или физическими способами - термической деаэрацией на воздухе  или в вакууме. Одной из основных и обязательных операций водоподготовки технологической воды является ее умягчение.

 

Схема промышленной водоподготовки

Умягчением называется обработка воды для понижения ее жесткости, т.е. уменьшения концентрации ионов кальция и магния различными физическими, химическими и физико-химическими методами.

При физическом методе воду нагревают до кипения, в результате чего растворимые гидрокарбонаты кальция  и магния превращаются в их карбонаты, выпадающие в осадок:

Са(НСО₃)₂ = СаСО₃ + Н₂О +СО₂.

 

Этим методом удаляется  только временная жесткость.

К химическим методам умягчения  относятся фосфатный и известково-содовый, заключающийся в обработке тринатрийфосфатом  или смесью гидроксида кальция и  карбоната натрия. В первом случае протекает реакция образования  нерастворимого трикальцийфосфата, выпадающего  в осадок:

3СаS0₄ + 2 Na₃Р0₄ = 3Nа₂S0₄ + Са₃ (Р0₄) ₂

Во втором случае протекают  две реакции. Бикарбонаты кальция  и магния реагируют с гидроксидом  кальция, чем устраняется временная  жесткость: Са(НС0₃)₂ + Са(0Н)₂ = 2 СаС0₃ +2 Н₂0 , а сульфаты, нитраты и хлориды - с карбонатом натрия, чем устраняется постоянная жесткость:

СаS0₄ + Nа₂С0₃ = Са С0₃ +Nа₂S0₄

Обессоливание применяется в тех производствах, где к воде предъявляются особо жесткие требования по чистоте, например, при получении полупроводниковых материалов, химически чистых реактивов, фармацевтических препаратов. Обессоливание воды достигается методом ионного обмена, дистилляцией, электродиализом.

Метод ионного обмена основан на свойстве некоторых твердых тел (ионитов) поглощать из раствора ионы в обмен на эквивалентное количество других ионов того же знака. Иониты подразделяются на катиониты и аниониты. Катиониты содержат подвижные катионы натрия или водорода, а аниониты подвижные ионы гидроксила.

 

 

 

В качестве катионитов применяют  сульфоугли, алюмосиликаты, искусственные  смолы, в качестве анионитов искусственные  смолы.

Поскольку процесс ионного  обмена обратим, установление равновесия в системе означает прекращение  процесса обессоливания. Поглощающая  способность ионита характеризуется  его обменной емкостью, равной количеству ионов кальция и магния, которое  может поглотить единица объема или массы ионита, выраженное грамм-эквивалентах: гэкв/м³ и гэкв/кг. От величины обменной емкости при данном объеме ионита зависит время рабочего цикла ионитовых фильтров. При насыщении ионита он может быть регенерирован промывкой растворами для Н катионитов кислоты, Na катионитов хлорида натрия и для анионитов раствором щелочи.

В приведенных выше примерах работы анионитов при этом протекают  реакции:

Полное обессоливание  воды обеспечивается ее дистилляцией (термическое обессоливание) обычно после того, как вода предварительно очистится с помощью ионитовых фильтров.

 

 

 

 

 

Схема обессоливания  воды методом ионного обмена

Вода последовательно  проходит через катионитный и  анионитный фильтры и поступает, распыляясь в дегазатор, где из нее  удаляются растворенные диоксид  углерода, кислород и другие газы. Для  регенерации катионита в фильтр периодически подается кислота или  раствор хлорида натрия, для регенерации  анионита - раствор щелочи.

Электродиализом называется процесс диализа под воздействием электрического поля. При этом выделение солей из диализумого раствора происходит в результате перемещения ионов через пористые мембраны, содержащие катионит у катода и анионит у анода, с последующим их разрядом на электродах.

Водоподготовка в химическом производстве представляет весьма трудоемкий процесс и требует больших  капитальных и эксплуатационных затрат. На современных химических предприятиях доля капитальных затрат на водоподготовку составляет 10-15% общего объема расходов на производство химической продукции.

 

 

Современные схемы промышленной водоподготовки включают все основные операции: осветление в грубых и  коагуляционных отстойниках, фильтрование через зернистый материал, умягчение  методом ионного обмена, дегазацию.

 

Насосные станции

Насос, устройство (гидравлическая машина, аппарат или прибор) для  напорного перемещения (всасывания и нагнетания) главным образом  капельной жидкости в результате сообщения ей внешней энергии (потенциальной  и кинетической). Устройства для  безнапорного перемещения жидкости насос обычно не называют и относят  к водоподъёмным машинам.

Основной параметр насоса — количество жидкости, перемещаемое в единицу времени, т. е. осуществляемая объёмная подача Q. Для большинства  насосов важнейшими техническими параметрами  также являются: развиваемое давление p или соответствующий ему напор H, потребляемая мощность N и кпд h.

 

 

 

 

Виды насосов

Центробежные  насосы являются наиболее распространёнными и предназначаются для подачи холодной или горячей > 60°C) воды, вязких или агрессивных жидкостей (кислот и щелочей), сточных вод, смесей воды с грунтом, золой и шлаком, торфом, раздробленным каменным углём и т.п. Их действие основано на передаче кинетической энергии от вращающегося рабочего колеса тем частицам жидкости, которые находятся между его лопастями. Под влиянием возникающей при этом центробежной силы Р частицы подаваемой среды из рабочего колеса перемещаются в корпус насоса и далее, а на их место под действием давления воздуха поступают новые частицы, обеспечивая непрерывную работу насоса. Рабочие колёса насоса могут быть не только с односторонним подводом жидкости, но и с двухсторонним, что позволяет почти полностью уравнивать давление жидкости на внешние боковые поверхности колеса. Одной из важных практических характеристик рабочих колёс центробежных и некоторых др. насосов является коэффициент быстроходности ns — число оборотов в 1 мин такого рабочего колеса, которое геометрически подобно рассматриваемому и при подаче Q = 75 л/сек развивает напор Н = 1 м. Классификация рабочих колёс центробежных насосов по быстроходности представлена в табл. 1, в которой каждый тип колеса характеризуется отношением внешнего диаметра Dвн к диаметру его входного отверстия D oтв. Значения ns < 50 имеют вихревые насосы, а область ns = 400—1500 об/мин соответствует осевым, а также диагональным насосам, занимающим промежуточное положение между центробежными и осевыми насосами.