Transcript GOSPODARKA WODNO-ŚCIEKOWA GOSPODARKA WODNO-ŚCIEKOWA . MODELE GOSPODARKI WODNO-ŚCIEKOWEJ W ZAKŁADACH PRZEMYSŁOWYCH GOSPODARKA WODNO-ŚCIEKOWA . Modele gospodarki wodno-ściekowej  przepływowy, tzw.

29
GOSPODARKA WODNO-ŚCIEKOWA
GOSPODARKA WODNO-ŚCIEKOWA
.
MODELE GOSPODARKI
WODNO-ŚCIEKOWEJ
W ZAKŁADACH PRZEMYSŁOWYCH
GOSPODARKA WODNO-ŚCIEKOWA
.
Modele gospodarki wodno-ściekowej
 przepływowy, tzw. otwarty
 szeregowy;
 obiegowy, tzw. zamknięty;
 kombinowany (mieszany).
GOSPODARKA WODNO-ŚCIEKOWA
.
Każdy z modeli realizowany jest poprzez odpowiednie
systemy wodno-ściekowe, mające na celu zaopatrzenie
zakładu w wodę i odprowadzenie powstających wód
odpadowych i ścieków.
Systemy te mogą składać się z urządzeń do ujmowania i
uzdatniania wody, przewodów doprowadzających wodę do
miejsca jej zapotrzebowania, układu przewodów
odprowadzających wody zużyte lub ścieki oraz urządzeń
oczyszczających lub zmieniających właściwości ścieków
umożliwiających ich powtórne wykorzystanie.
GOSPODARKA WODNO-ŚCIEKOWA
.
Przy wyborze najbardziej odpowiedniego modelu gospodarki
wodno-ściekowej w zakładzie należy uwzględnić następujące
kryteria:
 charakterystyka produkcji zakładu w ujęciu poszczególnych
działów produkcyjnych, uwzględnieniem rodzajów procesów
przemysłowych i wielkością produkcji;
 zapotrzebowanie wody dla poszczególnych procesów, z
uwzględnieniem ilości oraz wymagań jakościowych;
 możliwość zaopatrzenia zakładu w wodę, z uwzględnieniem
zasobów dyspozycyjnych, jakości wody i wymaganego stopnia
uzdatniania;
 ilość oraz charakterystyka wód odpadowych lub ścieków
powstających w wyniku procesów produkcyjnych;
 możliwość odprowadzania ścieków do odbiornika (woda, grunt
lub sieć kanalizacyjna) oraz wymagany stopień ich oczyszczenia;
 wielkość nakładów inwestycyjnych i kosztów eksploatacyjnych.
GOSPODARKA WODNO-ŚCIEKOWA
.
•Podstawą do opracowania szczegółowego rozwiązania
odpowiedniego systemu wodno-ściekowego jest bilans
wodny zakładu.
•W bilansie tym uwzględnia się wielkość zapotrzebowania
wody, straty bezzwrotne wody oraz ilość powstających
ścieków we wszystkich procesach produkcyjnych
realizowanych w zakładzie.
•Opracowuje się go na podstawie obliczeń tabelarycznych i
najczęściej przedstawia w postaci graficznej, w formie
strumieniowego wykresu Sankeya.
MODEL PRZEPŁYWOWY
.
W przepływowym systemie gospodarki wodno-ściekowej całe
zapotrzebowanie zakładu na wodę pokrywane jest ze źródeł
pierwotnych (własne ujęcia powierzchniowe lub podziemne albo
zewnętrzna sieć wodociągowa).
Woda jest częściowo lub całkowicie zużywana podczas procesów
produkcyjnych (tzw. straty bezzwrotne systemu), a pozostała
część po wykorzystaniu odprowadzana jest do odbiornika w
postaci ścieków.
Uwzględniając powyższy opis tego modelu można stwierdzić, iż
jego podstawową cechą jest jednorazowe wykorzystanie
doprowadzanej wody..
MODEL PRZEPŁYWOWY
Woda z ujęcia
100 l/s (%)
50
Proces A
10
30
40
Proces B
20
10
20
Proces C
20
60
Straty bezzwrotne
Ścieki
MODEL PRZEPŁYWOWY
.
W układzie przepływowym wielkość zapotrzebowania wody
stanowi sumę zapotrzebowań przez wszystkie procesy
technologiczne:
Qw = QA + QB + QC + ........
natomiast ilość powstających ścieków odpowiada wielkości
zużycia wody pomniejszonej o straty bezzwrotne powstające na
terenie zakładu:
QS = Qw – qA – qB – qC - .........
MODEL PRZEPŁYWOWY
.
W przypadku, gdy różne procesy technologiczne w zakładzie
(działy) wymagają wody o bardzo różnym ciśnieniu roboczym
konieczne, jest doprowadzanie wody w układach ze
strefowaniem szeregowym lub równoległym.
Wzrost ciśnienia wody w sieci możemy uzyskać za pomocą
pompowni lub hydroforni.
Powstające w poszczególnych procesach ścieki mogą dopływać
do oczyszczalni kanalizacją grawitacyjną (przepływają
samoczynnie pod wpływem sił ciężkości przy zachowaniu
wymaganego spadku kanałów). Jeżeli taki przepływ jest
niemożliwy (np. z powodu zbyt dużych zagłębień kolektorów lub
występujących na trasie przeszkód) konieczne jest tłoczenie
ścieków kolektorami ciśnieniowymi, za pomocą przepompowni
rozmieszczonych w układach szeregowych lub równoległych.
Schemat modelu przepływowego
z szeregowym strefowaniem wody
Schemat modelu przepływowego
z równoległym strefowaniem wody
Schemat modelu przepływowego z lokalnymi stacjami
uzdatniania wody i oczyszczalniami ścieków
MODEL PRZEPŁYWOWY
.
Do podstawowych zalet modelu przepływowego
należy:
 bardzo prosty układ urządzeń i sieci, łatwy w
eksploatacji;
 niskie koszty eksploatacji, szczególnie w
przypadku, gdy ujmowana woda nie wymaga
uzdatniania, a odprowadzane ścieki oczyszczenia;
 możliwość wykorzystania wód o naturalnych,
niskich temperaturach (np. wody powierzchniowe
w okresie zimy).
MODEL PRZEPŁYWOWY
.
Podstawowe wady modelu otwartego:
 jednokrotne
wykorzystanie
wody
dla
celów
produkcyjnych, a tym samym wyższy stopień
wodochłonności produkcji;
 wysokie koszty inwestycyjne i eksploatacyjne w
przypadku konieczności uzdatniania ujmowanej wody;
 wysokie koszty inwestycyjne i eksploatacyjne, przy
konieczności oczyszczania powstających ścieków;
 wysokie koszty eksploatacyjne przy konieczności
pompowania wody na dużą odległość lub na znaczną
wysokość (wyższa energochłonność produkcji);
 duża wrażliwość na sytuacje awaryjne ze względu na
brak zapasu wody na terenie zakładu.
MODEL SZEREGOWY
.
Model szeregowy gospodarki wodno-ściekowej
polega na wielokrotnym wykorzystaniu wody przez
kolejnych odbiorców przed jej odprowadzeniem do
odbiornika.
Kolejność zaopatrzenia w wodę poszczególnych
działów produkcyjnych (procesów
technologicznych) uzależniona jest od
następujących czynników:
 wymagań dotyczących parametrów
fizyko-chemicznych i bakteriologicznych wody;
 wielkości zapotrzebowania na wodę;
 jakości wód zużytych (ścieków) po
wykorzystaniu w danym procesie
technologicznym.
MODEL SZEREGOWY
90
100 l/s (%)
Proces A
Z
P
10
90
80
Z
Proces B
P
10
80
Straty bezzwrotne
20
60
Proces C
60
MODEL SZEREGOWY
.
Wielkość
zapotrzebowania
wody
ze
źródeł
pierwotnych uzależniona jest głównie od procesu
(procesów) o największym zapotrzebowaniu na
wodę, powiększona o straty bezzwrotne w
procesach go poprzedzających.
Natomiast ilość powstających ścieków odpowiada
wielkości zużycia wody w procesie najbardziej
wodochłonnym, pomniejszonej o straty bezzwrotne
powstające w trakcie tego procesu i procesów po
nim następujących.
MODEL SZEREGOWY
.
System wodno-ściekowy zakładu uzależniony jest głównie
od wielkości zapotrzebowania oraz wymaganej jakości
wody przez kolejnych odbiorców. Możemy wyróżnić wiele
wariantów tego systemu, np:
układy, w których czysta woda chłodząca odpływająca z
jednego procesu może być wykorzystana do chłodzenia
następnego;
układy, w których woda odpływająca z jednego procesu,
pomimo wzrostu zanieczyszczeń, może być wykorzystana w
kolejnym procesie;
układy, w których wody odpływające z jednego procesu
wymagają
częściowego
podczyszczenia
przed
wykorzystaniem w kolejnym procesie.
Schemat modelu szeregowego
z pośrednim chłodzeniem wody
Schemat modelu szeregowego
z oczyszczalniami pośrednimi
Schemat modelu szeregowego
z dodatkowym zasileniem kolejnego procesu
MODEL SZEREGOWY
.
Podstawowe
zalety
szeregowego
modelu
gospodarki wodno-ściekowej to:
 znaczne zmniejszenie ilości wody pobieranej z
ujęcia w porównaniu do modelu otwartego, a tym
samym zmniejszeniu kosztów inwestycyjnych i
eksploatacyjnych;
 obniżenie
kosztów
eksploatacyjnych
na
pompowanie wody do kolejnych odbiorców;
 większa elastyczność układu umożliwiająca
regulację ilości potrzebnej wody;
 ograniczenie oddziaływania na środowisko
naturalne.
MODEL SZEREGOWY
.
Do głównych wad modelu szeregowego należy
zaliczyć:
 konieczność
strefowania
poszczególnych
odbiorców (pompownie pośrednie ze zbiornikami
pośrednimi);
 ograniczone możliwości zastosowania w
przypadku znacznych różnic w zapotrzebowaniu
wody przez poszczególne procesy technologiczne.
Źródło: UNEP IE/PAC (United Nations Environment Programme Industry And
Environment/Programme Activity Centre), Environmental Aspects of the Metal Finishing Industry
MODEL OBIEGOWY
.
W zamkniętym (obiegowym) modelu gospodarki
wodno-ściekowej do zaopatrzenia poszczególnych
procesów przemysłowych wykorzystywana jest
ciągle ta sama woda.
Przed ponownym zastosowaniem zużyte wody
(ścieki) poddawane są oczyszczaniu, które ma na
celu utrzymanie dopuszczalnego stężenia
zanieczyszczeń i temperatury wody.
MODEL OBIEGOWY
100 l/s (% )
40
P
50
Proces A
30
60
10
40
Proces B
20
Ch
5
10
Proces C
20
65
5
10
70
OŚ
30
10
MODEL OBIEGOWY
.
W układzie tym ilość wody dostarczanej z ujęcia
odpowiada sumie strat bezzwrotnych powstających
w trakcie procesów przemysłowych oraz procesów
uzdatniania wody i oczyszczania ścieków (w tym
także ich chłodzenia).
W systemach zamkniętych do odbiornika mogą być
odprowadzane ścieki w ilościach wynikających
jedynie z konieczności odświeżania wody w obiegu.
MODEL OBIEGOWY
.
Straty bezzwrotne w zamkniętym obiegu wody
obejmują:
straty wody podczas procesów produkcyjnych;
straty związane z chłodzeniem wody (na
parowanie, rozbryzgiwanie i unoszenie przez wiatr);
straty powstające podczas uzdatniania wody;
ubytek wody podczas oczyszczania ścieków;
straty
wody
na
nieszczelnościach
sieci
wodociągowej i kanalizacyjnej;
straty związane z koniecznością odświeżania wody
w obiegu (np. w celu zapewnienia wymaganego
poziomu zasolenia wody).
MODEL OBIEGOWY
.
Woda znajdująca się w obiegu zamkniętym może być
wykorzystywana do różnych procesów technologicznych, w
trakcie których ulega ogrzaniu, zanieczyszczeniu lub
zanieczyszczeniu i ogrzaniu. W związku z powyższym
możemy wyróżnić:
 układy, w których jedynie podnosi się temperatura
wody obiegowej;
 układy, w których stężenie zanieczyszczeń w wodzie
obiegowej wzrasta w wyniku jej wykorzystania w
procesie produkcyjnym;
 układy, w których woda chłodząca w wyniku kontaktu
z zanieczyszczeniami podczas procesu produkcyjnego
ulega nie tylko ogrzaniu, ale także zanieczyszczeniu.
Schemat modelu przepływowego
z lokalnymi przepompowniami i oczyszczalniami
MODEL OBIEGOWY
.
Do głównych zalet modelu zamkniętego należy zaliczyć:
 możliwość zastosowania w przypadku małych
zasobów dyspozycyjnych wody w środowisku;
 niewielki wpływ lub całkowity brak negatywnego
oddziaływania zakładu na odbiornik ścieków;
 niskie koszty inwestycyjne i eksploatacyjne ujęcia,
stacji uzdatniania i instalacji przesyłu czystej wody;
 niskie wymagania odnoście niezawodności układu
dostarczającego wodę czystą z ujęcia.
MODEL OBIEGOWY
.
Natomiast podstawowe wady modelu zamkniętego to:
 wysokie koszty inwestycyjne i eksploatacyjne
instalacji wodno-kanalizacyjnej, obejmującej zbiorniki
pośrednie wody ciepłej i ochłodzonej, chłodnie,
oczyszczalnie wody obiegowej;
 stosunkowo wysoka emisja do atmosfery wody w
urządzeniach chłodzących.
MODEL OBIEGOWY
.
Podstawowym kryterium wyboru tego modelu gospodarki
wodno-ściekowej jest ochrona środowiska naturalnego w
odniesieniu do ograniczenia zużycia zasobów wodnych
i obniżenia emisji ścieków do odbiornika.
Każdorazowo należy ocenić poziom kosztów inwestycyjnych
i eksploatacyjnych (głównie zużycie energii elektrycznej)
związanych z realizacją obiegu zamkniętego, a także wpływ
produktów ubocznych powstających w trakcie oczyszczania
wody obiegowej.
MODEL KOMBINOWANY
.
Model kombinowany (mieszany) gospodarki wodnościekowej w zakładzie polega na jednoczesnym
zastosowaniu dla różnych grup procesów
technologicznych jednego z wcześniej omówionych
systemów gospodarki wodno-ściekowej.
W zakładach takich występują jednocześnie obiegi
otwarte i zamknięte, często połączone w układach
szeregowych.
Przy zastosowaniu tego modelu istnieje możliwość
wykorzystania zalet poszczególnych metod przy
jednoczesnym maksymalnym ograniczeniu wpływu
ich wad. Metoda ta jest najczęściej stosowana w
dużych zakładach przemysłowych.
Schemat modelu kombinowanego
przepływowo-nieprzepływo-szeregowego