Экономия воды в структуре водопотребления
Одним из основных положений реформы ЖКХ является снижение издержек производства. В системах водоснабжения, где потери воды доходят до 200–300 % от необходимых расходов, это может быть достигнуто путем рационализации водопотребления.
В настоящее время работа водопровода оценивается по фактическому водопотреблению. Водопотребление в различных зданиях изменяется в очень широких пределах – от 140 до 450 л/чел в сутки [1, 2, 3]. Оно зависит от большого числа взаимосвязанных факторов: вида потребителя, санитарно-технического оборудования, числа потребителей, этажности застройки, давления в системе, схемы и уровня эксплуатации системы и т. д.
В связи с тем, что определить влияние отдельных факторов на водопотребление сложно, оно рассматривается как единое целое: оцениваются потребность в воде и потери. При таком подходе невозможно оценить действительное состояние системы, выявить ее резервы.
Резерв водопотребления – это теоретическая величина, определяемая как разность между фактическим и идеальным водопотреблением.
Для реализации резерва необходимо создать условия, близкие к идеальным в системе, что потребует значительных материальных затрат. В тоже время определение резерва крайне важно, так как позволяет выявить возможности экономии воды при воздействии на различные элементы системы и определить стратегию борьбы с потерями.
Для определения резерва хозяйственно-питьевого водопровода необходимо знать идеальное водопотребление, которое складывается из потребности человека в воде для санитарно-гигиенических процедур и жилищно-хозяйственных нужд.
Хозяйственно-гигиеническая потребность в воде составляет согласно [4] 75,6 л/чел в сутки (табл.).
На хозяйственно-гигиеническую потребность человека влияют климатические и социальные факторы окружающей среды, в результате чего формируется социальная потребность.
Влияние климатических факторов (температуры, влажности воздуха, климатической зоны расположения объекта, инсоляции и т. д.) на хозяйственно-гигиеническую потребность в воде незначительно: оно составляет 3–7 % [5]. Увеличение водопотребления в южных районах страны [6] обусловлено использованием воды из хозяйственно питьевого водопровода на полив. Увеличение водопотребления за счет климатических факторов несущественно.
Социальные факторы (отношение к воде, режим жизни, социальное положение, образование, возраст человека, заселенность и благоустроенность квартир, цена на воду, наличие или отсутствие учета ее расхода и т. д.) могут изменить хозяйственно гигиеническую потребность в воде на 30–40 % [6].
Отношение потребителя к воде (этика водопотребления) может быть изменено в лучшую сторону посредством разъяснительной и воспитательной работы через органы массовой информации и по месту жительства. Без мер материального воздействия это может снизить количество потребляемой воды на 2–5 % [6]. Материальное воздействие на социальные факторы путем установки квартирных водосчетчиков и регулирования ценообразования на воду может дать изменение потребности в воде на 5–10 %, особенно в первые три года.
| Хозяйственно-гигиеническая и социальная потребность в воде | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||
Социальная потребность в воде человека, проживающего в современном благоустроенном здании, составляет согласно [7] 111 л/чел в сутки 1 (см. табл.).
Потребность в воде реализуется в процессе пользования водопроводом. При этом возникают потери воды (рис. 1), фактическое водопотребление значительно превышает потребность и доходит до 450 л/чел в сутки.
При вышеуказанной социальной потребности резерв водопровода составит 30–340 л/чел в сутки в зависимости от величины потерь, определяемых техническим состоянием системы.
Формирование водопотребления в жилом микрорайоне: 1 – ввод, 2 – водомерный узел, 3 – насосная установка, 4 – водопроводная сеть, 5 – смесительная арматура, 6 – поплавковый клапан, В1 – водонапорная линия, Т3 – горячая вода, Т4 – возвратная линия.
Потери воды (рис. 1) возникают из-за несовершенства конструкции водоразборной арматуры и избыточного давления перед ней (непроизводственные расходы), из-за нарушения герметичности арматуры и других элементов водопровода(утечка) 2 , сливов воды.
Утечки воды определяются уровнем эксплуатации: поддержанием заданных давлений в системе, регулярным осмотром и ремонтом арматуры и других элементов системы.
Для определения составляющих потерь проведено математическое моделирование на основании обобщения исследований МИСИ им. В. В. Куйбышева, ЦНИИЭП инженерного оборудования [3],НИИКВОВ АКХ, МосжилНИИпроекта.
Результаты, приведенные на рис. 2, показывают, что давление в сети имеет определяющее значение в формировании потерь. При давлении0,4 МПа (8-этажное здание) в начале эксплуатации системы полезное водопотребление составляет 58 %, непроизводительные расходы из-за несовершенства арматуры – 15 %, производительные расходы от избыточного давления –22 %, утечка – 5 % от общего водопотребления.
При увеличении давления до 0,6 МПа эти составляющие водопотребления равняются соответственно 55, 14, 21, 10 %.
С увеличением срока эксплуатации потери воды резко возрастают (см. кривые 2, 3, 4 на рис. 2).
Динамика изменения водопотребления в зависимости от давления и срока эксплуатации: 1, 3, 5 – соответственно первый, третий и пятый годы эксплуатации. Цифры на чертеже показывают процентное соотношение расхода воды в зависимости от причин, отмеченных на чертеже внизу.
Как видно на рис. 2, снизить их можно несколькими путями: снижением давления в системе путем совершенствования схем водопроводов, улучшением конструкции смесительной арматуры и поплавковых клапанов, повышением их надежности.
Первый путь наиболее приемлем при реконструкции водопроводов микрорайонов. Снижения давления добиваются установкой регуляторов давления после насосных установок, на вводах в здания, в квартирах, а также автоматизацией работы насосных установок, использованием нескольких групп насосов, работающих в различные часы суток, применением регулируемого привода на насосах, установкой регулирующих емкостей (водонапорных баков), диафрагм на подводках к смесителям.
Второй путь, связанный с использованием новой, более совершенной и водосберегающей арматуры, лучше использовать при новом строительстве и капитальном ремонте зданий. Он требует значительных затрат на организацию производства новых видов водоразборной арматуры.
В зависимости от этажности зданий рекомендуется реализовать следующие мероприятия по экономии воды: для зданий малой этажности придавлении на вводе, не превышающем нормативного, наиболее эффективным мероприятием является совершенствование водоразборной арматуры; для 8–9-этажных зданий при нормативном давлении на вводе наибольшего снижения водопотребления можно достичь при ликвидации утечек через водоразборную арматуру; для зданий большей этажности наибольший эффект дает совместное устранение утечек и применение схемных решений и технических мер, направленных на снижение давления на нижних этажах; при разноэтажной застройке в первую очередь необходимо снижение давления на вводах малоэтажных зданий.
Основным мероприятием по снижению величины водопотребления для всех вышеперечисленных вариантов является уменьшение избыточных давлений.
1 Эта величина требует уточнения на основе серьезных санитарно-гигиенических исследований.
2 В горячем водопроводе имеются дополнительные потери в виде сливов охлажденной воды, но в данной работе они не рассматриваются.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Майзельс, М. П., Мордасов, М. А. Величина удельного водопотребления в жилых зданиях в зависимости от влияющих факторов [Текст] /М. П. Майзельс., М. А. Мордасов // Водопотребление и вопросы проектирования и эксплуатации систем коммунального водоснабжениия: сб. науч. тр. / ОНТИАКХ – М., 1978. – С. 63–65.
2. Шопенский, Л. А. Оценка норм водопотребления в удельный расход воды на хозяйственно-бытовые нужды в жилых зданиях [Текст]: сб. науч. тр. / Л. А. Шопенский // НИИСТ. – М., 1966. – № 21. – С. 12–13.
3. Шопенский, Л. А. Определение расчетных расходов в сетях водопроводов жилых и общественных зданий [Текст]: сб. науч. тр. /Л. А. Шопенский // НИИСТ. – М., 1969. – № 29. – С. 16–22.
4. Sheefer, R. Economic and water conservation // Water and SewageWorks, 1976. Vol. 126, №. 3. P. 24.
5. Kinnersley, D. Water use and consumption. Congress international desdestributions deau 13. Paris. General report 2, 1980. B. 1–10.
6. Camp, P. C. The analytic demand for residential water new findings //AWWA, 1978. №. 8, P. 453–458.
7. Мхитарян, М. Г. Факторы, определяющие полезное водопотребление в хозяйственно-питьевом водопроводе [Текст] / М. Г. Мхитарян //Водоснабжение и санитарная техника. – 1987. – Т. 11.
Поделиться статьей в социальных сетях:
Все иллюстрации приобретены на фотобанке Depositphotos или предоставлены авторами публикаций.
Статья опубликована в журнале “Сантехника” за №3’2005
распечатать статью —>
Источник
Технологические мероприятия: сокращение расхода воды, системы оборотного и бессточного водоснабжения
Сокращение расхода воды. Высокие нормы удельного водопотребления и большие объемы сбросов в водоемы есть результат несовершенства технологических процессов и схем, на которых построено промышленное производство. Большое количество отходов при современных методах промышленного производства не является неизбежным, оно может быть сокращено путем создания новых, более современных технологических методов. Важнейшей составной частью перестройки технологических процессов на безотходный режим является сокращение водопотребления, направленное в конечном счете на создание производства без сброса сточных вод в водоемы.
Значительное сокращение расходов воды может быть достигнуто за счет усовершенствования охлаждения оборудования [47].
С целью снижения расхода воды разработан и может быть рекомендован к внедрению способ охлаждения прокатываемой полосы металла в ванне с турбулизацией потока, позволяющий вдвое сократить расход воды [47].
Одним из перспективных способов, обеспечивающих сокращение потребления воды и количества сточных вод, является каскадная промывка металла после травления. При этом способе тракт промывки разделяют на 3-4 отсека. Свежую или нейтрализованную оборотную воду подают в последний по ходу металла отсек и далее перекачивают из отсека навстречу движущемуся металлу; в результате расход промывных вод сокращается в 4-5 раз [47].
Расход воды, идущей на охлаждение металлургических агрегатов, может быть значительно сокращен за счет расширения объема внедрения испарительного охлаждения доменных, мартеновских и нагревательных печей.
Использование сухих методов очистки газов позволяет сократить водопотребление на 15-20 % [47].
Одним из основных путей сокращения расхода свежей технической воды до уровня неизбежных безвозвратных потерь является комплексное использование внутри предприятия и внедрение систем очистки и стабилизации воды, отвечающих требованиям производственной и экологической надежности [47]. В зависимости от конкретных условий предприятия комплексное использование воды достигается следующими путями [47]:
1) последовательная передача избыточной или продувочной воды от потребителей с более высокими требованиями к качеству воды потребителям с более низкими требованиями;
2) переход от локальных к централизованным системам водоснабжения групп цехов с идентичными требованиями к качеству воды (при этом происходит усреднение качества воды, что, как правило, способствует ее стабилизации и интенсификации процесса очистки);
3) централизованная аккумуляция случайных сбросов, дренажных вод, поверхностного стока и их очистка с целью дальнейшего использования.
Наличие оборотной системы водного хозяйства является одним из важнейших показателей технического уровня промышленных предприятий. Внедрение систем оборотного водоснабжения позволяет резко снизить количество сбрасываемых сточных вод и уменьшить потребности в свежей воде, что дает большой экономический и экологический эффект [47, 49].
Оборотные системы широко используются в системах водяного охлаждения, как на предприятиях теплоэнергетического комплекса, так и на многих других производствах. К оборотным системам можно также отнести закрытые системы теплоснабжения.
Что касается предприятий, использующих воду как технологическое сырье, то подавляющее большинство из них применяет морально устаревшие схемы водного хозяйства, когда для водоснабжения берется свежая вода, а все образующиеся сточные воды (отработанные технологические растворы, продувочные воды, воды от мойки оборудования и помещений и т.д.) единым потоком проходят очистные сооружения и сбрасываются в водоемы.
Создание оборотных систем водного хозяйства промышленных предприятий базируется на следующих принципах [47, 49]:
1) водоснабжение и канализация должны рассматриваться в совокупности, когда на предприятии создается единая система, включающая водоснабжение, водоотведение и очистку сточных вод как подготовку для повторного использования.
2) для водоснабжения основными должны являться очищенные производственные воды, а также поверхностный сток. Свежая вода из водоисточников должна использоваться только для особых целей и для восполнения потерь.
3) очистка должна сводиться к регенерации отработанных технологических растворов и воды с целью их повторного использования в производстве. При этом основным звеном оборотных схем водного хозяйства являются локальные системы, что позволяет двигаться к цели поэтапно, затрачивая минимум средств.
4) разработке оборотной системы должны предшествовать мероприятия по минимизации расхода воды.
С оборотными системами обычно связаны четыре проблемы [49]:
— отложения и накипеобразование;
— загрязнение оборотной воды пылью, продуктами коррозии, солями;
— микробиологическое загрязнение оборотной воды.
Таким образом, водоподготовка для систем оборотного водоснабжения заключается в удалении из оборотной воды накапливающихся загрязнений обычными физико-химическими методами или продувкой, а также в дозировании в воду биоцидов, корректоров рН, ингибиторов коррозии и накипеобразования. Оборотное водоснабжение организуется на основе технологий, обладающих высоким инновационным потенциалом и получившем наиболее широкое распространение за рубежом и в РФ: мембранные процессы разделения, электрофлотация, ионный обмен на селективных ионообменных смолах, адсорбция на активированном угле, озонирование, выпаривание воды [47, 49].
В системе оборотного водоснабжения (рис. 14) насосы НС II подают воду через водопроводную сеть потребителям. Нагревшаяся и загрязнившаяся у потребителей вода по системе трубопроводов направляется на станцию очистки загрязненных вод (ОЗВ). Прошедшая очистку, но еще теплая вода собирается в резервуаре (РОВ), а из него насосами станции оборотной воды (НОВ) подается на охлаждающие устройства (Гр). Охлажденная в нем вода опять подается потребителям насосами НСII [47].
 1 – водозаборное сооружение; 2 – насосная станция 1-го подъема; 3 – станция очистки природной воды; 4 – охлаждающая установка; 5 – насосная станция 2 подъема; 6 – станция очистки загрязненных вод; 7 – резервуар очищенной воды; 8 – насосная станция оборотной воды Рис.14. Оборотная схема системы производственного водоснабжения |
При работе оборотной системы часть воды теряется: с уносом, испарением и продувкой из охлаждающих устройств; с утечками через неплотности и за счет сброса в канализацию воды загрязняющейся у потребителя примесями, не разрешающими ее повторное использование. Для компенсации этих потерь из природного источника забирается соответствующее количество воды и насосами НС I направляется на станцию ХВО. Очищенная вода сливается в бассейн охлаждающих устройств. Для поддержания солевого баланса из бассейна ведется непрерывная продувка части воды в канализацию [47].
Оборотные системысооружаются как по техническим условиям, экологическим требованиям и экономическим соображениям.
По техническим условиям применения данной системы может оказаться просто необходимо потому, что дебет имеющегося природного водоисточника недостаточен для осуществления прямоточного водоснабжения.
Необходимость оборотных систем обуславливается и экологическими требованиями. Применение оборотных систем позволяет снизить количество сбросов загрязненной воды в водоемы. Наиболее ценны с экологической точки зрения оборотные системы без сброса продувки – бессточныесистемы. В бессточных (замкнутых) системах водоснабжения на предприятиях вместо свежей воды используется доочищенная до норм качества технической воды смесь промышленных и бытовых сточных вод, предварительно прошедшая биологическую очистку. Биологически очищенные сточные воды, используемые в техническом водоснабжении, должны отвечать техническим, экономическим и санитарно-гигиеническим требованиям. Но и при соблюдении соответствующих норм такая вода не может использоваться в пищевой, мясомолочной и фармацевтической промышленностях [47].
Для предотвращения отложений в системах оборотного водоснабжения предприятий целесообразно использовать реагенты на основе композиций из фосфорсодержащих и поверхностно-активных реактивов. Метод основан на непрерывной гидрофобной защите поверхностей от карбонатных отложений путем введения в оборотную воду кроме фосфатов оксигидрильных поверхностно-активных реагентов, снижающих энергию взаимодействия защищаемой поверхности и кристаллизующихся солей. Поверхностно-активные вещества прочно адсорбируются на защищаемой поверхности, и при взаимодействии солей образуются не плотные отложения, имеющие прочное сцепление с поверхностью, а рыхлые, шламистые, легко выносимые из системы потоком воды [47, 49].
Наиболее эффективная гидрофобная защита достигается при использовании омыленных кубовых остатков от производства синтетических жирных кислот. Кроме того, для широкого внедрения на предприятиях рекомендуется реагент ИОМС – ингибитор отложений минеральных солей, показавший высокую эффективность в системах водоподготовки для промышленных котельных. Создание замкнутых бессточных систем водного хозяйства предприятий предусматривает обессоливание продувочных вод на заводских деминерализационных установках с возвратом полученной чистой воды в производственный процесс. С целью снижения капитальных затрат на сооружение выпарных установок можно рекомендовать использовать продувочные воды в качестве исходной воды для промышленных котельных и котлов-утилизаторов, стоящих за производственными печами. Пройдя обычную водоподготовку с применением механических, сорбционных и натрий-катионитовых фильтров, слабозагрязненные воды могут быть доведены по качеству до стандартов питательной воды для котлов среднего давления [47, 49].
Использование данного приема позволяет с минимальными затратами увеличить степень использования воды в обороте и значительно сократить сброс сточных вод.
Из экономических соображений использование оборотных систем водоснабжения позволяет снизить затраты на сооружение водозаборных устройств, насосных станций первого подъема, водоводов, очистных сооружений природной воды и канализационных линий.
Создание систем бессточного водоснабжения требует глубокой оценки качества воды, точного определения источников и величины безвозвратных потерь, максимально возможного упрощения общезаводской схемы водоснабжения. Основным требованием к качеству воды, определяющим необходимость продувки систем оборотного водоснабжения, является ее стабильность: химический состав оборотной воды должен исключать образование отложений и коррозию [47, 49].
Источник
