Промышленное водоснабжение предприятий

Подробно рассмотрено промышленное водоснабжение, его виды и особенности. Перечислены и описаны три схемы водоснабжения промышленных предприятий: прямоточная, последовательная и оборотная. Рассмотрен принцип действия и особенности каждой схемы.

Ни одно предприятие не может функционировать без подачи воды. Мероприятия по обеспечению водой технологических процессов, охлаждающих систем оборудования и печей, паровых котлов, а также хозяйственных и питьевых нужд (этот вариант предусматривает использование воды, соответствующей ГОСТу 2874-54) промышленного предприятия в системе образуют промышленное водоснабжение. Характер технологических процессов, для которых предназначена вода, определяет способ предварительной ее обработки в системе промышленного водоснабжения. (См. также: Прокладка наружных сетей водоснабжения)

Рисунок 1: Промышленное водоснабжение

Способы могут быть различными: умягчение воды, снижение концентрации солей, удаление из ее состава сероводорода и железа и прочие. Применяемая система промышленного водоснабжения может быть прямоточной (предусматривающей сброс отработанной воды после очистки в водоем) или оборотной (предусматривающей повторное использование очищенной воды для нужд производства, восполняя свежей водой только объемы потерь). Промышленное водоснабжение подразумевает сравнительно равномерное потребление воды определенного качества в течение всего года.

Источники воды для предприятий

Реки, озера, водохранилища – все эти открытые источники воды используются в промышленном водоснабжении предприятий в первую очередь, использование же подземных вод наблюдается значительно реже. Это обусловлено ограниченным количеством водоносных горизонтов с уровнем водоотдачи, способным дать полное обеспечение водных потребностей крупного предприятия, а также распространенным использованием вод из подземных источников для хозяйственно-питьевых потребностей населения и предприятий промышленности.

Рисунок 2: Водохранилище

Особенности и сложности систем водоснабжения предприятий

Современное промышленное водоснабжение главной задачей ставит увеличение объемов повторно используемой воды на предприятиях всех отраслей промышленности. Промышленное водоснабжение нефтеперерабатывающих заводов в основном оборотного типа, свежая вода подается в систему лишь для восполнения потерь, а также для ограниченного количества потребителей. (См. также: Схема водоснабжения частного дома)

Важно! Из-за сложности системы водоснабжения предприятий нефтеперерабатывающей промышленности, а также по причине содержания в отработанной воде остаточных нефтепродуктов возникает необходимость замены водного охлаждающего оборудования на аналоги воздушного типа.

Рисунок 3: Сбросы отработанной воды из предприятия

Специфика некоторых предприятий обуславливает снабжение водой, качество которой выше качества питьевой. В летний сезон наблюдается повышение коммунального водопотребления. Качество питьевой воды определяют санитарные нормы. Для достижения необходимого уровня качества вода из поверхностных водоемов и рек подвергается специальной очистке. Помимо отработанной производственной воды после очистки, водоснабжение промышленных предприятий может быть осуществлено за счет надлежащим образом очищенных городских стоков. Источниками воды для промышленного водоснабжения служат в основном реки, подземные воды используются в значительно меньших объемах.

Виды схем водоснабжения промышленных предприятий

Схемы водоснабжения промышленных предприятий могут быть:

Прямоточная схема водоснабжения

Схемой водоснабжения прямоточного типа предусмотрена подача воды к потребителю, ее использование, очистка (при необходимости) и последующий сброс в водоем. (См. также: Схема водоснабжения квартиры)

Совет! Такую схему можно применять в случае наличия вблизи от объекта (на расстоянии до 3 км) мощного источника воды, а также при условии, что высота над уровнем воды самого предприятия (расположение его площадки) небольшая (до 20 м).

Рисунок 4: Прямоточная система водоснабжения

Последовательная схема водоснабжения

Подача воды для производственных нужд по схеме последовательного водоснабжения происходит последовательно в несколько цехов предприятия. Объем подаваемой из источника воды, по сравнению с промышленным водоснабжением прямоточного типа, значительно уменьшен. Это вызвано особенностями этой схемы водоснабжения.

Рисунок 5: Последовательная схема водоснабжения

Оборотная схема водоснабжения

Система оборотного водоснабжения приобретает решающее значение в промышленном водоснабжении. Избыток тепла воды, использованной в теплообменных аппаратах, устраняется в градирне, брызгальном бассейне или другом аналогичном устройстве, после чего вода подается снова в цикл циркуляционными насосами. При этом происходит многократное и последовательное физико-химическое воздействие на воду: изменение ее температуры, аэрация, испарение, загрязнение. (См. также: Договор водоснабжения и водотведения)

Рисунок 6: Оборотная схема водоснабжения

Это приводит к частичным потерям объема оборотной воды путем капельного выделения и испарения в атмосферу. Частичное испарение, в свою очередь, провоцирует рост минерализации воды. При этом нередко наблюдается нарушение стабильности: повышение коррозионной активности воды либо увеличение отложений минеральных солей. Это приводит к постепенному накоплению в воде пыли и продуктов коррозии. Поэтому, подача в систему свежей воды, важна, как для восполнения потерь, так и для восстановления ее качества.

Оборотное водоснабжение промышленных предприятий использует повторно воду, нагретую в охладительных системах производства и затем охлажденную на специальном оборудовании. При необходимости производится не только охлаждение, но и очищение оборотной воды. Такое количество физико-химических воздействий на воду не может обойтись без частичных потерь ее объема. Эти потери составляют 3-5% от всего объема используемой в оборотной системе воды, и восполняются путем подачи свежей воды из водного источника в бассейн с отработанной охлажденной водой.

Рисунок 7: Схемы промышленного водоснабжения

а) – оборотного типа; б) – прямоточного типа; 1 — водоприемник, насосная станция 1-го подъема воды; 2 — водовод; 3 — сборный колодец; 4 – циркуляционные насосы; 5 — внутренний водовод предприятия; 6 – помещение с охлаждающим оборудованием; 7 – трубопровод сброса; 8 – охладитель отработанной воды; 9 — водонапорная башня; 10 — очистные сооружения для стоков. (См. также: Закон о водоснабжении и водоотведении)

Применение схем водоснабжения

Применение оборотной системы оптимально, если мощность источника водоснабжения ограничена. Экономический эффект от такой схемы достигается также и при источнике достаточной мощности, но который значительно удален от объекта (от 4-5 км), либо промышленная площадка расположена значительно выше уровня воды в источнике (от 25 м).

Обустройство оборотной системы водоснабжения значительно снижает объем сбрасываемых в водоем промышленных стоков и, как следствие, снижает уровень его загрязненности.

Применение комбинированных схем, которое практикуется передовыми предприятиями, — прямоточно-последовательной, оборотной последовательной, оборотной – позволяет полностью устранить необходимость сброса в водоем загрязняющих стоков. Кроме того, такие схемы позволяют без лишних расходов обеспечить противопожарное водоснабжение промышленных предприятий. Большие предприятия имеют отдельную противопожарную систему водоснабжения, в отличие от жилых домов, где система подачи воды отвечает сразу за все.

Рисунок 8: Система противопожарного водоснабжения на предприятии

В системах оборотного водоснабжения вода охлаждается в предназначенных для этого гидротехнических сооружениях, в основном градирнях, прудах-охладителях и брызгальных бассейнах.

В брызгальном бассейне вода разбивается на мелкие частицы, и охлаждается в потоке воздуха. Основная часть бассейна состоит из вытянутого прямоугольного водонепроницаемого котлована, который перпендикулярно расположен относительно господствующего направления ветра, и системы труб с насадками-брызгалками над ним.

Наружное противопожарное водоснабжение

Согласно нормам, система водоснабжения необходима как для обеспечения жизнедеятельности, так и пожарной безопасности на объектах промышленного производства, складирования, территориях населенных пунктов.

Она состоит из технологического ряда инженерных сооружений, оборудования, необходимых для забора воды из различных по виду источников воды, ее грубой очистки, фильтрации, транспортировки по магистральным, распределительным трубопроводным направлениям к потребителям.

Наружное противопожарное снабжение водой в большинстве случаев проектируется, создается как часть общей системы водоснабжения, наравне с питьевым, производственным водопроводом; реже как изолированная от них инженерная сеть.

Назначение такого вида водоснабжения – это оперативная подача требуемого объема огнетушащего вещества с необходимым напором за нормативный период в условиях достаточной степени надежности эксплуатации всего комплекса инженерных сооружений.

Характеристика

Условно существует два вида такого водоснабжения, не зависящие от назначения объектов, для защиты которых они предназначены:

• Водопроводное. Выполняется забором воды из пожарных гидрантов, смонтированных на кольцевых или тупиковых участках сетей наружного противопожарного водопровода поселений или производственных, складских объектов.
• Безводопроводное. Производится забором из емкостей (резервуаров, водоемов) и подачей воды на тушение очагов возгораний прибывающей техникой пожарных формирований, обеспеченных пожарно-техническим вооружением и/или пожарными мотопомпами, находящимися на балансе объектов защиты, доставляемых к природным, искусственным источникам водоснабжения членами ДПД, дежурным персоналом предприятий.

Характеристики наружного противопожарного водоснабжения

К естественным и искусственным источникам воды, кроме централизованных инженерных сетей наружного противопожарного водопровода городов, поселков; локальных – производственных, складских предприятий, относят:

• Природные водоемы – моря, реки, озера; искусственные – пруды, технологические водоемы с созданием разворотных площадок на их берегах с твердым покрытием, строительством пожарных пирсов, или приемных колодцев, оборудованных решетчатыми фильтрами для задержки мусора, грязи; если земля у кромки воды заболочена и не выдержит нагрузку от установленных машин, передвижных мотопомп.
• Пожарные водоемы – это закопанные в землю ниже глубины промерзания – на 2, 5–3 м, так же, как и трубопроводные линии наружного противопожарного водопровода, емкости из металла или монолитного железобетона. Они выполняются достаточного объема, что обеспечить необходимый по расчету расход воды для тушения горящих зданий.
• Пожарные резервуары. Такие емкости, учитывая жесткий климат, обычно устанавливают внутри отапливаемых зданий производственного, сельскохозяйственного или складского назначения. Второй вариант – заглубление в землю, практически превращает их в пожарные водоемы.

Для сведения: требуемое нормами распределение необходимого суммарного объема воды для целей ликвидации очагов возгораний в как в пожарных водоемах, так и в резервуарах одинаково – минимум в 2 емкостях по 50% в каждой.

Кроме пожарной техники, мотопомп подачу воды от природных, искусственных водоемов осуществляют насосные станции пожаротушения, размещаемые как в зданиях капитального характера, так и в стационарных пожарных постах, выполненных на базе утепленных контейнеров, блочно-модульных зданий из металлических сэндвич-панелей.

Максимальное расстояние, на которое возможна подача воды от пожарных станций, так же, как и от пожарных гидрантов, установленных на тупиковых участках сетей наружного противопожарного снабжения водой объектов, населенных пунктов – 200 м; для мотопомп это расстояние составляет 100-150 м, в зависимости от параметров, согласно техническим паспортам на такое оборудование.

При расстановке пожарных гидрантов, которая в значительной мере зависит от дорожной инфраструктуры городов, поселков, защищаемых объектов, максимальное расстояние между ними принимают не больше 100 м для эффективной прокладки рукавных линий от пожарной автотехники для тушения зданий.

Прокладка магистральных, распределительных направлений наружного противопожарного водопровода по нормам ведется только стальными изделиями, выдерживающими давление 15 МПа, что не позволяет осуществить, возможно, более экономически обоснованный выбор между не подверженными коррозии высокопрочными пластиками и металлом, как для труб систем пожаротушения.

Необходимый диаметр труб наружного противопожарного водопровода, объединенного с питьевым, производственным, принимается не меньше 100 мм в населенных пунктах, на территории объектов; 75 мм – для сельскохозяйственных предприятий.

Источники наружного противопожарного водоснабжения

Наружные сети

Кроме хозяйственно-питьевого водопровода, в населенных пунктах, число жителей которых больше 5 тыс., требуется создание наружного противопожарного водоснабжения, необходимого для установки мобильной техники государственных, муниципальных пожарных подразделений, корпоративных, частных формирований на подземные гидранты для забора воды из них во время ликвидации ЧП.

Прокладка наружных магистральных, распределительных водоводов противопожарного водоснабжения производится, согласно нормам, исключительно стальными трубами, способными выдержать повышение давления до 15 МПа. Использование иных трубных изделий – высокопрочного полиэтилена, пластика, металлопластика запрещено.

Минимально допускаемый диаметр трубной разводки сетей противопожарного водовода, соединенного с хозяйственно-питьевым на территориях поселений, с производственным на промышленных предприятиях – от 100 мм, для объектов сельского хозяйства это предел уменьшен до 75 мм.

Максимально допускаемое строительными нормами расстояние между гидрантами противопожарного водопровода на территориях поселений, производств, складских комплексов – не больше 100 м, что вызвано необходимостью эффективно, быстро прокладывать рукавные линии до горящих зданий, строений, прибывающими сотрудниками пожарно-спасательных подразделений.

Пожарные водоемы

Федеральное законодательство указывает, что пожарные водоисточники должны находиться на территориях всех поселений, предприятий, организаций. При обоснованной технической, экономической невозможности строительства наружных централизованных, локальных сетей противопожарного водовода с установкой гидрантов, допустимо создавать пожарные водоемы для таких защищаемых объектов:

• Поселений, где жителей меньше 5 тысяч.
• Отдельных строительных объектов, размещенных за городской чертой.
• Любых строительных объектов, при условии расхода воды на внешнее пожаротушение меньше 10 л/с.
• Малоэтажных строений площадью, меньшей нормативной площади пожарного отсека, установленной для них.

К пожарным водоемам относятся:

• Природные источники воды – озера, реки, моря.
• Искусственные водоисточники – каналы, пруды, технологические водоемы производственных предприятий, содержащие, достаточный по расчетам, объем воды для целей тушения максимально возможного по размерам развития пожара на защищаемом объекте.

Природные, искусственные водоисточники, используемые для целей тушения пожаров не должны пересыхать, промерзать до дна в жаркие, холодные периоды, что основывается на данных гидрометеорологических наблюдений.

Искусственные пожарные водоемы, корпуса которых выполнены из металла, высокопрочного пластика – цистерны, емкости; железобетонных монолитных, сборных конструкций с необходимой гидроизоляцией.

Общий объем воды в таких пожарных водоемах защищаемого объекта должен быть поровну разделен в двух емкостях, резервуарах, что повышает гарантии его использования в чрезвычайных условиях тушения крупных пожаров.

Все они должны быть оборудованы для удобного подъезда, забора воды мобильной техникой пожарных подразделений, формирований:

Природные водоемы – съездами к ним, пожарными пирсами с площадками для возможности свободного разворота автотранспорта.

Искусственные – быстросъемными, легко открывающимися люками, крышками на горловинах подземных емкостей, резервуаров; площадками с твердым покрытием для установки пожарной автотехники.

Общие требования к пожарным водоемам – это обеспечение расхода воды, необходимого по расчетам, на всю требуемую нормами продолжительность тушения пожара.

Пожарные резервуары

Они являются отдельным видом пожарных водоемов, устанавливаемых внутри строительных объектов, что обеспечивает:

Быстрый доступ к ним как изнутри, так и снаружи для подключения пожарного автотранспорта, насосных станций внутреннего водопровода, используемого для ликвидации очагов возгораний с помощью пожарных кранов, установленных по этажам зданий, отметкам производственных цехов, технологических сооружений.

Гарантию не промерзания пожарных резервуаров, так как их устанавливают внутри отапливаемых строительных объектов.

Материалами для изготовления чаще всего служат стальные сплавы, но используются и закрытые емкости, выполненные из высокопрочных видов пластиков.

Требования нормативных документов и нормы проектирования

Существует СП 31.13330.2012 о наружных сетях снабжения водой, являющийся актуальной редакцией СНиП 2.04.02-84. Однако в нем п. 5.10 указано, что все вопросы обеспечения ПБ, требования к наружному противопожарному водоснабжению – расчетным расходам воды на тушение объектов, количеству возможных одновременных пожаров, минимальным свободным напорам в сетях; а также расстановке пожарных гидрантов на них с учетом категорий зданий по взрывопожарной опасности нужно принимать согласно ФЗ-123, СП 8.13130.2020.

В Федеральном законе это указано в ст. 62, 68 – о противопожарном водоснабжении зданий, сооружений, территории городов, поселков, организаций, а в ст. 99 – об источниках противопожарного снабжении водой производственных объектов.

Второй официальный документ – это свод правил «Наружное противопожарное водоснабжение. Источники. Требования ПБ». В нем детально изложены все вопросы организационного, инженерно-технического создания, эксплуатации таких сооружений, оборудования.

Обозначение наружного пожарного водоснабжения

Прежде всего, это то, что наружное водоснабжение для борьбы с огнем обязательно необходимо иметь на территориях всех населенных пунктов, организаций, предприятий. При нецелесообразности создания централизованных, локальных инженерных сетей с пожарными гидрантами допускается организовать его из искусственно созданных пожарных водоемов, резервуаров для следующих защищаемых объектов:

• Поселков с населением меньше 5 тысяч.
• Отдельно расположенных зданий вне черты городов, поселков.
• Любых зданий, если расход воды для их наружного тушения не больше 10 л/с.
• Малоэтажных зданий площадью, не превышающей по нормам предела пожарного отсека для них.

При проектировании наружных водопроводных сетей противопожарного снабжения водой, пожарных водоемов, резервуаров на территориях производственных объектов стоит также учитывать требования генеральных планов застройки:

При хранении на складах заготовительных, перерабатывающих предприятий больших объемов лесных материалов нужно учитывать требования СП 114.13330.2016 о необходимости орошения каждого штабеля, кучи лесоматериалов 2 компактными струями воды, для чего на таких территориях возводятся пожарные вышки с установкой стационарных пожарных стволов.

Технические требования к конструкции, изготовлению, заводским испытаниям, условиям эксплуатации подземных пожарных гидрантов устанавливает ГОСТ Р 53961-2010, в частности, о том, что полный срок службы такого оборудования составляет не меньше 10 лет; а процент вероятности работы без отказа в течение 200 циклов открывания/закрывания.

Проверка работоспособности

В ППР указано следующие требования:

• Руководители организаций, под которыми подразумеваются как руководство объектов защиты, так и инженерных служб коммунального хозяйства населенных пунктов, должны обеспечить исправность, регулярный технический сервис, ремонт источников наружного водоснабжения; организуя проверки работоспособности дважды в год – весной и осенью, составляя соответствующе акты.
• Они также обеспечивают исправность ПГ, резервуаров, водоемов, организуют утепление, очистку от снега в холодный период; а также условия для свободного подъезда пожарной техники, возможность забора воды ежегодно в любое время.
• Все источники противопожарного снабжения водой должны быть обеспечены указателями с направлением движения, расстоянием до них.
• Категорически запрещена стоянка любых автотранспортных средств на крышках колодцев ПГ.

Испытания наружного противопожарного водоснабжения ведут по ГОСТ 12.4.009-83, определяющего условия к установке, обслуживанию всех видов пожарной техники для защищаемых объектов, а также ГОСТ Р 53961-2010:

• Периодичность проверки – 2 раза в году: весной/осенью.
• Рабочее положение гидрантов в колодцах должно быть вертикальным, а размещение позволять свободно устанавливать, открывать крышки как колодца, так и гидранта; полностью навертывать пожарную колонку; позволять свободно проводить технический сервис, ремонтные работы.
• Отбор воды из гидрантов должен выполняться только на пожарные нужды, а также в ходе проверок на исправность, водоотдачу, при проведении технического сервиса.
• Открытие/закрытие ПГ производится вручную ключом пожарной колонки.
• Акт проверки составляется в свободной форме, комиссией с участием представителей пожарных подразделений, инженерных служб коммунальной инфраструктуры населенных пунктов, предприятий.
• В нем указывается расположение, номера ПГ, водоемов, резервуаров, их основные технические характеристики, исправность/работоспособность по результатам проверки.
• Образец акта испытаний в нормативной документации, к сожалению, не приводится, но найти в интернете подходящий бланк такого документа для конкретного объекта или населенного пункта не составит особого труда.

Акт проверки (испытания) пожарных гидрантов (водоемов) на водоотдачу

Образец акта испытаний наружного противопожарного водоснабжения

Образцы документов доступны для скачивания по следующим ссылкам:

В то же время согласно п. 2.4.3 ГОСТ 12.4.009-83 все ПГ перед вводом в эксплуатацию и в дальнейшем каждые 6 месяцев необходимо подвергать техосмотру, проверке работоспособности, регистрируя результаты в журнале по форме 21, ГОСТ 2.601., а при обслуживании пожарного оборудования водопроводных сетей должны соблюдаться требования ГОСТ 12.3.006.

Важно знать, что инструктажи по пожарной безопасности дежурного персонала инженерных служб объекта, обучение ПТМ должностных лиц, ответственных за содержание в надлежащем виде территории предприятия, организации, противопожарных разрывов, пожарных проездов, где находятся подземные пожарные гидранты, позволяют нацелить их на режим регулярной сезонной очистки крышек от снега, льда; что бывает критически важно при возникновении пожара.

Презентация по теме доступна после статьи (кнопка «Скачать» )