GOSPODARKA WODNO-ŚCIEKOWA

1. GOSPODARKA WODNO-ŚCIEKOWA

2. GOSPODARKA WODNO-ŚCIEKOWA . MODELE GOSPODARKI WODNO-ŚCIEKOWEJ W ZAKŁADACH PRZEMYSŁOWYCH

3. GOSPODARKA WODNO-ŚCIEKOWA . Modele gospodarki wodno-ściekowej • przepływowy, tzw. otwarty • szeregowy; • obiegowy, tzw. zamknięty; • kombinowany (mieszany).

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. 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..

8. MODEL PRZEPŁYWOWY

9. 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 - .........

10. 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.

11. Schemat modelu przepływowego z szeregowym strefowaniem wody

12. Schemat modelu przepływowego z równoległym strefowaniem wody

13. Schemat modelu przepływowego z lokalnymi stacjami uzdatniania wody i oczyszczalniami ścieków

14. 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).

15. 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.

17. 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.

18. MODEL SZEREGOWY

19. 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.

20. 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.

21. Schemat modelu szeregowego z pośrednim chłodzeniem wody

22. Schemat modelu szeregowego z oczyszczalniami pośrednimi

23. Schemat modelu szeregowego z dodatkowym zasileniem kolejnego procesu

24. 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.

25. 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.

26. Źródło: UNEP IE/PAC (United Nations Environment Programme Industry And Environment/Programme Activity Centre), Environmental Aspects of the Metal Finishing Industry

27. 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.

28. MODEL OBIEGOWY

29. 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.

30. 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).

31. 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.

32. Schemat modelu przepływowego z lokalnymi przepompowniami i oczyszczalniami

33. 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.

34. 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.

35. 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.

37. MODEL KOMBINOWANY . Model kombinowany (mieszany) gospodarki wodno-ściekowej 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.

38. Schemat modelu kombinowanego przepływowo-nieprzepływo-szeregowego