Выбор схемы водооборота — один из ключевых вопросов при проектировании и модернизации систем промышленного водоснабжения. От принятого решения зависят объём потребления свежей воды, количество сточных вод, эксплуатационные расходы и надёжность технологического оборудования.

Основное различие между схемами заключается в том, как вода используется после прохождения технологического процесса: сбрасывается, возвращается в цикл после обработки или циркулирует в практически изолированном контуре.

Разомкнутая схема

При разомкнутой, или прямоточной, схеме вода однократно проходит через технологическое оборудование, и после использования отводится на очистку и последующий сброс либо передаётся другому потребителю.

Рисунок 1 — Принципиальная схема разомкнутого (прямоточного) водоснабжения

Главное преимущество — простота системы. Не требуется постоянно контролировать накопление загрязняющих веществ в оборотной воде и поддерживать сложный водно-химический режим.

Основной недостаток — высокий расход свежей воды и значительный объём сточных вод.

Разомкнутую схему целесообразно применять, если:

• вода существенно загрязняется в процессе использования;
• её возврат требует дорогостоящей или сложной очистки;
• технологический процесс не допускает накопления определённых примесей;
• имеется достаточный источник водоснабжения;
• ограничения по водозабору и сбросу позволяют использовать прямоточную систему.

Для новых промышленных объектов прямоточная схема, как правило, требует серьёзного технико-экономического обоснования.

Оборотная и замкнутая схемы

В оборотной системе вода после использования возвращается к потребителю и используется повторно. Перед возвратом она может охлаждаться, фильтроваться, очищаться или подвергаться химической корректировке.

Рисунок 2 — Принципиальная схема оборотного водоснабжения

Свежая вода подаётся только для компенсации потерь — испарения, продувки, утечек и других технологических расходов.

В замкнутом контуре контакт воды с внешней средой минимален или отсутствует. Это позволяет существенно снизить водопотребление и стабилизировать параметры циркулирующей воды.

Рисунок 3 — Принципиальная схема замкнутого контура охлаждения (сухой охладитель или закрытая градирня)

Главные преимущества:

• снижение потребления свежей воды;
• уменьшение объёма сточных вод;
• снижение нагрузки на очистные сооружения;
• возможность стабильного поддержания качества циркулирующей воды;
• повышение независимости предприятия от внешнего источника водоснабжения.

Однако оборотные и замкнутые системы требуют более тщательного контроля эксплуатации. При циркуляции могут концентрироваться соли и продукты коррозии, что повышает риск накипеобразования, коррозии и биологического обрастания. Поэтому необходимы контроль качества воды, продувка, реагентная обработка и регулярный мониторинг оборудования.

Что выбрать

Выбор схемы зависит прежде всего от характера технологического процесса.

Разомкнутая схема подходит для процессов, где повторное использование воды технически невозможно или экономически нецелесообразно.

Оборотная схема — оптимальный вариант для большинства процессов, где вода после использования сохраняет возможность повторного применения. Особенно эффективно её применение в системах охлаждения.

Замкнутая схема применяется, когда необходимо максимально сократить водозабор и сброс либо обеспечить стабильные параметры циркулирующей воды.

На практике наиболее эффективным решением часто становится комбинированная система: для отдельных технологических потребителей создаются замкнутые контуры, для других — оборотные, а прямоточная подача сохраняется только там, где это технически обосновано.

Таким образом, выбор схемы водооборота необходимо выполнять не только по величине водопотребления. Оптимальное решение определяется совокупностью факторов: капитальными и эксплуатационными затратами, качеством исходной воды, требованиями технологии, энергопотреблением, условиями сброса и требованиями к надёжности системы.