Согласно современным требованиям система водоснабжения и водоотведения промышленных предприятий (можно в комплексе называть системой водообеспечения промышленных предприятий) должна быть, с оборотом воды для всего предприятия или в виде замкнутых циклов для отдельных цехов или предприятия в целом. Последовательная или прямоточная система подачи воды на производственные нужды со сбросом очищенных сточных вод в водоем допускается только при невозможности или нецелесообразности применения системы оборотного водоснабжения.

При прямоточном водообеспечении (рис. 1.2, а), вся забираемая из водоема вода (Q_ист) после участия в технологическом процессе (в виде отработанной) возвращается в водоем, за исключением того количества воды, которое безвозвратно расходуется в производстве (Q_пот). Количество отводимых в водоем сточных вод (Q_сбр) составляет:

Q_сбр = Q_ист – Q_пот.

Сточные воды в зависимости от вида загрязнений и других условий перед сбросом в водоем должны проходить через очистные сооружения. В этом случае количество сбрасываемых в водоем сточных вод уменьшается, поскольку часть воды отводится со шламом.

При системе водообеспечения с последовательным использованием воды (рис. 1.2, б), которое может быть двух-трехкратным, количество сбрасываемых сточных вод уменьшается в соответствии с потерями на всех производствах и на очистных сооружениях, т.е.

Q_сбр = Q_{ист  –} (Q_пот.1 + Q_пот.2 + Q_шл).

Рис. 1.2. Схемы водообеспечения промышленных предприятий:

1 – вода свежая чистая из источника; 2 – сточная вода, нагретая; 3 – то же, нагретая и загрязненная; 4 – то же, очищенная; ПП,. ПП-1 и ПП-2 – промышленные предприятия; ОС – очистные сооружения; Q_{ист –} вода, подаваемая из источника на производственные нужды; Q_пот, Q_{пот 1} и Q _{пот 2} – вода безвозвратно потребляемая на промышленных предприятиях; Q_шл – вода, удаляемая со шлаком; Q_сбр – вода, сбрасываемая в водоем

Повторное использование сточных вод после соответствующей их очистки получило в настоящее время широкое распространение. В ряде отраслей промышленности (черной металлургии, нефтеперерабатывающей) 90…95 % сточных вод используется в системах оборотного водоснабжения и лишь 5…10 % сбрасывается в водоем.

Если в системе оборотного водоснабжения промышленного предприятия вода является теплоносителем и в процессе использования лишь нагревается, то перед повторным применением ее предварительно охлаждают в пруду, брызгальном бассейне, градирне (рис. 1.3, а); если вода служит средой, поглощающей и транспортирующей механические и растворенные примеси, и в процессе использования загрязняется ими, то перед повторным применением сточная вода проходит обработку на очистных сооружениях (рис. 1.3, б); при комплексном использовании сточные воды перед повторным применением подвергаются очистке и охлаждению (рис. 1.3, в).

Рис. 1.3. Схемы оборотного водоснабжения промышленных предприятий:

а – с охлаждением сточных вод; б – с очисткой сточных вод; в – с очисткой и охлаждением сточных вод; 1 – вода свежая, чистая, ненагретая; 2 – сточная вода, нагретая; 3 – то же, не нагретая и загрязненная; 4 – то же, очищенная; 5 – сточная вода, загрязненная; 6 – оборотная вода; ОУ – охладительные установки; Q – вода, подаваемая на производственные нужды; Q_об – оборотная вода; Q_ун – вода, теряемая на испарение и унос из охладительных установок (остальные обозначения те же, что и на рис. 1.2)

При таких системах оборотного водоснабжения для компенсации безвозвратных потерь воды в производстве, на охладительных установках (испарение с поверхности, унос ветром, разбрызгивание), на очистных сооружениях, а также потерь воды, сбрасываемой в канализацию, осуществляется подпитка из водоемов и других источников водоснабжения. Количество подпиточной воды определяется по формуле:

Q_ист = Q_пот + Q_ун + Q_шл + Q_сбр.

Подпитка систем оборотного водоснабжения может осуществляться постоянно и периодически. Общее количество добавляемой воды составляет 5…10 % общего количества воды, циркулирующей в системе.

Следует отметить, что приведенные схемы прямоточного и оборотного водоснабжения промышленных предприятий (см. рис. 1.2 и 1.3) носят общий характер. В практике часто встречаются комбинированные системы водоснабжения и водоотведения с различными схемами в зависимости от специфики производства, местных условий, напряженности водного баланса и др.

Эффективность использования воды на промышленных предприятиях оценивается тремя показателями: количеством использованной оборотной воды; коэффициентом использования; потерями воды.

1.   Технические совершенство системы водоснабжения оценивается количеством использованной оборотной воды (Р_об) в процентах:

,

где Q_об, Q_ист и Q_c – количество воды, используемой соответственно в обороте, забираемой из источника и поступающей в систему водоснабжения с сырьем.

2.   Рациональность использования воды, забираемой из источника, оценивается коэффициентом использования (К_ис):

3.   Потери воды (в процентах) определяются по формуле:

,

где Q_посл – количество воды, используемой в производстве последовательно.

Для систем водообеспечения промышленных предприятий рекомендуется составлять баланс воды, включающий потери на сбросы и необходимое добавление компенсирующих расходов воды в систему. Поступление воды в систему осуществляется не только из источников водоснабжения и после повторного ее использования, но также с исходным сырьем и полуфабрикатами, со вспомогательными веществами (топливом, реагентами и т.п.), с атмосферными осадками (дождем, растаявшим снегом), в виде шахтного или рудничного водоотлива, а также подземной (дренажной), инфильтрационной воды и др.

Общий дефицит воды в системах водообеспечения складывается из расходов на безвозвратное потребление (унос с продуктом и отходами), мойку полов, полив проездов и насаждений, испарение в охладителях оборотной воды, унос с воздухом в виде капель из охладителей оборотной воды, естественное испарение с водной поверхности, транспирацию растительностью в водоемах, фильтрацию из системы в почву, сброс оборотной воды в водоемы при ухудшении её качества, сброс сточных вод в водоем.

Безвозвратное потребление и потери воды в производстве складываются из количеств уносимой с продуктом и с отходами воды, определяемых технологическим расчетом.

Расход воды на мойку полов, полив проездов и насаждений, а также потери воды на испарение и унос при ее охлаждении в градирнях, брызгальных бассейнах, прудах-охладителях и на испарение в естественных водоемах, принимающих нагретую воду, определяются по соответствующим санитарным нормам и правилам (строительным нормам и правилам  и ведомственным документам).

Для соблюдения водного баланса в системе водообеспечения все виды потерь компенсируют эквивалентным количеством добавляемой воды.

Для расчета систем водоснабжения и водоотведения необходимо составлять графики притока сточных вод, а также графические схемы водного баланса по каждому потребителю воды на территории промышленного предприятия. В этих балансовых схемах указывается количество воды, подаваемой каждому потребителю (аппарату, цеху, корпусу), сбрасываемой каждым потребителем, теряемой безвозвратно в производстве, на охладительных установках, очистных сооружениях и т.д. В схемах, кроме того, указывается: направление движения воды; виды водоподводящих и

водоотводящих коммуникаций или категории транспортируемой по коммуникациям воды; расположение потребителей воды, сооружений по ее охлаждению, очистке и т.д. Такие схемы составляются либо в абсолютных количествах циркулирующих вод за единицу времени (м³/сут, м³/ч), либо в удельных расходах воды на единицу продукции или потребляемого сырья (м³/т).

В ряде случаев составляются также балансовые схемы поступления в канализацию загрязнений от отдельных аппаратов и цехов. Эти поступления могут характеризоваться величинами БПК, ХПК, содержанием в воде взвешенных веществ или отдельных токсичных компонентов.