Судовые системы бытового водоснабжения

Одной из важнейших проблем эксплуатации морских судов является создание нормальных условий обитаемости для экипажа и пассажиров. При этом под обитаемостью понимается совокупность мероприятий, направленных на обеспечение жизнедеятельности человека в условиях плавания.

Большое значение в создании благоприятных условий обитаемости имеет комплекс санитарных систем, состоящий из систем водоснабжения и сточных систем.

Основные понятия и нормативы

Назначение и классификация систем водоснабжения

Системы бытового водоснабжения предназначены для обеспечения физиологических, санитарно-гигиенических и хозяйственно-бытовых потребностей экипажей судов и пассажиров путем подачи пресной (питьевой и мытьевой) и забортной воды. В зависимости от вида используемой воды системы водоснабжения подразделяются на Санитарные системы буксирных судовбытовые системы пресной и забортной воды.

Системы бытовой пресной воды различаются по назначению, источнику водоснабжения, принципу действия и наличию или отсутствию санитарно-гигиенической обработки воды.

По назначению они делятся на следующие:

• системы питьевой воды;
• системы мытьевой воды;
• единые системы бытовой пресной воды.

Технико-эксплуатационные характеристики морских судов и плавучих сооруженийЗапасы пресной воды принимаются на суда от береговых гидрантов, с судов-водолеев, а при большой автономности могут пополняться от оборудованной на судне станции приготовления пресной воды (ППВ) из забортной.

Система питьевой воды предназначена для обеспечения приема, хранения и подачи воды на камбузы, в медицинские помещения, к кипятильникам, общим и каютным умывальникам и другим потребителям, предусмотренным Санитарными правилами. В дополнение к этой системе на судах смешанного плавания в последние годы стала применяться самостоятельная система приготовления питьевой воды (СППВ), обеспечивающая прием забортной воды, очистку, обеззараживание и подачу ее к системе питьевой воды.

Система мытьевой воды служит для приема, хранения и подачи воды в бани, сауны, душевые, ванные, для стирки белья, мытья провизионных кладовых и других нужд.

Единая система бытовой пресной воды выполняет функции систем питьевой и мытьевой воды.

По принципу действия системы ботовой пресной воды бывают гравитационными, когда подача воды к потребителям осуществляется за счет сил тяжести; принудительными, когда вода к потребителям подается насосом или за счет давления, создаваемого в пневмогидроцистерне; комбинированными, когда применяется и принудительная (например, в расходно-напорные цистерны) и гравитационная подача (из расходно-напорных цистерн к потребителям).

Выбор типа системы водоснабжения осуществляется исходя из назначения судна, численности экипажа и пассажиров, источника водоснабжения, автономности по запасам пресной воды и других факторов.

Система бытовой забортной воды обеспечивает прием и подачу забортной воды в санитарные помещения, на мытье палуб, охлаждение кипятильников, а в необходимых случаях подачу забортной воды в бани, душевые, ванные, плавательные, бассейны и на другие нужды. Системы бытовой забортной воды по принципу действия относятся к принудительному типу систем, работающих непосредственно от насосов или от пневмоцистерны.

На морских судах принято устанавливать независимые друг от друга Основные требования к судну и судовым техническим средствамбытовые системы питьевой, мытьевой и забортной воды, проектируя их на срок службы, равный сроку службы судна.

Качество пресной воды на судах и его нормирование

Исследования показывают, что водопотребление способствует удовлетворению физиологических потребностей человека в воде лишь тогда, когда оно не сопровождается неблагоприятный или вредным влиянием на его здоровье. Это влияние может проявляться не только в виде инфекционных и неинфекционных заболеваний, но и косвенный путем. Последнее зависит от способности воды (цвет, залах) вызывать неприятные субъективные ощущения, при которых ее потребление становится практически невозможным.

Качество питьевой воды регламентируется государственным стандартом. Питьевая вода, подаваемая судовыми системами на морских судах, должна быть благоприятной по своим органолептическим свойствам, безвредной по химическому составу и не должна содержать болезнетворных и других опасных микроорганизмов. Для мытьевой воды на морских судах считается достаточным, если она отвечает требованиям государственного стандарта для питьевой воды лишь по бактериологическим и токсикологическим показателям. В случае применения единой системы бытовой пресной воды на судах вся вода, подаваемая потребителям, должна полностью соответствовать требованиям государственного стандарта для питьевой воды.

Органолептическими свойствами воды являются запах, вкус, мутность и ее цвет, что прежде всего обнаруживается органами чувств человеке. Эти свойства воды зависят от содержания в ней природных органических и неорганических веществ. Мутность природных вод, особенно поверхностных. определяется наличием в них взвешенных частиц ила, глины, песка и др. Цветность воды чаще всего определяется наличием в ней органических соединений, которые могут являться составными частями живых организмов, продуктами их жизнедеятельности или распада. Вкус (привкус) воды характеризуется в основном ее солевым составом. Запахи воды бывают естественного или искусственного происхождения. Интенсивность запаха и вкуса (привкуса) определяют в баллах (по шестибалльной шкале), цветность – в градусах, а мутность – в мг/л.

Предлагается к прочтению: Ремонт подводной части судов

К физико-химическим свойствам воды относятся температура, содержание взвешенных веществ, концентрация водородных ионов (рН), жесткость, щелочность, кислотность, наличие сухого и прокаленного остатков, содержание катионов, анионов, растворенного кислорода и до. Оценка количества солей, содержащихся в природной воде, ведется по величине сухого остатка, образующегося при выпаривании одного литра воды, и по потере массы при прокаливании этого остатка. Прокаливание позволяет исключить из расчета органическую часть сухого остатка.

Общая жесткость воды характеризует суммарную концентрацию в ней ионов кальция и магния и выражается в молях на литр (мг-экв/л). Общая щелочность воды зависит от содержания в ней карбонатов, бикарбонатов, солей, других слабых кислот и также выражается в молях на литр. Кислотность воды определяется наличием углекислоты, некоторых органических и реже минеральных кислот. Степень щелочности или кислотности количественно оценивается концентрацией водородных ионов, а точнее, их активностью. Концентрация водородных ионов выражается через водородный показатель рН = – lg [H⁺]. Для большинства природных вод рH = 6,5…8,5.

Железо содержится в воде обычно в ионной форме в виде двух и трехвалентного железа. Увеличение содержания железа в воде чаще всего свидетельствует о нарушении целостности антикоррозионного покрытия цистерн или другого оборудования. Такая вода неприятна на вкус и малопригодна для бытовых целей.

Биосфера океанов и развитие промышленной марикультурыОкисляемость воды определяется содержанием в ней органических и неорганических примесей и характеризуется количеством кислорода, необходимого для окисления этих примесей в данном объеме воды.

Азотсодержащие вещества (аммиак, нитраты, нитрита) образуются в воде чаще всего в результате разложения белковых соединений, попадающих в воду с бытовыми сточными водами и промышленными стоками. Под действием микробов эти соединения распадаются и образуют аммиак. В дальнейшем аммиак, под влиянием микроорганизмов и при окислении кислородом воздуха превращается в нитратные и нитритные соединения. Возможны и другие причины образования нитратов и нитритов.

Рост концентрации хлоридов и сульфатов придает воде неприятный соленый и горько-соленый привкус. На свойства воды могут также влиять растворенные в ней газы.

Химический состав природных вод может изменяться также за счет попадания в них токсичных, веществ. Они могут проникать в питьевую воду из сточных вод, при использовании избыточных доз некоторых веществ, употребляемых для обработки воды, нарушении требований органов санитарного надзора к выбору материалов, используемых в системах водоснабжения. Такими веществами являются свинец, цинк, медь, мышьяк и другие.

Важное значение имеют бактериологические характеристики воды, которая может явиться источником различных заболеваний. Содержание некоторых микроорганизмов в природной воде является вполне закономерным. Обычно в чистых природных водах содержится 200-1 000 бактерий в 1 мл. Но в ряде случаев содержание может достигать десятков тысяч. О степени загрязнения воды судят по наличию в ней кишечной палочки. Безопасной в бактериальном отношении считается вода, в которой количество кишечных палочек на литр не превышает трех.

Количество кишечных палочек оценивается двумя показателями: колииндексом и колититром. Колититр – это наименьшее количество воды, в котором обнаруживается одна кишечная палочка. Для питьевой воды он должен быть не менее 300. В этом случае выживание патогенных бактерий исключено полностью. Колииндекс является величиной, обратной колититру. По санитарным нормам этот показатель должен быть не более 3. Чистота воды характеризуется также общим количеством бактерий, содержащихся в 1 мл, но обнаруживаемых в определенных стандартных условиях исследований. Это количество (микробное число) не должно превышать 100.

Допустимые государственным стандартом нормы содержания ряда веществ и микроорганизмов в питьевой воде приведены в табл. 1.

Санитарные системы буксирных судовМытьевая вода может иметь более низкие показатели по сравнению с питьевой. Так, например, колититр ее должен быть не менее 100.

Важнейшим требованием, предъявляемый к системам водоснабжения, является создание условий для сохранения качества пресной воды в течение длительного времени.

Ухудшение качества воды в основном связано с условиями хранения ее на борту судна. Причинами ухудшения качества воды являются дефекты заправки водой (загрязнение шлангов, приемных труб), вторичные загрязнения, возникающие при некачественной дезенфекции цистерн после ревизий и ремонтов, а также нарушения антикоррозионных покрытий, ниши, скопление осадков, размножение микрофлоры в питьевой воде.

Ухудшение качества воды происходит чаще всего из-за снижения титра кишечной палочки (до 0,1-1,0), вырастания микробного числа (300-500 и более), увеличения содержания железа (до 1,0-3,0 мг/л), окисляемости (до 10-20 мг/л). Химический состав воды, длительно хранящейся на борту судна, определяется в основном типом и целостностью антикоррозионных покрытий цистерн для хранения пресной воды.

Антикоррозионные покрытия должны обладать высокими физико-механическими свойствами, технологичностью, безвредностью для здоровья человека. В качестве покрытий внутренних поверхностей цистерн применяются различные краски, лаки, эмали, разрешенные органами Государственного санитарного надзора.

На многих судах все еще находят применение всевозможные цементные покрытия. Последние, как показали исследования, при контакте с водой могут приводить не только к значительным ухудшениям органолептических показателей воды, но и передавать ей некоторые токсические свойства за счет внедрения в воду значительных количеств гидрата окиси кальция и шестивалентного хрома.

При сроках хранения пресной воды на борту более семи суток для обеспечения требуемого качества воды при проектировании систем водоснабжения на судне необходимо предусматривать устройства для санитарно-гигиенической обработки питьевой и мытьевой воды, одобренные Минздравом.

Нормы водопотребления на морских судах

Современные транспортные суда различного назначенияСовременное морское судно на время плавания становится местом, где живут и трудятся десятки, сотни и даже тысячи людей. Суда плавают в различных климатических, метеорологических и океанологических условиях. Несмотря на безбрежность окружающих океанских вод люда на судах испытывают постоянную потребность в пресной воде.

Проектирование судовых систем водоснабжения ведется исходя из расчетной величины расхода воды на одного человека в сутки и принятого источника водоснабжения. Нормативным документом, определяющим при проектировании систем бытовой пресной воды требования к качеству и количеству воды на судах, являются Санитарные правила морских судов. Эти правила задают число санитарных приборов в зависимости от категории судна и численности людей на борту. Таким образом нормируется минимальное водопотребление на судне.

Повышение общего культурного уровня людей и санитарно-гигиенических требований привело к возрастанию норм водопотребления на одного человека за последние пятьдесят лет более чем в 10 раз. Это существенно увеличило комфортабельность судов, что характеризуется отношением суммарного секундного расхода воды через все водоразборные точки к общему количеству людей, находящихся на борту судна. В зависимости от длительности пребывания людей на судне и с учетом санитарно-гигиенических требований введена следующая классификация морских судов по категориям:

• I – суда неограниченного плавания, включая заграничное, арктическое и антарктическое;
• II – суда ограниченного плавания с удалением от берега до 100 морских миль, совершающие рейсы продолжительностью более 24 ч;
• III – суда, совершающие рейсы продолжительностью от 6 до 24 ч, а также Суда технического флота и специальные судасуда технического флота;
• IV – суда, совершающие рейсы продолжительностью 6 ч и менее.

В зависимости от категории судна Санитарными правилами морских судов установлены нормы расхода пресной воды (табл. 2).

Приведенные нормы водопотребления обеспечивает лишь минимальную потребность в воде. Ориентация на минимальное водопотребление зачастую не соответствует современным понятиям обеспечения достаточной комфортности обитания на морских судах. На современных комфортабельных судах реальное водопотребление в условиях неограниченного водопользования часто в 2-3 раза превышает установленные минимальные нормы. В то же время, даже при минимальных нормах водопотребления запаек пресной воды на морских транспортных судах составляют от 2 до 8 % от водоизмещениях.

В процессе проектирования при определении требуемой производительности судовой системы водоснабжения составляется баланс почасового расхода воды на максимально загруженный день недели. Расходы воды потребителями и коэффициенты одновременности их действия приведены в табл. 3 и 4.

Примечание. Планирование рейса суднаРасчетные расходы воды, не приведенные в таблице, принимается по действующим стандартам, техническим условиям и другой нормативно-технической документации.

Примечание. Разрешается уточнение коэффициентов разработчиком системы в зависимости от типа судна и количества устанавливаемого санитарно-технического оборудования.

Системы бытовой пресной воды

Система питьевой воды

Снабжение питьевой водой является одной из важнейших проблем обеспечения нормальной обитаемости людей на морских судах. Питьевая вода должна быть пресной, прозрачной, без запахов и отвечать всем требованиям к качеству. Источником пополнения запасов питьевой воды служат городские водопроводы, суда-водолеи и судовые установки приготовления пресной питьевой воды из забортной. При этом первый является наиболее предпочтительным.

Прием, хранение, пополнение запасов и подачу пресной питьевой воды потребителям осуществляет судовая система пресной воды, проектируемая по централизованному принципу. Система выполняется автономной, она не должна сообщаться с трубопроводами систем мытьевой и забортной воды. На морских судах наибольшее распространение получили системы питьевой воды циркулируемого действия или комбинированные. В последыши: используется расходно-напорные цистерны, которые должны размещаться на необходимой высоте до обеспечения требуемых расходов у потребителей. В общем случае в состав системы входят цистерны, насоса, пневмоцистерны (гидрофоры), трубопровода, арматура, устройства для санитарно-гигиенической обработки воды, Контроль и регулирование рабочих процессов, измерительные приборыконтрольно-измерительные приборы и другое оборудование.

Хранение запасов питьевой воды на морских судах осуществляется не менее чем в двух вкладных цистернах, имеющих специальные защитные покрытия. На малых судах допускается установка одной цистерна. Набор вкладных цистерн устанавливается снаружи, чтобы уменьшить вероятность скопления всевозможных загрязнений. Цистерны питьевой води не должны соприкасаться с цистернами да хранения топлива, масла, сточных и хозяйственно-бытовых вод». Питьевую воду не разрешается хранить в бортовых, междудонных и других корпусных цистернах. Размещаются цистерны запаса вдали от источников тепловыделений и загрязнений. Для ремонта и очистки цистерны запаса пресной воды снабжается герметически закрывавшей горловинами, выполненными, по возможности, в боковых стенках цистерн. Устройство и расположение горловин должно исключать загрязнение питьевой воды. Для спуска остатков води и осадков нижняя часть цистерн выполняется с уклоном и снабжается спускными кранами, пробками или другим; приспособлениями.

Цистерны запаса питьевой воды оборудуется наливными расходниками и воздушными трубами. Трубы, не связанные с обслуживанием этих цистерн, не должны прокладываться через них. Для приема питьевой воды в цистерны запаса и выдача ее на другие суда предусматриваются палубные наливные втулки, позволяющие обеспечить прием и выдачу воды на оба борта. Конструкция концов наливных труб в цистернах должна исключать возможность подачи в них води сосредоточенной струей. Патрубки-колена для заполнения цистерн снабжается быстроразъемными соединениями для подключения шлангов, возвышающимися над палубой не менее чем на 400 мм. Шланги для приема питьевой воды имеет отличительную маркировку и концевые заглушки. Они хранятся в специальных опломбированных ящиках или помещениях.

Системы основных групп, обеспечивающие корректную работу плавучих доковВоздушные трубы служат для сообщения внутреннего пространства цистерн с атмосферой. Расположение и количество воздушных труб выбирается в зависимости от форм и объема цистерн. Если цистерны занимают пространство от борта до борта, то они имеют воздушные трубы с обоих бортов. Во всех случаях воздушные трубы должны обеспечивать отсутствие воздушных мешков в цистернах. Суммарная площадь сечения воздушных труб каждой цистерны, заполняемой питьевой водой судовыми или береговыми насосами, должна превышать площадь наливного трубопровода не менее чем на 25 %. При этом минимально допустимый внутренний диаметр воздушных труб равен 32 мм. Воздушные трубы, выводимые в места, где они могут заливаться водой, обеспечиваются головками с поплавковыми клапанами. Наливные и воздушные трубы цистерн питьевой воды запрещается прокладывать через гальюны и не рекомендуется пропускать через бани, душевые, моечные и прачечные.

Для обеспечения перемешивания воды расходные и наливные труби в цистернах питьевой воды располагают в противоположных концах цистерн. Уровень года в цистернах контролируется с помощью указательных колонок или других устройств, исключающих загрязнение воды.

В системах питьевой воды гравитационного и комбинированного действия применяются расходно-напорные цистерны, служащие для подачи воды потребителям под действием сил тяжести, Вместимость расходно-напорных цистерн составляет 2-3 м³. Во избежание замерзания они оборудуются подогревателями, защищенными тепловой изоляцией. В камбузах, разделочных, буфетных, медицинских помещениях обычно устанавливается индивидуальные расходно-напорные цистерны меньшего объема. Оки снабжаются наливными и воздушными трубами, указательными колонками, пробными кранами и спускными пробками. Расходно-напорные цистерны часто оборудуются специальными устройствами для автоматического включения и выключения насосов систем.

Для поддержания требуемого давления в системах питьевой воды применяются самостоятельные насосы и пневмоцистерны (гидрофоры). В качестве насосов обычно используются центробежные с электрическим или механическим приводом. При отсутствии источников питания и при малых количествах перекачиваемой воды допускается применять ручные насосы. Для обеспечения бесперебойной работы системы наряду с основными насосами предусматриваются аналогичного типа резервные. Если в системе установлены два насоса, каждый из которых может перекачивать воду из любой цистерны, резервные насосы могут отсутствовать.

Производительность насосов определяется по максимальному расчетному часовому расходу воды, принятому из суточного баланса наиболее загруженного дня недели, а также может определяться по суммарному расходу воды всеми потребителями с учетом коэффициента одновременного действия (см. табл. 4), умноженному на максимальный коэффициент загрузки однотипного судна. Коэффициент загрузки определяется проектантом для каждого типа судна и является отношением максимального расчетного часового расхода воды, взятого из баланса, к суммарному расчетному расходу воды всеми потребителями с учётом коэффициентов их одновременного действия.

Пневмоцистерна (гидрофор) предназначена для автоматического поддержания в трубопроводах давления воды в заданных пределах при ее переменном расходе потребителями. Пневмоцистерна (рис. 1) представляет собой цистерну 5, в верхней части которой находится сжатый воздух, а в нижней, сообщающейся с трубопроводами системы, – питьевая вода. Для создания воздушной подушки в пневмоцистерне по трубопроводу 3 через невозвратно-запорный клапан 2 подается сжатый воздух низкого давления. Наполнение пневмоцистерны осуществляется насосом через трубопровод 7. Контроль за уровнем воды в пневмоцистерне осуществляется с помощью указательной колонки 6. При расходе воды ее уровень в пневмоцистерне понижается, воздух расширяется, его давление падает и напор воды снижается.

После снижения давления до нижнего предела, равного 1,96 · 10⁵Па (2 кгс/см²), с помощью Ремонт регуляторов давления, температуры и расхода массы дизеляреле давления автоматически включается насос, подающий воду в пневмоцистерна контролируется по манометру 1. Для предупреждения чрезмерного повышения давления в пневмоцистерне устанавливается предохранительный клапан 4, который срабатывает при давлении.

Емкость пневмоцистерны в зависимости от количества потребителей питьевой воды составляет от 200 до 3 000 л и определяется по формуле

$V=\frac{V_{раб}{P}_2{P}_{1max}}{(P_2–P_{1 max})P_{1 min}}+C,$

где:

• $V_{раб}=\frac{0,25Q_n}{n}$

  – полезная емкость пневмоцистерны, м³ (Q_n – производительность насоса, принимаемая как среднее значение подачи при давлении включения и выключения насоса с учетом гидростатического напора, м³/ч;

• n – максимальное число включений насоса в час, принимаемое не более 10);
• P₁ – абсолютное давление, при котором включается насос (с учетом точности работы реле давления от P_{1 min} до P_{1 max} абсолютное давление, при котором выключается насос, Па (кгс/см²);
• P₂ – абсолютное давление, при котором выключается насос, Па (кгс/см²);
• c – остаток воды в пневмоцистерне, равный 5-10 % от ее объема, м³.

Для обеспечения нормальной работы системы питьевой воды Монтаж судовых воздушных компрессоровдавление в трубопроводах, создаваемое насосами или пневмоцистерной, должно быть не менее 0,147-0,196 МПа (1,5-2,0 кгс/см²). На больших многопалубных судах оно может достигать 0,392-0,588 МПа (4,0-6,0 кгс/см²), но не превышать 0,637 МПа (6,5 кгс/см²). Минимальные давления у водоразборной арматуры, при которых обеспечиваются расчетные расходы воды, принимаются в соответствии с требованиями государственных стандартов или действующей нормативно-технической документации.

Для кипячения питьевой воды на морских судах используются автоматически работающие кипятильники, производительность которых составляет 20-160 л/ч.

При длительном хранении питьевой воды (более семи суток) ухудшаются ее бактериальные показатели, увеличивается окисляемость, повышается содержание железа, снижается прозрачность, может появиться неприятный запах и т. п. Такую воду необходимо подвергать очистке и обеззараживанию.

На современных морских судах большой автономности запасы питьевой воды могут пополняться от станций ППВ из забортной. Наиболее распространено на судах приготовление пресной воде из забортной морской путем дистилляции. Процесс дистилляции заключается в выпаривании морской воды в специальной опреснительной установке. По способу обеспечения испарения забортной воды различаю кишащие и пленочные испарители. В кипящих испарителях нагревательные элементы расположены непосредственно в воде, температура которой доводится до течки кипения.

Принципиальная схема опреснительной установки с кипящим испарителем приведена на рис. 2. Основными элементами установки являются испаритель 3, подогреватель 7, конденсатор 11, пробный бак 13 и аэратор 15. По трубе 9 вода из магистрали забортной воды поступает в подогреватель 7, а далее по трубе 6 – в испаритель 3, где паром, подаваемым по трубопроводу 1, нагревается до кипения. Вторичный пар, образовавшийся при кипении, проходит через сепаратор 2, где отделяется от влаги и ухода по трубе 5 в подогреватель 7, Отделяемая от пара влага стекает по трубе 4. Удаление остатков забортной воды и солей осуществляется через клапан продувания 8. Часть своего тепла вторичный пар отдает в подогреватель 7 забортной воде и затем по трубе 10 поступает в конденсатор 11, в котором делается в направлении противоположном потоку охлаждающей забортной воды, поступающей в конденсатор по трубопроводу 12. В конденсаторе пар конденсируется в дистиллят, который стекает в пробный бак 13. После проверки на соленость дистиллят поступает в аэратор 15, где насыщается кислородом воздуха, подаваемого по трубопроводу 14. Далее пресная вода для придания ей питьевых качеств поступает по трубопроводу 16 на минерализацию и обеззараживание, после чего перекачивается в цистерну запаса питьевой воды.

При проектировании системы питьевой воды для удобства ее обслуживания, ремонта и экономного расходования воды следует объединять отдельные потребители одинаковой функциональной принадлежности в группы.

Помещения для экипажа и пассажировМедицинские помещения снабжается самостоятельной ветвью трубопровода, идущего от магистрали постоянно действующих потребителей. Трубопроводы изготавливаются из стальных усиленных оцинкованное бесшовных и водогазопроводных, стальных корозионно-стойких, стальных футерованных полиэтиленом и алюминиевых труб. Арматура при меняется стальная, латунная, аллюминиевая и из коррозионно-стойкой стали.

Диаметры труб определятся гидравлическим расчетом для наиболее напряженного по расходе режима работы системы. Магистральные трубопроводы имеют обычно диаметры 50-60 мм, а на больших судах могут достигать 70-100 мм. Ответвления от магистрали в соответствии с количеством отдельных потребителей выполняются, из труб диаметра 10-32 мм. В качестве путевых соединений трубопроводов применяются фланцевые, муфтовые и штуцерные соединения, выбор которых зависит от материала труб и арматуры и применяемых условных проводов. Проектирование трубопроводов системы ведется с обеспечением самокомпенсации. Прокладка трубопроводов в грузовых трюмах не разрешается, а в помещениях, где возможно механическое повреждение трубопроводов, они защищаются прочная кожухами.

Согласно действующим санитарно-нормативным документам для обеспечения эпидемиологической безопасности трубопровода, шланги и емкости системы питьевой воды должны подвергаться дезинфекции. Это мероприятие доводится после спуска судна или выполнения ремонтных работ, а также при получении неудовлетворительных результатов анализа проб воды.

На современных судах работа системы питьевой веды автоматизирована. Схема автоматизации обычно является составной частью системы дистанционного контроля, управления и сигнализации общесудовых систем. С ее помощью осуществляется автоматическое регулирование давления в системе питьевой годы, контроль за работой насоса опреснительной установки и за величиной давления в пневмоцистерне, а также защита насосов от срыва давления на всасывающем патрубке.

Система мытьевой воды

За последние годы требования к качеству питьевой воды на морских судах резко возросли. В настоящее время для мытьевой воды они почти такие же как и для питьевой. Прием, хранение и подача воды для мытья людей, стирки белья, мытья провизионных кладовых осуществляются системой мытьевой воды. Состав системы аналогичен системе питьевой воды. Но так как система мытьевой воды снабжает потребителей еще и горячей водой, то в ее состав дополнительно входят подогреватели, а также Судовые системы и трубопроводынасосы и трубопроводы горячей воды.

Мытьевая вода хранится не менее чем в двух вкладных или корпусных цистернах запаса с антикоррозионной покрытиями, оборудованы наливными, расходами и воздушными трубами. Установка одной цистерны допускается лишь на малых судах. Цистерны должны находиться вдали от источников тепловыделений и загрязнений. В системах мытьевой воды гравитационного и комбинированного действия применяются расходно-напорные цистерна расположенные на высоте, достаточной для обеспечения расчетного расхода у всех потребителей. Расстояние между днищем цистерна и самой верхней водоразборной точкой должно бить не менее 0,5 м.

Требования к насосам и пневмоцистернам системы мытьевой воды такие же как и для питьевой. При длительном хранении мытьевой воды ее следует подвергать обеззараживанию. Этой же технологической операции подвергается мытьевая вода, полученная в опреснительной установке из забортной. При этом минерализация, обязательная для питьевой воде, в данном случае не производится.

Снабжение потребителей горячей мытьевой водой осуществляется централизованно или с помощью местных подогревателей. Централизованное снабжение горячей мытьевой водой предусматривается для камбузов, разделочных, пекарен, посудомоечных, буфетных, медицинских помещений, бань, долевых, ванн, прачечных и умывальников индивидуального пользования. Магистральный трубопровод горячей мытьевой воды обычно выполняется по кольцевой схеме. В случае большой протяженности кольцевой магистрали для поддержания температуры воды в трубопроводе в пределах от 50 до 70 °С устанавливается специальный циркуляционный насос горячей воды снабженный системой автоматики.

В качестве подогревателей в системе мытьевой воды используются паровые, емкостные электрические, пароэлектрические и скоростные электрические подогреватели. При централизованном горячем водоснабжении применяются емкостные автоматизированию подогреватели, а при местном – скоростные электрические. Производительность подогревателей для централизованного горячего водоснабжения определяется расчетом по расходу воды потребителями с учетом одновременности их работы.

Ориентировочно производительность подогревателей можно определить равной половине общего расхода воды (горячей и колодкой).

При проектирований систем питьевой воды Цистерны, трубопроводы и электрооборудование судовпрокладка трасс трубопроводов выполняется тек, чтобы обеспечивалось удобство обслуживания, разборки и ремонта механизмов, труб, арматуры и оборудования. Трубопроводы системы питьевой воды выполняются и в стальных оцинкованных труб и труб из алюминиевых сплавов. Трубы горячей воды, а также трубы холодной мытьевой воды в помещениях, в которых не допускается отпотевание, покрываются изоляцией. Диаметры труб определяются гидравлическим расчетом. При выполнении тепловых расчетов системы мытьевой воды в качестве исходных температур принимаются:

• 10 °С – для холодной воды;
• 70 °С – для горячей воды;
• 40 °С – для смешанной воды, у потребителей.

В случае установки индивидуальных подогревателей води к душам расчетную температуру на выходе следует принимать равной 45 °С.

При подводе холодной и горячей воды к душам, умывальникам, мойкам и ваннам устанавливаются смесители. В амбулаторных и предоперационных смесители имеют локтевые рычаги. Для экономии мытьевой воды применяются смесители и краны самозапорные, а в душах автоматические выключатели.

Работа системы мытьевой воды осуществляется автоматически с помощью системы дистанционного контроля, управления и сигнализации общесудовых систем.

Регулирование температуры горячей воды происходит с помощью датчика температуры, устанавливаемого на выходе из водоподогревателей. Датчик температуры сблокирован с электромагнитным клапаном, дозирующим подачу пара, и регулятором источника электрического питания. Датчик с чувствительностью ±5 °С отрегулирован на температуру выходящей из подогревателя воды 70 °С. При отклонении температуры воды от заданного значения датчик температуры замыканием или размыканием контактов электросети подает импульс; управляющий работой электромагнитного клапана на трубопроводе греющего пара и регулятора электропитания батареи электронагрева.

Циркуляционные насосы горячей воды имеют автоматическую защиту от перегрева с сигнализацией в центральном посту управления. Включение насоса происходит при понижении температуры воды в трубопроводе до 50 °С, а также – при температуре свыше 70 °С.

Единая система бытовой пресной воды

Вода, подаваемая в систему должна отвечать всем требованиям, которые предъявляются к питьевой воде.

По принципу действия единые системы бытовой пресной воды бывают принудительными и гравитационными.

Состав системы практически объединяет в себе оборудование систем питьевой и мытьевой воды. На нее также распространяется все требования к проектированию этих систем. Однако количество оборудования единой систем бытовой пресной воды меньше, чем при раздельном водоснабжении, примерно в 1,5 раза сокращается протяженность трубопроводов и судовой арматуры.

Читайте также: Флот освоения континентального шельфа

Преимуществом этого типа системы является также то, что за счет подачи ко всем потребителям воды только питьевого качества на судов повышаются условия комфортабельности.

Недостатком единых систем бытовой адресной воды, является значительное увеличение затрат на санитарно-гигиеническую обработку воды с целью доведений ее до питьевого качества. Это связано с тем, что по существующим Санитарным правилам на судах с единой системой водоснабжения допускается до 60 % всего запаса, адресной воды (пропорционально расходу мытьевой воды) хранить в корпусных, а не во вкладных цистернах. Несмотря на обязательное требование оборудовать корпусные цистерны устройствами, исключающими возможность застоя в тупиковых местах, длительное хранение воды в таких цистернах приводит к ухудшение ее качества.

Практика проектирования и эксплуатации судов показывает, что применение единой системы бытовой пресной воды наиболее целесообразно на небольших судах с малым количеством людей на борту и непродолжительными рейсами. Это обычно суда III и IV категорий, с системами гравитационного и комбинированного принципа действия, суда рыбопромыслового флота.

Характерно, что практически на всех судах речного флота применяются единые системы водоснабжения, хотя в 50-х годах этот тип судов был оборудован исключительно раздельными системами водоснабжения.

На судах I и II категорий единые системы бытовой пресной воды устанавливаются относительно редко из-за значительного увеличения мощности установок для минерализация воды. Последнее приводит к большим затратам электроэнергии и росту эксплуатационных расходов, превышающих экономию полученную при постройке систем. Однако в связи требованиями к качеству мытьевой воды органа надзора считают целесообразна устанавливать на всех судах единые системы бытовой пресной воды.

Принципиальные схемы систем бытовой пресной воды

Выбор типа систем водоснабжения является сложный и ответственным этапом проектирования судов. В каждом конкретном случае тип системы определяется в зависимости от назначения и водоизмещения судна, его конструктивна особенностей, численности экипаж и пассажиров, источника водоснабжения, автономности по запасам пресной воды и других факторов. Основой выбора типа системы является технико-экономическое обоснование принятых проектных решений, обеспечивших достижение заданных и, по-возможности, оптимальных технических, эксплуатационных экологических, экономических, социальных и Социально-экономических результатов при нынешних затратах в производстве и эксплуатации.

После выбора типа системы водоснабжения важным этапом проектирования является разработка принципиальных схем. Для этого необходимо рассмотреть и проанализировать типовые схемы, рекомендуемые отраслевыми стандартами, и учесть реальные условия эксплуатации проектируемого судна и его ближайших прототипов. Завершив анализ всех возможных вариантов, приступают к разработке принципиальной схемы, проектируемой системы.

На рис. 3 представлена простейшая принципиальная схема системы гравитационного принципа действия с приемом воды на полную автономность не более суток без санитарно-гигиенической обработки. Расходно-напорная цистерна 1 заполняется водой с берега или судах-водолеях через палубную наливную втулку 2.

При выборе этой схемы необходимо учесть возможность размещения на судне расходно-напорной цистерны на достаточной высоте, обеспечивающей подачу воды потребителям под действием сил тяжести.

Такая принципиальная схема не предусматривает обеспечение потребителей горячей водой и наличие душевых, но при этом позволяет обойтись без применения насосов и пневмоцистерн, что только снижает построечную стоимость. Предложенная схема ограниченней количеством потребителей (на морских судах III и IV категорий и судах внутреннего плавания III группы Здесь и далее группы судов внутреннего плавния взяты в соответствии с Санитарными правилами судов внутреннего плавния.x, при численности до 10 человек и на судах с динамическими принципами поддержания с численностью людей до 60 человек). Принципиальная схема может применяться как при раздельном водоснабжении, так и при единой системе бытовой пресной воды.

Принципиальная схема систем бытовой пресной воды с принудительным принципом действия представлена на рис. 4. Система не предусматривает санитарно-гигиеническую обработку воды, поэтому автономность по питьевой воде не должна превышать семи суток. Вода, принятая через палубную втулку 2 в цистерну запаса 1 на всю автономность, подается основным или резервным центробежным насосом в пневмоцистерну 5, а из нее – к потребителям. Предохранительный клапан обеспечивает возможность сбрасывать часть воды во всасывающую магистраль насосов при чрезмерном повышении давления в пневмоцистерне.

Наличие нагревателя позволяет подавать потребителям наряду с холодной 3 горячую 4 воду. Предлагаемая схема рекомендуется для морских судов III и IV категорий и судов внутреннего плаваний, включая грузовые и Буксирные суда внутреннего плавания, отечественного и зарубежного производствабуксирные суда II группы и все суда III группы, с численностью людей до 10 человек. Она может быть применена при раздельном и едином водоснабжении.

Центром системы комбинированного действия служит принципиальная схема, изображенная на рис. 5. Здесь вода из цистерны запаса 1 подается в расходо-напорные цистерны 2 и 3 ручным насосом 4, а из них – к непосредственным потребителям. Такая схема рекомендуется для судов, конструкция которых не позволяет обеспечить установку напорных цистерн на необходимой высоте. Схема не предусматривает санитарно-гигиеническую обработку воды и практически может быть применена для тех же судов и условий, что и предыдущая принципиальная схема.

На рис. 6 представлена принципиальная схема систем бытовой пресней воды принудительного действия с приемом запаса воды на автономность с санитарно-гигиенической обработкой. Система отличается от приведенной на рис. 4 лишь наличием второй цистерны запаса и аппарата обеззараживания воды. Последнее, однако, позволяет увеличить автономность судна по питьевой воде до 30 суток. Принципиальная схема может быть применена на морских судах I и II категорий и грузовик судах внутреннего плавания III группы с наличием людей до 100 человек. Выбор такой схемы определяется технической возможностью и экономической целесообразностью приема запаса пресной воды, повышенными требованиями к качеству подаваемой потребителям воды рекомендуется применять схему водоснабжения, изображенную на рис. 7.

Такая принципиальная схема применима и при единой системе водоснабжения, и при раздельных. Схемой предусмотрена санитарно-гигиеническая обработка воды. В процессе плавания возможно пополнение запасов пресной воды от станции ППВ, а также централизованное снабжение потребителей горячей водой. Система может быть установлена на морских судах I категории, а также судах внутреннего плавания I группы и пассажирских судах II группы.

Система бытовой забортной воды

Основным назначением системы является прием воды из-за борта и подачи ее к санитарному оборудованию судна, в Помещения для экипажа и пассажировсанитарно-бытовые помещения, бассейны, для охлаждения кипятильников, а при необходимости – в прачечные, бани, душевые, ванные и помещения пищеблока. На морских судах применяются системы бытовой забортной воды принудительного действия. В состав систем входят насосы, пневмоцистерны, трубопроводы, фильтры, арматура и контрольно-измерительные приборы. Системы выполняются централизованными.

В системах бытовой забортной воды в отличие от систем пресной воды отсутствуют цистерны запаса и расходно-напорные цистерны. Прием воды осуществляется непосредственно из-за борта через кингстоны и подается потребителям с помощью насоса или пневмоцистерны.

Расположение приемных кингстонов должно исключить попадание в них удаляемых с судна подсланевых или сточных вод. На судах с кингстонной магистралью специальных приемных кингстов можно не устанавливать.

Прием и подача забортной воды в пневмоцистерне осуществляется с помощью самостоятельных насосов, чаще всего центробежных с независимыми приводами. В случае отсутствия источников питания, а также при перекачке малых количеств воды в качестве основных средств могут быть применены ручные насосы. В системах бытовой забортной воды, обслуживаемых насосами с механическим приводом, должны быть предусмотрены аналогичные резервные насосы. Управление насосами следует располагать, по-возможности, вблизи их установки.

Определение производительности насосов ведется по суммарному расчетному расходу забортной воды всеми потребителями с учетом коэффициента одновременного действия, умноженного на максимальный коэффициент загрузки однотипного судна. Давление, создаваемое насосами в системе бытовой забортной воды, не должно превышать 6,37 · 10⁵Па (6,5 кгс/см²). В случае необходимости для обеспечения бытовик потребителей забортной воды могут использоваться другие системы забортной воды (водяные противопожарные, системы охлаждения) при условии обеспечения давления в местах подключения не вале допустимого (рис. 8).

Особенностью систем забортной воды является повышенная коррозионная активность транспортируемой рабочей среды, что необходимо учитывать в процессе проектирования. Трубопроводы системы бытовой забортной воды изготавливаются из стальных оцинкованных, медных и медно-никелевых труб. С целью обеспечения высокого качества монтажа системы следует предусматривать использование санитарных агрегатов, в составе которых насосы и пневмоцистерны собираются на одной раме. Ремонт судовых вспомогательных механизмов и трубопроводовТрубопроводы рекомендуется монтировать из труб, унифицированных длин и конфигураций, стремясь при этом обеспечить минимальное количество изгибов, разветвлений и соединений.

Последние должны быть расположены в легко доступных для разборки местах.

В некоторых обоснованных случаях с целью экономии труб из дорогостоящих материалов и другого оборудования на морских судах отказываются от использования системы бытовой забортной воды. При достаточной производительности водоопреснительных установок для промывки санитарно-технического оборудования, трубопроводов сточных вод, мытья палуб в санитарно-гигиенических помещениях подается, например, пресная вода от системы бытовой мытьевой воды, а для охлаждения кипятильников, водоразборных колонок, стерилизаторов применяются другие системы забортной воды.

Обработка воды

Обеззараживание и консервация пресной воды

Методы обеззараживания. Обеззараживание – одна из наиболее важных операций кондиционирования питьевой воды. Если мутная, цветная или солоноватая вода вызывает лишь неприятные ощущения при ее употреблении, то вода, содержащая болезнетворные бактерии и вирусы, опасна для здоровья человеке и не должна использоваться для питья без предварительного обеззараживания. Классификация методов обеззараживания приведена на рис. 9.

Наибольшее распространение на судах нашли следующие методы: хлорирование, ультрафиолетовое облучение, озонирование, обработка ионами серебра. Сравнительная оценка и области применения методов обеззараживания воды приведены в табл. 5.

Бактерицидные аппараты ультрафиолетового излучения. Наибольшим бактерицидным действием обладают ультрафиолетовые лучи (УФ) с длиной волны от 2 950 до 2 000 Å, причем максимум обеззараживающего эффекта приходится на волну 2 537 Å. Бактерицидное действие УФ-лучей практически мгновенно и объясняется фотохимическим воздействием на бактерии подобно солнечным лучам в процессах самоочистки водоемов. Под влиянием УФ-лучей происходит изменение внутренней структуры микроорганизмов, нарушается проницаемость протоплазмы и повреждается клеточная оболочка кишечной палочки. Действие этих лучей распространяется на все виды бактерий, в том числе и споровые.

Это инетерсно: Основные свойства объектов автоматических систем судна

Бактерицидный эффект действия ультрафиолетового излучения зависит от его интенсивности, от расстояния до лампы, от поглощения излучения средой, от прозрачности и, особенно, цветности воды. Повышение цветности или мутности воды вызывает наибольшее поглощение ультрафиолетового излучения, что резко снижает бактерицидный эффект.

Эксплуатирующиеся на судах бактерицидные установки типа ОВ-1П, ОВ-1П/МС, ОВ-50 и другие, на сегодняшний день морально устарели и не удовлетворяют современным требованиям по ресурсу, надежности и другим показателям.

В целях обеспечения морских судов высокоэффективным оборудованием для обеззараживания воды разработан типоразмерный ряд новых бактерицидных аппаратов серии “БАКТ”, принцип действия которых основан на использовании УФ-излучения. Сравнение основных характеристик аппаратов «БАКТ» и установок ОВ-1Ц/МС приведено в табл. 6.

Бактерицидные аппараты “БАКТ” состоят из камеры облучения и щита управления. Основными комплектующими изделиями камеры облучения являются бактерицидная лампа ДБ 36 с улучшенными техническими характеристиками и кварцевый чехол. Щиты управления блочной конструкции комплектуются серийно изготавливаемыми электротехническими изделиями.

Особенностью электрической схемы аппаратов “БАКТ” является то, что она обеспечивает бесстартерное зажигание ламп. Благодаря этому исключается “мигание” ламп, возникающее при колебаниях напряжения сети, температуры и расхода воды в судовых условиях эксплуатации. Исключение явления “мигания” в свою очередь позволяет увеличить ресурс ламп (за счет уменьшения износа электродов) и повысить надежность обеззараживания воды. Контроль дозы УФ-излучения по желанию потребителя может осуществляться с помощью серийно выпускаемого дозиметра ДАУ-81.

Бактерицидные аппараты широко применяются и на зарубежных: судах. Крупными поставщиками аппаратов являются фирмы «Сисейф Тупор» (Швеция), «Катадин» (Швеция), «Карл Кляйн» (ФРГ) и др. Монтаж, обкатка и испытания механизмов после ремонтаСтендовые и ресурсные испытания опытных отечественных образцов аппаратов “БАКТ 3” и “БАКТ 10” подтвердили соответствие их технических характеристик лучшим зарубежным аналогам.

Хлораторы. Хлорирование – традиционный метод обеззараживания воды на судах. Бактерицидное действие хлора и его соединений объясняется взаимодействием с протеинами и аминосоединениями, которые содержатся в оболочке бактерии и ее внутриклеточном веществе. Это взаимодействие приводит к распаду структуры клетки и прекращению жизнедеятельности бактерии.

Хлорирование воды осуществляется с помощью следующих хлоросодержащих препаратов: хлорная известь CaOCl₂, гипохлорит кальция Ca(ClO)₂, гипохлорит натрия NaClO. Для растворения этих препаратов, отстаивания раствора и дозирования его в цистерну пресной воды применяются хлораты. В табл. 7 приведены основные характеристики отечественных хлораторов типа XII.

На зарубежных судах хлораторы, предназначенные для непрерывного дозирования в трубопровод питьевой воды жидкого хлора и работающие по принципу эжекции (поставщик – фирма «Райнер» Англия). Фирма «Дженерал Электрик» (США) поставляет хлораторы, предназначенные для электролитического получения активного хлора из морской воды и хлорсодержащих растворов.

На отечественных судах электролитические хлораторы применяются в составе установок типа ЭОС, предназначенных для очистки сточных вод.

Озонаторы. Озонирование, в отличие от процесса хлорирования, обеспечивает не только обеззараживание воды, но и ее обесцвечивание и дезодорацию. Бактерицидный аффект озона объясняется действием его на окислительно-восстановительную систему бактерий и непосредственно на протоплазму клетки. Оптимальная концентрация 0₃ для обеззараживания воды при времени контакта 5-20 мин составляет 0,4-4 мг/л. Озон получают под действием “тихого” электрического разряда на пропускаемый через генератор озона воздух или кислород.

При увеличении температуры и влажности воздуха, подаваемого в озонатор, наблюдается снижение выхода озона, что говорит о целесообразности предварительного охлаждения и осушения поступающего воздуха при помощи специальных устройств и вызывает дополнительную потребность в электроэнергии, расход которой на получение 1 кг озона составляет 6-10 кВт-ч. Расход энергии на получение 1 кг озона из хорошо осушенного воздуха колеблется дня озонаторов различного типа в пределах от 13 до 29 кВт-ч, а для неосушенного воздуха – от 43 до 37 кВт-ч. Стоимость озона в 7-8 раз выше стоимости хлора.

Для обеззараживания воды озоном служат станции озонирования (озонаторные агрегаты), включающие в себя собранные на одной раме: генератор озона с системой электропитания, смесительную колонну, песчаный фильтр, Энергетическая установка, системы и трубопроводы плавучей буровой установкинасосы и трубопроводы. Основные технические характеристики станций озонирования воды приведены в табл. 8.

Станции озонирования нашли применение преимущественно на речных судах и судах смешанного плавания.

Ионаторы серебра. Ионы серебра в воде обладают бактерицидным (обеззараживающим) и бактериостатическим (задерживающим рост бактерий) свойствами. Механизм действия серебра на микробную клетку заключается в том, что оно сорбируется клеточной оболочкой, а затем проникает внутрь клетки, блокирует бактериальные ферменты, в результате чего клетка гибнет. Последействие серебра продолжается в течение многих месяцев. Вода, обработанная серебром при дозах более 0,2-0,5 мг/л, через некоторое время становится стерильной. Поэтому серебро применят в качестве консерванта воды.

Получают серебряную воду методом электролитического растворения серебряного анода, которое идет наиболее эффективно при плотности тока 0,15-5 мА/см², напряжении на электродах 3-12 В, межэлектродном расстоянии 5-12 мм, периодической смене полярности через 3-12 мин и слабом перемешивании воды вокруг электродов. Бактерицидный эффект серебра в сильной степени зависит от солевого состава воды, концентрации органических веществ, дозы серебра, температуры воды, времени контакта и рН. Большие концентрации хлоридов, сульфатов и карбонатов снижают бактерицидные свойства серебра в результате образования химических соединений, не обладающих столь же сильным бактерицидным действием.

Предельно допустимая концентрация серебра в питьевой воде составляет 0,065 мг/л. Поэтому применение в судовых условиях дан обеззараживания воды доз серебра 0,2-0,5 мг/л требует последующего десеребрения.

Для консервирования питьевой воде путем ее обработки электролитическим раствором серебра предназначен ионатор ЛК-28. Ионатор состоит из электропульта и гидравлической части, смонтированной в металлическом корпусе. Дозировка вводимого в воду серебра ведется по времени на основании показаний амперметра. Для удобства работы к ионатору приложена таблица перевода показаний не допускается амперметра в количестве серебра в г/мин и г/ч. Настройка ионатора на требуемую дозу серебра производится до включения аппарата в работу. Учитывая, что ионатор ЛК-28 не оборудован фильтром-десеребритором, дозирование в воду серебра в количествах, превышавших 0,05 мг/л.

Основые технические характеристики ионатора ЛК-28:

• Производительность, м³/ч – 50,0;
• Потребляемая мощность, кВт – 0,150;
• Габариты, мм – 1 810 × 580 × 390;
• Масса, кг – 150.

Типоразмерный ряд ионаторов (ЛК-36, ЛК-37, ЛК-38, ЛК-39, ЛК-40), разработанный в последнее время, конструктивно отличается от ионатора ЛК-28 наличием индукционного расходомера, что обеспечивает автоматическое управление дозой серебра, вводимой в воду.

Прочие аппараты. На зарубежных судах для обеззараживания воды применяются керамические и мембранные фильтры.

Предлагается к прочтению: Сборка судовых двигателей внутреннего сгорания

Принцип действия керамических фильтров заключается в бактерицидном действии на фильтруемую воду бактерицидного вещества (например, ионов серебра), введенного в состав керамического фильтрующего материала, и последующем задержании в фильтрующем слое инактивированных бактерий. Принцип действия мембранных фильтров заключается в механическом задержании бактерий на поверхности фильтрующей мембраны. При этом размер нор мембраны должен быть меньше размера бактерий.

Производительность фильтра определяется пропускной способностью фильтрующего материала, которая, в свою очередь, зависит от степени загрязненности исходной воды взвешенными веществами, перепада, давления на фильтре и толщины фильтрующей перегородки.

Осветление воды

Осветление производится с целью очистки воды от дисперсных и растворенных примесей, придающих воде мутность и цветность выше санитарных норм.

Осветление предусматривают в случае:

• использования забортной пресной воды в качестве источника для приготовления питьевой (например, на речных судах);
• длительного хранения питьевой воды в судовых цистернах (свыше 30 суток), когда в воде могут накапливаться примеси, ухудшающие ее органолептические свойства;
• применения для обеззараживания воды бактерицидных аппаратов УФ-излучения (при этом вода должна отличаться высокой прозрачностью).

Осветлительные фильтры. На зарубежных судах в качестве осветлительных фильтров наибольшее применение находят фильтра патронной конструкции, отличающиеся большим разнообразием. Классификация патронных фильтров представлена на рис. 10.

На судах для осветления воды применяют фильтры с гранульной загрузкой (песчаные, коксовые, керамзитовые, пенополистирольные и др.), а также сетчатые фильтры.

Новой разработкой является типоряд установок (УОВ 1, ОВВ 3, УОВ 6, УОВ 10) производительностью от 1 до 10 м³/ч. Установка включает в себя осветлительный фильтр с плавающей загрузкой, электрокоагулятор, источник питания и щит управления.

Фильтр состоит из цилиндрического корпуса, заполненного плавающей загрузкой из вспененного полистирола, дренажного и водораспределительного устройств. Размер гранул полистирола от 0,5 до 6,0 мм, плотность 0,4-0,7 г/см³. При заполнении фильтра водой гранулы самопроизвольно фракционируются по высоте слоя загрузки: крупные гранулы всплывают вверх, мелкие – опускаются вниз, что обеспечивает при фильтровании равномерное заполнение загрузки частицами загрязнений и повышает грязеемкость фильтра.

Судовые вспомогательные механизмы и теплообменные аппаратыПромывка фильтра производится противотоком исходной (загрязненной) воды. При этом “плавающий” слой потоком промывной воды растягивается по высоте, гранулы загрузки интенсивно перемешиваются и освобождаются от загрязнений, которые выносятся из фильтра. Длительность промывки не превышает 2-3 мин, а пропускная способность фильтра восстанавливается на 100 %.

Для повышения качества очистки исходная вода перед поступлением в фильтр обрабатывается в электрокоагуляторе.

Электрокоагуляторы. Электрокоагулятор предназначен для получения электролитическим методом активной гидроокиси алюминия, являющейся осветлительным реагентом в процессе очистки воды. Электрокоагулятор представляет собой проточный диа-электрический корпус с патрубками для подвода и отвода воды со встроенный в его полости пакетом алюминиевых пластин, попарно соединенных с разноименными полюсами источника постоянного тока.

Дезодорация воды

Фильтры-дезодораторы. Пресная и опресненная вода в системах бытового водоснабжения содержит растворенные органические и неорганические вещества, придающие ей привкусы и запахи. Очистка воды от привкусов и запахов производится в специальных фильтрах-дезодораторах (табл. 9), загруженных активированный углем. В основе очистки воды лежит процесс сорбции растворенных веществ активированным углем. Среди неорганических загрязнителей воды наиболее характерна для судовых вод является хлор, широко используемый для обеззараживания воды. Органические примеси в воде оцениваются по показателю “окисляемость”.

Активированные угли. Активированные угли – это пористые твердые тела, состоящие из множества беспорядочно расположенных кристаллов графита, образовавшихся в результате сочетания углеродистых атомов при нагреве углеродосодержащего сырья. В качестве исходного сырья для производства углей применяются: каменный уголь, древесина, полимеры, отходы пищевой и целлюлозно-бумажной промышленности и другие углеродосодержащие материалы.

Современная технология изготовления активированных углей предусматривает две стадии: карбонизацию исходного сырья и активацию образовавшегося полупродукта. Карбонизацию сырья ведут в барабанных печах при температуре 700-800 °С без доступа воздуха. При этом выделяются летучие соединения, материал уплотняется и приобретает прочность. Активация полупродукта ведется также при повышенной температуре в присутствии активирующего агента – кислорода, водяного пара и др. В процессе активации на материале образуется развитая сеть микро и макропар. По окончании активации продукт рассеивают на фракции или размалывают. Готовый продукт состоит из 87-96 % углерода и имеет удельную поверхность от 800 до 1 200 м²/г.

Сорбенты применяют в виде гранул (частицы 0,07-7 мм), порошков (частицы меньше 0,12 мм) и углеродистых волокон диаметром 2-12 мкм. Углеродные волокнистые материалы отличаются огромной удельной поверхностью (до 2 000 м²/г) и повышенной сорбционной способностью. Сырьем для их получения служат различные полимерные волокна. Для увеличения адсорбционной емкости волокон сырье иногда обрабатывают солями тяжелых и редких металлов.

Общий недостаток углей из естественных материалов – низкая механическая прочность. Этого недостатка лишены синтетические адсорбенты, которые получают сополимеризацией ароматических соединений.

Синтетические адсорбенты выпускают в виде гранул (0,05-0,12 мм). Их удельная поверхность значительно ниже, чем у активированных углей (не выше 300 м²).

К неуглеродным адсорбентам естественного и искусственного происхождения относятся глинистые породы (диатомит, опока, гидрослюда, каолинит), цеолиты, селикагель и др. Такие адсорбенты отличаются достаточно высокой поглотительной способностью, избирательностью, катионообменными свойствами, низкой стоимостью и доступностью. Стоимость природных адсорбентов в десятки раз ниже, чем искусственных.

Это инетерсно: Контроль качественности покрытия лакокрасочными материалами

В процессе эксплуатации адсорбентов по прямому назначению их поглотительная (адсорбирующая) способность постепенно истощается и возникает необходимость их регенерации. Различают химические, низкотемпературные и термические методы регенерации адсорбентов. При химической регенерации адсорбент обрабатывают реагентом при температуре не выше 110 °С. Самый простой метод регенерации адсорбента, доступный для судовых условий, – нагревание его в объеме обрабатываемой воды либо фильтрование нагретой воды через адсорбент. Однако эффект такой регенерации невелик – от 10 до 40 %. Более эффективна обработка угля растворами гидроокиси и карбоната натрия. Низкотемпературная регенерация производится паром или газом при температуре 100-400 °С, как правило, непосредственно в фильтрах. Термическая регенерация – наиболее эффективный метод. Он осуществляется при температуре 450-1 000 °С и требует специального оборудования.

Основные характеристики некоторых отечественных активированных углей, применяемых в оборудовании судовых систем, приведены в табл. 10.

Минерализация дистиллята

Методы минерализации. Опресненная морская вода (дистиллят) для питья непригодна из-за малого (не более 20 мг/л) содержания солей. Процесс минерализации имеет целью улучшить вкусовые качества дистиллята путем обогащения его минеральными солями. Классификация применяемых на судах методов минерализации дистиллята приведена на рис. 11.

Для минерализации дистиллята Минздравом допущены расчеты следующего состава:

Стоимость 1 т минерализованного дистиллята, только исходя из стоимости солей, составляет 1 руб. 10 коп. Методические указания Минздрава допускают снижение общего уровня минерализации дистиллята до 250 мг/л. При этом соответственно уменьшается расход реагентов и снижается их стоимость.

Менее дорогой и более простой метод минерализации заключается в фильтровании дистиллята через накипь, образующуюся в самоочищающемся опреснителе. При температуре испарения морской воды от 40 до 80 °С и кратности упаривания от 1,5 до 3 в таком опреснителе образуется и самопроизвольно складывается с нагревательных батарей накипь, состоящая на 90-95 % из CaCO₃. Удельный выход накипи составляет 80-100 г. на 1 м³ опресненной воды. Периодически выгружаемая из испарителя накипь в виде кусочков (пластинок) размером 0,5-10 мм может быть использована в качестве минерализующей загрузки в специальном фильтре.

Процесс минерализации идет с добавлением углекислоты (например, отдувочной из опреснителя) в концентрации 25-50 мг/л, что обеспечивает растворение накипи и обогащение дистиллята ионами

.

С целью повышения общего солесодаржания воды до оптимального уровня 200-400 мг/л в фильтрат добавляют очищенную морскую воду в количестве 5-6 мл на литр питьевой воды. При этом содержание токсичных микроэлементов бора и брома в минерализованной воде не превышает соответственно 0,5 и 0,2 мг/л.

Приготовленная таким методом вода по химическому составу соответствует государственному стандарту на питьевую воду. Описанный метод находится в стадии опытно-промышленной апробации.

Минерализаторы непрерывного и периодического действия. В начале 70-х годов впервые были разработаны автоматизированные минерализаторы дистиллята типа МД, работающие на принципе порционного дозирования растворов минерализующих солей в бак с дистиллятором. Было освоено промышленное производство пяти типоразмеров минерализаторов: МД Б, МД 10, МД 30, МД 60 и МД 150, которые обеспечивали получение от 5 до 150 м³ воды в сутки.

Однако в процессе эксплуатации минерализаторов типе МД на судах были выявлены их существенные недостатки: громоздкость, сложность обслуживания, повышенный расход остродефицитных материалов на их изготовление.

С учетом этого конструкция минерализаторов в дальнейшем была коренным образом переработана. На смену пришли минерализаторы вшивного типа (МВ), работающие на принципе непрерывного вымывания потоком дистиллята солей из корпуса минерализатора с принудительной циркуляцией дистиллята по схеме: цистерна – минерализатор – цистерна.

Минерализатор (рис. 12) типа МВ состоит из пустотелого конического корпуса, внутри которого имеется отбойный козырек, быстросъемной крышки, входного и выходного патрубков, расположенных по касательной к корпусу, и смотрового стекла.

Основные технические характеристики минерализаторов типа МД приведены в табл. 11.

Минерализатор МВ работает следующим образом. В цистерну 2 начинают подавать дистиллят от водоопреснительной установки 1. Загрузку солей в минерализатор 3 производят через крышку в горловине. После загрузки первого компонента и заполнения цистерны на 50-75 % ее объема включают Монтаж вспомогательных паровых машин и паровых насосовциркуляционный насос 5. Происходит растворение соли и выливание раствора проточным дистиллятом в цистерну. Контроль за растворением осуществляют визуально через смотровое стекло. Когда соль растворится, насос включают и минерализатор осушают через трубопровод 4. Аналогично растворяют второй и третий компоненты. После растворения всех трех компонентов цистерну заполняют дистиллятом полностью или до объема, на который введены соли, и включают циркуляционный насос на перемешивание минерализата в течение 1 ч.

Приготовленная минерализованная вода до ее использования в качестве питьевой должна быть обеззаражена, после чего она может перекачиваться в цистерны запаса, подаваться на другие суда или в расходную магистраль 6 по судну.

В настоящее время продолжаются исследования по совершенствованию метода минерализации дистиллята в направлении уменьшения расхода дорогостоящих солей и замены их морской водой или отходами процессов испарения и хлорирования. Эти работы в дальнейшем могут привести к конструктивна» изменениям оборудования и появлению минерализаторов 3-го поколения.

Фильтры-минерализаторы. Такие фильтры применяются на судах зарубежной постройки. Например, фирма “Дегремон” (Франция) поставляет судовые установки, в состав которых входят два аппарата одинаковой конструкции (нейтрализатор и минерализатор), состоящие из цилиндрического корпуса, трубопроводов, водораспределительных устройств, манометров и предохранительных клапанов. Нейтрализатор загружен гранулированным двойным карбонатом кальция и магния (CaCO₃ · MgCO₃). Минерализатор загружен гранулированным сернокислым кальцием CaSO₄. Поток воды проходит через каждый аппарат сверху вниз, причем 4/5 потока направляется в нейтрализатор, а 1/5 – в минерализатор. Гранулы “минералита” и “нейтралита” постепенно растворяются, обеспечивая непрерывную минерализацию обрабатываемой воды. Оба потока соединяются в коллекторе питьевой воды.

Промывка аппаратов осуществляется противотоком воды при достижении потери напора в 0,1 МПа (1 кгс/см²) не реже 1 раза в неделю. Расход нейтралита составляет от 20 до 40 г на 1 м³ обработанной воды, расход минералита – 50-150 г/м³ воды. Ферма поставляет также аппараты смешанного действия, загруженные смесью нейтралита и минералита.

Комплексная обработка воды

Комплексная обработка воды в агрегатированном оборудовании – наиболее предпочтительный вид обработки, так как все технологические операции процесса водоприготовления в таком оборудовании осуществляются практически одновременно, повышается качество очистки воды, сокращаются суммарные затраты на изготовление, Санитарные системы буксирных судовмонтаж и обслуживание оборудования.

Примером такого оборудования является типоразмерный рад установок приготовления воды УПВ-20, УПВ-40, УПВ-150 производительностью от 20 до 150 м³/сут.

Установка обеспечивает приготовление питьевой вода из дистиллята путем его минерализации, обеззараживания, дезодорации, очистки от следов нефтепродуктов, коррекции водородного показателя pH, устранения запахов и привкусов. Она представляет собой агрегат (рис. 13), состоящий из озонатора, трех адсорбционных колонн, трех эжекторов и двух центробежных насосов.

Озонатор предназначен для генерирования озона из воздуха. Адсорбционные колонны оборудованы съемными крышками для загрузки в их полость минерализующих солей. В корпусе колонн имеются сетки для поддержания солей и керамические пластины с размерами пор до 1 мкм и толщиной 30 мм, служащие для распыления озоновоздушной смеси.

Установка снабжена устройствами, гарантирующими их на-дежную и безаварийную эксплуатацию в автоматическом режиме.

Принцип действия установки заключается в следующем. Дистиллят из судовой цистерны запаса питьевой воды по трубопроводам принимается одним из насосов и по напорному трубопроводу через эжекторы подается в адсорбционные колонны. В эжекторах происходит подсасывание озоновоздушной смеси из озонатора. Далее водовоздушная смесь поступает в адсорбционные колонны, в которые предварительно загружен один из трех компонентов для минерализации. Озоно-воздушно-водяная смесь в колонне дробится на мельчайшие пузырьки и обеспечивает интенсивное перемешивание и растворение солей.

Непрореагировавший озон вместе с датском вода из верхней часта колонн отводится по трубопроводам в цистерну питьевой воды, где дополнительно распыляется специальной системой дырчатых труб. Время контакта дистиллята с озоновоздушной смесью составляет 12 мин, расход озона 3 т/м³, уровень минерализации 500 мг/г.

Обработанная вода по своим показателям важности соответствует требованиям Минздрава, предъявляемым к искусственно приготовленной питьевой воде.

Установки УПВ успешно прошли испытания на морских судах и уже применяются в судовых системах.

Расчет баланса расхода бытовой воды

Баланс почасового расхода воды потребителями на максимально загруженный день недели составляется для определения требуемой производительности насоса. При составлении балансе рассматриваются количестве и тип водоразборной арматуры, Работа на судне в штормраспорядок дня на судне, нормализованные секундные расхода потребителей и коэффициенты одновременности, учитывающие часовую нагрузку и число одновременно действующих потребителей. Достоинством такого метода является те, что он исхода» из конкретных особенностей каждого фиксируемого судна и позволяет рассчитать производительность насоса на худший (а не средний) из возможных при эксплуатации случаев работы системы.

В качестве примера выполним расчет баланса расхода воды для единой системы бытовой пресной воды, представленной на рис. 7. Обезличенные потребители системы, выделенные на рисунке пунктиром, более подробно изображены на рис. 14.

Все потребители объединены в группы:

• 1, 2, 26 – каюте;
• 3, 25 – тамбуры туалетов;
• 4, 24 – индивидуальные душевые;
• 20, 23 – душевые команды;
• 22 – душевая машинной команда;
• 5 – разделочная;
• 6 – картофелечистка;
• 7 – камбуз команды;
• 8 посудомоечная;
• 9 – буфетная команды;
• 10 – водоразборная колонка;
• 11, 12, 13 – санузлы комсостава;
• 14 – санузел каюты капитана;
• 15 – буфетная кают-компании;
• 16 – амбулатория;
• 17 – санузел изолятора;
• 18 – санузел лазарета;
• 19 – стерилизаторная;
• 21 – прачечная.

Расчетный расход воды каждой группой одинаковых потребителей в вероятные часы их работы определяется по формуле

$Q_i=q_i\left[n_i k_i\right],$

где:

• q_i – расчетный расход воды одним потребителем i-й группы, л/с, определяемый по табл. 3;
• n_i – число потребителей в группе;
• k_i – коэффициент одновременности действия потребителей i-й группы, взятый из табл. 4.

При расчете выражение в скобках округляется до ближайшего большего целого числа.

Количество воды, потребляемой технологическим оборудованием пищеблоков и санитарно-бытовых помещений, определено в соответствии с технической документацией на поставку этого оборудования.

Значения расходов по группам потребителей заносим в табл. 12. Расчет показывает, что максимальный часовой расход воды наблюдается в период с 21 до 22 ч и составляет 1,38 л/с или 4 968 л/ч.

Коэффициент максимальной загрузки системы

$\alpha =\frac{Q_{max}}{\Sigma q_i}=\frac{1,38}{3,70}=0,375.$

По максимальному часовому расходу выбираем насос типа НЦВС 6/40. Производительность насоса 6 м³/ч.

Аналогичный насос принимаем в качестве резервного.

Расчет баланса расхода воды при раздельном водоснабжении выполним на примере систем лихтеровоза-контейнеровоза водоизмещением 59,2 тыс. т. Состав экипажа на судне – 50 человек. Автономность по запасам пресной воды 40 суток. На судне установлены раздельные системы питьевой и мытьевой воды, принципиальные схемы которых аналогичны приведенной на рис. 7. Принципиальная схема системы забортной воды соответствует изображенной на рис. 8.

Перечень потребителей систем и расчет баланса почасового расхода воды представлены в табл. 13.

Согласно результатам расчета максимальное потребление питьевой воды наблюдается с 13 до 14 ч и составляет 0,63 л/с или 2,26 м³/ч. Коэффициент максимальной загрузки системы питьевой воды

${\alpha }_{п}=\frac{0,63}{1,73}=0,36.$

В качестве насоса системы питьевой воды принимаем насос типа НЦВС 3/40 производительностью 3,0 м³/ч. Такой же насос предусматриваем в качестве резервного.

Читайте также: Изготовление трубопроводов и монтаж систем на судне

Максимальное потребление мытьевой воды имеет место с 21 до 22 ч составляет 1,47 л/с или 5,3 м³/ч. Коэффициент загрузки системы мытьевой воды

${\alpha }_{м}=\frac{1,47}{2,86}=0,51.$

В качестве насоса принимаем центробежный насос типа НЦВС 6/40 производительностью 6,0 м³/ч. Резервный насос устанавливаем аналогичный основному.

Максимальное потребление забортной воды с 7 до 23 ч одинаково и составляет 1,0 л/с или 3,6 м³/ч. Коэффициент максимальной загрузки системы забортной воды

${\alpha }_{з}=\frac{1,0}{2,0}=0,50.$

По результатам расчета принимаем для системы нанос типа НЦВС 6/40 и такой же резервный.