        Вода используется в большинстве производственных процессов. Многочисленное и разнообразное использование воды в производстве может быть сведено к следующим основным группам: охлаждение, промывка, парообразование, гидротранспорт, использование в составе выпускаемой продукции.
        Недопотребление первой группы имеет весьма значительные масштабы и во много раз превосходит все остальные виды потребления воды. К этой группе относят расходование воды на охлаждение конденсаторов паровых турбин тепловых электростанций, охлаждение доменных и сталеплавильных печей и различных аппаратов в нефтеперерабатывающей и химической промышленности. Ко второй группе относят расходы на нужды бумажной, целлюлозной, текстильной промышленности и др. Третья группа включает нужды паросиловых установок. Четвертая группа охватывает расходы воды на гидротранспорт различных материалов (в том числе шлакозолоудаление на тепловых станциях, отходов обогатительных фабрик). К пятой группе относится расход воды, входящий в состав вырабатываемого продукта, пищевой промышленности, частично в химической промышленности.
        К качеству воды указанных групп водопотребления предъявляют самые разнообразные требования. Вода, используемая для охлаждения, должна быть маложесткой, маломутной (ниже 50 мг/л), не обладать коррозийными свойствами; для питания паровых котлов высокого давления должна быть полностью обессоленной; для промывных целей не должна содержать солей, влияющих на качества продукта. Режим расходования воды на производственные нужды определяется режимом работы промышленного предприятия.
        Изложенные выше схемы водоснабжения городов могут быть применены и к водопроводам промышленных предприятий. Однако промышленное водоснабжение имеет ряд особенностей. Основная особенность заключается в том, что использованная вода, если она не загрязняется или может быть легко очищена от загрязнений, во многих случаях не сбрасывается в водоем, а снова используется в производстве.
        В соответствии с этим на промышленных предприятиях может быть применена прямоточная, последовательная или оборотная система водоснабжения.
        Прямоточное водоснабжение (рис. 27.10 б) предусматривает подачу воды к потребителям и сброс ее в водоем после использования. При этом, если вода загрязняется в производстве, то перед выпуском в водоем она очищается на очистных сооружениях.
        Прямоточное водоснабжение применяется в тех случаях, когда источник воды достаточно мощный, расположен вблизи предприятия (не более 2-3 км) и высота расположения площадки промышленного предприятия над уровнем воды в источнике невелика (15-20 м).
        Последовательное водоснабжение такое, когда вода, использованная в одном цехе, используется повторно в другом, а в отдельных случаях еще и в третьем цехе. При этой системе водоснабжения уменьшается количество воды, подаваемой из источника, по сравнению с прямоточным водоснабжением.
        При оборотном водоснабжении (рис. 27.10 а) вода, нагретая в производстве, охлаждается на охладительных сооружениях и вновь используется для тех же целей. Если вода в процессе производства загрязняется, то ее очищают. В производственном процессе при очистке и охлаждении воды некоторое количество ее теряется. Потери при оборотной системе составляют 3-5 % от общего количества используемой воды в оборотной системе. Эти потери восполняются из источника водоснабжения. Свежая вода обычно подается в бассейн, в котором собирается охлажденная вода.

Рис. 27.10. Схемы промышленного водоснабжения.
а - оборотная; б - прямоточная; 1 - водоприемник, совмещенный с насосной станцией I подъема; 2 - водоводы; 3 - сборный колодец; 4 - циркуляционная насосная станция; 5 - внутризаводской водовод; 6 - цех, где вода используется для охлаждения; 7 - сбросной трубопровод; 8 - охладитель; 9 - водонапорная башня; 10 - канализационные очистные сооружения.

        Оборотная система водоснабжения применяется при ограниченной мощности источника водоснабжения. Однако и при достаточной мощности источника такая система может быть экономически выгодной при значительной удаленности источника (более 4- 5 км) от предприятия и при высоком расположении промышленной площадки над уровнем воды в источнике (выше 25 м).
        Благодаря устройству оборотных систем водоснабжения можно значительно уменьшить спуск в водоем загрязненных промышленных сточных вод и тем самым уменьшить загрязнение водоемов.
        Ряд передовых предприятий, применяя комбинированные схемы водоснабжения (прямоточно-последовательные, оборотные и оборотно-последовательные), совершенно прекратили спуск в водоем загрязненных сточных вод.
        Основными гидротехническими сооружениями, используемыми для охлаждения воды в системах оборотного водоснабжения промышленных предприятий, являются брызгальные бассейны, градирни и пруды-охладители.
        Брызгальный бассейн представляет собой устройство, в котором охлаждаемая вода разбрызгивается на мелкие капли, омывается ветром и охлаждается. Основную часть брызгательного бассейна составляет вытянутый прямоугольный водонепроницаемый котлован, расположенный поперек господствующего ветра, и система труб над ним, на которых в правильном порядке расположены насадки-брызгалки, образующие фонтанчики (рис. 27.11).

Рис. 27.11. Брызгальный бассейн.
1 - трубопровод с горячей водой; 2 - поперечные трубы с брызгалками; 3 - брызгалки; 4 - бассейн; 5 - выпуск охлажденной воды.

Вода из брызгалок, охладившись в воздухе, падает в бассейн, наполняет его и через насосную подается обратно на производство.
Градирни бывают капельные и пленочные. Капельная градирня представляет собой сквозную решетчатую башню с горизонтальными решетками. Вода подается в верхнюю часть башни, разбрызгивается здесь специальными устройствами и стекает, падая с решетки на решетку. При этом капли воды омываются ветром и охлаждаются. Охлажденная вода наполняет водонепроницаемый подвал башни и насосами возвращается на производство (рис. 27.12). Башенные градирни строят круглыми, квадратными или вытянутой прямоугольной формы. Высота градирнь достигает 100 м и больше. Градирни чаще всего строят из дерева или из железобетона. В пленочных градирнях вода стекает тонкой пленкой с вертикальных деревянных щитов из досок, поставленных на ребро с промежутками 40-50 мм. Очень хорошо работают градирни с искусственной вентиляцией, так как такие градирни меньше зависят от ветра. Вентиляторы устанавливают горизонтально в нижнем этаже градирни. Диаметр вентилятора составляет 10-15 м.

Рис. 27.12. Башенная противоточная градирня.
1 - вытяжная башня; 2 - водораспределительный стояк; 3 - водоуловитель; 4 - водораспределительная система; 5 - разбрызгивающие устройства; 6 - оросительное устройство; 7 - опорный каркас оросительного и водораспределительного устройства, а также водоуловителя; 8 - воздуховходные окна; 9 - воздухонапра-вляющий козырек; 10 - зимние поворотные щиты; 11 - воздухораспределительное пространство; 11 - колонны; 13 - водосборный бассейн; 14 - подводящие водоводы.

        Термический расчет градирнь очень сложен, и поэтому на практике часто пользуются специально составленными приближенными расчетными графиками и таблицами, которые можно найти в соответствующих курсах и справочниках. В брызгальных бассейнах и в градирнях происходит потеря воды на испарение и на вынос ветром. Летом потери на испарение составляют 3,5 %, зимой они, естественно, меньше.
        В последнее время начинают строить так называемые "сухие" градирни, в которых охлаждаемая вода циркулирует по системе труб-змеевиков. В сухих градирнях отсутствуют потери воды, что очень существенно.
        Пруды-охладители представляют собой искусственные водоемы с большой площадью водного зеркала. Они могут предназначаться или только для охлаждения воды, или одновременно служить и водохранилищем для накопления воды (тогда их назы-вают водохранилища-охладители).
        Температура воды в пруде-охладителе в среднем выше температуры воды водоема в естественном состоянии. Это обстоятельство приводит к более усиленному испарению, что по законам физики влечет за собой охлаждение испаряющей жидкости, кроме того, происходит переход тепла от более нагретой среды - воды - к менее нагретой среде - воздуху. Очевидно, что для отъема от охлаждающейся воды всего тепла, полученного от промышленных предприятий, необходимо иметь зеркало пруда достаточных размеров, так как каждый 1 м2 пруда при определенной разности температур воды и воздуха и при определенных климатических условиях (влажности воздуха и скорости ветра) может отдать в единицу времени (например, в 1 мин или 1 ч) только вполне определенное количество тепла.
        Объем пруда в суточном регулировании его тепла также играет большую роль. Мелкие пруды весьма чувствительны к суточному ходу солнечной радиации и поэтому в них могут иметь место недопустимые повышения температуры днем и в летнее время.
        Водозабор воды из пруда-охладителя и выпуск ее могут осуществляться в разных точках (рис. 27.13 а), расположенных в значительном удалении друг от друга, или рядом (рис. 27.13 б). В последнем случае между ними устанавливают раздельную дамбу, направляющую воду в конец пруда, откуда она затем растекается по всей его площади. Та часть площади зеркала пруда-охладителя, которую охватывают течения, вызываемые выпуском и забором воды, называется рабочей площадью; остальная его поверхность - мертвая зона и в охлаждающей работе пруда участия не принимает.

Рис. 27.13. Схема оборотного водоснабжения с прудом-охладителем.
1 - забор воды; 2 - выпуск (сброс) горячей воды; 3 - место нагрева воды; 4 - плотина; 5 - раздельная дамба.

Расчет прудов-охладителей - сложная инженерная задача, при решении которой основную трудность представляет построение плана течений, определяющего рабочую зону пруда. Не меньшая трудность заключается в установлении закономерностей между охлаждением и определяющими его метеорологическими факторами и др. Глубина прудов-охладителей во избежание их прогрева лучистой энергией солнца должна быть не менее 2,0-2,5 м.