Основные пути сокращения водопотребления и водоотведения промышленных предприятий
Для сокращения водопотребления и, следовательно, водоотведения в производственной сфере реализуется следующий комплекс мероприятий: • усовершенствование существующих технологических процессов и оборудования с минимизацией использования воды;
• разработка новых технологий, характеризующихся низким потреблением воды либо ее полным отсутствием;
• организация замкнутых водооборотных систем, включающих сбор и соответствующую обработку сточных вод и атмосферных осадков с территории предприятия с последующим их повторным использованием на производстве;
• создание локальных систем очистки и обезвреживания сточных вод отдельных производств, включающих извлечение и утилизацию ценных компонентов и подготовку очищенной воды к повторному ее использованию;
• широкое использование водооборотных охлаждающих систем водоснабжения;
• замена водяного охлаждения воздушным;
• использование эффективных методов очистки, обезвреживания, обеззараживания сточных вод с последующим их применением в производстве либо сбросом в водоемы.
Для уменьшения выхода реакционных сточных вод необходимо выбирать такие химические реакции, которые протекают без образования воды. Так, при производстве бутадиена контактным разложением этилового спирта образуется реакционная вода. Однако бутадиен можно получить без образования реакционной воды путем дегидрирования бутана.
Для сокращения водоотведения производства сырье и исходные продукты необходимо предварительно обезвоживать.
С целью снижения расхода промывной воды следует повышать качество исходного сырья и продуктов, чтобы исключить необходимость их промывки, применять для промывки неводные растворители, широко использовать методы регенерационного выделения (адсорбция, ионный обмен и др.) или деструктивного разрушения (озонирование, хлорирование и др.) компонентов, загрязняющих сырье и продукты. Заменять периодические процессы промывки продуктов водой непрерывными с использованием противотока и более совершенной промывной аппаратуры.
Широкое применение аппаратов воздушного охлаждения (АВО) позволяет сократить потребность в охлаждающей воде на 60 - 75 %, а следовательно, количество сточных вод на 25 - 45 %.
В настоящее время градирни, используемые для охлаждения оборотной воды, заменяются на АВО, что не только снижает потери от испарения и потребность в свежей воде, но и сохраняет стабильный солевой состав оборотной воды и уменьшает количество сточных вод, требующих глубокой очистки.
Еще одной возможностью сокращения расхода охлаждающей воды является добавление к ней искусственно получаемого холода. Холод можно получать из отработанного тепла (тепло дымовых газов, воды, воздуха). Для получения холода используются компрессорные аммиачно-холодильные установки, термохимические трансформаторы тепла и другие устройства. При понижении температуры охлаждающей воды на 10 °С расход воды снижается на 30 %, а количество сточных вод - на 20 %.
Если ранее производственный процесс оценивался с точки зрения технологичности, экономичности и безопасности, то теперь этих факторов уже недостаточно. Необходимо, чтобы технология имела максимально низкий материальный индекс производства, т. е. минимальное количество труднореализуемых отходов.
Поэтому широкое использование систем оборотного и повторного водоснабжения для промышленного производства с обязательной очисткой и обработкой воды имеет особое значение.
Использование для подпитки оборотных систем очищенных промливневых сточных вод позволяет сократить как количество сбрасываемых стоков, так и потребление свежей воды.
При эксплуатации систем оборотного водоснабжения поддержание воды в стабильном состоянии является чрезвычайно важным для надежной работы оборудования. Применяемая в оборотных системах вода не должна обладать агрессивными свойствами и способствовать осадкообразованию на теплопередающих поверхностях. Поэтому оборотную воду следует подвергать стабилизационной обработке, обеспечивающей защиту теплообменной аппаратуры и трубопроводов от коррозии, карбонатных отложений и биологических обрастаний. Схема комплексной подготовки оборотной воды включает фильтрование, ингибирование, хлорирование и обработку медным купоросом. Для борьбы с коррозией и накипеобразо-ванием рекомендуется использовать различные ингибиторы, в частности ИКБ-4В. Защитное действие последнего основано на способности адсорбироваться на поверхности металла, образуя тончайшую пленку, которая изолирует металл от агрессивной среды. Он предназначен для защиты металлов от коррозии в нейтральных водных средах,,содержащих растворенные соли и кислород. Оказывает также моющее действие, способствующее очистке теплообменников от грязевых отложений и биообрастаний. Из неорганических ингибиторов используют фосфаты, хроматы и их композиции с сульфатом цинка.
Для предотвращения карбонатных отложений в системах оборотного водоснабжения применяется подкисление, декарбонизация, фосфатирование и комбинированная фосфатно-кислотная обработка. При применении ингибитора ИКБ-4В подкисление оборотной воды не производится.
Для систем оборотного водоснабжения характерно интенсивное развитие биологических обрастаний, что приводит к большим затруднениям в эксплуатации этих систем и наносит большой ущерб предприятиям. Для борьбы с биообрастанием в теплообменных аппаратах и трубопроводах наибольшее распространение получила обработка воды хлором^Для подавления развития водорослей на градирнях применяется обработка воды медным купоросом. Хлорирование оборотной воды производится периодически (2 - 6 раз в сутки) в зависимости от интенсивности развития биообрастаний. Продолжительность периода хлорирования 40 - 60 мин. Обработка медным купоросом должна производиться в летнее время 3-4 раза в месяц в течение 1 - 2 ч.
Кроме организации специальных оборотных циклов загрязненных сточных вод большое значение имеет использование очищенных сточных вод в оборотных системах охлаждающей воды. Очищенные сточные воды используются для восполнения потерь воды на градирнях вследствие капельного уноса и испарения.
Дефицит воды и повышение ее стоимости стимулируют применение очищенных городских сточных вод для водоснабжения промышленных предприятий. Для доведения качества очищенных сточных вод до нормы, соответствующей требованиям при использовании их в промышленном водоснабжении, необходимо проводить их доочистку на фильтрах и обеззараживание.
При организации любой замкнутой системы водопотребления обязательными ее элементами будут различные очистные сооружения и установки, которые рассматриваются ниже.