Тема 3. Рациональное использование воды

Вода играет решающую роль во многих процессах, протекающих в природе, и в обеспечении жизни человека. В промышленности воду используют как сырье и источник энергии, как хладоагент, растворитель, экстрагент, для транспортировки сырья и материалов, и др.

Природная вода — это вода, которая качественно и количественно формируется под влиянием естественных процессов при отсутствие антропогенного воздействия. Ее качественные показатели находятся на естественном среднемноголетнем уровне.

Именно круговорот воды составляет основу техногенного круговорота веществ и связанного с ним превращения энергии в эколого-экономических системах.

Однако подавляющая часть пресной воды является труднодоступной для человека, так как в основном находится в полярных ледниках и водоносных слоях под землей. Объем потребления пресной воды в мире достигает ~3900 млрд м³/год. Около половины этого количества потребляется безвозвратно, а другая половина превращается в сточные воды (СВ).

В зависимости от степени минерализации воды делятся: на пресные (с содержанием солей < 1 г/дм³), солоноватые (1-10 г/дм³), соленые (10-50 г/дм³) и рассолы (>50 г/дм³).

Пресные воды подразделяют на воды малой минерализации (до 200 мг/дм³), средней минерализации (200-500 мг/дм³) и повышенной минерализации (500-1000 мг/дм³).

По преобладающему аниону все воды делятся на карбонатные, сульфатные и хлоридные.

Жесткость природные вод обусловливается присутствием в них солей кальция и магния, и выражается концентрацией ионов Ca²⁺ и Mg²⁺ (моль- эвк/л). С увеличением солесодержания вязкость воды повышается. С увеличением концентрации примесей плотность воды возрастает. Различают общую карбонатную и некарбонатную жесткость. Общая жесткость представляет собой сумму двух последних. Карбонатная жесткость связана с присутствием в воде бикарбонатов кальция и магния, а некарбонатная — сульфатов, хлоридов, нитратов кальция и магния.

Основные источники загрязнения природных вод

1. Атмосферные воды, несущие вымываемые из воздуха пол-лютанты (загрязнители) промышленного происхождения. При стекании по склонам атмосферные и талые воды дополнительно увлекают с собой органическое и минеральное вещество. Особенно опасны стоки с городских улиц, промышленных площадок, несущие нефтепродукты, мусор, фенолы, кислоты и др.

2. Городские сточные воды (СВ), включающие преимущественно бытовые стоки, содержащие фекалии, детергенты (поверхностно-активные моющие средства), микроорганизмы, в том числе патогенные.

3. Промышленные сточные воды, образующиеся в самых разнообразных отраслях производства, среди которых наиболее активно потребляют воду черная металлургия, химическая, лесохимическая, нефтеперерабатывающая промышленности.

Наиболее водоёмкими отраслями являются энергетика, машиностроение, целлюлозно-бумажная, топливная, химическая, нефтехимическая и пищевая промышленность, чёрная и цветная металлургия.

С развитием промышленности и увеличением потребления воды растет и количество жидких отходов — сточных вод. Еще в 60-х годах ежегодно в мире образовывалось около 700 млрд м³ сточных вод. Примерно ¹/з из них — промышленные сточные воды, загрязненные различными веществами. Только половина промышленных жидких отходов подвергалась очистке тем или иным способом. Другая половина сбрасывалась в водоемы без какой-либо очистки.

В технологических процессах источниками сточных вод являются:

1. воды, образующиеся при протекание химических реакций (они загрязнены исходными веществами и продуктами реакций);

2. воды, находящиеся в виде свободной и связанной влаги в сырье и исходных продуктах и выделяющиеся в процессах переработки;

3. промывные воды после промывки сырья, продуктов и оборудования;

4. маточные водные растворы;

5. водные экстракты и абсорбенты;

6. воды охлаждения;

7. другие сточные воды (воды с вакуум-насосов, конденсаторов смешения, после мытья тары, оборудования и помещений).