Д инаміка світового використання води, км3/рік

Примітка: У чисельнику — повне використання, у знаменнику — безповоротне.

Аналіз даних таблиці 1.6.2 показує, що використання води промисловістю збільшилось за сторіччя у 63 рази, тобто втричі більше, ніж використання її населенням ( у 22 рази).

Відомо, що вода— добрий розчинник, тому вона рідко існує у природі у чистому стані — як прозора, безбарвна, знесолена рідина. Розповсюджена природна вода, забруднена механічними і хімічними домішками, мікрофлорою. Вона може мати забарвлення, смак, запах.

До природних вод належать поверхневі, підземні й атмосферні. Усі вони бувають у газоподібному, рідкому та твердому станах.

Поверхневі природні водні об'єкти поділяються на водотоки, водоймища, моря, океани і льодовики. Водотоки — це річки, канали і струмки, водоймища — озера, водосховища і ставки.

Підземні води містяться у земній корі — це верховодні, грунтові та артезіанські. Верховодні розміщуються у верхній частині земної кори на малих глибинах (колодязні). Ґрунтові води залягають на першому від поверхні водотривкому шарі, що складається з водопроникних порід. Артезіанські води залягають на великій глибині у водоносних горизонтах.

Атмосферні води перебувають у вигляді туману, пари, крапель дощу та кристалів снігу.

За призначенням води умовно поділяють на промислову та питну. Якісні показники води визначаються стандартами. Залежно від категорії та призначення водного об'єкта регламентуються гранично допустимі концентрації (ГДК) шкідливих речовин, хімічні, фізичні, органолептичні та інші показники якості води.

ГДК — це така концентрація хімічної речовини у воді, котра при щоденному впливі на організм людини протягом тривалого часу не викликає будь-яких захворювань.

Питна вода повинна бути безпечною для вживання, не мати забарвлення, присмаку та запаху і відповідати вимогам ГОСТ 2874-82.

Промислові води залежно від характеру виробництва можуть мати домішки в допустимих стандартами межах.

Загалом цикл використання води — це такі послідовні технологічні процеси:

• забір води з природних водних об'єктів;

• обробка води (підготовлення до використання) і розподіл її між споживачами;

• використання води на різні потреби;

• збирання й очищення використаної (стічної) води;

• збирання очищеної води у природних водних об'єктах;

• природне очищення стічної води у природних водних об'єктах.

Для досягнення нормативної якості води перед її використанням виконують технологічний етап водопідготовки.

Підготовлення води до використання виконується на водоочисних станціях такими способами:

1. Відстоювання — процес осадження під дією гравітаційних сил зважених у воді частинок органічного та мінерального походження.

2. Фільтрування через фільтри, які конструктивно складаються з укладених послідовно шарів каменю, гравію та піску.

3. Знезараження — очищення води від органічних і бактеріальних забруднень методами її хлорування, озонування, мінералізації та іншими.

4. Пом'якшення — виведення із так званої твердої води солей кальцію та магнію: фізичними способами (кип'ятіння, дистиляція, виморожування тощо); хімічними (вапняним — доданням гашеного вапна, содовим — доданням кальцинованої соди, вапняно-содовим, фосфатним — доданням фосфату натрію, натронним — доданням їдкого натру; фізико — хімічними способами (іонно-обмінним — використанням властивостей деяких речовин так званих іонітів обмінюватися іонами з солями, які є у воді, тощо).

У промисловості частіше застосовуються більш дешеві вапняний і содовий способи. В котлах високого тиску для пом'якшення води застосовують дорогий, але більш ефективний фосфатний спосіб.

5. Знесолення — виведення із води всіх солей. Застосовують ме тод дистиляції (перегонки) води, мембранні технології.

Мембрана (ацетоцелюлозна, полімерна, високопориста металічна, керамічна тощо) — це напівпроникне молекулярне сито, яке дозволяє вилучити з води розчинені в ній солі, стерилізувати розчини, очищати воду від органічних і неорганічних компонентів, бактерій, вірусів та інших забруднень. Методи мембранної технології, на відміну від традиційних методів очищення, дозволяють одночасно вирішувати проблеми водопостачання, водоочищення та утилізації (корисного використання) цінних відходів. Ця технологія ε економічною і перспективною при опрісненні природних вод, очищенні та обезсоленні стічних вод підприємств. Очищена мембранними методами вода може бути використана як для повторного застосування у виробництві, так і для питних потреб за умови її доочистки (хлоруванням, озонуванням або адсорбцією).

Води, використані в промислових технологіях, мають назву стічних вод. Вони, забруднені твердими, рідкими та газоподібними органічними і неорганічними речовинами і мікроорганізмами, через що змінюються їхні фізичні, хімічні та біологічні властивості. Перед скиданням стічних вод у водойми проводять їх очищення.

Використовуються такі способи очищення стічних вод:

• механічні — вилучення нерозчинних зважених часток (відстоюванням, проціджуванням, фільтруванням тощо);

• фізико — хімічні — адсорбція (поглинання), екстракція (витягування), флотація (спливання), коагуляція (злипання) шкідливих домішок та інше);

• хімічні — додавання хімічних реагентів, що реагують з домішками (нейтралізація, хлорування, окиснювання, озонування та інше;

• біологічні — окиснення органічних домішок за допомогою мікроорганізмів, що розкладають їх мінеральні складові (біологічне окиснювання, бактерицидне опромінювання, біологічне фільтрування на ланах зрошення чи в біологічних ставках);це надійний і ефективний спосіб очищення стічних вод великих населених пунктів;

• термічні — випаровування стічних вод для отримання концентрованого розчину з подальшим спалюванням сухого залишку, дистиляція;

• мембранні технології.

Головним завданням сфері раціонального використання водних ресурсів є глибоке технологічно досконале очищення стічних вод підприємств з одночасним впровадженням сучасних технологій маловодоспоживання, оборотного і повторного водовикористання, безводних технологічних процесів (в розплавах, розчинниках, у газовій фазі).

Атмосферне повітря поряд з природною водою широко використовується в промислових технологічних процесах .

Чисте і сухе атмосферне повітря являє собою суміш газів, які оточують Землю. Основні з них— азот (≈ 78 %), кисень (≈ 20,9 %), аргон (≈ 0,9 %), вуглекислий газ (0,03 %), неон, гелій, озон, водень та інші гази.

Повітря застосовують в енергетичних агрегатах під час спалювання органічних теплоносіїв (вугілля, газу, мазуту, бензину) — на теплових електростанціях і у двигунах внутрішнього згорання. Великі об'єми повітря використовують у металургії: на виготовлення сталі йде понад 15*10³ м³, на виготовлення міді— близько 60*10³м³. Повітря широко використовується для транспортування матеріалів (пневмотранспорт), при теплопередачі й охолодженні технологічних об'єктів, як робоче тіло у пневмосистемах.

Деякі фізичні характеристики атмосферного повітря такі: щільність— 1,293 кг/м³; середня молекулярна маса (умовно)— 29; теплоємність— 1 (кДж), критичний тиск— 67,2 атм. Важливу роль у промисловості відіграють окремі складові повітря, характеристики яких наведені у таблиці 1.6.3.

Таблиця 1.6.3