7 Основные принципы создания замкнутых водооборотных систем (циклов) на промышленном предприятие

Необходимость и целесообраз­ность создания замкнутых систем технического водоснабжения от­дельных производств, предприятий и промышленных узлов в зависимо­сти от местных условий может быть определена тремя основными фак­торами: дефицитом воды; исчерпы­ванием ассимилирующей способно­сти водных объектов, предназначен­ных для приема сточных вод; эко­номическими преимуществами по сравнению с прямоточными систе­мами водоснабжения и очисткой сточных вод перед их сбросом в вод­ные объекты до уровня ПДК.

В настоящее время разработаны общие принципы создания замкну­тых систем водного хозяйства на промышленных предприятиях, а именно:

-создание замкнутых систем водообеспечения должно сочетаться с организацией безотходного производства, технология которого ориентирована на максимальное извлечение из сырья основных продуктов;

-проектирование замкнутых систем следует начинать с детальной проработки мероприятий, направленных на вывод отходов из технологических процессов преимущественно в безводной твердой форме, а если это невозможно, то в виде высококонцентрированных растворов для последующей их утилизации;

-принципиальная схема водного хозяйства при бессточном производстве должна включать к минимуму один из трех основных циклов многократного использова­ния воды: термический для охлаж­дения, экстрагентный для промыв­ки, растворения, выщелачивания и т.д., и транспортный для гидравли­ческого транспортирования ве­ществ, материалов и удаления от­ходов;

-потоки сточных вод следует разделять по видовому, фазовому, концентрационному, энтальпийному признакам для разработки соответствующего способа локальной очистки каждого потока вплоть до потоков отдельных стадий технологического процесса;

-для наиболее водоемких операций или технологических процессов необходимо установить научно обоснованные требования к качеству потребляемой в производстве воды и нормы на качество отводимых сточных вод; первоочередному отведению на локальную очистку или обработку подлежат наиболее загрязненные и нагретые воды;

-при замкнутых системах следует объединить цехи водоподготовки с цехами локальной очистки предприятия или группы предприятий, а также использовать ливневый сток с промплощадки в системе оборотного водоснабжения.

Слож­ный физико-химический состав сточных вод, разнообразие содер­жащихся в них соединений и взаи­модействие одного с другим дела­ют невозможным подбор универсальной структуры замкнутых схем. Создание таких систем на предпри­ятиях зависит от особенностей тех­нологии, технической оснащенно­сти, требований к качеству полу­чаемой продукции и используемой воды и т.д.

Решение вопроса использования воды на промышленных предпри­ятиях по замкнутому циклу тесно связано с разработкой технологии основного производства. Необходи­мо создавать единую систему вод­ного хозяйства предприятия, вклю­чающую водоснабжение, водоотведение, очистку сточных вод и их подготовку для технического во­доснабжения, а также исключаю­щую сброс сточных вод в водные объекты.

Свежая вода из водных источ­ников должна использоваться толь­ко для подпитки замкнутых систем (при недостатке очищенных сточ­ных вод для восполнения потерь воды в этих системах), для питье­вых и бытовых целей, а также для технологических опе­раций, в которых очищенные сточ­ные воды не могут быть использо­ваны в соответствии с условиями гигиены и специальными требова­ниями технологии производства.

Современные технология и тех­ника очистки обеспечивают получе­ние воды по существу любой задан­ной степени чистоты из любой сточной воды, т.е. создание замкнутых систем может тормозиться только причинами экономического характера.

Для достижения наилучших тех­нико-экономических показателей при создании замкнутых систем во­доснабжения на предприятиях дол­жны также прорабатываться следующие вопросы:

-максимальное вне­дрение воздушного охлаждения вме­сто водяного;

-многократное (каскад­ное) использование воды в техно­логических процессах, в том числе и с целью получения наименьшего объема загрязненных сточных вод, для обезвреживания которых мож­но подобрать локаль­ные методы очистки;

-регенерация отработанных технологических растворов с использованием извлекаемых про­дуктов в качестве ВМР.

Создание замкнутых водооборотных систем предопределяет необ­ходимость разработки научно обо­снованных требований к качеству воды, используемой во всех техно­логических процессах и операциях.

Как показывает практика, в боль­шинстве технологических процессов нет необходимости в использовании питьевой воды, поэтому целесооб­разно в каждом конкретном случае определять максимально допусти­мые пределы основных показателей качества воды, которые оказывают решающее влияние на качество по­лучаемого продукта или безаварий­ную работу технологического обо­рудования.

Локальная очистка сточных вод для их повторного использования в производстве во многих случаях де­шевле их полной очистки в соот­ветствии с существующими требованиями.

Задачу со­здания экономически обоснованных замкнутых систем можно сформулировать следующим образом: затра­ты на регенерацию воды из сточных вод и затраты на доведение об­разующихся при очистке сточных вод и осадков до товарного продукта или вторичного сырья должны быть ниже затрат на водоподготовку и очистку сточных вод до показателей, позволяющих сбрасы­вать последние в водные объекты. При создании замкнутых систем водного хозяйства проектирование систем водоснабжения и канализации предприятий должно проводиться одновременно с проектированием основного про­изводства.

Наибольший опыт в разработке замкнутых систем водоснабжения предприятий накоплен в химичес­кой, нефтепере­рабатывающей отраслях промышленности, гальванических производ­ствах. Это обусловлено тем, что сточ­ные воды различных производств данных отраслей содержат весьма токсичные ингредиенты, поэтому сброс таких вод в водоемы даже пос­ле очистки до уровня ПДК не все­гда гарантирует экологическую бе­зопасность для живой природы.

Повторное использование сточных вод после соответствующей их очистки получило в настоящее время широкое распространение. В ряде отраслей промышленности 90-95% сточных вод используется в системах оборотного водоснабжения и лишь 5-10 % - сбрасываются в водоем.

Если в системе оборотного водоснабжения промышленного предприятия вода является теплоносителем и процессе использования лишь нагревается, то перед повторным применением ее предварительно охлаждают в пруду, бассейне, градирне (рисунок ); если вода служит средой, поглощающей и транспортирующей механические и растворенные примеси и в процессе производства загрязняется ими, то перед повторным применением вода проходит очистку на очистных сооружениях (рисунок ); при комплексном использовании сточной воды перед повторным применением сточные воды подвергаются очистке и охлаждению (рисунок 1).

Рисунок 1 - Схема водооборотного цикла с охлаждением воды (а) и с очисткой воды (б)

Рисунок 2 - Схема водооборотного цикла с очисткой и охлаждением воды

При таких системах оборотного водоснабжения для компенсации безвозвратных потерь воды в производстве, на охладительных установках (испарение с поверхности, унос ветром, разбрызгивание), на очистных сооружениях, а также потерь воды, сбрасываемой в канализацию, осуществляется подпитка из водоемов и других источников водоснабжения. Количество подпиточной воды определяется по формуле

Q _{подпитки} = Q_потреб + Q_унос + Q_шлам + Q_сброс