7. Замкнутые производственные циклы

Замкнутые водооборотные циклы

Создание замкнутых водооборотных систем является важней­шим путем защиты гидросферы от загрязнения.

Для обеспечения рационального использования воды на пред­приятиях наиболее перспективными являются следующие направ­ления:

– внедрение безводных (или маловодных) технологических про­цессов.;

– устранение протечек и потерь воды с брызгами в системе водо­снабжения за счет совершенствования технологических процессов и оборудования, а также за счет правильной организации произ­водства;

– использование теплоты химических реакций;

– использование вторичных материальных и энергетических ре­сурсов (в том числе регенерация кислот, щелочей, солей и т. п.);

– использование воды для очистки уходящих газов в тех случаях, когда из газов извлекаются ценные вещества;

– внедрение местных систем обезвреживания стоков.

Оборотное водоснабжение позволяет снизить расход воды в десятки раз и создает возможность организации бес­сточного производства. Особенно это важно для крупных городов при близком расположении предприятий к жилым массивам.

Экологическое преимущество замкнутых водооборотных цик­лов перед разомкнутыми очевидно, так как очистка большого ко­личества воды до необходимой кондиции перед сбросом в водоем является дорогостоящим мероприятием.

Создание водооборотных систем связано с большими трудно­стями. Для каждого типа воды необходима своя система очистки. Хотя требования, предъявляемые к качеству технической воды, включенной в водооборот, не такие жесткие, как к качеству пить­евой воды, но они тоже достаточно высоки.

Внутри труб образуются отложения карбоната кальция, кото­рые необходимо постоянно удалять. В связи с тем, что трубы корро­дируют, для снижения темпа коррозии в воду следует добавлять ингибиторы коррозии.

Часто воду из цикла приходится охлаждать в градирнях, при этом имеют место потери воды с брызгами. Кроме того, в трубах и резервуарах гидросистемы часто происходит так называемое био­логическое обрастание (образование водорослей), для борьбы с этим явлением приходится часть воды выводить из цикла и взамен добавлять свежую или очищенную воду.

Однако расходы на преодоление всех этих трудностей несоизме­римы с тем вредом, который принесло бы использование.

Замкнутые газообразные циклы

Агрегатное состояние газа как носителя вредных выбросов в отличие от воды не позволяет его собрать воедино (например, со всего предприятия), очистить и пустить снова в технологический процесс. Газообразные выбросы (дымовые газы котлов и печей) частично очищают и направляют в дымовые трубы. При этом чем они выше, тем лучше происходит рассеивание газов. Кроме того, воздух не является таким ценным сырьем, как вода, и его повтор­ное использование экономически менее эффективно.

Несмотря на технические трудности, организация замкнутых газооборотных циклов для защиты окружающей среды также яв­ляется целесообразной, особенно если это решает и гигиеничес­кие цели.

Технологические аппараты, использующие воздух, работают, как правило, под давлением (тогда возникает опасность выброса загрязненного воздуха в атмосферу) или под разрежением (в этом случае возможны подсосы наружного воздуха, что иногда также бывает нежелательным).

Рассмотрим несколько примеров создания газооборотных цик­лов. На горно-обогатительных комбинатах по производству асбеста (который, как известно, способствует образованию у человека раковых опухолей) вентиляционные выбросы собирают из различ­ных точек цехов, направляют на глубокую очистку от пылевидно­го асбеста, при необходимости разбавляют свежим воздухом и вен­тиляторами снова направляют в цеха. Уловленный асбест исполь­зуется вторично.

В доменных печах часть газа с нижнего уровня печи (колосни­ковый газ) может подаваться в ее верхнюю часть, при этом его целесообразно очищать от окиси углерода.

На атомных электростанциях часть помещений находится под разрежением во избежание попадания в атмосферу радионуклидов. Воздух из этих помещений подвергается очистке и рециркулируется.

В энергетических котлах, установленных на ТЭЦ, целесообраз­но обеспечивать рециркуляцию дымовых газов из «хвоста» котла (воздухонагревателей или экономайзеров) в топку. Это способствует более эффективному сжиганию топлива, так как повышается тем­пература наддува воздуха в горелки. Между «хвостами» котлов и горелками необходимо очищать дымовой газ от окислов азота, что позволит снизить выброс его в атмосферу. В системах кондициони­рования воздуха и пневмотранспорта воздух может быть использо­ван многократно, так как он не вступает в химические реакции, однако его необходимо очищать от вредных взвешенных частиц.

При работе в замкнутых системах (под водой или в космосе) без регенерации и повторного использования воздуха обойтись нельзя. Здесь его очистка проходит с учетом высоких гигиеничес­ких требований.

В настоящее время разработаны схемы газооборотных циклов при производстве фосфорных удобрений.

С некоторыми оговорками можно считать газооборотным цик­лом сбор отходящих газов из аппаратов нефтеперерабатывающих заводов для последующего их сжигания в факеле.

Организация замкнутых газооборотных циклов — это дело бу­дущего, но уже сейчас ученым и инженерам необходимо решать сложные технические задачи для ее реализации, так как это явля­ется одним из путей защиты окружающей среды.