§ 2.2. Вода в промышленности

Весь облик нашей Земли, возникновение и развитие жизни, все стороны человеческого бытия тесно связаны с водой и ее определенными свойствами.

Основные запасы воды сосредоточены в мировом океане. Для промышленных и бытовых нужд человече­ства применяется только пресная вода, составляющая около 3% всех ее запасов.

В настоящее время в связи со значительным разви­тием промышленности и сельского хозяйства мир стоит перед серьезной проблемой, вызванной непрерывным уменьшением количества пресной чистой воды и все воз­растающим количеством бытовых и промышленных сточных вод. Дефицит пресной воды также обусловли­вается интенсивным развитием новых водопотребляемых производств. Например, если для производства 1 т стали расходуется 600 м³ воды, то для производства 1 т синте­тических волокон в 8 раз больше. Суточный расход воды на душу населения в крупных городах США и Европы составляет 600 — 700 л, а в развивающихся странах — 50 л. Большое количество воды потребляет орошаемое земледелие, энергетика и т. д.

Исключительно важное значение приобретает в на­стоящее время рациональное использование водных ре­сурсов. Необходимо повсеместно ввести режим экономии водных ресурсов, резко сократить выброс сточных вод, вести их глубокую очистку, переходить на маловодопо-требляемые или безводные технологические процессы (т. е. работающие в растворителях, расплавах и газовой фазе). Кроме того, строгий учет и контроль расхода во­ды, снижение расхода воды на испарение в южных райо­нах, предотвращение загрязнения ценнейших пресно­водных озер (таких, как Байкал) также способствуют рациональному использованию водных ресурсов.

Необходимо шире применять на предприятиях всех отраслей промышленности повторное и оборотное во­доснабжение. При этом свежая вода забирается лишь на пополнение безвозвратных потерь, сброс сточных вод прекращается, а в технологический процесс поступает по замкнутому циклу прошедшая очистку так называемая «оборотная вода». Оборотные системы водоснабжения можно использовать и в сельском хозяйстве. Весьма перспективным является использование бытовых сточных вод для орошения сельскохозяйственных культур (на «полях орошения»). В регулировании водного режима рек И предохранения их от обмеления особенно велика роль водоохранных лесов.

Главным источником воды в промышленности слу­жат природные пресные воды. По происхождению они подразделяются на поверхностные (реки, озера), атмос­ферные (атмосферные осадки) и подземные (ключевые, артезианские, минеральные). Все воды содержат большое количество примесей: карбонаты кальция, магния, натрия, калия, а также сульфаты, хлориды и т. д. Вода, со­держащая менее 1 г солей на 1 кг воды, называется пре­сной, более 1 г солей — соленой. В воде содержатся растворенные газы: кислород, диоксид углерода СО₂, а также сероводород, оксиды азота, кислородные соеди­нения серы; в воде могут содержаться бактерии, примеси песка, глины (алюмосиликаты, силикаты, гидратированная кремниевая кислота).

В зависимости от назначения вода условно подразде­ляется на промышленную и питьевую. Естественно, что требования к составу воды существенно зависят от на­значения. Основными показателями качества воды являются жесткость, общее солесодержание, прозрач­ность, окисляемость, вкус, запах, реакция среды. Для оценки питьевой воды большое значение имеет токсич­ность примесей, количество содержащихся в ней микро­бов, запах, цвет и вкус. Для промышленных вод важны­ми показателями являются жесткость, солесодержание, количество растворенных газов и механические примеси. Общее солесодержание характеризует наличие в воде ми­неральных и органических примесей. Количество их определяют по сухому остатку (мг) испарением 1 л воды и высушиванием остатка при 110°С до постоянной массы. Для большинства производств основным каче­ственным показателем служит жесткость воды, обус­ловленная присутствием в воде солей кальция и магния. Различают три вида жесткости воды: временную, по­стоянную и общую. Временная (устранимая жесткость) обусловлена наличием в воде гидрокарбонатов каль­ция и магния. Эти соли сравнительно легко удаляются при кипячении. Постоянная жесткость обусловлена присутствием в воде сульфатов, хлоридов и нитратов кальция и магния, которые при кипячении не удаляются. Временная и постоянная жесткость в сумме дают общую жесткость.

Гипс, карбонаты кальция и магния вместе с присут­ствующими в воде силикатами и механическими приме­сями, а также различные соли, отлагаясь на внутренней поверхности труб и котлов, образуют накипь. В резуль­тате происходит нагрев и преждевременный износ аппа­ратуры, уменьшается теплопроводность. Максимально допустимая концентрация растворенных солей устана­вливается стандартом в зависимости от производства, на котором применяется вода. По классификации в зависи­мости от содержания ионов кальция и магния природные воды разбиты на пять классов: очень мягкая, мягкая, умеренно жесткая, жесткая, очень жесткая.

Количество растворенных в воде газов также сказы­вается на качестве воды, так как углекислый газ, кисло­род, сернистый газ и другие вызывают значительную коррозию труб.

Окисляемость воды обусловлена наличием в воде ор­ганических примесей и определяется количеством перманганата калия (мг), израсходованного при кипячении 1 л воды в течение 10 мин.

Реакция воды (кислотность и щелочность) харак­теризуется показателем концентрации водородных ионов рН. Реакция природных вод близка к нейтральной (рН 6,8 — 7,3). Допустимое количество примесей также ре­гламентируется соответствующими стандартами.

Прозрачность воды измеряется толщиной слоя воды, через который можно различить визуально или с помощью фотоэлемента изображение креста или опре­деленного шрифта. Самым общим санитарно-бактериологическим показателем качества воды является наличие в ней микроорганизмов.