Вода и жизнь на Земле - Юрий Новиков

На комбинате «Южуралникель» ликвидирован сброс засоленных сточных вод гидрометаллургических цехов. По старой технологии на охлаждение оборудования расходовали примерно 13,5 тыс. м8/сут воды из р. Урал. По окончании технологического процесса вода, загрязненная значительными количествами сульфатов и хлоридов натрия, а также солями тяжелых цветных металлов, накапливалась в течение года в специальных накопителях и сбрасывалась в Урал весной, в период паводка. Вода, загрязненная солями никеля, сливалась в производственную канализацию.

Специалисты института «Гипроникель» разработали систему оборотного снабжения водой, содержащей соли никеля, и соленакопители-испарители для приема и испарения засоленных вод, включающих хлориды и сульфаты натрия. Эта система состоит из градирни, насосной станции и трубопроводов. Оборотная вода многократно используется для конденсации паров при вакуум-кристаллизации и охлаждения вакуум-насосов. При достижении определенной концентрации никеля она направляется в технологический процесс, а не сбрасывается в производственную канализацию. Водные потери в системе восстанавливаются за счет свежей воды. После введения в эксплуатацию оборотной системы охлаждения воды и пуска первых карт соленакопителя-испарителя на комбинате полностью исключен сброс в р. Урал производственных стоков гидрометаллургических цехов. Одновременно уменьшилось и потребление свежей воды (до 4,6 тыс. м3/сут).

Оборотное и последовательное использование воды на производстве не исключает, однако, полностью сброса отработанных вод. Кардинальным решением проблемы в настоящее время должно стать устройство на промышленных предприятиях бессточных систем водообеспечения. Современный уровень развития науки и техники позволяет в принципе создать их в любой отрасли промышленности.

За последние годы такие системы успешно внедрены на ряде химических, нефтехимических, металлургических, целлюлозно-бумажных предприятий. Один из них — Верх-Исетский металлургический завод им. В. И. Ленина. Бурное развитие завода, рост жилищного строительства привели к тому, что это предприятие оказалось в центре Свердловска и продолжало пользоваться водой из Верх-Исетского пруда — единственного источника водоснабжения всего промышленного узла. Было решено перевести водоснабжение отдельных цехов и объектов завода на оборотное, а в перспективе создать бессточные системы. Нелегко было обеспечить очистку и повторное использование сточных вод цеха холодного проката трансформаторной стали. Для этого на заводской опытно-промышленной базе по очистке сточных вод смонтировали модельные и полупромышленные установки.

Очистные сооружения размещаются в нескольких зданиях. Травильные растворы перерабатываются на кремнекупоросной установке. Остальные стоки пропускаются через комплекс очистных сооружений, в состав которого входят оборудование по очистке сточных вод и обработке осадков, установки сжигания маслоотходов, а также флотационная и выпарная, непрерывно действующие горизонтальные отстойники. Блок очистных сооружений организационно входит в состав цеха водоснабжения и очистки промышленных стоков завода.

Кислые железосодержащие промывные воды травильных отделений очищаются по замкнутой схеме. После очистки вода направляется на повторное использование. Образующиеся при очистке железосодержащие шламы подвергаются дальнейшему окислению (при этом получается магнетит), а затем гипсожелезогидратный шлам обезвоживается на фильтр-прессах. Очистка и повторное использование кислых железосодержащих промывных вод показали работоспособность данной схемы и практическую возможность оборота таких вод.

Промывные воды от агрегатов электроизоляционного покрытия и агрегатов обезуглероживающего отжига, содержащие мелкодисперсную окись магния, осветляются в специальных сгустителях, после чего осветленная вода используется повторно в цехе, а шлам идет для обезвоживания на фильтр-пресс. Осветленная вода для лучшей очистки проходит через кварцевые фильтры и частично (20–30 %) используется повторно для промывки металла после травления, остальная часть подается на выпарную установку. Маслосодержащие стоки предварительно отстаиваются в горизонтальных непрерывно действующих отстойниках, после чего их очищают на флотаторах. Мощность бессточной системы водоснабжения цеха — 400 тыс. м3/сут.

Образующиеся при очистке стоков твердые осадки обезвоживаются на механических фильтрах и утилизируются, а маслосодержащие осадки вместе с отработанными эмульсиями сжигаются. Ежегодно от передачи только обезвоженного осадка на близрасположенный гипсовый завод экономится 49 тыс. руб. Общий же экономический эффект от эксплуатации бессточной системы водообеспечения составляет 1,35 млн. руб. в год. Эта цифра включает в себя лишь прямые выгоды от эксплуатации системы. Здесь не учтен большой народнохозяйственный эффект от того, что предотвращается загрязнение Верх-Исетского пруда.

Создание бессточной системы водообеспечения на Верх-Исетском заводе — качественно новый шаг в защите природных вод Урала. И это имеет большое значение не только для свердловчан (с каждым годом в городе увеличивается количество воды, потребляемой на хозяйственно-бытовые нужды), но и для многих металлургических и машиностроительных предприятий. Эксплуатация системы наглядно показывает, что в настоящее время существуют все необходимые научные и технические предпосылки для комплексной защиты природных вод, используемых промышленными предприятиями.

На Кармановском нефтеперерабатывающем заводе осуществлена комплексная схема водоснабжения и канализации без сброса сточных вод. Вода из водоема, ранее подававшаяся непосредственно на промысел, теперь используется сначала на нефтеперерабатывающем заводе, а затем в смеси со сточными водами откачивается на промысловые насосные станции законтурного заводнения. Сточные воды предварительно очищаются на сооружениях механической очистки (песколовке, нефтеловушке, в пруде дополнительного отстоя, фильтрах). Преимущества данной схемы налицо: экономится вода, исключается сброс сточных вод в водоем, отсутствует сложная система оборотного водоснабжения и благодаря этому сокращается расход электроэнергии на охлаждение воды и затраты на текущий и капитальный ремонт. Нефтяные промыслы снабжаются водой, подогретой и обогащенной природными минеральными солями, выделенными из нефти в процессе ее обессоливания, что, по опытным данным, увеличивает нефтеотдачу нефтяных скважин. Годовой экономический эффект от внедрения данной схемы составляет 685,7 тыс. руб.

Бессточная система водоснабжения успешно внедрена на Верхнеднепровском горно-металлургическом комбинате. Теперь все производственные сточные воды комбината проходят соответствующую локальную очистку и доочистку в прудах-отстойниках и возвращаются на производство. Ежесуточно в обороте находится 300 тыс. м3 воды. Хозяйственно-бытовые стоки комбината и других предприятий города проходят биологическую очистку и доочистку в прудах-аэраторах и также возвращаются для подпитки систем оборотного водоснабжения.

Интересен опыт Николаевского гидролизно-дрожжевого завода. Биологически очищенные сточные воды предприятия зимой полностью используются в системе оборотного водоснабжения, а летом часть их идет на полив ближайших сельскохозяйственных угодий. Осадки сточных вод из первичных отстойников вместе с частью концентрированных сточных вод перекачиваются на расположенный рядом Ольшанский цементный завод. Это, с одной стороны, удешевляет стоимость очистки и обработки осадков, с другой — повышает качество цемента. Избыточный активный ил из вторичных отстойников применяется в производстве полноценного белково-витаминного кормового продукта. Технология использования отходов сточных вод, разработанная на Николаевском заводе, обеспечивает не только самоокупаемость, но и рентабельность очистных сооружений. Прибыль от экономии свежей воды, орошения сельскохозяйственных земель и от реализации товарного ила превышает стоимость годовой эксплуатации очистных сооружений в 1,7 раза.

Значительно снижает загрязнение водоемов использование очищенных стоков в оборотном водоснабжении промышленных предприятий. С этой целью на Черниговском камвольно-суконном комбинате (КСК) была исследована возможность применения для технического водоснабжения городских сточных вод, прошедших сначала полную биологическую очистку на очистных сооружениях производственного объединения «Химволокно», а затем дополнительную очистку на КСК. При этом биологически очищенные стоки обрабатывались по технологии, применяемой на КСК для подготовки речной воды. Эта технология включает обработку воды сернокислым алюминием с последующим осветлением ее в осветлителях со взвешенным осадком на двухслойных скорых фильтрах; часть воды умягчается на катионитовых фильтрах. Для обеззараживания воды в технологическую схему включено хлорирование (раствором хлорной извести) осветленной воды дозами, обеспечивающими концентрации остаточного хлора не менее 1,5 мг/л.