Вода и жизнь на Земле - Новиков Юрий Федорович

В промышленности до 45 % всего количества потребляемой воды идет в теплообменные аппараты на охлаждение. Переход от водяного охлаждения к воздушному позволит сократить на 70–90 % расход воды на ряде предприятий нефтехимической, химической, металлургической и других отраслей промышленности.

На XXV съезде КПСС подчеркивалось, что масштабы хозяйственной деятельности в десятой пятилетке, специфика современных технологических процессов, применяемых в промышленности, в особенности в таких отраслях, как металлургия и химия, делают необходимыми специальные мероприятия по охране окружающей среды.

Одним из таких мероприятий, в частности, стал переход на использование оборотных вод. Например, в химической промышленности в 1980 г., несмотря на значительный рост объемов производства, значительно сократился сброс промышленных сточных вод в водоемы, а расход свежей воды на производственные нужды остался на уровне 1975 г.

Анализ состояния технологии в разных отраслях промышленности показал, что до последнего времени традиционно допускалась одна и та же ошибка — соединение всех сточных вод в один поток и их объединенная очистка. В результате резко ухудшалась работа очистных сооружений и осложнялся процесс создания замкнутых водооборотных систем. В настоящее время в ряде отраслей уже разработаны и реализованы замкнутые водооборотные схемы с локальной очисткой, что позволило значительно снизить удельные нормы водопотребления и в некоторых случаях полностью исключить сбросы сточных вод в водоемы.

С точки зрения современных требований, чем больше отходов, тем хуже технология. Большое количество сбросных вод — объективный показатель несовершенства действующей технологической схемы. Вот почему часто используемые технологические методы и схемы практически не позволяют создать экономически приемлемую замкнутую водооборотную систему. В таких случаях приходится пересматривать существующие методы и схемы, стремиться к созданию бессточной технологии.

В середине 70-х годов в области производства термической фосфорной кислоты, перерабатываемой на кормовые фосфаты и другие фосфорные соли, был применен способ, полностью исключающий сброс с площадки предприятия фосфорсодержащих стоков и шламов. Благодаря многократному использованию одного и того же объема воды в нескольких технологических операциях, связанных с транспортировкой и хранением фосфора, общие количества фосфорсодержащих стоков сократились в 3, а потребление чистой воды — почти в 2 раза. При этом очистка стоков на производстве ограничивается простым механическим отделением взвешенных веществ от воды; вся осветленная вода без нейтрализации целиком используется для гидратации фосфорного ангидрида. Небольшое количество шлама, выделяемое при осветлении сточной воды, утилизируется путем сжигания его в смеси с фосфором через форсунки башни сжигания. При этом способе полностью исключаются потери сырья с жидкими и твердыми отходами производства, а также опасность загрязнения поверхностных и грунтовых вод в районе предприятия.

Бессточным предприятием является и медеплавильный завод Алмалыкского горно-металлургического комбината. На свои нужды он расходует 40 % воды (от общего водопотребления комбината), а его оборотное водоснабжение составляет 87 % (от общего водопотребления завода). Оборотной водой завод обеспечивается четырьмя системами водоснабжения: первая обеспечивает потребителей металлургического производства; вторая — сернокислотного; третья — шламово-купоросного цеха и цеха катанки; четвертая — цеха разделения воздуха (кислородная станция). Свежая вода идет только на подпитку оборотных систем, частично для кондиционирования воздуха и полива зеленых насаждений и автодорог. Сброс сточных вод в водоем отсутствует. Продувочные воды оборотных систем и очищенные стоки завода (около 30 тыс. м3/сут) направляются для повторного использования в технологическом процессе Алмалыкского химического завода.

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.