что такое бессточное водоснабжение
Бессточная система водоснабжения
Выполнил: Новицкий Алексей
Бессточная система водоснабжения.
В снижении отрицательного влияния промышленных предприятий на
водный бассейн страны магистральным направлением является максимальное
сокращение потребления свежей воды, базирующееся на применение замкнутых
систем водопользования. Эти системы обеспечивают регенерацию воды с
доведением её до кондиции, позволяющих повторно использовать воду в
и дешевле отчистить до уровня, при котором допустимо повторное
(многократное) использование, чем до уровня, регламентируемого санитарными
и рыбоохранными органами, позволяющего сбросить стоки в водоёмы общего
пользования. Таким образом, для создания бессточных ТЭС и АЭС необходимы
устройства очистки локальных загрязненных стоков и рациональная подпитка
свежей водой системы замкнутого водоиспользования, чтобы компенсировать её
естественные потери (на испарение, фильтрацию, связаннее золой, утечки и
т.д.). Продукты отчистки могут быть использованы в народном хозяйстве.
Существенно облегчают проблемы перехода на бессточные
водоипользование новые технологии в энергетике и, в частности, отчистки
воды. К ним относятся внедрение противоточных фильтров, фильтров
непрерывного действия, выпарных установок, бес продувочной системы
охлаждения ТЭС с градирнями, переход с гидравлической на пневматическую
Одним из прекращения сброса в водоёмы продувочных вод
оборотных систем водоснабжения является питание системы водоподготовки
водой из оборотной системы. В других случаях исключение сброса продувочных
вод в водоёмы достигает стабилизацией оборотной воды подкислением или
обработкой домовыми газами электростанций.
Мощными потребителями воды на угольных ТЭС являются системы
гидрозолоудаления (ГЗУ). Необходимо обеспечение стабильной работы оборотной
системы ГЗУ. Сложность решения этой задачи определяется насыщением
ванадия, реже ртути и другими элементами. Такой состав воды приводит к
зарастанию отложениями системы ГЗУ – насосов, трубопроводов, побудительных
сопл. Для стабилизации солевого состава осветлённой на безопасном уровне
необходима продувка системы. Отчистка продувочной воды от вредных веществ
может осуществляться с помощью испарителей или выпарных аппаратов.
Самостоятельным вопросом является выбор способа подготовки
добавочной воды для питания паровых котлов и систем теплоснабжения. При
этом очень велики объёмы солевых стоков. На мощной ТЭЦ, дающей потребителям
пара 2-2,5 тыс. т/ч, количество сбрасываемых солей достигает 5-8 т/ч.
Электродиализ или обратный осмос позволяют значительно
уменьшить сброс солей, но в принципе не решают проблему. Наиболее изученным
направлением в создании бессточной ТЭС или АЭС является использование
выпарных аппаратов с доупариванием солевых стоков.
Перспективным направлением водоподготовки является схема, по
которой наряду с глубоко деминерализованной водой отходами будут являться
только такие продукты, как гидрооксид магния, карбонат или сульфат кальция.
Такие схемы будут работать совсем без реагентов и в качестве солевых
отходов, будут выдавать только гидрооксид натрия и соляную кислоту в
количествах, соответствующих содержанию натрия и хлоридов в исходной воде,
Такая схема будет расходовать энергию (тепловую и электрическую), реагенты
же будут регенерироваться из стоков.
На электростанциях иногда возникает проблема приёма
возвращаемого с промышленных предприятий конденсата. В том случае, если они
содержат органические соединения, например хлороформ, дихлорэтан,
четыреххлористый водород, бромоформ, часть из которых представляет
потенциально кислые вещества, которые могут вызвать разрушение металла
котлов и паропроводов, следует отказаться от приёма производственного
конденсата. Пар потребителям следует отдавать через паропреобразователи,
которые необходимо питать возвращаемым конденсатом.
Бессточные системы технического водоснабжения
Наиболее ценны с экологической точки зрения оборотные системы без сброса продувки – бессточные системы. В бессточных (замкнутых) системах водоснабжения на предприятиях вместо свежей воды используется доочищенная до норм качества технической воды смесь промышленных и бытовых сточных вод, предварительно прошедшая биологическую очистку. Биологически очищенные сточные воды, используемые в техническом водоснабжении, должны отвечать техническим, экономическим и санитарно-гигиеническим требованиям. Но и при соблюдении соответствующих норм такая вода не может использоваться в пищевой, мясомолочной и фармацевтической промышленностях.
Рис. 25. Бессточные системы технического водоснабжения.
Бессточные системы водоснабжения являются наиболее современными и экологически чистыми типами систем. Они могут быть построены путем развития, объединения конструкций существующих систем предприятия.
Доработка заключается в частичном изменении конфигурации сети и включению в систему установок для очистки или утилизации сточных вод и шламов.
Для организации правильной работы бессточной системы все потребители делятся на три группы:
1) Потребители “грязного” цикла (охлаждение металлорежущих станков, промывка деталей и т.д.);
2) Потребители “чистого” цикла (ТЭЦ, компрессорные установки и холодильные установки и т.д.);
3) Потребители “безвозвратного” цикла (установки для мокрого тушения кокса, установки гидро–обеспыливания и д.р., качество воды для которых не имеет значение).
Принцип работы бессточных систем заключается в следующем: после забора воды из природного источника и прохождении через водозаборное устройство 2, насосные станции 3 и очистные сооружения природной воды 4.1, вода поступает в трубопроводы чистой воды 8, с помощью которой снабжаются основные потребители “чистого” цикла. Часть воды поступает на ХВО 14 и направляется к потребителям, предъявляющим повышенные требования к воде. Сюда же поступают сточные воды потребителей “чистого” цикла. Другая часть сточных вод, не прошедшая очистку, поступает к потребителям “грязного” цикла, при этом обязательным условием является то, что суммарная мощность сбрасываемых вод 13 достаточна для удовлетворения нужд группы потребителей 15. Потребители “безвозвратного” цикла выделяют в группу 16 и обеспечиваются водой через безвозвратную сеть 18. остаточные нерастворимые элементы накапливаются в шламовом хозяйстве 17.
— высокая экологическая чистота системы;
— практическая реализация внедрения в производство принципов сберегающих технологий.
— высокая стоимость сооружений;
— большие эксплуатационные расходы.
В практике часто встречаются комбинированные системы водоснабжения с различными схемами в зависимости от специфики производства, местных условий, напряженности водного баланса и др. В отдельных случаях при основной схеме оборотного водоснабжения выполняют прямоточную систему для питания потребителей, не использующих по тем или иным причинам оборотную воду. Прямоточный водопровод часто объединяют с хозяйственно-питьевым и противопожарным. Нагретая чистая вода из систем отдельных цехов в определенных условиях может быть использована для восполнения потерь в цехах оборотного водоснабжения или для питания установок, на которых допускается применение нагретой воды.
Бессточная система водоснабжения
Существенно облегчают проблемы перехода на бессточные водоипользование новые технологии в энергетике и, в частности, отчистки воды. К ним относятся внедрение противоточных фильтров, фильтров непрерывного действия, выпарных установок, бес продувочной системы охлаждения ТЭС с градирнями, переход с гидравлической на пневматическую систему золоудаления.
Одним из прекращения сброса в водоёмы продувочных вод оборотных систем водоснабжения является питание системы водоподготовки водой из оборотной системы. В других случаях исключение сброса продувочных вод в водоёмы достигает стабилизацией оборотной воды подкислением или обработкой домовыми газами электростанций.
Самостоятельным вопросом является выбор способа подготовки добавочной воды для питания паровых котлов и систем теплоснабжения. При этом очень велики объёмы солевых стоков. На мощной ТЭЦ, дающей потребителям пара 2-2,5 тыс. т/ч, количество сбрасываемых солей достигает 5-8 т/ч.
Электродиализ или обратный осмос позволяют значительно уменьшить сброс солей, но в принципе не решают проблему. Наиболее изученным направлением в создании бессточной ТЭС или АЭС является использование выпарных аппаратов с доупариванием солевых стоков.
Перспективным направлением водоподготовки является схема, по которой наряду с глубоко деминерализованной водой отходами будут являться только такие продукты, как гидрооксид магния, карбонат или сульфат кальция. Такие схемы будут работать совсем без реагентов и в качестве солевых отходов, будут выдавать только гидрооксид натрия и соляную кислоту в количествах, соответствующих содержанию натрия и хлоридов в исходной воде, Такая схема будет расходовать энергию (тепловую и электрическую), реагенты же будут регенерироваться из стоков.
На электростанциях иногда возникает проблема приёма возвращаемого с промышленных предприятий конденсата. В том случае, если они содержат органические соединения, например хлороформ, дихлорэтан, четыреххлористый водород, бромоформ, часть из которых представляет потенциально кислые вещества, которые могут вызвать разрушение металла котлов и паропроводов, следует отказаться от приёма производственного конденсата. Пар потребителям следует отдавать через паропреобразователи, которые необходимо питать возвращаемым конденсатом.
Авторские права на материалы принадлежат Всероссийскому Экологическому порталу, за исключением тех, где указан автор или источник. При полном или частичном цитировании всех материалов активная гиперссылка на Всероссийский Экологический портал (ecoportal.su) обязательна.
Мнение редакции может не совпадать с мнением авторов новостных и других материалов, публикуемых на сайте. Сайт, для обеспечения работоспособности, использует файлы cookie. Продолжая пользоваться сайтом, вы соглашаетесь с их использованием.
Все предложения по работе сайта отправляйте на электронный ящик, опубликованный в разделе контакты.
Дехтяр Оксана Валериевна
Французский технический факультет
Кафедра рудно-термических процессов и малоотходных технологий
Специальность «Экология, охрана окружающей среды и сбалансированное природопользование»
Разработка методов рационального использования и защиты водных ресурсов в черной металлургии
Научный руководитель: к.т.н., доц. Кочура Владимир Васильевич
Реферат по теме выпускной работы
Содержание
Введение и актуальность темы
На ежегодном докладе «О состоянии окружающей природной среды» (г. Донецк) неоднократно в течении последних лет звучит информация о том, что приоритетными направлениями развития в области оптимизации водопользования является внедрение технологий высококачественной очистки воды на металлургических предприятиях с последующим ее использованием в замкнутых системах водоснабжения, обеспечение внедрения на производстве передовых маловодных и бессточных технологий и систем повторного использования сточных вод, осуществление повсеместного перехода на замкнутые системы водоснабжения технологических процессов.
Вода является обязательным компонентом практически всех технологических процессов, поэтому обеспечение водой промышленных предприятий в заданных количествах и заданного качества при соблюдении требований технологии и надежности является важнейшей задачей системы водоснабжения.
Проблема защиты водоемов от загрязнения сточными водами является одной из актуальных проблем нашего времени[8]. Решение этой проблемы ведется по следующим направлениям: рациональное использование воды на промышленных предприятиях, переход на безводные технологические процессы, повторное использования производственных и городских сточных вод, оборотное водоснабжение.
Следует отметить, что Донецкая область является одним из самых малообеспеченных пресной водой регионов Украины. Исторически сложилось так, что большие запасы полезных ископаемых в Донецком угольном бассейне способствовали бурному развитию промышленности и значительной концентрации населения в регионе. Сформировавшиеся за два столетия в области отрасли промышленности характеризуются значительным водопотреблением[5]. Поэтому в регионе существует острая проблема загрязнения водных ресурсов и связанный с этим дефицит качественных пресных вод для хозяйственно-питьевого водоснабжения населения, сельского хозяйства, перерабатывающей промышленности и других целей. Именно поэтому реорганизация водного хозяйства металлургических предприятий отрасли, направленная на повсеместное создание бессточных, замкнутых систем водоснабжения и сокращение потребления свежей воды является приоритетной и актуальной задачей на данном этапе развития металлургической отрасли.
1. Цель, задачи, объект и предмет исследования, практическая значимость полученных результатов
Целью исследования является разработка системы замкнутого водоснабжения для предприятий черной металлургии, направленной на сокращение потребления свежей воды в отрасли.
Достижение этой цели возможно при решении следующих задач:
• изучение существующих направлений использования воды на предприятиях черной металлургии и систем производственного водоснабжения и водоотведения;
• анализ системы замкнутого водоснабжения как наиболее экологически чистой;
• анализ существующих способов снижения водопотребления на заводах черной металлургии за рубежом и в Украине;
• исследование свойств и химического состава поверхностного стока, шахтных и морских вод, как возможных вариантов альтернативного водоснабжения;
• обоснование целесообразности использования поверхностного стока, шахтных, морских вод в качестве источника подпитки замкнутой системы водоснабжения;
3) Технологической: разработка системы замкнутого водоснабжения с использованием альтернативных источников водоснабения для подпитки системы применительно к предприятиям черной металлургии.
Объектом исследования является водопотребление предприятий черной металлургии.
Предметом исследования является закономерности использования воды черной металлургией, внедрение замкнутых циклов и альтернативных источников водоснабжения в данную отрасль.
Практическая значимость полученных результатов состоит в разработке и предложении путей сокращения водопотребления на заводах черной металлургии и перехода данной отрасли на бессточное производство.
2. Источники образования сточных вод на предпритиях черной металлургии
2.1 Источники стокообразования в доменном цехе
Сточные воды в доменном производстве образуются при газоочистке доменного газа, гидравлической сборке осевшей пыли и просыпи в подбункерных помещениях, а также от установок грануляции доменного шлака и разливочных машин.
На 1000 м3 очищаемого газа образуется 4-6 м3 сточных вод[1]. Стоки окрашены в красно-бурый цвет, для них характерно высокое содержание взвешенных веществ, кроме того в них присутствуют ионы кальция, магния, хлориды и сульфаты.
В процессе грануляции доменного шлака сточные воды образуются в количестве 2 м3 на 1 т гранулированного шлака[7]. Сточные воды имеют повышенную температуру (до 60 °С) и высокую концентрацию взвешенных частиц – до 2,0 г/л.
Сточные воды разливочных машин получаются от охлаждения чугуна, разлитого в мульды на машине, и от охлаждения слитков чугуна после машины на вагонах с помощью душирующих устройств. Количество сточных вод от данного технологического процесса составляет 70-80 % потребляемой на охлаждение воды. Сточные воды имеют высокую щелочность и содержат до 200 мг/л взвеси.
2.2 Источники стокообразования в сталеплавильных цехах
Сточные воды в сталеплавильном производстве образуются при очистке газов мартеновских печей, конверторов и электроплавильных печей, охлаждении и гидроочистке изложниц, установок непрерывной разливки стали и при обмывке котлов-утилизаторов. Как известно, содержание мелкодисперсной пыли в отходящих газах после мартеновских печей достигает 30 г/м3. Удельный расход воды в системах газоочистки принят 2 м3 на 1000 м3 газа. При кислородно-конверторной выплавке стали жидкий чугун продувают воздухом, обогащенным кислородом. При этом образуются 1200-1600 м3 отходящих газов на 1 т выплавляемой стали[3]. Газ содержит мелкую металлическую пыль, что обуславливает значительное содержание взвешенных веществ в сточной воде от очистки газа – до 7000 мг/л от одной очистки при производстве стали и 15000 мг/л – при выработке полупродукта. Аналогично производят очистку водой газов от электросталеплавильных печей.
Количество сточных вод от газоочистки составляет 4,5-6,5 м3 на 1 т выплавляемой стали. В сточных водах содержится от 200 до 500 мг/л взвешенных веществ[5].
Для утилизации тепла отходящих газов почти за всеми мартеновскими печами, многими нагревательными печами и конверторами устанавливают котлы-утилизаторы. В результате их обмывки образуются сточные воды, загрязненные механическими и химическими примесями. Количество стоков от промывки одного котла составляет в среднем 70 м3/час[5].
В настоящее время на многих металлургических заводах внедряются установки непрерывной разливки стали. Объем сточных вод от одной установки составляет до 300 м3/час. Самостоятельное значение имеют сточные воды ферросплавных заводов и флюсоплавильного производства. Эти предприятия обычно расположены отдельно от собственно металлургических заводов. Сточные воды образуются при очистке газов, разливке и грануляции ферросплавов и производстве электродной массы[2]. Стоки их также характеризуются наличием взвешенных веществ, но состав их имеет некоторую специфику: стоки обладают щелочной реакцией, содержат повышенный сухой остаток и фенолы, цианиды и роданиды, марганец, фтор, хром, мышьяк, ванадий и др.
2.3 Источники стокообразования в прокатных цехах
Сточные воды прокатных цехов образуются при охлаждении валков, шеек валков и подшипников, смыве и транспортировке окалины, а также при охлаждении вспомогательных механизмов (пил, ножниц и др.). В трубопрокатном производстве образование сточных вод дополнительно связано с процессом гидравлического испытания труб.
Прокатные цехи являются значительными потребителями воды. Количество сточных вод от этих цехов колеблется от 3 до 16 м3 на 1 т прокатанного металла, а в целом объем сточных вод прокатного производства составляет от 30 до 50 % общего их количества от металлургического завода с полным технологическим циклом[6]. Образующиеся в прокатных цехах сточные воды характеризуются значительным содержанием взвешенных веществ в виде крупной, средней и мелкой окалины, количество которой в зависимости от типа станов колеблется в пределах 2-4% веса прокатанного металла; наличием некоторого количества масел: в среднем 30-40 мг/л.
Для охлаждения валков станов холодной прокатки листа и протяжки труб используют специальную эмульсию, содержащую до 5% эмульгированного масла. Эмульсия многократно циркулирует в системе охлаждения стана, а отработанная периодически удаляется из системы. В прокатных цехах образуются эмульсионные стоки двух видов: отработанная концентрированная эмульсия и вода от промывки эмульсионного хозяйства и маслоподвалов цехов.
Сточные воды, содержащие химические загрязнения, образуются при химической и электрохимической обработке черных металлов. Различают концентрированные (отработанные травильные растворы) и слабоконцентрированные сточные воды.
Для травления высоколегированных сталей и сплавов применяют сложную смесь серной, соляной и азотной кислот с добавлением хлористого натрия или селитры, а иногда плавиковой и хлорной кислот [5].
При травлении теряется от 0,5 до 2,5 % металла, а расход кислот составляет 1,5-2,5 % от массы протравленного металла[2]. Для травления легированных сталей и титановых сплавов широко применяются водные растворы азотной (8-30%) и плавиковой (1-10%) кислот, которые обеспечивают получение поверхности высокого качества.
При накоплении продуктов взаимодействия кислот с железом, никелем, хромом, титаном и другими компонентами, входящими в состав протравливаемого металла, раствор срабатывается и подлежит сливу.
Состав отработанных травильных растворов зависит от сортамента сталей и от корректировке раствора в процессе травления. Основными загрязняющими компонентами азотно-плавиковых травильных растворов являются железо, хром, никель, а после травления титановых сплавов – титан. Объем сточных вод, который образуется от промывки металла после операций травления, составляет 3 м3 на 1 т обработанного кислотой металла. На современных заводах объем промывных вод достигает 300-400 м3/час и более.
3. Анализ существующих систем производственного водоснабжения
Системы промышленного водоснабжения (СПВ) устраивают по определенным схемам, которые представляют собой совокупность сооружений водопровода и последовательность расположения их на местности. Проектирование любого водопровода начинается с вычерчивания его схемы в плане и определения состава сооружения. Обычно в начальной стадии проектирования составляют две (или более) возможные схемы водоснабжения, которые являются вариантами проекта будущего водопровода. Затем проводится технико-экономический расчет – сравнение вариантов, выбирают наиболее выгодный. По выбранной схеме окончательно проектируют и рассчитывают все устройства СПВ. Существуют 3 основные схемы СПВ: прямоточная схема, прямоточная с повторным использованием воды и оборотная. Существуют также комбинированные схемы водоснабжения. Название систем водоснабжения в инженерной практике повторяет название соответствующей схемы[4].
3.1 Прямоточная система производственного водоснабжения
Прямоточная система подразумевает единоразовое использование свежей воды в металлургическом цикле, ее очистку и сброс в водоем. Такую систему предусматривают только в случае достаточно надежной технологии очистки вод при явной нецелесообразности оборотного водоснабжения.
При работе прямоточной системы (рисунок 2.1) из источника водоснабжения забирается все необходимое потребителям количество воды. Поэтому, производительность водозаборных устройств, очистных сооружений и насосов первого подъема приходится выбирать из условий покрытия полной потребности предприятия в воде за сутки максимального водопотребления. Это увеличивает размеры и мощности этих элементов, а следовательно, удорожает их[6]. Возрастает и потребление электроэнергии. Кроме того, требуется выбрать источник с достаточным дебитом воды. Недостатком прямоточной системы является и то, что отработавшая вода сбрасывается в природные водоемы, дебит которых должен позволять поглотить эти сбросы без нарушения экологического равновесия.
К сожалению, но эта не экологичная система водоснабжения существует на многих предприятиях Украины, в том числе и на металлургических заводах[5]. В случае применения такой системы водоснабжения, с одной стороны, потребляется значительное количество воды, а с другой, в виду существования на металлургических предприятиях несовершенной системы очистки сточных вод, недостаточно очищенные сточные воды попадают в водоем. Следовательно происходит ускоренное их загрязнение. Данная схема водоснабжения является наиболее «грязной» с экологической точки зрения.
3.2 Последовательная система производственного водоснабжения
Более экологичными являются последовательные системы водоснабжения, которые предусматривают после использования воды в каком-либо технологическом процессе ее повторное применение без очистки и охлаждения на другие технологические цели.
Если среди потребителей технической воды имеется потребитель с большим расходом, сбросная вода от которого по количеству и всем параметрам может удовлетворять остальных потребителей, то в этих случаях применяют систему повторного использования воды (рисунок 3.1)[7]. Эта система работает по прямоточному режиму, но из источника забирается только то количество воды, которое необходимо потребителю с большим расходом, а остальные используют его сбросную воду[1].
Данная система позволяет сократить количество забираемой природной воды и сбрасываемых стоков, снизить производительность и удешевить всю систему водоснабжения. Но она также как и прямоточная система значительно загрязняет водоемы[6].
Рисунок 3.1 – Прямоточная и последовательная системы водоснабжения
1 – речной водозабор; 2 – насосная станция 1-го подъема; 3 – станция водоочистки; 4 – насосная станция 2-го подъема;
5 – подающий трубопровод; 6 – промпредприятие;7 – трубопровод отработанной воды; 8 – станция очистки сточных вод; 9 – сброс воды в реку; 10 – водоохлаждающее устройство; 11 – сборная камера; 12 – насосная станция оборотной воды
3.3 Оборотная система производственного водоснабжения
Наиболее совершенным является оборотное водоснабжение, в случае которого вода, используемая в каком-либо технологическом процессе, после очистки или охлаждения или после одновременно и очистки, и охлаждения используется в том же производстве на те же технологические нужды. В этом случае из водного объекта в процессе эксплуатации производят забор только 3-5 % общего количества воды. Различают такие типы систем оборотного водоснабжения:
Оборотные системы открывают большие возможности в удешевлении системы водоснабжения, сокращении потребления свежей воды и сбросов загрязненных стоков[7].
Для создания оборотной СПВ используется то обстоятельство, что 75-85% технической воды в технологических аппаратах только нагреваются и после охлаждения могут использоваться повторно[6]. В данных системах можно использовать и ту часть технической воды, которая загрязняется сравнительно легко удаляемыми примесями. После очистки вода («15%) повторно используется.
В системе оборотного водоснабжения (рисунок 2.3) насосы НС2 подают воду через водопроводную сеть потребителям[8]. Нагревшаяся и загрязнившаяся у потребителей вода по системе трубопроводов направляется на станцию очистки загрязненных вод (ОЗВ). Прошедшая очистку, но еще теплая вода собирается в резервуаре (РОВ), а из него насосами станции оборотной воды (НОВ) подается на охлаждающие устройства (Гр). Охлажденная в нем вода опять подается потребителям насосами НС2.
Рисунок 3.2 – Оборотная система водоснабжения
1 – водозаборное сооружение; 2 – насосная станция 1-го подъема; 3 – станция очистки природной воды;
4 – охлаждающая установка; 5 – насосная станция 2 подъема; 6 – станция очистки загрязненных вод; 7 – резервуар очищенной воды; 8 – насосная станция оборотной воды
Хотя это более прогрессивная система водоснабжения, поскольку она дает существенную экономию водных ресурсов, у этой системы есть свои недостатки. Вода постепенно меняет свои качества и становится непригодной для использования, а часть ее вообще теряется при испарении и капельном уносе в атмосферу[5].Для восполнения этих потерь и восстановления качества воды осуществляют «продувку» системы, то есть часть оборотной воды сбрасывается, а система подпитывается свежей чистой водой.
Оборотные системы сооружаются как по техническим условиям, экологическим требованиям и экономическим соображениям[2]. По техническим условиям применения данной системы может оказаться просто необходимо потому, что дебет имеющегося природного водисточника недостаточен для осуществления прямоточного водоснабжения.
Необходимость оборотных систем обуславливается и экологическими требованиями. Применение оборотных систем позволяет снизить количество сбросов загрязненной воды в водоемы[5].
Наиболее ценны с экологической точки зрения оборотные системы без сброса продувки – бессточные системы[5]. В бессточных (замкнутых) системах водоснабжения на предприятиях вместо свежей воды используется очищенная до норм качества технической воды смесь промышленных и бытовых сточных вод, предварительно прошедшая биологическую очистку. Биологически очищенные сточные воды, используемые в техническом водоснабжении, должны отвечать техническим, экономическим и санитарно-гигиеническим требованиям.
Из экономических соображений использование оборотных систем водоснабжения позволяет снизить затраты на сооружение водозаборных устройств, насосных станций первого подъема, водоводов, очистных сооружений природной воды и канализационных линий.
3.4 Замкнутая система производственного водоснабжения
Если оборотная система работает без какого-либо сброса оборотной воды в источник, то она является замкнутой. Вода из источника или другой системы поступает в нее лишь для восполнения потерь.[9] Такие системы являются наиболее экологически чистыми. Это идеальный цикл, к которому нужно стремиться.
Замкнутая система водоснабжения – система водного хозяйства промышленных предприятий, производственных комплексов, обеспечивающая возврат всех жидких отходов после соответствующей обработки для повторного использования или переработки на вторичное сырьё.
Наиболее рациональным в решении проблемы охраны водоемов от загрязнения сточными водами является создание замкнутых систем водоснабжения и канализации промышленных предприятий с использованием очищенных сточных вод в системах технического и оборотного водоснабжения и забором свежей воды из водоисточников в основном для целей питьевого водоснабжения[7].
Необходимость разработки и внедрения замкнутой системы водоснабжения промышленного предприятия зависит от ряда причин, а именно:
Целесообразность применения замкнутых систем определяется также степенью ущерба, наносимого водоему при сбросе неочищенных или недостаточно очищенных сточных вод; необходимостью извлечения из сточных вод ценных компонентов и их утилизации; высокими требованиями к качеству сточных вод, сбрасываемых в канализацию или водоемы, ибо иногда по ряду компонентов к сбрасываемой воде предъявляются требования более высокие, чем к качеству питьевых вод, и поэтому сброс таких вод нецелесообразен.
Внедрение замкнутых систем обосновывается технико-экономическими расчетами, причем в ряде случаев применение таких систем, даже при их экономической нецелесообразности, диктуется необходимостью улучшения санитарно-гигиенических и экологических условий на предприятиях, в ТПК и т. д. Кроме совершенствования методов очистки сточных вод и введения безводных процессов для создания таких систем необходимо разработать технологические процессы, позволяющие резко сократить отходы производства и потребления воды[5]. Применение рациональных схем водоснабжения предприятий с многократным использованием воды в производствах и создание внутрицеховых оборотных систем, включающих локальные сооружения очистки наиболее загрязненных сточных вод, дают возможность резко сократить количество сточных вод, поступающих на внеплощадочные очистные сооружения. Причем на эти сооружения поступают только воды, содержащие биохимически разрушаемые соединения, что позволяет возвратить очищенную воду в системы технологического и оборотного водоснабжения.
В перспективе внедрение замкнутых систем приведет к полному исключению попадания загрязнений со сточными водами в окружающую среду и практически полному прекращению потребления свежей воды на технические нужды. Для восполнения безвозвратных потерь будут использоваться очищенные ливневые, дренажные и особенно хозяйственно-бытовые сточные воды[9]. Процесс перехода на такие замкнутые системы по экономическим, техническим и иным причинам потребует значительного времени.
Уже первые опыты по разработке, проектированию, наладке и эксплуатации замкнутых систем показали, что они требуют принципиально иного подхода. Необходимо одновременно решать две проблемы:
Наиболее сложной и важной задачей является решение первой проблемы, так как она охватывает практически все отрасли экономики.
Создание замкнутой системы водного хозяйства предусматривает внедрение эффективных, прежде всего физико-химических, методов очистки сточных вод, установление научно обоснованных предельно допустимых концентраций солей, нефтепродуктов и других компонентов в оборотной воде с учётом её эпидемиологической и токсикологической безопасности для каждого замкнутого цикла, создание максимально возможного количества локальных замкнутых циклов с многократным использованием воды в них, извлечение из сточных вод ценных компонентов, переработку с целью утилизации выделенных осадков и засоленных вод. Естественно, что в замкнутых системах доля оборотного водоснабжения должна быть доведена до предельной величины.
Отличительной особенностью замкнутых бессточных и безотходных систем водного хозяйства является необходимость иметь в их составе так называемые хвостовые установки, наличие которых и позволяет сделать систему замкнутой. К ним относятся установки переработки и утилизации концентрированных отработанных технологических растворов, обезвоживания и сушки осадков. Наличие таких установок усложняет и удорожает систему, которая по существу представляет химико-технологический комплекс (цех) по производству чистой воды. Кроме повышенных капитальных и эксплуатационных затрат, необходимо высокопроизводительное оборудование (механического обезвоживания, обессоливания и др.), сложные приборы и средства вычислительной техники, высококвалифицированный обслуживающий персонал. В этом случае цех водоснабжения становится из второстепенного основным [9]. Организация замкнутой системы требует одновременной проработки всех элементов водного хозяйства в их взаимосвязи, а не только её отдельных частей (чистых и грязных оборотных циклов, локальных сооружений по очистке стоков и др.). Действительно, в системе производится очистка всех ливневых вод, на хвостовых участках перерабатываются все отходы от локальных циклов и другое. Всё это должно быть увязано в едином хозяйстве. Создание замкнутой системы требует совместных усилий специалистов различных направлений: водников, технологов, экономистов, гигиенистов.
Выводы
В мире существует достаточно данных по методам снижения водопотребления и загрязнения природных источников воды. В частности для металлургии это:
При написании данного реферата магистерская работа еще не завершена. Окончательное завершение: декабрь 2013 года. Полный текст работы и материалы по теме могут быть получены у автора или его руководителя после указанной даты.