Авторы: О. В. Шишова, Е. А. Трошина
Источник: Охорона навколишнього середовища та раціональне використання природних ресурсів – 2011 / Матеріали ХХI Всеукраїнська наукова конференція аспірантів і студентів. – Донецьк, ДонНТУ – 2011.
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. Несоблюдение этих требований может привести не только к ухудшению качества продукции, но и к ее удорожанию, выходу из строя оборудования и созданию аварийных ситуаций, опасных для человека и окружающей среды. Помимо технологических потребностей система водоснабжения должна обеспечивать хозяйственно-питьевые и противопожарные нужды предприятий.
Одними из наиболее крупных потребителей воды являются предприятия черной металлургии, а, следовательно, они же – основные источники образования значительных количеств загрязненных сточных вод. Следует отметить, что в комплекс предприятий черной металлургии входят как заводы, непосредственно выплавляющие чугун и сталь и выпускающие прокат, так и вспомогательные фабрики – рудообогатительные и агломерационные.
Вода в технологических процессах на металлургических предприятиях может выполнять различные функции:
Вода, используемая для производственных целей должна соответствовать определенным требованиям. В общем виде эти требования сводятся к следующему: вода не должна оказывать отрицательного влияния на качество получаемого продукта; не должна вызывать образование солевых отложений, биологических обрастаний и коррозии аппаратуры, трубопроводов и сооружений; должна обеспечивать необходимое санитарно-гигиеническое состояние рабочих мест.
В настоящее время на металлургических предприятиях находят применение 3 основных системы водоснабжения и водоотведения: прямоточная, последовательная, оборотная.
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. К сожалению, но эта не экологичная система водоснабжения существует на многих предприятиях Украины, в том числе и на металлургических заводах. 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.
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.
Однако 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:
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. Для восполнения этих потерь и восстановления качества воды осуществляют «продувку» системы, то есть часть оборотной воды сбрасывается, а система подпитывается свежей чистой водой. Исходя из требований производства к оборотной воде, вода, которая используется для добавления в оборотную систему, может подвергаться реагентному умягчению (выбор реагента обуславливается исходной щелочностью воды источника водоснабжения), дезинфекции, обработке ингибиторами коррозии, в случае содержания значительных количеств взвешенных частиц – осветлению.
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. Такие системы являются наиболее экологически чистыми. Это идеальный цикл, к которому нужно стремиться. К сожалению, полностью замкнутый цикл еще никому не удавалось осуществить. На некоторых предприятиях (АЭС, радиоэлектронная промышленность), но не в металлургии, осуществлены близкие к замкнутому циклу системы водоснабжения.
Таким образом, преимущество оборотных и замкнутых систем водоснабжения по сравнению с прямоточными очевидно. Огромные объемы потребления воды, дефицит источников водоснабжения и необходимость их охраны от загрязнения вынуждают предприятия максимально снижать сброс отработанных вод в источники и забор из них свежей воды, то есть максимально внедрять оборотные системы водоснабжения и максимально стремиться к достижению замкнутых циклов. Однако следует отметить, что создание оборотных и замкнутых систем требует дополнительных финансовых затрат, по сравнению с прямоточной системой. Именно поэтому многие предприятия предпочитают прямоточные системы. Экономическим стимулом для снижения водопотребления является введение с 1982 г. платы за воду, используемую промышленными предприятиями. Но следует отметить, что эта плата значительно меньше средств, затрачиваемых на очистку сточных вод для дальнейшего их использования в обороте или для сброса их в водоем.