Создание замкнутых водооборотных систем — важнейшее направление охраны гидросферы от загрязнения. Для рационального использования воды на предприятиях наиболее перспективными являются следующие мероприятия:
- внедрение безводных (или маловодных) технологических процессов. Например, применение аппаратов воздушного захолаживания позволяет снизить расход охлаждающей воды;
- устранение протечек и потерь воды вследствие брызг в системе водоснабжения за счет совершенствования технологических процессов и оборудования, а также за счет правильной организации производства;
- использование тепла химических реакций;
- использование вторичных материальных и энергетических ресурсов
- регенерация кислот, щелочей, солей и т. п.;
- использование воды для очистки уходящих газов в тех случаях, когда из газов извлекают ценные вещества;
- внедрение местных систем обезвреживания стоков.
Так, кроме общезаводского в каждом цехе имеется собственный водооборотный цикл с местной системой очистки воды, что позволяет утилизировать ценные компоненты отходов и создает вторую степень защиты наружной водной системы от вредных стоков;
- создание замкнутых водооборотных циклов предполагает сбор и использование не только очищенных стоков, но и ливневых вод.
Что же такое водооборотный цикл? Это многократное использование одной и той же воды при минимальном восполнении потерь (подпитке). На рис. 1. приведена простейшая схема оборотного водоснабжения. Из схемы видно, что насосная станция подает техническую воду на производство, затем она очищается и через насосную станцию вновь возвращается на производство. Перед насосной станцией происходит восполнение потерь воды, которые, к сожалению, неизбежны, а из очистных сооружений ил (твердый осадок) удаляется либо на очистку, либо на захоронение. Расход свежей воды из источника на подпитку составляет 1,4 м3/т нефти; расход оборотной воды —51 м3/т нефти.
Эффективность использования воды в производстве оценивается следующими коэффициентами:
процент оборота воды:
коэффициент использования воды:
коэффициент кратности использования воды:
коэффициент безвозвратного потребления воды и ее потерь в производстве (в %):
где Qоб - количество оборотной воды, м3/ч;
Qи - количество воды, забираемое из источника водоснабжения, м3/ч;
Qсб - количество воды, сбрасываемое предприятием, м3/ч;
Qс - поступление воды из сырья, м3/ч.
Таким образом, оборотное водоснабжение позволяет снижать расход воды в десятки раз и создает возможность организации бессточного производства. Например, МНПЗ практически не сбрасывает вредные стоки в Москву-реку: величина Кп равна примерно 0,98. Особенно это важно для мегаполисов при близком расположении предприятий к жилым массивам.
Преимущество замкнутых водооборотных циклов перед разомкнутыми очевидно, так как очистка большого количества воды до необходимой кондиции перед сбросом в водоем — дорогостоящее мероприятие.
Создание водооборотных систем связано с большими трудностями: для каждого типа воды необходима своя система очистки; требования к качеству технической воды, включенной в водооборот, не такие жесткие, как к питьевой, но тоже достаточно высокие. Кроме того, внутри труб образуются отложения карбоната кальция, которые необходимо удалять; трубы корродируют, для снижения темпа коррозии в воду добавляют ингибиторы коррозии; часто воду из цикла приходится охлаждать в градирнях, что ведет к потерям воды с брызгами; в трубах и резервуарах системы часто происходит так называемое биологическое обрастание (образование водорослей), для борьбы с этим явлением приходится выводить часть воды из цикла и взамен добавлять свежую или очищенную воду.
Однако расходы на преодоление всех этих трудностей несоизмеримы с тем вредом, который принесло бы использование воды по разомкнутому циклу с обязательным загрязнением гидросферы.