Рациональное водопотребление в промышленности

Не так давно устройство очистных сооружений считалось проявлением высокой природоохранной культуры. Но такой, как выяснилось, примитивный подход бесконечного чередования сброса и очистки с развитием цивилизации вряд ли защитит воду от гибели. Нужна не очистка, а защита естественных вод от загрязнений.

Очистные сооружения пока еще не имеют большого удельного веса среди объектов, предназначенных для охраны окружающей среды от загрязнений. Во всех частях мира есть еще предприятия, где очистка сточных вод считается эффективной, если она дает возможность не превышать предельно допускаемые концентрации загрязняющих веществ. Вместе с тем водооборотные циклы (исключившие спуск загрязнений в воду) стали реальной составляющей технологических процессов многих предприятий, работающих с нулевым сбросом.

Отказ от очистных сооружений, считавшихся долгие годы основным средством защиты водных ресурсов от загрязнений, необходим не только потому, что это лишь частичная мера, не исключающая вредных составляющих веществ в гидросфере. По современным оценкам, содержание очистных сооружений - экономически не выгодный процесс. Подсчитано, что расходы на устранение ущерба от загрязнения водоемов резко возрастают от увеличения концентрации вредных примесей, а повышение эффективности очистки неизменно влечет за собой рост затрат на очистку.

При нынешнем положении дел с постоянным увеличением загрязнений гидросферы очевидным становятся два направления в борьбе за охрану водных ресурсов. Во-первых, это ужесточение экономической ответственности водопотребителей за некачественную очистку сточных вод, во-вторых, разработка и внедрение новых технологий, коренным образом изменяющих подход к проблемам охраны окружающей среды.

Мощным катализатором выполнения указанных тенденций, видимо, должно стать развитие новых законодательных актов по использованию и охране водных ресурсов от загрязнений промышленными и бытовыми стоками, в которых будут учтены современные проблемы защиты гидросферы. Отказ от старых и внедрение новых технологий, прежде всего, обусловлен созданием промышленных предприятий без выбросов и отходов. Такие предприятия должны применять новейшие системы технологических процессов, в которых использование сырьевых и энергетических ресурсов будет увязываться с требованиями защиты природы и здоровья человека. В нашей стране основные тенденции создания таких производств связаны с системой переработки сырья, содержащей комплексы выделения и обработки всех отходов в виде готовой продукции.

В последние годы наметились разные технологические направления, обеспечивающие существенное снижение водопотребления и загрязнения. К наиболее перспективным из них относятся: разработка и внедрение водооборотных циклов; повторное использование очищенных вод в оборотных системах охлаждающей воды; разработка принципиально новых безводных технологических процессов с внедрением их в первую очередь на производствах с ядовитыми отходами, применение систем воздушного охлаждения.

Рис.9.6. Схемы водооборотных циклов

Наиболее рациональными способами сбережения водных ресурсов становятся водооборотные циклы, принципиальные схемы которых указаны на рис.9.6.

Водооборотные циклы водоснабжения сейчас широко используются в теплоэнергетике и на атомных электростанциях, где в связи с этим снижается потребление чистой воды. Внедрение водооборотных циклов в США позволило значительно уменьшить количество потребляемой воды в теплоэнергетике с 230 км3 в 1970 г. до 100 км3 в настоящее время, при этом выработка энергии возросла. Специалисты разработали целые комплексы перспективных систем с водооборотными циклами, которые наряду с исключением сброса сточных вод значительно уменьшают потребление свежей воды. Примером того может служить внедренная на Волжском автомобильном заводе бессточная система (вместо существовавшего ранее комплекса очистных сооружений), с вводом которой сэкономлено 10 млн кВт ч электроэнергии.

Рассматривая оборотное водоснабжение как эффективное средство потребления свежей воды, следует иметь в виду, что в нем используются методы очистки сточных вод, которые должны обеспечивать необходимое количество технологической воды. В технике, как известно, качество воды определяется совокупностью показателей: физических, химических, биологических и бактериальных. В зависимости от назначения воды и требований технологического процесса вода классифицируется по четырем категориям. К I категории относится вода, используемая в системах охлаждения, ко II - употребляемая в качестве среды поглощения и транспортирования механических и растворенных примесей без нагрева, к III категории относят воду того же назначения, что и II, но с нагреванием, и IV категории - используемая как растворитель реагентов (данные приводятся по Г. В. Стадницкому и А. И. Родионову).

Одним из важнейших направлений является внедрение безотходной технологии, где все виды отходов (жидкие, твердые) полностью утилизируются. Обезвреживание и утилизация твердых промышленных отходов составляют весьма сложную и трудноразрешимую задачу. Дело в том, что сложный цикл безотходной технологии может быть реализован в условиях комплекса взаимосвязанных предприятий, в которых отходы одного производства становятся исходным сырьем для другого. Но многие отходы (в том числе крупнотоннажные) пока не находят широкого применения. Часть неутилизируемых отходов собирают предприятия Главвторчермета и Главвторсырья, однако большую часть этих отходов подвергают захоронению или вывозят на специально организованные для этой цели полигоны.

Промышленные отходы в США, по некоторым данным составляют свыше 1 млрд т, в Японии – 260 млн т в год. В России объем потребления вторичных ресурсов за последнее пятилетие возрос более чем на 4 млн т. Основой комплексного использования сырья, а следовательно, и защиты природы от загрязнений служит так называемая рекуперация - улавливание и переработка отходов. Предприятия с безотходными технологиями начали строиться в нашей стране уже в 30-х гг., но это были единичные производства; в середине 80-х гг. развитие таких предприятий получило качественно новый уровень. Примером тому служит разработка и внедрение промышленного комплекса ванадиевых шлаков, при котором было достигнуто полное соблюдение требований защиты окружающей среды (за разработку указанного комплекса группа советских специалистов в 1976 г. была отмечена Государственной премией).

Не менее важным направлением существенного снижения водопотребления и загрязнения сточных вод становится внедрение "безводных" или "сухих" технологий. Использование таких технологий в нефтеперерабатывающей промышленности позволило уменьшить расход воды на переработку одной тонны нефти в 100 раз, в целлюлозной промышленности на базе новых технологий сокращено потребление воды в 6 раз, а концентрация не поддающихся очистке загрязнений сточных вод уменьшилась в 7 раз. При проектировании промышленных предприятий без выбросов отходов в природную среду предусматривают создание комплексов бессточных и замкнутых систем водопотребления, комплексную переработку сырья; рекуперацию промышленных отходов; разработку промышленных объединений с замкнутой системой потоков переработки сырья и отходов и заготовления новой продукции.

Другая крупная составляющая загрязнений гидросферы - бытовые сточные воды, которые представляют с точки зрения очистки сточных вод и уменьшения их объема сложнейшую проблему планеты. Дело в том, что здесь невозможно создать оборотное водоснабжение или безводную технологию. Это не позволяет сделать ни сегодняшний уровень развития различных технологий, ни глобальный уровень мышления тех людей, специалистов и других лиц общества, которым предстоит принимать кардинальные решения новой ориентации. Необходимо время, а пока продолжается загрязнение окружающей среды, нарушение экологических систем в биосфере, гидросфере, огромные экономические потери, рост заболеваемости и смертности из-за потребления загрязненной воды, и, пожалуй, самое важное - генетическое воздействие разрушающего характера на следующие поколения человека и всей будущей биосферы.