Охрана воздуха и поверхностных вод от загрязнения

Кутырин Илья Митрофанович

На очереди дня стоит задача использования хозяйственно-бытовых вод в системе промышленного водоснабжения Краснодарского НПЗ и других. Начата разработка мероприятий по созданию бессточных систем на проектируемом Тобольском нефтехимическом комбинате и действующем Саратовском химическом комбинате.

Разработаны принципиальные решения по созданию нефтеперерабатывающих заводов без сброса сточных вод. Именно такими будут Можайский, Ачинский и Лисичанский нефтеперерабатывающие заводы.

Вместе с тем перевод промышленности на безотходную технологию требует для своего осуществления значительного времени. Достаточно напомнить, что в стране имеются тысячи и тысячи предприятий, принадлежащих различным отраслям промышленности, построенных в различное

время и, следовательно, по несхожим технологическим схемам. Очевидно, что перевод этой массы существующих предприятий на новую безотходную технологию связан с большими научными, техническими усилиями и огромными капиталовложениями.

Здесь также хотелось бы подчеркнуть настоятельную необходимость осуществления «промежуточных» технологических решений, которые уже в настоящее время позволяют сократить объем сточных вод и их агрессивность. В первую очередь это относится к максимальному внедрению каталитических процессов, которые, как правило, значительно сокращают потребление воды, а следовательно, и объем стоков.

В практике все большее применение находят способы «добычи» ценных веществ из сточных вод. Именно так извлекаются жирные кислоты из сточных вод шерстомойных фабрик, масел — из стоков прокатного производства.

В результате внедрения безотходной сорбционно-экстракционной технологии при переработке золотосодержащих руд Мурун-Тау в 2–3 раза уменьшился расход воды на 1 т перерабатываемой руды и полностью прекратился сброс вод.

Другим универсальным и не менее эффективным методом борьбы с загрязнением водоемов, осуществление которого практически возможно во многих отраслях промышленности, является оборотное водоснабжение, позволяющее резко сократить расход свежей воды. Об этом, в частности говорилось в докладе А. Н. Косыгина на XXV съезде КПСС: «Во всех отраслях промышленности будет осуществляться переход на использование оборотных вод. Например, в химической промышленности, несмотря на значительный рост объемов производства, сократятся сброс промышленных сточных вод в водоемы и вредные выбросы в атмосферу, а расход свежей воды на производственные нужды в 1980 году останется на уровне 1975 года» [6] . В целом по стране экономия свежей воды за счет водооборота достигает в настоящее время примерно 63 %.

6

Материалы XXV съезда КПСС. М., 1976, с. 143.

Для большинства современных промышленных предприятий стало правилом, что система водоснабжения должна быть оборотной — общей для всего предприятия или в виде замкнутых циклов для отдельных цехов. В металлургической, нефтеперерабатывающей, химической и некоторых других отраслях промышленности уже имеются предприятия, где экономия свежей воды за счет внедрения водооборота достигает 90 %. Более того, на отдельных предприятиях этот процент экономии значительно выше. Например, на новых нефтеперерабатывающих заводах — Рязанском, Пермском, Новоярославском, Новгородском и ряде других, а также на некоторых предприятиях черной металлургии он достигает 92 % и более.

Велико значение оборотного водоснабжения при переработке угля мокрым способом. Средний расход воды на 1 т обогащенного угля по нормам составляет от 4,0 до 5,5 м³.

Применение замкнутых водных циклов на углеобогатительных фабриках необходимо не только с точки зрения сокращения расходов свежей воды, соображений экономического порядка, но и охраны водоемов от загрязнения. Так, неотъемлемой частью схем оборотного водоснабжения при переработке угля на обогатительных фабриках является флотация, заключающаяся в извлечении ценных компонентов из шлама с разделением выделенных тонких частиц угля и породы.

При осуществлении схем оборотного водоснабжения следует заранее учитывать такие отрицательные явления, как коррозия металла и загрязнение теплообменных аппаратов и сооружений системы, которые появляются в результате отложения карбоната кальция и биологических обрастаний.

С каждым годом все шире распространяется метод повторного использования очищенных сточных вод.

Вот только несколько примеров его применения на различных предприятиях страны. На Волгоградском НПЗ для подпитки оборотных систем с успехом служат нейтральные сточные воды, прошедшие механическую очистку и доочистку на флотационной установке. На Краснодарском химзаводе предусмотрено использование в оборотных системах после очистки фторсодержащих сточных вод. На Челябинском тракторном заводе после биологической очистки сточные воды направляются в оборотный цикл завода.

В настоящее время огромную роль играет применение научно обоснованных норм водопотребления, что ведет к значительному сокращению объемов сбрасываемых сточных вод.

О значении мероприятий, направленных на сокращение водопотребления, говорит и то, что на единицу продукции тратятся огромные количества воды. Так, из водного источника ежегодно забирается для производства 1 т вискозного шелка 1010 м³ воды, 1 т синтетических антибиотиков — 5000 м³, 1 т силикатных эмалей — 1280 м³ и т. д. Промышленные объекты нефтеперерабатывающей, химической, металлургической, коксохимической, пищевой, а также ряда других отраслей промышленности расходуют большое количество воды для конденсации и охлаждения технических продуктов. При этом широкое распространение имеют теплообменные аппараты с водяным охлаждением.

Оказывается, что огромные расходы воды, а также капитальные и эксплуатационные затраты на очистные сооружения, градирни, насосные, на электроэнергию, используемую при перекачке воды, можно уменьшить, если перейти от водяного охлаждения технологического оборудования к воздушному. Переход к воздушному охлаждению позволяет легко осуществлять автоматическое регулирование процессом.

Воздушное охлаждение сокращает на 60–70 % расход оборотной и свежей воды и в сотни раз — количество загрязняющих сточных вод. Так, по данным ВНИИнефтемаша воздушное охлаждение позволило в 1974 г. сократить в стране потребление воды более чем на 6,5 млрд. м³.

Для очистки сточных вод, образующихся в промышленности и городах, строятся очистные сооружения (рис. 4).

Современный уровень научно-технических достижений свидетельствует о том, что в ближайшей и далекой перспективе для защиты водоемов от загрязнения сточными водами останутся в силе механические, химические, биохимические и физико-химические способы очистки.

Говоря о механических способах очистки сточных вод, необходимо подчеркнуть, что в результате научных исследований разработаны методы расчета отстойников любой конструкции, учитывающей явления, сопутствующие отстаиванию в динамических условиях. Были созданы отстойники с вращающимся водораспределительным и сборным устройством. Такая конструкция позволяет значительно (на 20–25 %) увеличить гидравлическую нагрузку на единицу объема сооружения, сохраняя тот же эффект осветления (рис. 5).

На многих промышленных предприятиях образуется огромное количество сточных вод, загрязненных механическими примесями. Применять обычные отстойники для очистки таких вод сложно: их необходимо разместить на территории предприятия и трудно эксплуатировать в зимних условиях. Выход из положения помогли найти гидроциклоны. Они позволили в несколько раз снизить капитальные затраты на строительство очистных сооружений, причем для размещения гидроциклонов требуется небольшая площадь.

Как известно, сточные воды ряда промышленных объектов содержат такие примеси, в том числе токсические, которые нельзя устранить без привлечения химических реагентов. Химические способы находят широкое применение в практике сточных вод предприятий химической и текстильной промышленности, цветной металлургии, машиностроения и т. д.