Бессточное производство

 

Наиболее радикальным решением проблемы предотвращения загрязнения водоемов сточными водами считается создание безотходных технологических процессов. Под термином “безотходная технология” понимают комплекс мероприятий, сокращающий до минимума количество вредных выбросов. Бессточная технология развивается в нескольких направлениях:

1. Создание различных типов бессточных технологических систем и водооборотных циклов на базе существующих, внедряемых и перспективных способов очистки сточных вод.

2. Разработка и внедрение систем переработки отходов производства, которые рассматриваются как вторичные материальные ресурсы.

3. Создание и внедрение принципиально новых процессов получения традиционных видов продукции, позволяющих исключить или сократить технологические стадии, дающие основное количество отходов.

4. Создание территориально-промышленных комплексов (ТПК) с замкнутой структурой потоков сырья и отходов.

Важнейшая задача перестройки технологических процессов - сокращение водопотребления, которое в конечном итоге позволит перейти на безотходное производство без сброса технических сточных вод в водоемы. Пока еще нет универсальной бессточной схемы, пригодной для использования в различных отраслях народного хозяйства. Реализация водооборотной схемы зависит от технологии очистки использованной воды.

Существующие методы обеспечивают в ряде случаев очистку стоков на 95-96%, однако это часто недостаточно. Повышение степени очистки до 99-99,5% резко удорожает стоимость очистных сооружений. В настоящее время в большинстве отраслей промышленности стоимость очистных сооружений составляет от 5 до 30% стоимости “основного” оборудования и сооружений. Многие сточные воды очень сложно очистить до такой степени, чтобы они не оказывали вредного воздействия на обитателей водоемов. Таким образом, очистка сточных вод до санитарных норм сопряжена с очень большими расходами. Наиболее эффективно очищение сточных вод до степени, позволяющей использовать их в замкнутой водооборотной системе.

Организация бессточной системы водоснабжения на Карагандинском металлургическом комбинате исключает сброс загрязненных вод во внешний водоем и сокращает потребление свежей воды до 4% общего водопотребления. Использование городских сточных вод для подпитки системы водоснабжения позволяет уменьшить забор свежей воды до 1,7% общего водопотребления.

В цветной металлургии, как и в других отраслях промышленности, оборотное водоснабжение - наиболее рациональное решение проблемы охраны водоемов от загрязнений. При флотационном обогащении руд для использования оборотных вод иногда достаточно их предварительное осветление. В сложных схемах обогащения полиметаллических руд перспективна локальная очистка определенных стоков с включением затем очищенной воды в общую систему водооборота. При этом возникает возможность регенерации некоторых флотационных реагентов (цианид, сернистый натрий) и извлечения методами сорбции и ионной флотации растворенных в сточных водах металлов (вольфрама, молибдена, меди и др.).

Применение комбинированных электрохимических методов позволяет извлекать растворенннные металлы и тонкодисперсные минеральные взвешенные вещества из отработанных и сточных вод предприятий, перерабатывающих медно-никелевые руды. С помощью этих методов удается эффективно извлекать из сточных и оборотных вод ионы тяжелых металлов - молибдена и вольфрама. Комбинированные электрохимические методы (метод электрофлотации и др.) успешно применяются на многих горно-металлургических предприятиях страны.

Дешевый и эффективный способ очистки сточных вод на предприятиях цветной металлургии - сорбция природными сорбентами- силикатами (глиной, кварцевым порфиром, кислым эффузивом и волластонитом), которые избирательно извлекают из растворов медь, хром, кадмий, стронций и в ряде случаев превосходят по эффективности очистки технические коагулянты.

Убедительный пример эффективности безотходной технологии с замкнутым циклом производства показал коллектив объединения “Хлорвинил” в Ивано-Франковской области. Здесь получают хлор и каустическую соду.

Сброс сточных вод в водоемы полностью исключен, потребление воды на технологические нужды сократилось в десять раз, так как отработанная вода после очистки вновь возвращается в процесс в качестве электролита. Удалось уменьшить расходы поваренной соли и соляной кислоты, других материалов.

Замкнутая система водного хозяйства внедрена в производстве термической фосфорной кислоты. Вода первоначально подается в дозаторы для вытеснения из них фосфора в башни сжигания. При загрузке фосфора из хранилища в дозаторы вода из дозаторов поступает в специальный сборник, откуда перекачивается в хранилище, из которого взят фосфор. При перегрузке фосфора из железнодорожных цистерн в хранилище вода из него направляется в специальную емкость, затем в железнодорожные цистерны. Таким образом, вода циркулирует в замкнутом контуре железнодорожная цистерна — хранилище фосфора — сборник — железнодорожная цистерна. Вода из железнодорожных цистерн используется на стадии гидратации фосфорного ангидрида.

Использование воды в замкнутом цикле производства термической фосфорной кислоты на привозном фосфоре позволило уменьшить потребление свежей воды в 10 раз, исключить необходимость очистки сточных вод и дистилляции фосфорного шлама и ликвидировать потери фосфора при обезвреживании сточных вод.

В промышленности до 45% всего количества потребляемой воды расходуется в теплообменных аппаратах на охлаждение. Переход от водяного охлаждения к воздушному позволит сократить на 70-90% потребление воды на ряде предприятий нефтехимической, химической, металлургической и других отраслей промышленности.

На ряде нефтеперерабатывающих заводов водооборот составляет 97%. А это значит, что основная часть влаги беспрерывно циркулирует по замкнутым, закольцованным технологическим системам, проходя всякий раз предварительную очистку на заводских сооружениях.

Предприятия, работающие по принципу водооборотной системы, позволяют снизить темпы роста водопотребления, несмотря на сохранение высоких темпов роста и увеличение объема промышленного производства.

Очистка сточных вод. Очистка сточных вод — это разрушение или удаление из них определенных веществ. Обеззараживание сточных вод — удаление из них патогенных микроорганизмов.

Основной способ защиты водоемов от загрязнения сточными водами — строительство очистных сооружений. Многообразие химических соединений, загрязняющих сточные воды, обусловило необходимость применения различных методов и сооружений для очистки сточных вод. Большое распространение для очистки городских и производственных сточных вод получили методы механической, биологической и физико-химической очистки. Для выделения нерастворенных примесей кроме отстойных сооружений различных конструкций применяют гидроциклоны, центрифуги, фильтры, флотаторы и т. д. Универсальный метод удаления органических веществ, находящихся в коллоидном и растворенном виде, - биологический. Для работы по этому методу проектируются и строятся аэротенки различных конструкций, биофильтры, окситенки, флототенки и т. д. Из физико-химических методов очистки применяются коагуляция, окисление, сорбция, ионообмен, экстракция, мембранные способы и т. д. Физико-химическими методами удаляют из сточных вод биологически трудноокисляемые органические соединения, ионы тяжелых металлов, растворенные минеральные соли, кислоты, щелочи, биогенные соединения, а также токсичные соединения минерального и органического происхождения.

Охрана малых рек. Трудно переоценить хозяйственную, климатическую и целебную роль малых рек. Они поят города и села, предприятия и поля. На их берегах мы получаем заряд бодрости и здоровья. Реки служат украшением ландшафтов. Малые реки с их живописными берегами, заросшими деревьями и кустарниками, - жемчужины природы.Но они не только украшают землю, они неутомимо трудятся. Развитая речная сеть поддерживает подземные водоносные горизонты, которые служат основными питьевыми источниками.

Бесхозяйственное отношение к малым рекам приводит к их заиливанию, ухудшению качества воды. Загрязнение вод малых рек осуществляется теми же источниками, что и на других водотоках. С течением времени состав этих источников расширяется. Помимо загрязненных стоков промышленных и коммунальных хозяйств увеличиваются стоки с урбанизированных территорий, сельскохозяйственных полей, животноводческих комплексов и ферм. При этом расширяется сфера загрязнения: в последние годы стали загрязняться не только поверхностные, но и грунтовые воды за счет закачки сточных вод промышленных и сельскохозяйственных объектов, захоронения отходов, использования воды на нефтепромыслах.

Малые реки чувствительны не только к промышленному загрязнению, но и к собственно рекреационным нагрузкам. Современная практика районных планировок рекомендует функциональное зонирование отдыха на водоемах с выделением зон длительного стационарного и кратковременного отдыха, зон для занятий водными видами спорта и т. д. Это позволяет лучше регулировать нагрузки на акватории и побережье рек, предотвращать хаотическое размещение рекреационных объектов.

Для сохранения малых рек устанавливаются водоохранные зоны, прилегающие к акваториям. Водоохранной зоной является территория, на которой устанавливается специальный режим в целях предотвращения загрязнения, засорения, истощения вод и их заиления. В пределах водоохранной зоны по берегам выделяется полоса строгого ограничения хозяйственной деятельности. В зависимости от длины реки ширина водоохранной зоны может изменяться от 100 до 300 м. На этой территории запрещаются применение удобрений и ядохимикатов, сброс загрязненных сточных вод от промышленных предприятий и животноводческих ферм, свалка мусора, строительство новых и расширение старых предприятий и стоянки автотранспорта. Без согласования с экологическими органами нельзя проводить работы по регулированию использования малых рек. В пределах прибрежной полосы нельзя распахивать земли и выпасать скот. Прибрежные полосы должны быть заняты древесно-кустарниковой растительностью — своеобразным регулятором стока и барьером для эрозионных процессов и загрязняющих веществ. Особо строго ограничивается хозяйственная деятельность на прибрежной полосе шириной от 15 до 100 м (от уреза воды).