Замкнутые системы водопользования на промышленных предприятиях

В 70-е — 80-е годы в бывшем Советском Союзе было построено и запроектировано достаточно большое количество замкнутых систем водопользования (ЗСВ). Так, к 1991 г. функционировало 94, строилось 34, имелись готовые проекты на 35 замкнутых систем. Сегодня основным путем развития водного хозяйства промышленных предприятий является создание замкнутых бессточных и безотходных систем. Только создавая ЗСВ, мож¬но существенно уменьшить потребление свежей воды и, главное, резко сократить сброс загрязненной в водоемы. Для успешного функционирования замкнутых систем водоиспользования необходимо совершенствование основной технологии и создание нормально действующей системы очистки и повторного использования воды.

В замкнутых системах доля оборотного водоснабжения должна быть доведена до величины 93—99%.

При создании ЗСВ и (или) отдельных ее частей всегда требуется решать проблему "нейтральных" солей, накапливающихся в любой оборотной системе. Если позволяют местные условия (водоприемник, качество эвакуируемых стоков, контроль за ними и др.), то подготовленные продувочные воды можно сбрасывать в горканализацию или в водоем. Если нет — их необходимо обессоливать с получением конденсата и сухих солей, которые следует утилизировать.

Все это осуществляется на так называемых хвостовых установках, наличие которых и позволяет сделать систему замкнутой. К ним относятся установки переработки и утилизации концентрированных отработанных технологических растворов, обезвоживания и сушки осадка, стабилизационные, биоинженерные, деминерализационные и сжигания.

Наличие таких установок усложняет и удорожает систему, которая по существу представляет химико-технологический комплекс (цех) по производству чистой воды. Наиболее "трудный" вид хвостовых установок — это деминерализационные для обработки засоленных "продувочных" стоков. Традиционно применяемые для этой цели выпарные аппараты с принудительной и естественной циркуляцией опресняемой воды морально устарели, хотя и достаточно успешно работают на некоторых промышленных предприятиях. Сегодня разработаны и выпускаются новые горизонтальнотрубные пленочные испарители (ГТПИ) производительностью от 0,1 до 700 м3/ч.

Достоинствами горизонтальнотрубных пленочных испарителей являются: компактность, малая инерционность и возможность создания эффективных (они дешевле в 2 — 3 раза) аппаратов малой и средней производительности. это позволяет создавать локальные установки для упарки практически любых отработанных технологических стоков по месту их образования. Таким образом, ГТПИ, они могут служить основой создания разнообразных (в том числе и малых) ЗСВ на любых промышленных предприятиях.

Особое внимание необходимо обращать на проектирование узлов (цехов, участков) механического обезвоживания. Регулярные обследования таких сооружений показывают, что данная задача решается неудовлетворительно: трудно проводить ремонт и замену аппаратов и др. Более того, почти нигде не предусматривается сушка (гранулирование, окусковывание) обезвоженных осадков, что крайне затрудняет их транспортировку и, особенно, последующую утилизацию.

Это обусловливает необходимость глубокой обработки этих стоков с целью обезвреживания, очистки, кондиционирования и повторного использования воды, а также обработки и утилизации образующихся при этом осадков. Кроме того, общезаводские очистные сооружения рассчитаны на прием и переработку практически всех стоков предприятия одновременно, общим потоком.

Это не позволяет достаточно эффективно извлекать полезные компоненты и использовать их повторно. Также стоит отметить высокую нагрузку на природу, что обусловлено захоронением комплексных промышленных сбросов.

Эффективным методом переработки хвостов стоков после предварительной очистки и разделения, обеспечивающим полностью замкнутый цикл водопотребления и исключающим попадание стоков в природные водоемы, является их переработка по месту образования. Это может быть обеспечено локальными замкнутыми системами водообеспечения технологических процессов. Одной из технологий, позволяющей создавать такие системы, является предварительная очистка и концентрирование, например мембранами, дальнейшее упаривание с получением высококачественного дистиллята, возвращаемого в технологию, и высококонцентрированных растворов или шламов, направляемых на утилизацию либо хранение.

Метод термодистилляционной переработки стоков более двадцати лет успешно реализуется и в металлургии. Многолетняя эксплуатация промышленных выпарных установок, и не только в металлургии, доказала их высокую надежность, экологическую безопасность и экономическую эффективность.

Однако применяющиеся на указанных установках выпарные аппараты с естественной или принудительной циркуляцией являются экономически эффективными лишь при достаточно большой производительности, для обеспечения которой приходится смешивать разнородные стоки. При этом, получающиеся в результате упарки концентрированные растворы или шламы представляют собой смесь, которую, как правило, не удается эффективно использовать и приходится направлять на свалку или хранение.

Создание выпарных установок на основе современных горизонтальнотрубных пленочных испарителей (ГТПИ) позволяет по иному подойти к вопросу переработки стоков. Достоинства ГТПИ позволяют создавать локальные установки для упарки отработанных технологических растворов (стоков) по месту их образования. Так как в этом случае не происходит смешение разнородных стоков, то в процессе упарки (концентрирования) и последующих технологических операций (фильтрование, отстаивание, химическая обработка и другие), как правило, удается получить ценные компоненты и вернуть их в технологию или утилизировать.

Технологии полностью исключают стоки в канализацию или водоемы. Именно создание локальных замкнутых систем водопотребления на основе ГТПА является наиболее эффективным направлением в переработке химически загрязненных стоков и снижении техногенной нагрузки на природные водоемы.

Замена морально и физически устаревшего оборудования новым, высокопроизводительным, а также более широкое внедрение безотходных, ресурсосберегающих и экологически чистых технологий будет способствовать охране природы и экологическому совершенствованию производства.