28. Вода в промышленности

Весь облик нашей Земли, возникновение и развитие жизни, все стороны человеческого бытия тесно связаны с водой и ее определенными свойствами.

Основные запасы воды сосредоточены в мировом океане. Для промышленных и бытовых нужд человечества применяется только пресная вода, составляющая около 3 % всех ее запасов.

В настоящее время в связи со значительным развитием промышленности и сельского хозяйства мир стоит перед серьезной проблемой, вызванной непрерывным уменьшением количества пресной чистой воды и все возрастающим количеством бытовых и промышленных сточных вод. Дефицит пресной воды также обусловливается интенсивным развитием новых водопотребляемых производств. Например, если для производства 1 т стали расходуется 600 м³ воды, то для производства 1 т синтетических волокон в 8 раз больше. Суточный расход воды на душу населения в крупных городах США и Европы составляет 600-700 л, а в развивающихся странах – 50 л. Большое количество воды потребляет орошаемое земледелие, энергетика и т. д.

Исключительно важное значение имеет рациональное использование водных ресурсов. Необходимо повсеместно ввести режим экономии водных ресурсов, резко сократить выброс сточных вод, вести их глубокую очистку, переходить на маловодопотребляемые или безводные технологические процессы (т. е. работающие в растворителях, расплавах и газовой фазе). Кроме того, строгий учет и контроль расхода воды, снижение расхода воды на испарение в южных районах, предотвращение загрязнения ценнейших пресноводных озер (таких, как Байкал) также способствуют рациональному использованию водных ресурсов.

Необходимо применять на предприятиях всех отраслей промышленности повторное и оборотное водоснабжение. При этом свежая вода забирается лишь на пополнение безвозвратных потерь, сброс сточных вод прекращается, а в технологический процесс поступает по замкнутому циклу прошедшая очистку так называемая «оборотная вода». Оборотные системы водоснабжения можно использовать и в сельском хозяйстве. В регулировании водного режима рек и предохранения их от обмеления особенно велика роль водоохранных лесов.

Главным источником воды в промышленности служат природные пресные воды. По происхождению они подразделяются на поверхностные (реки, озера), атмосферные (атмосферные осадки) и подземные (ключевые, артезианские, минеральные). Все воды содержат большое количество примесей: карбонаты кальция, магния, натрия, калия, а также сульфаты, хлориды и т. д. Вода, содержащая менее 1 г солей на 1 кг воды, называется пресной, более 1 г солей – соленой. В воде содержатся растворенные газы: кислород, диоксид углерода СО₂, а также сероводород, оксиды азота, кислородные соединения серы; в воде могут содержаться бактерии, примеси песка, глины (алюмосиликаты, силикаты, гидратированная кремниевая кислота).

В зависимости от назначения вода условно подразделяется на промышленную и питьевую. Естественно, что требования к составу воды существенно зависят от назначения. Основными показателями качества воды являются жесткость, общее солесодержание, прозрачность, окисляемость, вкус, запах, реакция среды. Для оценки питьевой воды большое значение имеет токсичность примесей, количество содержащихся в ней микробов, запах, цвет и вкус. Для промышленных вод важными показателями являются жесткость, солесодержание, количество растворенных газов и механические примеси. Общее солесодержание характеризует наличие в воде минеральных и органических примесей.

Различают три вида жесткости воды: временную, постоянную и общую. Временная (устранимая жесткость) обусловлена наличием в воде гидрокарбонатов кальция и магния. Эти соли сравнительно легко удаляются при кипячении. Постоянная жесткость обусловлена присутствием в воде сульфатов, хлоридов и нитратов кальция и магния, которые при кипячении не удаляются. Временная и постоянная жесткость в сумме дают общую жесткость.

Гипс, карбонаты кальция и магния вместе с присутствующими в воде силикатами и механическими примесями, а также различные соли, отлагаясь на внутренней поверхности труб и котлов, образуют накипь. В результате происходит нагрев и преждевременный износ аппаратуры, уменьшается теплопроводность. Максимально допустимая концентрация растворенных солей устанавливается стандартом в зависимости от производства, на котором применяется вода. По классификации в зависимости от содержания ионов кальция и магния природные воды разбиты на пять классов: очень мягкая, мягкая, умеренно жесткая, жесткая, очень жесткая.