6.4. Замкнутые системы водного хозяйства промышленных предприятий

Основным направлением уменьшения сброса сточных вод и загрязнения ими водоемов является создание замкнутых систем вод­ного хозяйства.

Под замкнутой системой водного хозяйства промышленного пред­приятия понимается система, в которой вода используется в произ­водстве многократно без очистки или после соответствующей обра­ботки, исключающей образование каких-либо отходов и сброс сточ­ных вод в водоем.

Под замкнутой системой водного хозяйства территориально-про­мышленного комплекса, района или центра понимается система, включающая использование поверхностных вод, очищенных промышленных и городских сточных вод на промышленных предприя­тиях, на земледельческих полях для орошения при выращивании сель­скохозяйственных культур, для полива лесных угодий, для поддер­жания объема (уровня) воды водоемов, исключающих образование каких-либо отходов и сброс сточных вод в водоем.

Подпитка замкнутых систем свежей водой допускается в случае, если недостаточно очищенных сточных вод для восполнения потерь воды в этих системах, допускается также расход ее в технологических операциях, в которых очищенные сточные воды не могут быть использованы по условиям технологии или гигиены. Свежая вода расходуется только для питьевых и хозяйственно-бытовых целей.

Необходимость создания замкнутой системы производственного водоснабжения обусловлена: дефицитом воды; исчерпанием ассими­лирующей разбавляющей и самоочищающей способности водного объекта, принимающего сточные воды; экономическими преимуще­ствами перед очисткой сточных вод до требований, предъявляемых водоохранным контролем. Таким образом, организация замкнутой системы целесообразна, когда затраты на рекуперацию воды и ве­ществ, выделенных из сточной воды и переработанных до товарного продукта или вторичного сырья, ниже суммарных затрат на водоподготовку и очистку сточной воды до показателей, позволяющих сбрасывать ее в водные объекты без загрязнения последних. В тех случаях, когда создание замкнутых систем водоснабжения диктует­ся экологическими требованиями, должен быть выбран оптималь­ный вариант с экономической точки зрения.

Замкнутая система должна обеспечить рациональное исполь­зование воды во всех технологических процессах, максимальную рекуперацию компонентов сточных вод, сокращение капитальных и эксплуатационных затрат, нормальные санитарно-гигиенические ус­ловия работы обслуживающего персонала, исключение загрязнения окружающей среды.

Очищенная вода должна соответствовать качеству технологичес­кой воды. Замкнутые системы водного хозяйства следует вводить на вновь строящихся предприятиях и на действующих, подлежащих ре­конструкции. В последнем случае, внедрение замкнутых систем идет постадийно с постоянным увеличением оборотного водоснабжения по мере усовершенствования технологии.

Оценка систем водного хозяйства проводится путем сравнения следующих показателей: удельного расхода воды, в том числе све­жей, на единицу продукции; удельного расхода реагентов, электро­энергии и тепла на очистку сточных вод; абсолютного количества товарного продукта, получаемого при очистке сточных вод; эконо­мических показателей, в том числе себестоимости, рентабельности, фондоемкости, фондоотдачи; годового экономического эффекта по приведенным затратам; экологических показателей (о закачке жид­ких отходов в подземные горизонты, складировании твердых отхо­дов, о состоянии воздушного бассейна, флоры и фауны).

Методы очистки сточных вод. Для создания замкнутых систем водоснабжения промышленные сточные воды подвергаются очистке механическими, химическими, физико-химическими, биологически­ми и термическими методами до необходимого качества, зависящего от вида производства. Классификация методов очистки приведена на рис. II-3.

Указанные методы очистки подразделяются на; рекуперационные и деструктивные. Рекуперационные методы предусматривают извлечение из сточных вод и дальнейшую переработку всех ценных веществ. В деструктивных методах вещества, загрязняющие воды, подвергаются разрушению путем окисления или восстановления. Продукты разрушения удаляются из воды в виде газов или осадков.

Выбор метода очистки и конструктивное оформление процесса производятся с учетом следующих факторов: 1) санитарных и техно­логических требований, предъявляемых к качеству очищенных вод с учетом дальнейшего их использования; 2) количества сточных вод; 3) наличия у предприятия необходимых для процесса обезврежива­ния энергетических и материальных ресурсов (пар, топливо, сжа­тый воздух, электроэнергия, реагенты, сорбенты), а также необходи­мой площади для сооружения очистных установок; 4) эффективнос­ти процесса обезвреживания.

Эффективность обезвреживания сточных вод — h, % для всех методов определяется по соотношению:

где G_H и G_K — массовый расход загрязнения в сточных водах до очистки и после очистки, кг/с; Q_H и Q_K — объемный расход сточных вод до очистки и после очистки, м³/с; С_н и С_к — концентрация загрязне­ния в сточной воде до и после очистки, кг/м³. Если Q_H = Q_K, то:

Если очистка сточных вод от загрязнения производится последова­тельно несколькими методами, то суммарная степень очистки равна:

η = 1-(1-η₁)(1-η₂)....(1-η_n), (II.7а)

где η₁ , η₂ , η_n — степень очистки сточных вод первым, вторым и n методами.

Для оценки санитарной эффективности рекомендуется показа­тель КБ (контроль биосферы), равный: Тогда санитарная эффективность СЭ метода обезвреживания при­нимается равной:

В случае сброса очищенных сточных вод в водоем метод очистки считается эффективным, если он обеспечивает предельно допусти­мый сброс (ПДС = QC).

В крупных производствах с выпуском разнообразной продукции образуются стоячие воды различного состава. Для отвода их строят­ся несколько канализационных систем. Каждая система имеет свои локальные очистные сооружения. При содержании в сточных водах нескольких веществ (C₁, С₂,... С_n) расчет санитарной эффективнос­ти обезвреживания проводят из условия: