Разработка безотходных технологий при использовании природных вод

Научно-техническую задачу создания экономически обоснованных замкнутых систем можно сформулировать следующим образом: затраты на регенерацию воды из сточных вод и затраты на доведение образующихся при очистке сточных вод осадков до товарного продукта или вторичного сырья должны быть ниже суммарных затрат на водоподготовку и очистку сточных вод до показателей, позволяющих сбрасывать последние в

водные объекты.

При создании замкнутых систем водного хозяйства проектирование систем водоснабжения и канализации промышленных предприятий должно проводиться одновременно с проектированием основного производства.

На рис. 3 показана модель очистки сточных вод и подготовка их к использованию в системе оборотного водоснабжения без сброса сточных вод в водоемы.

При создании системы замкнутого водопотребления должны быть учтены, с одной стороны, требования к качеству воды, а с другой - количество потребляемой воды. Вода наиболее высокого качества требуется для охлаждения энергетического оборудования, менее высокого - в технологии (растворение, промывка и т.д.), для охлаждения и в качестве транспортного сырья. В то же время наибольшее количество воды требуется для охлаждения и транспортировки, меньшее - для технологического процесса и еще меньшее - для энергетических систем. Это позволяет первоначально воду использовать в технологических цехах, затем после необходимой очистки для охлаждения, после чего без очистки в качестве транспортного средства или вновь направить в технологический цикл, а после глубокой доочистки и обессоливания использовать для охлаждения различного энергетического оборудования.

Рис. 3. Модель системы очистки сточных вод и подготовки их к использованию в системе оборотного водоснабжения без сброса сточных вод в водоемы: I — узел оборотного водоснабжения; II — узел охлаждения чистой воды; III — технологические установки; IV— системы локальной оборотной очистки; V—узел дополнительной очистки; VI — узел механической очистки; VII — узел подготовки отходов; VIII — узел физико-химической очистки; IX — узел химической очистки; X — узел биологической очистки; 1 — линия воды, забираемой из водоема на подпитку; 2 — оборотная охлаждаемая вода; 3 — линия чистой воды, возвращаемой в технологические установки; 4 — потери воды; 5 — линии сточных вод; 6 — линии очищенных сточных вод; 7 –линия подачи чистой воды из узла подготовки отходов; 8 — линии отвода из очистных устройств отходов, содержащих воду; 9 — линия возвращения полезных отходов в технологические установки; 10 — линия отвода отходов на уничтожение.

При создании замкнутых водооборотных циклов обязательное условие - выделение трех различных циклов водоснабжения: охлаждающего, экстрагенного (или технического) и транспортного. В связи с этим необходима разработка научно обоснованных требований к качеству воды, используемой во всех технологических процессах, по показателям, влияющим на качество получаемого продукта. При этом необходимо строго обосновать целесообразность проведения процесса с применением водной среды. Если вода предназначена в качестве экстрагента (для промывки продуктов и полупродуктов, газов, оборудования и т.п.), то необходимо сопоставить такую промывку с промывкой в неводной среде (промывка оборудования растворителями) и в водно-воздушной средах. Рекомендуется противоточный режим промывки с выведением минимального количества высококонцентрированных промывных вод, переработка которых целесообразна вместе с отработанным раствором, и выведением основного количества промывной воды с концентрацией загрязнений, не препятствующих ее применению в производстве.

При проектировании систем охлаждения очень важно давать им технико-экономическую оценку с тем, чтобы выявить возможность осуществления следующих технических решений:

рекуперация тепла технических жидкостей и растворов, обеспечиваемая теплообменом между холодными и горячими потоками;

утилизация отводимого высокотемпературного тепла для получения энергетического и технологического водяного пара;

передача избыточного тепла на соседние предприятия или использование его для обогрева теплиц;

использование специфики производства, например охлаждающей способности природного газа при его расширении на выходе;

использование климатических особенностей местности, где расположено предприятие (низкой температуры наружного воздуха, холода ледниковых или артезианских вод и пр.), для охлаждения воды;

применение воздушно-испарительного или воздушного охлаждения; применение холодильных установок и т.д.

4. Замкнутая система водоснабжения циклического действия с извлечением ценных компонентов

В связи с ограниченностью ресурсов пресных вод и ужесточением требований к сбросу отработанных вод в водоемы системы технического водоснабжения подвергаются реконструкции и усовершенствованию путем разработки и внедрения оборонных циклов, позволяющих вo много раз сократить количество сбросных вод, по сравнению c прямоточными системами водоснабжения. Более кардинальным решением проблемы является создание замкнутых систем оборотного водоснабжения (COB), в которых полностью исключается сброс воды в водоемы, а осадки и жидкие отходы подвергаются концентрированию, складированию и утилизации.

В настоящее время проведены комплексные технологические исследования и осуществляется строительство впервые разработанной замкнутой СОВ комплекса газовой очистки (КГО) циклического действия с извлечением ценных жидких и твердых отходов.

На первом этапе разработки проектируемой замкнутой системы оборотного водоснабжения встал вопрос о разработке основного приемного резервуара, в котором можно было бы осуществить прием всех сбросных вод после газовой очистки, гашение энергии входящего потока, разделение суспензии оксида алюминия и проведение нейтрализации кислых стоков.

В соответствии с техническим заданием суммарный разовый объем поступающих на очистку сбросных вод составляет около 10000 м3. Вначале ожидается кратковременное, в течение 130 с, залповое поступление стоков расходом 27,5 м3/с, содержащих полидисперсную суспензию оксида алюминия концентрацией 2,2—5,0 г/л, а затем в течение часа — промывкой и щелочной воды расходом 0,5—2,0 м3/с. Температура загрязненных сбросных вод после контакта с охлаждаемыми газами колеблется в интервале от 60 до 80 ºС.

Указанные выше операции технологического цикла обработки сбросной воды представлялось возможным осуществить в круглом (в плане) резервуаре достаточных размеров (диаметром 45—50 м, рабочей глубиной стенки 5,1 м и уклонам дна не менее 0,05 к центральному шламовому приямку). Для предотвращения опасности выброса воды из резервуара в водоподводящем канале предусмотрен гидрогаситель, а поток, входящий в круглый резервуар у вертикальной стенки по касательной, обеспечивает устойчивое вращательное движение воды во время наполнения резервуара и после этого в течение нескольких часов [4].

Гидравлические исследования режима наполнения резервуара и возможности разделения полидисперсной суспензии в этих условиях проведены на его модели в масштабе 1 : 25 к натуре. При этом установлено, что резервуар диаметром 50 м, рабочей глубиной 5,1 м при тангенциальной подаче воды может быть применен для гашения энергии вводящего потока, гравитационного разделения суспензии и нейтрализации кислого стока гидроксидом натрия вследствие использования остаточной энергии массы воды. По лабораторным данным, время затухания вращения потока в модели определено равным 0,6 ч, что соответствует продолжительности времени вращения в натуре 3,0 ч при входной скорости 1—11 м/с. Вращательное движение жидкости в приемном резервуаре вызывает перемещение к центру основной массы суспензии. Разделение ее происходит путем обычного отстаивания при значительном превышении сил гравитации над инерционными.

 Скачать реферат