Разработка безотходных технологий при использовании природных вод

Содержание

Введение 3

1. Безотходные технологические процессы . 5

2. Водооборотные циклы . 7

3. Обоснование создания замкнутых систем водного хозяйства . 11

3.1 Основные принципы создания замкнутых систем водного хозяйства . 11

4. Замкнутая система водоснабжения циклического действия с извлечением ценных компонентов 21

5. Регулирование расхода охлаждающей воды в об

оротных системах водоснабжения 27

Заключение . 35

Литература 36

Введение

Актуальность. Вода – ценнейший природный ресурс. Она играет исключительную роль в процессах обмена веществ, составляющих основу жизни. Огромное значение вода имеет в промышленном и сельскохозяйственном производстве. Общеизвестна необходимость ее для бытовых потребностей человека, всех растений и животных, для многих живых существ она служит средой обитания.

Рост городов, бурное развитие промышленности, интенсификация сельского хозяйства, значительное расширение площадей орошаемых земель, улучшение культурно-бытовых условий и другие факторы все больше усложняют проблемы обеспечения водой.

Потребности в воде огромны и постоянно возрастают. Ежегодный расход воды на земном шаре по всем видам водоснабжения составляет 3300-3500 км3. При этом 70% всего водопотребления используется в сельском хозяйстве.

Много воды потребляют химическая и целлюлозно-бумажная промышленность, черная и цветная металлургия. Развитие энергетики также приводит к резкому увеличению потребности в воде. Значительное количество воды расходуется для потребностей отрасли животноводства, а также на бытовые потребности населения. Большая часть воды после ее использования для хозяйственно-бытовых нужд возвращается в реки в виде сточных вод.

Дефицит пресной воды уже сейчас становится мировой проблемой. На современном этапе определяются следующие направления рационального использования водных ресурсов: более полное использование и расширенное воспроизводство ресурсов пресных вод; разработка новых технологических процессов, позволяющих предотвратить загрязнение водоемов и свести к минимуму потребление свежей воды [1].

Цель работы. Провести анализ основных приемов, применяемых в различных технологических процессах при использовании природной воды, рассмотреть на примере некоторых предприятий практическое приложение подхода, обеспечивающего безотходное использование природной воды.

1. Безотходные технологические процессы

Создание безотходных технологических процессов и основанных на них производств является одной из актуальнейших проблем химической технологии. Эта проблема имеет большое социально-экономическое значение как для повышения экономического уровня и промышленного потенциала страны, так и для обеспечения связанного с этим оптимального экологического взаимодействия производства с окружающей средой.

При безотходном производстве[1] предполагается создание оптимальных технологических схем с замкнутыми материальными и энергетическими потоками. В идеальном случае такое производство не имеет сточных вод, вредных выбросов в атмосферу и твердых отходов.

Создание безотходных технологических производств ведется в нескольких направлениях. Разрабатываются технологические процессы с минимальным удельным водопотреблением, заменой исходного сырья на нетоксичное; при этом стремятся к исключению из технологического процесса летучих растворителей. Свести к минимуму отходы позволяет укрупнение агрегатов, внедрение энерготехнологических схем; широкое применение высокоэффективных методов очистки сточных вод и газовых выбросов. В безотходных производствах достигается максимально полное использование сырья и энергии, возможное при повышении селективности процессов, улавливания и утилизации побочных продуктов и отходов, совершенствовании технологического оборудования и методов локальной очистки материальных потоков с целью возврата их в производство или утилизации. Ликвидировать отходы в ряде случаев можно путем максимального использования водооборотных циклов и организации бессточных производств. Интенсивно ведется разработка комплексных схем по переработке природных сырьевых ресурсов с максимально полным извлечением полезных продуктов.

В химической, нефтехимической и других отраслях народного хозяйства, использующих методы химической технологии, осуществляется широкий комплекс мероприятий по совершенствованию технологических процессов, внедрению водооборотных циклов и воздушного охлаждения, реконструкции устаревших производств и цехов, дальнейшему расширению использования отходов, созданию безотходных технологических процессов.

Так, применение воздушного охлаждения в новых крупных агрегатах аммиака позволило в 10 раз уменьшить расход оборотной воды.

Одним из примеров практической реализации основных принципов безотходного производства является разработка замкнутой системы промышленного водоснабжения и переработки отходов Первомайского производственного объединения «Химпром». С 1980 г. это объединение полностью прекратило сброс всех видов производственных сточных вод в открытые водоемы; для производственных нужд используются только очищенные промышленные и городские сточные воды. При этом водоочистные установки выполняют производственную программу по получению воды нужного качества и выработке продукции из отходов производства.

В России разрабатываются и внедряются проекты нескольких крупных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих заводов и комбинатов, предусматривающих экологически оптимальные технологические системы, исключающие вредные выбросы в окружающую среду [2].

2. Водооборотные циклы

Водооборотные циклы технологических систем отдельных производств, цехов предприятий и целых промышленных комплексов являются одним из главных направлений охраны и рационального использования водных ресурсов. В этих циклах осуществляется многократное использование воды без выбросов загрязненных стоков в водоемы, а расходование свежей воды и восполнение ее связаны только с необходимыми технологическими превращениями и естественной убылью (испарение, брызгоунос и т.п.).

В настоящее время применяют три основные схемы водооборотных циклов (рис. 1). При этом вся вода в процессе производства может только нагреваться лиос только загрязняться или нагреваться и загрязняться одновременно. В первом случае ее охлаждают в градирне или другом аппарате (рис. 1, а), во втором — подвергают очистке (рис. 1, б), а в третьем — очищают и охлаждают (рис. 1, в), после чего она вновь поступает в производство.

В процессе многократной циркуляции вода оборотных систем нагревается, охлаждается, частично упаривается, аэрируется, минерализуется, может становиться менее стабильной, более коррозионно-активной, способной к отложениям минеральных солей и бактериологическим обрастаниям.

Основными ионами, которые могут приводить к отложениям минеральных солей в системах циркуляционного водоснабжения являются анионы НСО3-, ОН-, SО42-, РО43-, а также катионы Са2+, Mg2+, Fe2+, Fe3+, A13+, Zn3+.

 Скачать реферат