Раздел 4 Рациональное использование воды на предприятиях

Тема 4.1 Очистка сточных вод от взвешенных веществ.

Основы химии природных и сточных вод.

Вода является одним из важнейших природных ресурсов. Количество потребляемой пресной воды в сотни раз превосходит масштабы потребления всех остальных видов природных ресурсов вместе взятых. Несмотря на огромные запасы водных ре­сурсов (71% всей поверхности нашей планеты покрыто водой), во­ды пригодной для питья, т.е. пресной воды, насчитывается всего 2%, из которых почти 80% — вода, находящаяся в ледовом покрове Земли. При этом на долю пригодной для питья воды отводится только 0,01%.

Основа водных ресурсов России – речной сток. Это около 4043 км³/год, или 237тыс. м³/год на один квадратный километр территории и 27,82 тыс. м³/год на одного жителя. Дополнительный сток из сопредельных государств равен 227 км³/год.

Кроме крупных рек по территории России протекает около 2,5 миллиона малых рек, из которых для нужд населения и хозяйственного комплекса используется 127 тысяч.

Расход воды человечеством

К основным потребителям пресной воды относятся: сельское хозяйство (70%), промышленность, включая энергетику (20%) и коммунальное хозяйство (~10%).

Расход воды в бытовых целях. В бытовых целях вода расходуется для питья, приготовления пищи, стирки, мытья, смыва нечистот в канализацию и поливки садов и улиц. В Европе средний расход воды в бытовых целях на душу населения составляет приблизительно 250 л в день. Это приблизительно столько же, как и во времена Римской империи. На бытовые цели расходуется приблизительно 10% всей воды, потребляемой человечеством.

Опыт показывает, что на бытовые нужды житель благоустроенного города расходует 200...300 л воды в день. Распределение потребления воды в среднем следующее: на приготовление пищи и питье расходуется всего лишь 5%, в смывном бачке туалета – 43%, для ванны и душа – 34%, на мытье посуды – 6%, на стирку – 4%, на уборку помещения – 3%.

Большие возможности сокращения нерациональных расходов воды имеются в жилищно-коммунальном хозяйстве. Всем хорошо известно, как велики утечки из неисправных кранов, другой санитарно-технической арматуры, из наружных водопроводных сетей. В последнем случае причиной утечек зачастую являются быстроизнашивающиеся трубы, и замена их на долгосрочных полимерные трубы и трубы из стеклообразных материалов с повышенной антикоррозионностью позволили бы намного снизить расход воды.

Расход воды в промышленных целях. Свыше 85% воды, используемой в промышленных целях, расходуется в процессах охлаждения. Остальная часть расходуется в процессах мойки, промывки газов, для гидротранспорта и в качестве растворителя. Приблизительно полмиллиона литров воды расходуется на выпуск каждого легкового автомобиля; это количество включает как безвозвратно расходуемую воду, так и воду повторного использования. В промышленных целях расходуется приблизительно 8% всей используемой в мире воды.

В промышленном производстве наиболее водоемкими являются химическая, целлюлозно-бумажная и металлургическая промышленность. Так, на изготовление 1 т синтетического волокна расходуется 2500...5000 м3, пластмассы – 500...1000 м3, бумаги – 400...800 м3, стали и чугуна – 160...200 м3 воды.

Переход с прямоточного на повторное водоснабжение позволяет сократить объемы водопотребления на ТЭС в 30-40 раз, на некоторых химических и нефтеперерабатывающих предприятиях - в 20-30 раз, на производстве ферросплавов - в 10 раз.

Замена водного охлаждения воздушным в химическом и нефтехимическом производствах, машиностроении и металлообработке, на ТЭС и в деревообрабатывающей промышленности сократила бы здесь потребление воды на 70-80%.

Расход воды в сельском хозяйстве. На сельское хозяйство приходится 70-82% расхода воды во всем мире. Эта вода используется для ирригации..

В настоящее время на орошение земель затрачивается 4200 км3 воды в год. При этом 3/4 теряется безвозвратно. Для того чтобы вырастить одну тонну пшеницы, требуется полторы тонны воды. Одна тонна риса - более 7000 тонн, а для одной тонны хлопка - около 10000 тонн воды. Прежде чем в магазине появится банка консервов овощей или фруктов, на нее будет истрачено 40 литров воды. Для выращивания спелой тыквы, например, требуется 150 л воды.

Расход воды для получения гидроэнергии. Соответственно на энергетику расходуется около 20% воды. Свыше 50% всего притока воды в Великобритании расходуется на электростанциях. Воду используют на гидроэлектростанциях, а также на тепловых электростанциях-для создания пара, вращающего турбины, и в целях охлаждения. Хотя электростанции расходуют огромное количество воды, она используется практически без потерь, в замкнутом цикле. Согласно имеющимся оценкам, в середине двадцать первого столетия уровень потребления воды во всем мире должен превысить ее естественное поступление. Чтобы решить эту проблему, разрабатываются различные способы получения пресной воды, которые описаны ниже.

Увеличение притока пресной воды. Большая часть воды, стекающей с поверхности земли в океаны, пропадает бесполезно для нужд человека. Строительство резервуаров и бурение скважин для извлечения грунтовых вод повышает количество воды, используемой человеком до того, как она попадает в океаны. В жаркую погоду большие количества воды теряются из озер и резервуаров в результате испарения. Этому можно воспрепятствовать, покрывая поверхность воды тонкой пленкой спирта гексадеканола-1.

Использование морской воды и солоноватых вод. Пресную воду можно получать из морской воды обессоливанием в результате вакуумной перегонки в выпарных аппараратах.

Пресную воду можно получать также с помощью электродиализа из солёной воды. Такая вода находится в устьях рек; она имеет промежуточную соленость между пресной речной и соленой морской водой.

В настоящее время во всем мире действует свыше 2000 заводов по опреснению воды. Для обессоливания воды используются не только методы вакуумной перегонки и электродиализа, но также методы вымораживания, ионного обмена и обратного осмоса.