Використання вод в промисловості, комунальному та сільському господарстві

Усі галузі господарства за відношенням до водних ресурсів поділяються на 2 групи: споживачіта користувачі.

Споживачі забирають воду з джерела, використовують її для виробництва промислової й сільськогосподарської продукції, а потім повертають, але вже в іншому місці, в меншій кількості й іншої якості.

Користувачі воду з джерела не забирають, а використовують її як середовище (водний транспорт, рибальство, ГЕС). Проте вони можуть змінювати якість води (водний транспорт забруднює воду).

Вода може використовуватися з різною метою: для потреб промисловості, сільського та комунального господарства.

Промисловість використовує близько 20 % загального рівня прісної води й її споживання. Кількість води, що споживається тим чи іншим промисловим підприємством, залежить від типу продукції, що випускається, технології виробничого процесу, системи водопостачання (прямоточної чи оборотної), кліматичних умов (як правило, підприємства однієї і тієї ж галузі, які розташовані в північних районах, використовують значно менше води, ніж підприємства, які розташовані в південних районах з високою температурою повітря).

В промисловості 65-80 % витрат води використовується для охолодження.

Технологічну воду поділяють на воду, яка утворює середовище, промивну і реакційну. Воду, що утворює середовище, використовують для розчинення та утворення пульп, при збагаченні та переробці руд, гідротранспортуванні продуктів та відходів виробництва; промивну – для промивки газоподібних (абсорбція), рідинних (екстракція) та твердих продуктів; реакційну – у складі реагентів. Технологічна вода безпосередньо контактує з продуктами та виробами.

Енергетична вода використовується для отримання та нагріванні обладнання, приміщень, продуктів.

Для оцінки обсягів промислового водоспоживання використовується термін водоємність виробництва. Під нею розуміють кількість води (м³), необхідну для виробництва 1 тонни готової продукції. Водоємність різних видів продукції дуже різниться:

Добування й збагачення руди 2-4

Виробництво прокату 10-15

-------//-------- чавуну 40-50

-------//-------- целюлози 400-500

-------//-------- віскозного шовку 1000-1100

-------//-------- хімволокна 2000-5000

Найбільшим споживачем води в промисловості є атомна енергетика –АЕС використовують у середньому вдвічі більше води на 1 кВт виробленої електроенергії, ніж ТЕС.

Для кількісної характеристики використання водних ресурсів треба знати не тільки сумарний об’єм забору води, але й безповоротне водоспоживання. Безповоротне водоспоживання розраховується в % від об’єму забраної води і залежить від виду водокористування, об”єма водоподачі та місцевих фізико-географічних умов. Доля безповоротного водоспоживання в промисловості невелика і складає 5-10 % від об’єму водозабору, а в теплоенергетиці вона ще менша -– 0.5-2 %.

Сільське господарство є основним споживачем прісної води (70 % усього її використання). Це зумовлене в першу чергу збільшенням площ зрошуваного землеробства. Зрошувані землі дають набагато більше продукції, ніж незрошувані. Так, у світі нині зрошується близько 15 % площ усіх сільськогосподарських угідь, проте вони дають понад 50 % усієї продукції (за вартістю).

Площа зрошувальних земель у світі швидко зростає: на початку ХХ століття вона становила 40 млн. га, в 1970 р. – 235 млн. га, а сьогодні – 420 млн. га.

Питоме водоспоживання під час зрошення залежить від:

- сільськогосподарської культури;

- фізико-географічних умов району;

- технічного стану зрошувальних систем;

- способів поливу.

Наведемо норми зрошення різних культур, м³/га:

Зернові 1500-3500

Цукровий буряк 2500-6000

Багаторічні трави 2000-8000

Рис 8000-15000

Безповоротні втрати води під час зрошування (за рахунок випаровування) досягають великих значень (від 20 % до 60 % водозабору).

Водопостачання населення задовольняє потреби в питній воді й комунально-побутові потреби (робота підприємств побутового обслуговування, поливання вулиць і зелених насаджень, протипожежні заходи тощо). Існує поняття питоме водоспоживання, тобто добовий об’єм води в літрах, що необхідний для задоволення всіх потреб одного жителя міста чи села. Значення питомого водоспоживання змінюються в широких межах: від 200-600 л/добу на 1 людину в містах, до 100-200 добу на 1 людину в сільській місцевості, а при відсутності водопроводу 30-50 л/добу на 1 людину. Питоме водоспоживання значною мірою залежить від ступеня благоустрою (наявності водопроводу, каналізації, центрального водяного опалення тощо).

У великих містах земної кулі питоме водоспоживання нині становить, л/добу на людину: Нью-Йорк і Москва – 600, Київ – 515, Париж і Луганськ – 500, Вінниця і Ужгород – 305, Лондон – 263, Івано-Франківськ – 230.

Постійний ріст водоспоживання пов”язан як з ростом чисельності населення на земній кулі, так і з ростом благоустрою міст та сел. Так, якщо з 1900 до 1950 року водоспоживання зросло в 3 рази, то з 1950 до сьогодення воно збільшилося більш ніж в 7 разів.

В США та колишньому СРСР доля безповоротного водоспоживання складає 10-20 %, в країнах Західної Європи – 5-10 %. При забезпеченні сільського населення доля безповоротного водоспоживання значно вище (20-40 % водозабору) і залежить як від його об’єму, так і від кліматичних умов, існування каналізації.

Системи водопостачання.

За характером використання води системи водопостачання поділяються на прямоточні, послідовні, оборотні, замкнуті.

Найбільш простою є прямоточні системи. Після проходження через технологічний цикл вода поступає на очисні каналізаційні спорудження. Очищені до необхідного ступеню стічні каналізаційні води скидаються у водоток. Ці системи використовуються при достатніх водних ресурсах, в виробництвах з малим використанням води та незначними забрудненнями промислових стоків.

Послідовне використання води – це забір зворотних вод (без додаткової очистки або обробки) для технологічних потреб, зрошення та інших потреб. Після проходження через цех або виробничий цикл вода поступає в слідуючий цех або ще раз використовується в виробництві. Багаторазове використання води на різних технологічних операціях забруднює воду настільки, що подальше її використання стає неможливим без локальної очистки. Кратність використання води досягає 10-14 раз (гарячі відпрацьовані води використовуються для опалення приміщень заводу, житлових масивів, теплицях, а теплі – для зрошування.

Оборотна вода використовується у виробництві багатократно, з періодичним або неперервним її очищенням. При оборотному водопостачанні необхідно передбачити необхідну очистку стічних вод, охолодження оборотної води, обробку та повторне використання стічної води.

Використання оборотного водопостачання дозволяє в 10-50 разів зменшити споживання природної води (для отримання 1 т каучуку при прямоточному водопостачанні потрібно 2100 м³ свіжої води, а при оборотному водопостачанні – лише 165 м³). При оборотному водопостачанні значно зменшуються капітальні та експлуатаційні витрати. Оборотна вода повинна відповідати певними значенням показників: Т, рН, вміст завислих речовин та біогенних елементів, ХПК.

При відсутності інгібіторів вміст солей в оборотній воді не повинен перевищувати 2 кг/м³, а швидкість біологічного обростання теплообмінників не повинна перевищувати 0.07г/(м²×год), ріст товщини шару не повинен бути вище 0.05 мм в місяць.

Оборотну воду в основному використовують в теплообмінній апаратурі для відведення надмірного тепла. Вона багатократно нагрівається до 40-45 ⁰С і охолоджується у вентильованих градирнях або бризкальних басейнах. Значна її частина втрачається в результаті бризкоуносу та випаровування. Крім того, через несправність та нещільність теплообмінної апаратури вона забруднюється до певних меж.

Для попередження інкрустації, корозії, біологічного обростання частина оборотної води виводиться з системи (продувочна вода), при цьому додають свіжу воду з джерела або очищені стічні води.

Раціоналізацію використання природних вод в промисловості може в ряді випадків забезпечити утворення повністю замкнутих систем водного господарства.

Під замкнутою системою водного господарства промислового виробництва розуміється система, в якій вода використовується багатократно без очистки або після відповідної обробки, яка виключає утворення будь-яких відходів та скид стічних вод у водойми.

Підпитка замкнутих систем свіжою водою допускається у випадку, якщо недостатньо очищених стічних вод для ліквідації втрат води в цих системах, допускається також витрати її в технологічних операціях, в яких очищені стічні води не можуть бути використані по умовах технології або гігієни. Свіжа вода витрачається тільки для питних та господарчо-побутових цілей.

Для створення замкнутих систем водоспоживання промислові стічні води підлягають очистці механічними, хімічними, фізико-хімічними, біологічними та термічними методами до необхідної якості, яка залежить від виду виробництва. Очищена вода повинна відповідати якості технологічної води.

Раціональне використання водних ресурсів на промисловому виробництві передбачає:

- широке впровадження маловодних та безводних схем;

- утворення замкнутих систем водопостачання;

- оптимізацію процесів водозабезпечення та водоочистки (подача та розподіл для технологічних операцій виробництва, регенерація відпрацьованих розчинів, вилучення з стічних вод та утилізація цінних відходів, обробка оборотної води, знешкодження осадів та інш.);

- повноту використання водних ресурсів промислового вузла, яке включає застосування стічних вод міста та промислового виробництва на полях зрошення та інших об’єктах.

ЛЕКЦІЯ 6

ПЛАН

1. Забруднення гідросфери. Формування стічних вод різних галузей народного господарства.

2. Методи очищення стічних вод.