- організувати на всіх етапах системи, де відбувається забруднення води, її очищення до потрібного ступеня;

- не скидати у водойми те, що потрібно видаляти із системи, а ліквідувати іншими способами.

Щоб підтримати постійна кількість води в системі, необхідно покривати її втрати підживленням. Іноді це можна зробити, використовуючи побутові стічні або атмосферно-дощові води. Але, незалежно від цього, якщо взагалі зменшити кількість води, що звертається, у системі, то зменшиться і потреба в підживленні і можна буде ця невелика кількість підживлення брати з водойми без повернення, як це роблять інші галузі промисловості, що споживають воду. Нові системи замкнутого оборотного водопостачання так і проектують: із забором невеликої кількості води на підживлення з водойми, але без скидання в нього стічних вод. Сильно мінералізовану воду, яку потрібно було б скинути із системи замість підпитуючої води, знищують відомими способами. Таким чином, і кількісний і якісний склад води, що звертається в системі, залишається постійним. Узагальнюючи все сказане, побудуємо модель безстічного оборотного водопостачання промислового підприємства. Така модель системи очищення стічних вод і підготовки їх до використання в оборотній системі водопостачання без якого-небудь скидання стічних вод у водойми показана на малюнку 4. Частина стічних вод від технологічних установок підприємства надходить на системи локального очищення ІV, інша частина - умовно чисті води - прохолоджується і повертається у виробництво через вузол оборотного водопостачання 1; інші стічні води (лінії 5) проходять очищення: механічних, фізико-хімічних або біохімічну і надходять очищеними (по лініях 6) у вузол додаткової (остаточного очищення) V і потім у вузол оборотного водопостачання 1, відкіля (по лінії 3) повертаються у виробництво, замикаючи в такий спосіб цикл. Сильно зволожені відходи від очисних установок (по лініях 8), а також мінералізовані стоки, вилучені в процесі підживлення (на малюнку не показані), надходять у вузол підготовки відходів VІІ. Тут від них відокремлюється вода, що повертається у виробництво (по лінії 7); тверді збезводнені відходи, якщо вони можуть бути використані у виробництві, повертаються туди (лінія 9) або йдуть у відвали, але не скидаються у водойми. Воду для підживлення системи беруть з водойми (або інших джерел) по лінії 1.

Звичайно, це тільки спрощена схема оборотного водопостачання, в окремих виробництвах вона відповідно змінюється, у неї можуть бути введені інші елементи або деякі з приведених частин схеми - опущені, але в загальному вона дає представлення про умови створення оборотного водопостачання без скидання стоків у водойми. Основним показником гарної роботи виробництва є кратність використання води. Цей показник визначається як відношення загального обсягу споживаної підприємством води до обсягу свіжої води за той самий час.

Рис.4. Модель системи очищення стічних вод і підготовки їх до використання в системі оборотного водопостачання без скидання стічних вод у водойми:

І - вузол оборотного водопостачання; ІІ - вузол охолодження умовно чистої води; ІІІ - технологічні установки; ІV - механічне очищення; V - вузол додаткового очищення; VІ - механічне очищення; VІІ - вузол підготовки відходів; VІІІ - фізико-хімічне очищення; ІX- хімічне очищення; X - біологічне очищення; 1 - лінія додаткової води; 2 - оборотна охолоджувана вода (умовно чиста); 3 - лінія чистої води, що повертається в технологічні установки; 4 - утрати води; 5 - лінії стічних вод; 6 - лінії очищених стічних вод; 7 - лінія подачі чистої води з вузла підготовки відходів; 8 - лінії відводу з очисних пристроїв відходів, що містять воду; 9 - лінія повернення корисних відходів у технологічні установки; 10 - лінія відводу відходів на знищення

Кратність використання води в промисловості нашої країни ще досить невелика. У легкій промисловості кратність біля одиниці, у теплоенергетиці і виробництві папера - біля двох, у харчовій і вугільній промисловості - не набагато більше трьох. У хімічній і нафтопереробній промисловості, що займає ведуче положення по обороті води, кратність її використання складає, у залежності від підгалузі, від 5 до 7. Для окремих хімічних підприємств у результаті організації оборотного водопостачання і вторинного використання стічних вод забір води з відкритих водойм знижений у 15-20 разів у порівнянні з забором води при прямостоковому водопостачанні. Одночасно значно скорочується скидання забруднених стічних вод у водойми, а при безстічному - цілком відсутні стічні води.

На більшості підприємств хімічної і нафтохімічної промисловості для підвищення ефективності водопостачання створюються одночасно трохи (мінімум дві) системи оборотного водопостачання, що розрізняються вимогами до якості води. Наприклад, системи, у яких циркулює умовно чиста вода, використовувана, в основному, для охолодження в теплообмінних апаратах, і системи, у яких утворяться забруднені стічні води, застосовувані для інших цілей. При цьому існують наступні варіанти використання стічних вод: у системах оборотного водопостачання підприємств або цехів (найбільш розповсюджений випадок); для технічного водопостачання очищеними водами одних підприємств, інших підприємств або цехів; у технічному водопостачанні підприємств або цехів очищених і знешкоджених міських стічних вод.

До води, що циркулює в оборотній системі, висувають вимоги не тільки у відношенні забезпечення нормального технологічного процесу виробництва, але і дотримання санітарно-гігієнічних нормативів. Оборотна вода повинна бути нешкідлива для обслуговуючого персоналу і не мати дурного запаху. Особливо важлива відсутність в оборотній воді бактеріальних забруднень. Що залишаються після біологічного очищення забруднення, у тому числі біогенні елементи (з'єднання азоту і фосфору), можуть, певною мірою , становити небезпеку для здоров'я обслуговуючого персоналу.

У залежності від галузевих вимог до якості повторно використовуваних вод глибоке очищення стічних вод роблять, в основному, від зважених речовин, нафтопродуктів і олій, а також від органічних речовин, що окисляються легко, токсичних іонів і органічних речовин. У зв'язку з необхідністю створення замкнутих систем великого значення набуває очищення високомінералізованих стічних вод. Найбільше поширення одержали методи фізико-хімічного глибокого очищення стічних вод у сполученні з методами біологічного очищення.

1.4 Основні принципи створення оборотних систем водопостачання

Можна сформулювати загальні принципи створення оборотних систем водопостачання підприємств:

- для підвищення ефективності очищення від забруднень водооборотних систем вони повинні бути багатоконтурними: стічні води з забруднюючими речовинами, близькими по властивостях, повинні знаходитися в окремому замкнутому контурі;

- локальні системи очищення в оборотних системах водопостачання повинні забезпечувати демінералізацію стічних вод, звільнення від механічних домішок, відсутність біозабруднень;

- з метою боротьби з біообростанням у системах оборотного водопостачання і корозією устаткування, що контактує з водою, у цих системах повинне бути передбачене введення у воду відповідних інгібіторів.

У комплексній схемі стічні води технологічних процесів хімічного комбінату і ТЭЦ замкнуті в локальних циклах водного господарства з очищенням виробничих стічних вод на визначеній ступіні циклу. В окремі мережі каналізації випускаються тільки потоки, очищення яких передбачена на загальнозаводських очисних спорудженнях. Для окремих потоків передбачені різні мережі каналізації: зі змістом органічних забруднень, мінеральних забруднень з великою мінералізацією (більш 3 г/л), побутових, умовно чистих і дощових.

Для ілюстрації ефективності водооборотних систем у табл. 1 наведені порівняльні дані про водоспоживання і використання стічних вод до і після впровадження комплексної схеми оборотного водопостачання й очищення стоків. З табл. 1 випливає, що загальна витрата в промисловому регіоні свіжої води знизився в 6 разів, а безпосередньо на хімічному комбінаті - більш ніж у 30 разів, скидання стічних вод у ріку припинений, повернення стічних вод у виробництво складає 95,6%.

Використання в комплексній схемі окремих потоків дозволяє застосовувати локальне очищення стічних вод. Локальне очищення стічних вод має велику перевагу в порівнянні з загальної, тому що очищенню піддається стічна вода, що містить одне забруднення або кілька близьких по хімічних властивостях. Технологія такого очищення простіше, економічне і невимірно ефективніше, ніж технологія очищення стічних вод, що містять багато різних забруднень. Локальне очищення повинне проводитися на виході технічних стічних вод з підприємства, з його окремих цехів або з виробничих ліній. При цьому не допускається змішування стічних вод, що містять різнорідні забруднення.

Важливим принципом формування систем оборотного водопостачання є комбінування потреб ряду підприємств і організацій (хімкомбінат, ТЭЦ, житловий масив і ін.) у воді й очисних спорудженнях у рамках одного промислового регіону. Тільки в цьому випадку можливе створення економічно ефективних схем водооборотних систем. Масштаб водокористування для сучасних систем і устаткування очисних споруджень можна умовно оцінити, як економічний при споживанні води, аналогічному споживанні містом з населенням 1 млн. чіл. Природно, що при промисловому споживанні води (як чистої, так і оборотної) ці потреби включаються в загальну оцінку, і сама ця оцінка дуже приблизна. Однак вона дає наочне представлення про обсяги водогосподарчого використання. Такий принцип масштабності часто застосовують у передпроектних проробленнях.

Замкнуте оборотне водопостачання промислових підприємств одержує в нашій країні усе більше застосування. Воно дає економічний ефект, але набагато більше значення має екологічний ефект - припинення забруднення рік, у які раніше скидалися не повністю очищені стічні води.

Таблиця 1

Порівняльні дані про водоспоживання і використання стічних вод до і після впровадження комплексної схеми очищення стоків і оборотного водопостачання, тис.м³ /год

Показники	До впровадження	Після впровадження
Загальна витрата свіжої води	175,6	29,4
У тому числі хімічним комбінатом	150,7	4,5
Загальна кількість води в обороті	551,2	688,4
Загальна кількість стічних вод, що надходять на біологічне очищення	137,2	16,8
У тому числі хімічного комбінату	128,1	7,6
Скидання стічних вод у ріку	137,2	-
Закачування стічних вод у підземнішари	-	1,8
Повернення стічних вод у виробництво, %	-	95,7

Розділ 2 Комплексне використання сировини і вторинних матеріальних ресурсів

Комплексне використання сировини - одна з найважливіших задач економії ресурсів, рішення якої допоможе також істотно поліпшити охорону навколишнього середовища. Таке використання сировини досягається, в основному, поділом порід (мінералів) на складові, тобто відповідним збагаченням сировини, поділом рідкої і газоподібної сировини на велике число самостійних фракцій (сублімація нафти і газофракціонування) і поглибленням хімічної переробки складної сировини з виділенням його складових частин у виді коштовних кінцевих продуктів.

В даний час значна кількість гірських порід, мінералів, багатокомпонентних сумішей органічних речовин піддають комплексній переробці. При цьому з однієї гірської породи можна одержувати різні метали, неметалічні елементи, кислоти, солі, будівельні матеріали. Тим самим знижується обсяг відходів відповідного виробництва, що забруднюють навколишнє середовище (зменшується обсяг відвалів, кількість шламів і ін.). У більшості випадків комплексна переробка сировини приводить до комбінування різних виробництв.

Як приклад комплексного використання сировини можна привести схему переробки апатито-нефелиновой породи (мал. 6).

Породу подрібнюють і розділяють методом флотації на апатит Ca₅ F(PO₄ )₃ і нефелін K₂ Na₂ O.Al₂ O₃ .2SіО₂ . Нефелінова фракція містить нефелін, невеликі кількості апатиту і титано-магнетіту і ще менші кількості мінералів, включаючи рідкі метали. З нефеліну одержують поташ, соду, алюміній, галій, цемент; інші компоненти (наприклад, ванадій, титан) дотепер практично не витягаються і викидаються у відвали, що погіршують стан навколишнього середовища поблизу таких підприємств. З апатиту одержують фосфорні добрива, фториди, гіпс, але, як правило, не витягають коштовні рідкоземельні елементи. Хімічна переробка апатиту і нефеліну розроблена і здійснюється на підприємствах, що роблять мінеральні добрива, і на алюмінієвих заводах, що, власне кажучи, є металургійно-хімічно-цементними комбінатами.

Прикладами комплексного використання природних матеріалів, що є сумішами органічних речовин, можуть служити коксохімічна переробка вугілля, переробка нафти, сланців, торфу і деревини. В даний час з кожного виду палива одержують сотні коштовних продуктів. Раніш же при коксуванні вугілля єдиним продуктом цього процесу був кокс, газ спалювався, забруднював продуктами згоряння атмосферу, а смолу просто викидали, забруднюючи водойми і ґрунт. На сучасних коксохімічних підприємствах з коксового газу виділяють ароматичні вуглеводні, аміак, інші коштовні продукти, а потім частина газу піддають глибокому охолодженню з поділом його на фракції (водень, метан, етилен і ін.). Смолу, що містить більш трьохсот органічних речовин, розділяють на компоненти і переробляють з метою одержання коштовних продуктів. Таким чином, потенційні забруднювачі навколишнього серед