Вода и жизнь на Земле
Образующиеся при очистке стоков твердые осадки обезвоживаются на механических фильтрах и утилизируются, а маслосодержащие осадки вместе с отработанными эмульсиями сжигаются. Ежегодно от передачи только обезвоженного осадка на близрасположенный гипсовый завод экономится 49 тыс. руб. Общий же экономический эффект от эксплуатации бессточной системы водообеспечения составляет 1,35 млн. руб. в год. Эта цифра включает в себя лишь прямые выгоды от эксплуатации системы. Здесь не учтен большой народнохозяйственный эффект от того, что предотвращается загрязнение Верх-Исетского пруда.
Создание бессточной системы водообеспечения на Верх-Исетском заводе — качественно новый шаг в защите природных вод Урала. И это имеет большое значение не только для свердловчан (с каждым годом в городе увеличивается количество воды, потребляемой на хозяйственно-бытовые нужды), но и для многих металлургических и машиностроительных предприятий. Эксплуатация системы наглядно показывает, что в настоящее время существуют все необходимые научные и технические предпосылки для комплексной защиты природных вод, используемых промышленными предприятиями.
На Кармановском нефтеперерабатывающем заводе осуществлена комплексная схема водоснабжения и канализации без сброса сточных вод. Вода из водоема, ранее подававшаяся непосредственно на промысел, теперь используется сначала на нефтеперерабатывающем заводе, а затем в смеси со сточными водами откачивается на промысловые насосные станции законтурного заводнения. Сточные воды предварительно очищаются на сооружениях механической очистки (песколовке, нефтеловушке, в пруде дополнительного отстоя, фильтрах). Преимущества данной схемы налицо: экономится вода, исключается сброс сточных вод в водоем, отсутствует сложная система оборотного водоснабжения и благодаря этому сокращается расход электроэнергии на охлаждение воды и затраты на текущий и капитальный ремонт. Нефтяные промыслы снабжаются водой, подогретой и обогащенной природными минеральными солями, выделенными из нефти в процессе ее обессоливания, что, по опытным данным, увеличивает нефтеотдачу нефтяных скважин. Годовой экономический эффект от внедрения данной схемы составляет 685,7 тыс. руб.
Бессточная система водоснабжения успешно внедрена на Верхнеднепровском горно-металлургическом комбинате. Теперь все производственные сточные воды комбината проходят соответствующую локальную очистку и доочистку в прудах-отстойниках и возвращаются на производство. Ежесуточно в обороте находится 300 тыс. м3 воды. Хозяйственно-бытовые стоки комбината и других предприятий города проходят биологическую очистку и доочистку в прудах-аэраторах и также возвращаются для подпитки систем оборотного водоснабжения.
Интересен опыт Николаевского гидролизно-дрожжевого завода. Биологически очищенные сточные воды предприятия зимой полностью используются в системе оборотного водоснабжения, а летом часть их идет на полив ближайших сельскохозяйственных угодий. Осадки сточных вод из первичных отстойников вместе с частью концентрированных сточных вод перекачиваются на расположенный рядом Ольшанский цементный завод. Это, с одной стороны, удешевляет стоимость очистки и обработки осадков, с другой — повышает качество цемента. Избыточный активный ил из вторичных отстойников применяется в производстве полноценного белково-витаминного кормового продукта. Технология использования отходов сточных вод, разработанная на Николаевском заводе, обеспечивает не только самоокупаемость, но и рентабельность очистных сооружений. Прибыль от экономии свежей воды, орошения сельскохозяйственных земель и от реализации товарного ила превышает стоимость годовой эксплуатации очистных сооружений в 1,7 раза.
Значительно снижает загрязнение водоемов использование очищенных стоков в оборотном водоснабжении промышленных предприятий. С этой целью на Черниговском камвольно-суконном комбинате (КСК) была исследована возможность применения для технического водоснабжения городских сточных вод, прошедших сначала полную биологическую очистку на очистных сооружениях производственного объединения «Химволокно», а затем дополнительную очистку на КСК. При этом биологически очищенные стоки обрабатывались по технологии, применяемой на КСК для подготовки речной воды. Эта технология включает обработку воды сернокислым алюминием с последующим осветлением ее в осветлителях со взвешенным осадком на двухслойных скорых фильтрах; часть воды умягчается на катионитовых фильтрах. Для обеззараживания воды в технологическую схему включено хлорирование (раствором хлорной извести) осветленной воды дозами, обеспечивающими концентрации остаточного хлора не менее 1,5 мг/л.
Результаты исследований показали, что по химическому составу вода, получаемая в результате доочистки стоков, отвечает всем требованиям, предъявляемым к воде, используемой для технического водоснабжения комбината.
Повторное употребление воды только на КСК сокращало забор речной воды (на 10 тыс. м3/сут) и соответственно уменьшало сброс сточных вод в Десну, являющуюся одним из основных источников водоснабжения Киева.
На Первомайском химическом заводе повторно используют 97 % воды. Это достигается за счет дифференцирования сточных вод, локальных методов очистки с последующей доочисткой и утилизацией полученных осадков в виде белково-витаминного концентрата, органо-минеральных удобрений, сульфата натрия. Следует отметить, что доочистка производится с помощью сорбции на активированном антраците и, далее, на ионообменных смолах, после чего вода направляется в основное производство.
Не пропадают зря и регенерационные растворы ионообменных колонн. Они направляются в печи кипящего слоя для получения гранулированных азотных удобрений. Годовой экономический эффект от внедрения системы доочистки составляет, по предварительным расчетам, около 1 млн. руб.
Общеизвестно, что во многих отраслях химической промышленности расходуется громадное количество химикатов, кислот и щелочей. В результате, кроме полезного продукта, образуются и сбросовые растворы сложного солевого состава, очистка которых или повторное использование часто практически невозможны. В настоящее время разработаны методы, позволяющие выпускать основную продукцию химической промышленности без нежелательных компонентов. В основе методов лежат процессы электролиза с ионообменными мембранами и так называемые ионные сита, а также гиперфильтрация с применением осмотических мембран. Мембранная технология позволяет решать различные задачи по разделению жидких и газообразных смесей и разработке безотходных технологических схем. Водооборотные схемы (иногда даже с утилизацией солей) могут быть созданы на базе термического метода опреснения сильно минерализованных сточных вод (в аппаратах с мгновенным вскипанием) и метода бесповерхностной дистилляции (при помощи гидрофобных теплоносителей).
Внедрение безотходной технологии в народное хозяйство — более перспективно и экономично, чем строительство очистных сооружений. Достаточно сказать, что даже большие затраты на строительство очистных сооружений не всегда и не полностью освобождают окружающую среду от вредного воздействия отходов производства. Необходимо искать такие пути развития промышленности и одновременного сохранения чистоты водоемов, которые не исключали бы один другого и не требовали колоссальных расходов на строительство очистных сооружений. Таким кардинальным путем является переход к принципиально новой технологии производства, исключающей отходы, переход к комплексному использованию сырья.
Предприятия, основанные на такой технологии, — это предприятия будущего. Однако уже сейчас строятся и даже действуют целые заводы и фабрики с безотходным производством. В 1976 г. группе советских металлургов за создание промышленного комплекса переработки ванадиевых шлаков на базе новой технологии, обеспечивающей высокую степень извлечения ванадия и исключающей загрязнение воздушной и водной сред, была присуждена Ленинская премия. Этот факт — прямое свидетельство того, что партия и правительство придают большое значение развитию работ в области безотходной технологии.