Замкнутое водоснабжение химических производств. Замкнутый цикл воды в производстве термической фосфорной кислоты. Повторное использование воды при производстве аккумуляторных батарей. Анализ работы завода по производству свинцовых аккумуляторных батарей.
Краткое сожержание материала:

Разработка систем замкнутого водоснабжения на

различных химических производствах

Введение

Состояние использования водных ресурсов в районах интенсивного индустриального развития и современные требования к количеству сбрасываемых сточных вод в водоемы и содержанию в них вредных веществ со всей очевидностью показывают, что наиболее оптимальное решение проблемы предотвращения загрязнения источников воды и уменьшения ее дефицита заключается в создании экономически рациональных замкнутых систем водного хозяйства промышленных предприятий, комплексов и районов.

Современный арсенал технических средств обеспечивает получение чистой воды практически из любых сточных вод, выбор требуемых степени и способа очистки, направлений использования сточных вод и извлечения из них веществ определяется преимущественно технико-экономическими показателями. Недопустимо ориентироваться на возможность дальнейшего сброса загрязненных, недостаточно очищенных или даже нормативно очищенных сточных вод в поверхностные и подземные водоемы -- источники водопользования. Как исключение можно закачивать в подземные, надежно изолированные горизонты небольшие количества стоков, другие методы очистки и применения которых не найдены. Исходя из этого, в практических проработках наиболее правильно оценивать всегда несколько вариантов систем производственного водоснабжения, которые в конечном итоге определяют минимальное потребление свежей воды, обеспечивают обоснованность многократного использования воды на различных технологических операциях, принятый способ очистки сточных вод с возвратом очищенной воды в оборотные системы и утилизацией уловленных продуктов. С учетом экологического фактора, т. е. предотвращенного ущерба, затраты на создание подобных систем должны быть минимальными.

I. Создание замкнутых систем водного хозяйства промышленных комплексов и районов

Под замкнутой системой водного хозяйства территориально-промышленного комплекса или района понимается система, включающая использование очищенных производственных и городских сточных вод и поверхностных стоков на промышленных предприятиях, земледельческих полях орошения при выращивании сельскохозяйственных культур, для полива лесных угодий, обводнения водоемов, а также исключающая образование каких-либо отходов и сброс сточных вод в водоем.

Замкнутые системы водного хозяйства промышленных комплексов и районов базируются на экономичных схемах водного хозяйства промышленных предприятий.

При разработке замкнутых систем водного хозяйства промышленных комплексов и районов появляются вариантные решения по комплексному использованию воды: сточных вод одних предприятий в качестве источника водоснабжения других предприятий предъявляющих к качеству воды более низкие требования, сточных вод специфической характеристики одних предприятий на других предприятиях (например, сточных вод, содержащих значительное количество хлорида натрия, - в производстве красителей; сточных вод, содержащих хлорид кальция, - в производстве цемента; сточных вод, содержащих сахара,-- для производства кормовых дрожжей; сточных вод, содержащих фенолы,-- для производства смол; термальных сточных вод - для воспроизводства товарных видов рыб и т. д.); концентрированных сточных вод в качестве сырья для производства товарного продукта (например, растворов хлорида натрия для производства соды или хлора и каустика; регенерационных растворов ионитных фильтров водоподготовки для производства удобрений и т. д.; сточных вод в сельском хозяйстве (например, сточных вод, содержащих мочевину); очищенных городских сточных вод на промышленных предприятиях в системах технического водоснабжения, для полива зеленых насаждений, обводнения водоемов и других целей.

Во всех случаях выбор схемы определяется технико-экономическим анализом, учитывающим расход материальных, энергетических и трудовых затрат как отдельных предприятий, так и всего комплекса или района в целом. Особо следует подчеркнуть, что замкнутые системы водного хозяйства как промышленных предприятий, так и промышленных комплексов и районов основываются на эффективном использовании всех видов ресурсов -- материальных, включающих сырье и все виды вспомогательных материалов; энергетических, включающих электрическую, тепловую и другие виды энергии, в том числе и энергию химических реакций, а не только водных ресурсов, как это считалось до последнего времени.

Схема водоснабжения и водоотведения комплекса или района определяется исходя из системы водного хозяйства объектов основного производства с учетом требований к качеству используемой воды и физико-химической характеристики отводимых сточных вод, как по компонентному, так и по концентрационному составу.

В настоящее время чаще всего на предприятиях применяют следующие системы канализации: химически загрязненных, минерализованных, условно чистых, бытовых сточных вод, а также поверхностного стока. Практика работы предприятий показывает, что такого деления при создании замкнутых систем водного хозяйства промышленных комплексов и районов недостаточно, так как химически загрязненные сточные воды часто содержат минеральных солей больше, чем минерализованные. Поэтому система водоотделения должна учитывать специфику не только производства, но и использования очищенных сточных вод.

В условно чистую систему канализации обычно поступают охлаждающие воды, которые, как правило, содержат загрязнения. Поэтому правильнее выделить в самостоятельный поток слабо загрязненные сточные воды. Воды, не загрязняющиеся при использовании, должны поступать в систему водоснабжения. Минерализованные сточные воды целесообразно подразделять на четыре группы.

С учетом технологии основного производства, физико-химической характеристики образующихся концентрированных сточных вод и осадков в состав комплекса или района целесообразно включать предприятия по переработке этих вод и осадков. Реагенты для приготовления растворов, необходимых для подготовки воды выбирают с учетом возможности использования регенерационных растворов на одном из предприятий комплекса или района либо совместной переработки с минерализованными сточными водам основного производства. Например, если в состав комплекс входит производство удобрений, целесообразно для регенерации ионитных фильтров использовать аммиачную воду и фосфорную или азотную кислоту, а если в основном производстве используются растворы хлорида натрия,-- каустическую соду и соляную кислоту.

Условия приема сточных вод в любую сеть канализации определяются технико-экономическим анализом их очистки и подготовки для использования в производстве исходя из требований к их качеству.

2. Система замкнутого водоснабжения химических производств

2.1 Замкнутый цикл воды в производстве термической фосфорной кислоты

Использование воды в замкнутом цикле в производстве термической фосфорной кислоты стало возможным при направлении потока навстречу потоку фосфора. В этом случае свежая вода в количестве 20 м³/сут расходуется только на нужды лаборатории, а в технологии используется только оборотная вода. Из общего количества повторно используемой воды, равного 148 м³/сут, 18 м³/сут расходуется на смыв полов, 80 м³/сут; для подпитки систем гидратации и 50 м³/сут -- на все операции, связанные с транспортированием и хранением фосфора.

Из оборотной охлаждающей системы вода, подогретая в теплообменниках, первоначально подается в дозаторы для вытеснения фосфора в башню сжигания (рис. 1). При выгрузке фосфора из хранилища в дозаторы в хранилище перекачивается оборотная вода из сборника оборотной воды. Передавливание фосфора из железнодорожной цистерны в хранилище осуществляется путем подачи под давлением оборотной воды из сборника, который заполняется водой, вытесняемой фосфором из хранилища при его загрузке. После окончания передавливания фосфора в железнодорожные цистерны еще некоторое время подается вода для промывки самой цистерны и фосфоропровода; при этом вода циркулирует в замкнутом контуре: железнодорожная цистерна -- хранилище фосфора-- сборник -- железнодорожная цистерна.

При такой организации производства образуются три вида сточных вод:

1) фосфорсодержащие из железнодорожных цистерн после выдавливания фосфора в хранилище;

2) от лаборатории;

3) от смыва полов.

Все эти сточные воды поступают в сборник фосфорсодержащих сточных вод, откуда равномерно пёрекачиваются в отстойник. Осветленная вода собирается в сборнике, откуда подается на гидратацию фосфорного ангидрида. Как показал опыт работы, использование очищенных сточных вод для гидратации фосфорного ангидрида не оказывает отрицательного влияния на качество получаемой фосфорной кислоты.

Рис. 1. Технологическая схема использования воды в замкнутом цикле в производстве термической фосфорной кислоты на привозном фосфоре. Сооружения: I -- узел для подогрева воды; II -- дозаторы фосфора; III -- башня сжигания фосфора; IV -- хранилище фосфора; V -- сборники оборотной воды; VI -- участок мойки железнодорожных цистерн; VII -- сборник фосфорсодержащих сточных вод; VIII -- отстойник; IX -- сборник осветленной воды; X -- лаборатория. Потоки: 1 -- продувочные воды оборотной охлаждающей системы; 2 -- фосфор; 3 -- оборотная вода; 4 -- фосфорсодержащий шлам; 5 -- фосфорсодержащие сточные воды; 6 -- свежая речная вода