тема 6 Вода в промышленности. Вода в промышленности
 Скачать 173.71 Kb.
|
|
Тема Вода в промышленности 1.Общая информация Вода нужна для получения пара, а также для многих процессов: для охлаждения, промывки, поддержания концентрации химических веществ в растворах и т. п. Вода используется как промышленное сырье, так как в соленых подземных, озерных и морских водах содержится вся таблица Менделеева. Для обеспечения всех потребностей промышленности ежегодно забирается из рек, подземных вод, озер и морей 1000 км3 воды. Примерно половина этой воды затрачивается на теплоэлектростанциях для получения пара и охлаждения, а остальная — в других отраслях промышленности. На самом деле промышленность использует гораздо больше воды, чем забирает ее из водоисточников, поскольку со второй половины XX в. началось применение так называемого оборотного водоснабжения, что означает многократное использование одной и той же воды, однажды забранной из водоисточника после ее очередной очистки. Конечно, часть воды при этом теряется на испарение и фильтрацию, и эти потери приходится восполнять, но они количественно значительно уступают объемам воды, которые пришлось бы забирать из рек Но в отдельных районах мира изъятие воды серьезно влияет на окружающую среду. Так, в Центральной Азии реки Амударья и Сырдарья почти полностью отдают свои воды на орошение и водоснабжение, и потому исчезает Аральское море. В США по этой же самой причине пересохла в низовье почти полностью река Колорадо. Чтобы использовать воду, необходимы гидротехнические сооружения. Самые распространенные из них - плотины, с помощью которых создаются искусственные проточные озера - водохранилища. Другое наиболее известное сооружение - каналы, которые отводят воду из реки или водохранилища. XX век можно назвать веком строительства плотин, создания водохранилищ и каналов, в том числе самых крупных, которые построены в основном во второй половине XX в. Они необходимы для получения энергии, орошения, водоснабжения, защиты от наводнении и рыболовства. Крупные многоцелевые водохранилища, и особенно каскады водохранилищ на реке или в одном бассейне, заметно изменяют состояние окружающей среды, нарушая устойчивость водных экосистем. 2.Использование воды в промышленности. В промышленности вода используется: Для охлаждения и нагревания жидкостей, газов и газовых смесей; Как растворитель; Для приготовления и очистки растворов; Для транспортировки материалов и сырья по трубам; Для теплоэнергетических целей, в качестве пара для преобразования тепла или давления; Для удаления отходов и т. д. Если в производстве необходима чистая вода, ее берут из водопроводной системы. В тех случаях, когда вода может быть не особенно чистой, фабрики и заводы пользуются речную воду. 3.Использование воды в промышленности, быту и сельском хозяйстве В структуре водоотведения 35% приходится на все отрасли промышленности, кроме теплоэнергетики, 33% - на теплоэнергетику, 18% составляют сбросы стоков с мелиорированных полей и 14%- сбросы коммунально-бытового хозяйства городов и сельских населенных пунктов. Одним из главных потребителей воды является орошаемое земледелие - 190 м3/год. Чтобы вырастить 1 т. хлопка, требуется 4-5 тыс.м3 пресной воды, 1 т. риса - 8 тыс.м3 . При орошении большая часть воды расходуется безвозвратно. Водопотребление на орошение зависит от трех факторов: площадей полива, состава культур и техники полива. Главным способом полива является дождевание. Коэффициент полезного действия оросительных систем не превышает 0,6. Много воды просачивается в оросительных каналах, поднимая уровень грунтовых вод и вызывая засоление почвы. Значительно сокращаются потери воды при применении прогреccивных способов полива: капельного орошения, предпочвенного и мелко дисперсионного полива. Совершенствование оросительных систем, бетонирование дна, применение закрытых дренажей способствуют повышению КПД этих систем, но эти методы еще не полностью используются. Коммунально-бытовое потребление воды.  Коммунально-бытовое потребление воды превышает 20 км3/год. Уровень развития коммунального водоснабжения определяется двумя показателями: обеспеченностью населения централизированным водоснабжением и велечиной удельного водопотреблнения. Важной задачей является сокращение потребления водопроводной воды на технические нужды. Примеры объемов воды для получения: Для выплавки 1 т. стали требуется 200-250 м3 воды, 1 т. целлюлозы - 1300 м3,... на старых нефтехимических заводах для переработки 1т. нефти расходуется 18-22 м3 воды, на современных заводах с оборотным водоснабжением и системами воздушного охлаждения - около 0,12 м3/год. В крупнейшей отрасли - металлургии, чистая вода используется в огромных количествах, особенно, в производстве чугуна и стали. Когда эти металлы раскалены, их охлаждают. И важно, чтобы вода была мягкой, так как соли жесткости проникая в поры, влияют на прочность и качество продукции. Водоснабжение, также, одна из важнейших областей, ведь в системе постоянно образуются ил и накипь. С этим и связанны, так любимые нами, сезонные отключения. В эти дни проводится промышленная очистка и подготовка систем водоснабжения к отоплению. После горячей воды остается больше налета и накипи, чем после холодной и постоянно чистить трубы, естественно, никто не будет. Да и объемы воды поражают масштабом. В сфере производства соков, напитков, пива и алкоголя, тоже необходима специальная мягкая вода, только высокого качества очистки и обеззараживания. Для потребностей микробиологии, химии, фармацевтики и медицины получают продукт сверхочистки. Это не просто чистая жидкость, у нее заданы определенные параметры качества – точное количества примесей, температура, рН. 4. Как происходит очисткаКак же выбрать правильный метод? Вода должна пройти несколько этапов, которые изменяются, исходя от нужд производства. Предварительная фильтрация-для устранения твердых примесей, песка, мутности, используют два вида фильтров: сорбционный (основа - активированный уголь) и механический (гравийная основа или сетка). Если в составе преобладает определенный загрязнитель, используют соответствующие устранители. К примеру, при большом количестве железа, применяют фильтр-обезжелезиватель. Умягчение воды-для этого в промышленности используют два способа: Электромагнитный, с помощью прибора, который отвечает за удаление накипи и солевых отложений в технических аппаратах. Ионообменный, с помощью гелеподобной смолы, которая задерживает соли жесткости. Основная водоочистка-для устранения тяжелых металлов, пестицидов и радионуклидов, популярностью пользуются электромагнитные приборы, установки ионного обмена и обратного осмоса. Последний, очень востребованный метод и его любят внедрять на предприятиях. Вода чистится на молекулярном уровне, путем продавливания через тончайшую мембрану. В результате чего, получаем на выходе – чистую молекулу Н2О. Наше производство, кстати, также работает на обратном осмосе. Обеззараживание-убрав с воды примеси и взвеси, нужно позаботиться об удалении бактерий, грибков и другой микрофлоры. В промышленной дезинфекции есть два основных способа: Безреагентный – ультрафиолетовые лампы или более современное обеззараживание озоном. Последний, эффективен на 99,9% и абсолютно безопасен. Реагентный – более дешевый способ, заключается в введении химического реагента в воду. Такого как хлор, натрий хлор или фосфор. 5.Сточные воды Отдельно из производственных отраслей, хочется отметить, очистку сточных вод. Под это понятие подпадают бытовые, хозяйственные, технические и атмосферные отходы, которые через канализацию попадают в водоемы. В условиях дефицита воздуха и объемного образования сероводорода, начинаются процессы «цветения». Также, в загрязнении участвует большое количество моющих средств, в состав которых входят поверхностно-активные вещества (ПАВ) и перекисные соединения. Именно они затрудняют растворение загрязнителей, так как способствуют сильному пенообразованию, нарушают кислородный обмен, негативно влияют на флору и фауну. Способы чистки Очищают сточные воды различными способами, основные из них: Механический, подразумевает фильтрацию от нерастворимых примесей (с помощью решеток, пескоуловителей, маслоотделителей, гидроциклонов). Это самый дешевый и посредственный метод. Химический, проводится путем введения специальных реагентов. Используется в узкой направленности, так как, в ходе таких реакций происходит выделение газов и выпадение большого осадка. В физико-химический входит экстракция, коагуляция, кристаллизация, электролиз и ионный обмен. Биохимический, используют после механической обработки. Оставшиеся загрязнения поддают окислению микроорганизмами, которые способны осуществлять минерализацию органических частиц. Может проходить в естественных условиях (биологические пруды) и искусственных (аэротенки). А для дезинфекции обычно используют хлор или хлорную известь. Задание Составить схемы по вопросам плана |