Практически все промышленные предприятия являются крупными потребителями пресной воды. Побочным результатом их деятельности является образование сточных вод, содержащих большое количество разнообразных техногенных загрязнений. В целях сокращения объемов сбрасываемых стоков и водопотребления свежей воды, а также снижения экологических платежей и штрафов за сброс загрязняющих веществ на промышленных предприятиях используются системы оборотного водоснабжения.
Оборотное водоснабжение - замкнутая система, позволяющая повторно использовать отработанные сточные воды, прошедшие процесс очистки на специальных очистных сооружениях предприятия. Концепция оборотного водоснабжения предприятия практически полностью исключает сброс промышленных сточных вод в водоемы или городскую канализацию. Система оборотного водоснабжения довольно часто применяется в теплообменниках на производствах, где необходимо охлаждение или нагрев воды.
Основными проблемами при эксплуатации оборотного водоснабжения являются коррозия стенок оборудования, биообрастания и солеотложения на поверхностях металлов. Указанные нежелательные процессы вызывают резкое снижение интенсивности работы оборудования: снижается эффективность теплообмена, что ведет к необходимости увеличения расхода теплоносителя; механические отложения на стенках оборудования уменьшают сечение прохода, закупоривают трубопроводы, нередки случаи образования коррозии под соленым слоем на поверхности металлических стенок, это приводит к проколам труб, образованиям сквозных отверстий и утечкам реагента. Все это ведет к повышению затрат на производстве. При грамотном инженерном подходе можно сократить эти затраты за счет организации оптимальной схемы оборотного водоснабжения, использования прогрессивных методов очистки и создание единого комплекса, объединяющего в себе водоснабжение, водоотведение и очистку сточных вод (в целях повторного их использования и возможной утилизации полученных отходов).
При выборе режима очистки стоит учитывать множество факторов: требуемая производительность системы, степень загрязненности сточных вод, необходимость извлечения ценных (полезных) компонентов для их использования повторно в производстве, различные требования к качеству оборотной воды в разных технологических циклах, требования к качеству сбросных вод и т.д.
На сегодняшний день существует несколько методов очистки воды в водооборотных системах: механический, биологический и физико-химический. Наиболее эффективным и выгодным методом принято считать химическую реагентную обработку. Она позволяет не только защитить дорогостоящее оборудование от преждевременного выхода из строя, но также в разы сократить эксплуатационные издержки и количество воды для подпитки. Данный режим сводится к трем этапам обработки:
Первый этап – анализ агрессивных свойств воды в системе оборотного водоснабжения и установление требований к её качеству.
При оценке агрессивных свойств воды используют значение рН, щёлочность, карбонатная жесткость, электропроводность (или солесодержание) и температура воды. Полученные данные позволяют оценить склонность воды к коррозии или отложениям. Это необходимо для грамотной разработки программы стабилизационной обработки воды.
Для установления требований к качеству циркуляционной воды учитываются положения нормативной документации, указания производителя оборудования, а также опыт эксплуатации оборотных систем и персональные пожелания заказчика.
Второй этап – подбор химических реагентов и определение их количества для стабилизационной обработки оборотной воды
Подбор программы реагентной обработки циркуляционной воды должен учитывать следующие факторы: состава исходной воды и требований к её качеству; оперативных параметров цикла (подпитки, продувки, объёма системы, коэффициента упаривания); экологических норм и требований безопасности.
Третий этап – экспериментальная проверка эффективности программы реагентной обработки оборотной воды.
На данном этапе после монтажа и пуско-наладочных работ системы реагентной обработки оборотной воды в течение, как правило, 1-1,5 месяцев производится постоянный мониторинг качества воды, скорости коррозионных процессов, солеотложения и биозарастания элементов конструкции.
Основные реагенты, используемые в очистке оборотного водоснабжения можно разделить на три основные группы:
- Ингибиторы коррозии;
- Ингибиторы солеотложения;
- Реактивы, направленные на борьбу с биологическим загрязнением.
Ингибитор коррозии - комплексный ингибитор коррозии и накипеобразования на основе фосфонокарбоксильных кислот и водорастворимых полимеров в определенном соотношении. Он способствует быстрому формированию защитной плёнки по всей металлической поверхности, ингибируя процессы электрохимической коррозии. Противонакипный эффект реагента формируется за счёт блокировки центров кристаллизации и высокоэффективного диспергирования.
Биодисперсанты - моющий компонент, биодисперсант, предназначен для смывания масляных пленок и биообрастаний с поверхности теплообенного оборудования и элементов градирен.
Биоциды - неокисляющий биоцид широкого спектра действия, высокоэффективен для закрытых систем охлаждения, обладает пролонгированностью действия. Применяется при нейтральных и слабощелочных значениях рН обрабатываемой воды до 9,0. Совместим с окисляющими биоцидами, не разрушается под действием хлора.
Поскольку микроорганизмы довольно быстро вырабатывают толерантность к отдельному активному веществу, в целях обеспечения максимальной эффективности рекомендуется совместное использование в системе окисляющего и неокисляющего биоцидов.
Другие реагенты Антискаланты предотвращают выпадение карбонатных, сульфатных, кремниевых, железосодержащих отложений, а также органических загрязнений на внутренних поверхностях системы оборотного водоснабжения. Реагенты имеют различный состав в зависимости от того, какие элементы в воде являются причиной образования осадка. В процессе химической реакции антискалантов в воде сдвигается порог концентрации, при котором начинается выпадение солей и становится невозможным рост кристаллов.
Деоксиданты связывают растворённый в оборотной воде кислород (химическая деаэрация). За счёт этого обеспечивается коррозионная защита металлических поверхностей оборудования, а также повышение защитного действия ингибиторов углекислотного и сероводородного разрушения деталей.
Принцип действия Пеногасителей (антивспениватели) заключается в подавлении процессов образования пены в системах оборотного водоснабжения. Они могут состоять как из органических, так и из силиконовых материалов.
Физико-химические показатели реагентов представлены в соответвующих паспортах безопасности.
Таким образом мероприятия по очистке и повторного использования оборотной воды позволит снизить объем водопотребления, водоотведения, а также объем сбрасываемых стоков.