Кіріспе

Суды өнеркәсіпте көптеген мақсаттарда пайдалануға болады, және көп жағдайда қолданылған суды қайта пайдалануға немесе тастауға жарамды ету үшін оны тазарту қажет. Өнеркәсіптік кәсіпорынға келетін шикі суды белгілі бір өндірістік процестерде қолдану үшін қатаң сапа талаптарына сай келтіру үшін көбінесе өңдеу қажет. Өнеркәсіптік суды тазарту – бұл өнеркәсіптік сарғыш суды тазарту, қазандық суды тазарту және салқындату суын тазарту сияқты барлық осы мәселелерді қамтиды.

Шолу

Суды тазарту суға негізделген көптеген өнеркәсіптік процестерді – жылыту, салқындату, өңдеу, тазалау және шаю сияқтыларын оңтайландыру үшін қолданылады, осылайша операциялық шығындар мен тәуекелдер азаяды. Суды тиісті түрде тазартпау, оның құбырлар мен ыдыстардың беттерімен әрекеттесуіне мүмкіндік береді. Бу қазандықтарында масштаб пайда болуы немесе коррозия процесі жүруі мүмкін, ал мұндай шөгінділер бірдей көлемдегі суды қыздыру үшін көбірек отын жұмсауды талап етеді. Салқындату мұнаралары да масштабталып, тотығуы мүмкін, бірақ тазаланбаған жағдайда, олардың құрамындағы жылы, лас су бактериялардың көбеюіне жағдай жасайды, нәтижесінде легионерлер ауруына шалдығу қаупі туындайды, ол өлімге әкелуі мүмкін. Суды тазарту өндірілген өніммен (мысалы, жартылай өткізгіштер) тікелей жанасатын және/немесе өнімнің құрамына кіретін (мысалы, сусындар, фармацевтикалық препараттар) судың сапасын жақсарту үшін де қолданылады. Мұндай жағдайларда суды дұрыс тазартпау өнімнің кемшілігіне себеп болуы мүмкін. Көптеген жағдайларда, бір процестен шыққан суды тиісті тазартудан өткізгеннен кейін басқа процесте қайта пайдалануға болады. Бұл суды тұтыну үшін төленетін ақыны төмендету арқылы шығындарды азайтуға, ағынды суларды тасымалдау шығындарын азайтуға (көлемі қысқарғандықтан) және қайта пайдаланған ағынды сулардан жылуды қалпына келтіру арқылы энергия шығындарын төмендетуге мүмкіндік береді.

Мақсаттар

Өнеркәсіптік суды тазартудың мақсаты төрт негізгі мәселені шешу: масштабталу, коррозия, микробиологиялық белсенділік және қалдық суларды кәдеге жарату. Қазандықтарда микроорганизмдер көбінесе кездеспейді, себебі жоғары температура олардың өсуіне тосқауыл қояды. Масштабталу, судағы еріген минералды тұздардың химиялық және температуралық жағдайларға байланысты тұнбаға түсіп, қатты шөгінділер құрауы нәтижесінде пайда болады. Бұл шөгінділер ұсақ лай сияқты жылжымалы немесе жүйелердің металл беттерінде қабаттар түрінде жиналуы мүмкін. Масштабталу проблема тудырады, өйткені ол жылу оқшаулағыш ретінде әрекет етеді және масштаб қалыңдаған сайын жылу алмасу тиімділігі төмендейді, бұл энергияның ысырабына әкеледі. Сонымен қатар, масштаб құбырлардың енін тарылтады, демек суды құбырлар арқылы соруға жұмсалатын энергия да артады. Коррозия – бұл металлдың тотығуы (мысалы, темірдің тотығуы) және қондырғылардың беріктігінің біртіндеп төмендеуі. Коррозия өнімдері масштабталуға ұқсас проблемаларды тудыруы мүмкін, бірақ коррозия ағып кетуге де әкелуі мүмкін, бұл қысыммен жұмыс істейтін жүйелерде катастрофалық бұзылуларға соқтыруы мүмкін. Микробтар тазаланбаған салқындату суында жақсы көбейеді, ол жылы және кейде органикалық заттарға толы болады, себебі ылғалды салқындату мұнаралары ауаны тиімді тазартады. Суда шаң-тозаң, шыбықтар, шөп, саңырауқұлақ споралары және т.б. жиналып, биоцидтермен өңделмесе, «микробтық қоспа» құрайды. Өлімге әкелетін Легионеллез ауруының көптеген ошақтары басқарылмаған салқындату мұнараларымен байланысты, ал Ұлыбритания және басқа елдердің үкіметтік органдары салқындату мұнараларын пайдалану қағидаларына қатысты қатаң денсаулық және қауіпсіздік ережелерін ұзақ жылдар бойы сақтап келеді. Терілеу және қағаз жасау сияқты кейбір өндірістерде теріден жасау үшін хром сияқты ауыр металдар қолданылады. Олардың көп бөлігі пайдаланылса да, белгілі бір мөлшері сумен бірге кетеді. Ауыз суындағы осы заттардың болуы зиянды, сондықтан олардың ең аз мөлшері де алынып тасталуы керек.

Қалдық өнеркәсіптік ағынды суларды жою

Өнеркәсіптік кәсіпорынның қалдық суларын жою – қиын және қымбат мәселе. Көптеген мұнай өңдеу зауыттары, химиялық және мұнай-химиялық өндіріс орындарында қалдық суларды тазартуға арналған құрылыстар бар, осылайша тазартылған сулардағы ластаушы заттардың концентрациясы жергілікті және/немесе ұлттық ережелерге сәйкес келеді, бұл ережелер қалдық суларды кәріздік тазарту станцияларына немесе өзендерге, көлдерге, мұхиттарға жіберуге қатысты.

Процестер

Өнеркәсіптік суды тазартудың екі негізгі процесі – қазандық суын тазарту және салқындату суын тазарту. Суды дұрыс тазартпау құбырлар мен қазандықтардың ішінде қатты заттар мен бактериялардың өсуіне әкелуі мүмкін. Бу қазандықтары тазаланбаған жағдайда, қабыршақтануға немесе коррозияға ұшырауы мүмкін. Қабыршақ шөгінділері машиналардың нашарлауына және қауіпті болуына, ал жылу өткізгіштігінің жоғарылауынан судың бірдей деңгейін қыздыру үшін қосымша отын қажет болуына себеп болуы мүмкін. Сапасы нашар, лас су – Легионелла сияқты бактериялардың көбейіп, халық денсаулығына қауіп төндіретін ортаға айналуы мүмкін. Төмен қысымды қазандықтардағы коррозияның себептері еріген оттегі, қышқылдық және артық сілтілік болуы мүмкін. Сондықтан, суды тазарту кезінде еріген оттегі алынып тасталуы және қазандық суының pH және сілтілік деңгейі қажетті көрсеткіште сақталуы тиіс. Тиімді су тазарту жүргізілмесе, салқындату жүйесі қабыршақтануға, коррозияға және ластануға ұшырап, зиянды бактериялардың өсуіне қолайлы ортаға айналуы мүмкін. Бұл тиімділікті төмендетіп, жабдықтың қызмет ету мерзімін қысқартып, операцияларды сенімсіз және қауіпсіз етеді.

Қазандық суды тазарту

Қазандық суды тазарту – қазандыққа зиян келтіруі мүмкін заттарды жоюға немесе химиялық өзгертуге бағытталған өнеркәсіптік суды тазартудың бір түрі. Тас пайда болуын, коррозияны немесе көбіктің пайда болуын болдырмау үшін әртүрлі жағдайларда әртүрлі тазарту түрлері қолданылады. Қазандықта пайдалануға арналған шикі судың сыртқы тазартуы, олар қазандыққа түспей тұрып, қоспаларды жоюға бағытталған. Қазан ішіндегі ішкі тазарту, судың қазандықты ерітуге бейімділігін шектеуге және қазандықтан шығарылғанға дейін, қоспаларды ең аз проблема тудыратын күйде ұстауға бағытталған. Деаэратор қазандыққа су беру жүйелерінде оттегі мен азотты азайту үшін қолданылады.

Салқындату суын өңдеу

Сумен салқындату – машиналар мен өнеркәсіптік жабдықтардың бөліктерінен жылуды алу әдісі. Ауамен салқындату тиімді болмайтын жағдайларда су жылуды тиімдірек тасымалдайтын сұйықтық бола алады. Көптеген климат аймақтарында су, ерекше жоғары жылу сыйымдылығына ие сұйықтықтың жылу өткізгіштігінің артықшылықтарын және булану салқындату мүмкіндігін ұсынады. Төмен құн көбінесе бір рет қолданғаннан кейін қалдық ретінде шығаруға мүмкіндік береді, бірақ суды қайта айналымға қолдану циклдері буланудан туындаған шығындарды жою үшін қысыммен жұмыс істеуі мүмкін, сондай-ақ олар көшкілділігін арттырып, тазалығын жақсартады. Булану салқындатуды пайдаланатын қысымсыз су айналым циклдеріне булану арқылы шоғырланған қоспаларды жою үшін арнайы шығарылатын қалдық су ағыны қажет. Сумен салқындату жүйелерінің кемшіліктеріне – биоқоқыс немесе қабыршақтанудың нәтижесінде жылу алмасу қабілетінің төмендеуіне алып келетін, жылдамдатылған коррозия және күтіп ұстау жұмыстарының қажеттілігі жатады. Осы кемшіліктерді азайту үшін қолданылатын химиялық қоспалар, қалдық суларға зиянды әсер ете алуы мүмкін. Сумен салқындату көбінесе автомобильдердің ішкі жану қозғалтқыштарын, сондай-ақ ядролық және бу электр станцияларын, гидроэлектр генераторларын, мұнай өңдеу және химия зауыттары сияқты ірі өнеркәсіптік объектілерді салқындату үшін қолданылады.

Технологиялар

Суды тазарту технологиясының жетістіктері өнеркәсіптік суды тазартудың барлық саласына әсер етті. Кері осмоз сияқты механикалық сүзгілеу, ластаушы заттарды сүзгілеу үшін кеңінен қолданылса да, озон генераторларын пайдалану, сарқырама суды буландыру, электрдионизация және биоремедиацияны қоса алғанда, басқа технологиялар да өнеркәсіптік суды тазартудағы мәселелерді шешуге мүмкіндік береді. Озонмен өңдеу – бұл қалдық ағындарға озон газын енгізу арқылы суды тазартуға қажетті қауіпті химиялық заттарды немесе дезинфекция құралдарын, оның ішінде хлорды азайту немесе толығымен жою процесі.

Химиялық өңдеу

Химиялық өңдеулер өнеркәсіптік суды пайдалануға немесе шығаруға жарамды ету үшін химиялық қоспаларды қолданады. Бұл химиялық шөгінді, химиялық залалсыздандыру, Күрделі тотығу процесі (AOP), ион алмасу және химиялық бейтараптандыру сияқты процестерді қамтиды. Қауіпті сарқынды суларды тазартуда Күрделі тотығу процесі (AOP) жоғары тотығу потенциалы және ыдырау тиімділігінің арқасында өте тартымды. Күрделі тотығу процесінде (AOP) Фентон реагенті, озон немесе сутегі пероксиді сияқты тотықтырғыштар өндірістік судағы зиянды заттарды ыдырату үшін сарқынды суға енгізіледі.

Физикалық емдеу

Физикалық тазарту өндірістік сарқынды сулардан қатты заттарды сүзгілеу немесе еріген ауа флотациясы арқылы бөлуді қамтиды. Сүзгілеу қатты-сұйық бөлінуді қамтамасыз ету үшін мембрана немесе сүзгілерді, мысалы, құм сүзгілеу сияқты механикалық сүзгілерді пайдалануды қамтиды. Ал еріген ауа флотациясында, қысыммен ауа сарқынды суға сорылады. Қысыммен сорылған ауа кішкентай көпіршіктерді құрайды, олар суға жабысып, су бетіне көтеріледі, онда оларды су түсіретін құрылғы немесе ағызу арқылы алып тастауға болады.

Биологиялық өңдеу

Биологиялық түрде ыдырайтын элементтері бар сарғыш суларды тазарту үшін биологиялық өңдеу қажет. Ол көбінесе коммуналдық және өнеркәсіптік сарғыш суларды басқару объектілерінде қолданылады және суды тазарту үшін әдеттегі бактериялар мен басқа да микроорганизмдерді қосудан тұрады. Бұл – бір ғасырдан астам уақыт бойы сәтті қолданылып келе жатқан тұрақты тәжірибе. Баяу құм сүзгілері биологиялық процесті пайдаланып шикі суды тазартып, ішуге жарамды су өндіреді. Олар құм бетінде табиғи түрде өсетін күрделі биологиялық пленканы қолданады. Гипогеялық қабат немесе Шмуцдеке деп аталатын бұл желатин тәрізді биофильм құм қабатының жоғарғы бірнеше миллиметрінде орналасқан. Жер бетіндегі биофильм қабаты арқылы ағып өтетін су тазартылады, ал астындағы құм биологиялық өңдеу қабатына тіреу ортасын ұсынады. Шмуцдеке бактериялардан, саңырауқұлақтардан, протозоалардан, ротифералардан және су жәндіктерінің дернәсілдерінен тұрады. Биофильм ескірген сайын көбірек балдырлар дами алады және бриозоялар, ұлулар мен анелид құрттары сияқты ірі су организмдері пайда болуы мүмкін. Су гипогеялық қабаттан өткенде, заттың бөлшектері шырышты матрицаға ұсталып қалады және ерігіш органикалық материал сіңіріледі. Ластаушы заттар бактериялар, саңырауқұлақтар және протозоалармен метаболизмге ұшырайды.

Өңдеу суын тазарту технологиясы

Өңдеу суы – әртүрлі өндіріс операцияларында қолданылатын су, мысалы: жабу және қаптау, шаю және бүрку, жуу сияқты. Кәсіби және жер асты суларында еріген минералдар көптеп кездеседі, бұл оларды осы процестерге қолдануға жарамсыз етеді, себебі ол өнім сапасына әсер етеді және/немесе өндіріс құнын арттырады. Дұрыс кіріс суды тазарту жүйесі бұл мәселелерді шешіп, нақты өндірістік процестер үшін қажетті су жағдайларын қамтамасыз етеді.