Д.т.н., проф. Орлов В.О., к.с-г.н., доц. Волкова Л.А.,

к.т.н., доц. Литвиненко Л.Л.,

Національний університет водного господарства

та природокористування Україна

Заст. головного технолога з питань екології Науменко Р.М

ПАТ “Волинь-цемент” Україна

Раціональне використання водних ресурсів на цементних заводах

Оборотні системи охолодження на цементних заводах в більшості випадків підживлюються водами річок. Так, на ПАТ “Волинь - цемент” таким джерелом є річка Устя. В той же час, зливова вода з території підприємства збирається дощовою самопливною системою і транспортується на очисні споруди. Технологічна схема запроектованих та впроваджених очисних споруд передбачає невелику приймальну камеру для накопичення зливової води, після якої вона потрапляє в горизонтальний піскоуловлювач, далі в регулятор-відстійник та біоплато гідропонного типу. Доочищені до нормативних значень зливові води відводяться до існуючого каналу і далі - в річку Устя. З метою забезпечення безперервної роботи споруд очищення передбачено рециркуляцію доочищеної води в приймальний лоток регулятора - відстійника. В схемі для покращення процесу відстоювання передбачалось введення реагентів. Проте, так як зливові води надходять періодично, найчастіше коагулянт не вводився. За результатами окремих дослідів каламутність очищеної зливової води доходила до 110 мг/л після відстійника і навіть після біоплато. Проведені нами досліди показують, що при проясненні води з введенням коагулянту Al₂(SO₄)₃ дозою 30 мг/л утворюються дуже дрібні завислі пластівці, а при додаванні флокулянту АК 631 (полімер акриламіду) дозою 2 мг/л пластівці значно збільшуються і швидко осідають. Після відстоювання протягом 0,5 години залишкова концентрація завислих речовин у проясненій воді становить 2,8 мг/л. Це свідчить про недостатньо якісну та налагоджену експлуатацію очисних споруд. Тобто можливе досить просте покращення процесу прояснення зливової води шляхом введення коагулянту та флокулянту в невеликих дозах.

В системах оборотного водопостачання карбонатна жорсткість води не повинна перевищувати Жк=2,8…3,0 мг-екв/л, а допустима концентрація завислих речовин не повинна перевищувати 50…100 мг/л; сульфатів вище 40 мг/л; сірководню вище 0,5 мг/л; масел вище 1…2 мг/л; кисню вище 4…6 мгО₂/л; сухого залишку вище 1000 (мг/кг) мг/л.[7]

Результати проведених спостережень та аналіз отриманих даних показує, що зливові води мають якість води, яка за багатьма показниками задовольняє вимогам оборотної системи водопостачання (табл.1).

Таблиця 1

Порівняльна таблиця фізико-хімічних показників води

№ з/п	Показники	Одиниці виміру	Вода для охолодження поверхонь	Вода р. Устя 17.11.10	Після очистки на очисних спорудах
					9.09.10	20.07.10
2	Лужність загальна	мг-екв/л	4	6.2	1.2	2,04
3	Жорсткість	мг-екв/л	3.5	6.1	1,52	2,2
6	Залізо загальне	мг/л	4	0.5	1,1	1,95
12	Нітрати	мг/л	150	3.4	2,7	2,6
13	Завислі речовини	мг/л	50	13	71	110
14	Сухий залишок	мг/л	2000	280	120	210
15	окислюваність	мгО2/л	20	10.2	2.8
17	Індекс стабільності			0.83	0,47	0.365

Окремим питанням стає процес випадання солей кальцію та магнію або стабілізаційну обробку води. Вода, яка не викликає корозії контактуючої поверхні або не виділяє на ній осаду карбонату кальцію називається стабільною. Нестабільною може стати природна вода після обробки її реагентами (коагулянтами, вапном, аерацією - киснем).

Водяний режим в оборотних системах охолодження характеризується зміною якісних показників води та впливом її на споруди. Так, у результаті випаровування концентрація солей у воді підвищується, солі тимчасової жорсткості (в основному СаСО₃) випадають у теплообмінниках і знижують коефіцієнт теплопередачі. Необхідна продувка системи, тобто видалення продувочної води з відповідним додаванням свіжої води.. Стабілізація сольового складу буде спостерігатись за умови, що кількість продувочної води буде дорівнювати:

р_{3 =}- (р₂ +р₄) ,

де С_д –концентрація солей жорсткості в додатковій воді, мг-екв/дм³,

С_ц –максимально допустима концентрація солей жорсткості в циркуляційній воді, мг-екв/дм³, р₁-втрати на випаровування,м³/год, р₂ –втрати на знос повітрям, м³/год, р₃ – кількість продувочної води, м³/год, р₄- кількість води, яка втрачається в технологічному процесі, м³/год.

Така продувка системи можлива при карбонатній жорсткості доданої води меншої за карбонатну жорсткість води в системі. При невиконанні цих умов слід передбачати зм’якшення, підкислення, фосфатування. Додаткова вода обов’язково повинна очищатись від зависі та часток біологічного походження, які також можуть відкладатись в теплообмінниках та погіршувати їх стан. У табл.1. наводяться порівняльні показники якісті річкової води, очищеної зливової та вимог до охолоджувальної води. З аналізу таблиці видно, що і річкова і зливова вода задовольняють за багатьома показниками вимогам до охолоджувальної води. Одним із найважливіших показників є жорсткість води. Цей показник річкової води достатньо високий і вона практично не може бути використана в якості додаткової води (у вище наведеній формулі значення буде від’ємне).

Індекс стабільності води р. Устя (0,83) вище ніж він у зливовій воді, а це означає, що карбонат кальцію в більшій ступені може випадати із річкової води. Тобто, зливова вода в більшій мірі підходить до додаткової води.

У цілому проведений аналіз вказує на те, що зливові води після очищення за якісними показниками доцільно використовувати в якості додаткової води для підживлення оборотної системи водопостачання.

Проведені дослідження протягом 2004-2010 років показали характер відбору води для підживлення оборотної системи з річки та зливового стоку з території підприємства в річку (рис.1), а також дозволили визначити

Рис. 1. Аналіз обсягів води, що забирається з р. Устя, та загальної кількості зливової води з території промислового підприємства

кількісну характеристику частки можливого споживання зливових вод у виробничому процесі, яка відображена на рис. 2.

Рис. 2. Кількісна характеристика частки можливого споживання зливових вод у виробничому процесі

Отже, впровадження запропонованої технології повторного використання очищених зливових вод є важливим організаційно-господарським заходом, спрямованим на захист довкілля та раціонального використання запасів поверхневих вод річкової мережі, так як:

1-забезпечує залучення попередньо очищеного поверхневого стоку до використання в системі виробничого водопостачання;

2- зменшує відбір води з поверхневих джерел;

3- запобігає забрудненню природних вод внаслідок припинення скиду зливових вод.

При імовірності використання суміші води р. Устя та зливових вод, після попереднього їх очищення, будуть забезпечуватися більш високі якісні показники роботи оборотної системи водопостачання.

Література

1. Закон України „Про охорону навколишнього природного середовища” від 25.06 1991р.

2. Водний кодекс України від 06.06.1995 р.

3. Тугай А.М., Орлов В.О., Водопостачання, Підручник.-К.: Знання, 2009.-735с.

4. Орлов В.О., Волкова Л.А., Литвиненко Л.Л. Коригування балансової схеми водопостачання ВАТ “Волинь-цемент” та розрахунок питомих норм водопостачання та водовідведення. Звіт по господарсько-договірній темі № 3-71. Рівне.: НУВГП, 2006-54с.

5. Орлов В.О., Волкова Л.А., Литвиненко Л.Л. Коригування балансової схеми водопостачання ПАТ “Волинь-цемент” та розрахунок питомих норм водопостачання та водовідведення. Звіт по господарсько-договірній темі № 3-112, ч.1. Рівне.: НУВГП, 2010-42с.

6. Орлов В.О., Волкова Л.А., Литвиненко Л.Л. Удосконалення технологічної схеми водопостачання на ПАТ “Волинь-цемент” Звіт по господарсько-договірній темі № 3-112, ч.2. Рівне.: НУВГП, 2010-59с.

7. Шабалин А Ф Оборотное водоснабжение промышленных предприятий М, Стройиздат, 1972