Промышленные сточные воды и их очистка. Топливно-энергетический комплекс (ТЭК)

3.

2.

Из всех ресурсов наибольшее значение в жизни и деятельности человека имеет вода.

К основным потребителям пресной воды относят: сельское хозяйство, промышленность и энергетику, комму­нальное хозяйство.

Главным источником воды в промышленности служат природные пресные воды. По происхождению они подразделяются на поверхностные (реки, озера), атмосферные (атмосферные осадки) и подземные (ключевые, артезианские, минеральные). Все воды содержат большое количество примесей.

В зависимости от назначения вода условно подразделяется на промышленную и питьевую. Требования к составу воды существенно зависят от назначения. Основными показателями качества воды являются жесткость, общее солесодержание, прозрачность, окисляемость, вкус, запах, реакция среды.

К воде, употребляемой в технике и быту, предъявляются определенные требования в отношении состава и свойств.

Питьевая вода должна быть безопасна в эпидемическом отношении, безвредна по химическому составу и иметь благоприятные органолептические свойства.

Органолептические показатели характеризуют запах, вкус и привкус, цветность, мутность. Вода должна быть бесцветной, прозрачной, без запаха и привкуса, не иметь видимых невооруженным глазом взвешенных частиц, пленки на поверхности.

Микробиологические показатели качества воды характеризуются общим числом микроорганизмов и числом бактерий группы кишечной палочки.

В воде нормируется концентрация химических веществ, влияющих на органолептические свойства воды: содержание железа, марганца, меди, сульфатов, хлоридов, цинка в мг/дм³.

Для большинства производств основным каче­ственным показателем служит жесткость воды, обусловленная присутствием в воде солей кальция и магния.

Различают три вида жесткости воды: временную, постоянную и общую. Временная (устранимая жесткость) обусловлена наличием в воде гидрокарбонатов каль­ция и магния. Эти соли сравнительно легко удаляются при кипячении. Постоянная жесткость обусловлена присутствием в воде сульфатов, хлоридов и нитратов кальция и магния, которые при кипячении не удаляются. Временная и постоянная жесткость в сумме дают общую жесткость.

Промышленная водоподготовка представляет собой комплекс мероприятий и технологических процессов получения питьевой воды требуемого качества. Это:

1. обеззараживание воды — обязательных процесс очистки с целью уничтожения болезнетворных микроорганизмов, окисления органических примесей

2. отстаивание – удаление из воды грубодисперсные взвешенные при­меси, оседающие на дно непрерывно действующих отстойных бетонированных резервуаров;

3. фильтрование — важный метод очистки воды; для этого применяются песчаные фильтры с зернистым фильтрующим слоем.

4. умягчение и обессоливание — основные процессы водоподготовки. Удаление из воды всех солей (всех катионов и анионов) называется обессоливанием, а солей кальция и магния — умягчением.

5. дегазация воды – удаление из нее растворимых газов – проводится химическими и физическими способами.

Промышленные сточные воды и их очистка.

Внастоящее время многие реки мира из-за их интенсивного загрязнения сточными водами утратили свое значение как источники для рыбохозяйственного и санитарно-бытового пользования

Воды озер, морей и океанов также интенсивно загрязняются промышленными выбросами и продуктами ядерного расщепления. Проблема чистки промышленных стоков и подготовки воды для технических и хозяйственно-питьевых целей с каждым годом приобретает все большее значение. Ухудшение качества воды затрудняет ее использование в народном хозяйстве и резко повышает стоимость водоподготовки.

Способы очистки сточных вод.

Под воздействием сточных вод изменяется цвет, прозрачность, вкус, запах воды.

Серьезную опасность представляют токсичные химические и радиоактивные сточные воды. Проблему очистки сточных вод трудно переоценить.

Необходимым условием повышения эффективности очистки природных и сточных вод является правильный научно обоснованный выбор в каждом конкретном случае наиболее рациональных методов очистки. Способы очистки и обезвреживания сточных вод подразделяются на:

1. механические (заключаются в отстаивании и фильтрации сточных вод от механических примесей, а также в фильтровании под давлением через полупроницаемые мембраны (так называемый ОСМОС));

2. физико-химические (основаны на применении флотации, экстракции и адсорбции вредных примесей, отгонке их с водяным паром);

3. химические (основаны на использовании окислительно-восстановительных, электрохимических процессов, на реакциях нейтрализации и перевода вредных веществ в неактивную безвредную форму);

4. биологические (в настоящее время следует считать одним из наиболее надежных и эффективных методов. Механизм процесса биологической очистки заключается в разложении и окислении вредных примесей с помощью микроорганизмов).

Вода – один из самых основных видов естественных ресурсов, необходимых для развития промышленности. Растут потребности в воде. Рациональное комплексное использование водных ресурсов в условиях ускоренного развития отраслей про­мышленности становится крупной технологической, технической и экономической задачей. Рациональное водопотребление должно быть обязательным в каждом технологическом процессе. Для этого необходимо выбирать такие технологические схемы и оборудование, которые тре­бовали бы минимального расхода свежей воды и не

загрязняли окружающую среду. В частности, необходимо: разрабатывать научно обоснованные нормы расхода воды;

• расширить использование возвратных вод;

• повысить эффективность очистки сточных вод;

• совершенствовать процессы с целью обеспечения возможно полного использования отходов производства для уменьшения потребности в очистных сооружениях.

Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) является важнейшей структурной составляющей национальной экономики, которая обеспечивает функционирование всех ее звеньев и повышение уровня жизни населения. Топливно-энергетический комплекс Республики Беларусь включает системы добычи, транспорта, хранения, производства и распределения основных видов энергоносителей: природного газа, нефти и продуктов ее переработки, твердых видов топлива, электрической и тепловой энергии.

Основная задача ТЭК — устойчивое обеспечение общественного производства и населения топливно-энергетическими ресурсами, а также продукцией переработки топлива.

Структурно ТЭК представляет собой комбинированную технологическую систему. Он подразделяется на топливную промышленность и энергетику.

Топливная промышленность включает в себя нефтяную (добыча, транспортирование и переработка нефти), газовую (добыча, переработка, транспортирование, распределение, хранение газа) и торфяную промышленность (добыча торфа, изготовление торфобрикетов и побочных химических продуктов). Энергетика в нашей стране представлена преимущественно электроэнергетикой, которая, в свою очередь, включает в себя выработку электрической и тепловой энергии на тепловых электростанциях ⁽ГРЭС и ТЭЦ) и электрической — на гидравлических (ГЭС), а также доставку электрической энергии потребителям посредством высоковольтных линий электропередач.

С точки зрения технологических принципов переработки сырья в готовую продукцию в топливно-энергетическом комплексе используются преимущественно химические, гидроме­ханические и тепловые процессы.

Топливно-энергетический комплекс характеризуется устой­чивыми предметными связями с другими хозяйственными ком­плексами Республики Беларусь, а также зарубежных стран. Он является одним из главных поставщиков сырья для химико-лес­ного комплекса. Машиностроительный комплекс изготавливает для ТЭК энергетическое оборудование, транспортный — обеспе­чивает доставку его продукции потребителям, а строительный — создание или модернизацию производственных фондов.

Существующая база, а также уровень потребностей народного хозяйства в энергоресурсах показывают, что Беларусь за счет собственных ресурсов может удовлетворить потребности только на 10-15 %. С учетом недостатка топливно-энергетических ресурсов и зависимости республики от зарубежных поставок разработаны основные направления развития топливно-энергетического комплекса:

• снижение энергоемкости продукции;

• улучшение качественно-количественного регулирования потребления топливно-энергетических ресурсов;

• повышение коэффициента полезного использования топлива;

• снижение потребления энергоресурсов за счет внедрения новых ресурсосберегающих технологий, оборудования, приборов и материалов;

• повышение эффективности работы котельных компрессорных установок;

• увеличение в топливном балансе республики доли местных видов топлива и отходов производства, нетрадиционных и возобновляемых источников;

• снижение потребления сжиженного газа за счет перевода жилищного фонда на природный газ;

• улучшение структуры топливного, энергетического и топливно-

энергетического баланса;

• совершенствование организации управления комплекса;

• обоснование возможности выработки и потребления атомной энергии.

4.

Все технологические процессы в промышленности связаны с затратой или выделением энергии, или со взаимными превращениями энергии одного вида в другой. Энергия необходима как для проведения самого технологического процесса, так и для транспорта сырья и готовой продукции, для вспомогательных операций (сушки, дробления, фильтрации и др.). Поэтому все технологические процессы являются потребителями энергии.

Наиболее широкое практическое применение в промышленности имеют механическая, электрическая, ядерная, тепловая, химическая и другие виды энергии.

Механическая энергия проявляется при взаимодействии, движении отдельных тел или частиц. К ней относят энергию движения или вращения тела, энергию деформации при сгибании, растяжении, закручивании. Эта энергия широко используется в транспортных и технологических машинах.

Электрическая энергия в промышленности применяется для получения механической энергии, для осуществления физических и механических процессов обработки материалов, дробления, измельчения, перемешивания, центрифугирования и т. д., для нагревания, проведения электрохимических реакций, использования электростатических явлений Источником электрической энергии является энергия воды на гидростанциях (ГРЭС) и превращение тепловой энергии, полученной при сгорании топлива (тепловые электростанции — ТЭЦ) или в результате ядерных реакций (атомные электростанции — АЭС), в механическую, а затем механической в электрическую.

Тепловая энергия, получаемая при сжигании топлива, широко применяется для отопления, проведения многочисленных технологических процессов (нагревания, плавления, выпарки, сушки, перегонки и т. д.), а также в качестве источника теплоты для проведения эндотермических реакций.

Химическая энергия, выделяющаяся в процессе экзотермических химических реакций, служит ценным источником теплоты для обогрева реагентов, используется для проведения эндотермических химических процессов. Например, в производстве аммиачной селитры теплота, выделяющаяся в результате экзотермической реакции, используется для выпаривания реакционной массы и ее кристаллизации. Химическая энергия применяется в гальванических элементах и аккумуляторах, где она преобразуется в электрическую. Эти химические источники энергии характеризуются высоким к. п. д.

Невосполнимые источники энергии имеют три харак­терных признака:

• полезные ископаемые исчерпаемы;

• выброс вредных веществ при преобразовании ископаемых энергоносителей приводит к загрязнению окружающей среды;

• залежи полезных ископаемых находятся лишь в некоторых районах земного шара.

Альтернативой этим ресурсам являются возобновляемые источники энергии – солнечное тепло, энергия воды и ветра, энергия биомассы и др., которые представляют так называемые нетрадиционные виды энергетики.

Геотермальная энергия – это запасы теплоты, имеющейся в глубинах земли. Особенный практический интерес представляют горячие источники воды и пара (гейзеры). Они используются как для отопления, проведения высокотемпературных процессов, так и для производства электроэнергии.

Ветер как носитель кинетической энергии используется человеком уже многие века (парусный флот, ветряные мельницы). Ветроэнергетика использует силу ветра. От ветра получают механическую энергию, которую затем преобразуют в электрическую. Наибольшее развитие ветроэнергетика получила в странах Западной Европы (Германия, Дания, Нидерланды), в США (штат Калифорния).

Энергия воды подразделяется на энергию рек и энергию морских приливов.

Энергия рек широко используется в производстве электроэнергии в странах, богатых гидроресурсами.

Энергия морских приливов есть разновидность гидроэнергии водного потока. Морские приливы обладают огромной энергией, зависящей от высоты приливной волны, которая достигает 10-20 м. Мировой технический потенциал морских приливов составляет около 500 млн. т условного топлива в год.

Световая (и фото-) энергия приобретает все большее значение в промышленности, используется при создании фотоэлементов, фотоэлектрических датчиков, автоматов и т. д., а также для реализации большого числа фотохимических процессов в химической технологии. Перспективным источником энергии является энергия Солнца.

Гелиоэнергетика – энергия, полученная от Солнца. Солнечная энергия представляет такой потенциал ресурсов, который намного превышает потенциал ископаемых, Для преобразования энергии Солнца используют солнечные батареи. Энергия солнечных батарей используется для освещения, радиовещания, других бытовых нужд – для получения тепловой энергии, в частности для отопления жилищ.

Биоэнергетика – это энергетика, основанная на использовании биомассы. Биомасса – это сложный комплекс веществ, из которых состоят растения и животные. Основу биомассы составляют материалы биологического происхождения, продукты жизнедеятельности и отходы органического происхождения: отходы переработки древесины, отходы зерноперерабатывающей и сахарной промышленности, навоз, городские стоки, мусор и др.

«Холодная» энергетика - способы получения энергоносителей путем физико-химических процессов, идущих при низких температурах.

Большое количество энергии может быть получено при управляемой термоядерной реакции синтеза ядер тяжелого водорода с образованием гелия. Осуществление управляемой реакции синтеза даст возможность получения неограниченного источника энергии.

В целом в РБ нетрадиционные и возобновляемые источники и вторичные ресурсы должны к 2015 г. составить 0,6 млн т условного топлива.

Сбережение теплоты и энергии является важнейшей государственной задачей. Достижение этой цели должно быть обеспечено проведением целого комплекса энергосберегающих мероприятий. Одним из важнейших направлений в технологии является создание малоемких производств за счет применения эффективных катализаторов, ультразвука, магнитного поля, вакуума и других прогрессивных методов интенсификации технологических процессов.

Дата добавления: 2014-01-05