Кратко охарактеризуйте роль воды в осуществлении различных технологических процессов

Обновлено: 19.05.2024

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. Такие возможности используются на большинстве бумажных комбинатов. Потребление воды промышленностью в настоящее время достигло огромных размеров. По оценкам специалистов, безвозвратное водопотребление составляло
около 150 куб. км в год, то есть 1% устойчивого стока пресных вод. В настоящее время люди ежегодно расходуют 3000 км пресной воды.
На долю сельского хозяйства приходиться более 2/3 мирового потребления воды, примерно 17% посевных площадей во всем мире являются орошаемыми. Сейчас в мире под посевные площади занято около 15 млн. кв. км.

Коммунально-бытовое потребление воды превышает 20 км /год. Уровень развития коммунального водоснабжения определяется двумя показателями: обеспеченностью населения централизированным водоснабжением и величиной удельного водопотребления. Важной задачей является сокращение потребления водопроводной воды на технические нужды.

6 Какова роль воды в различных промышленных производствах? Предложите свой проект по режиму экономии производственного потребления воды.

Вода применяется в промышленности в больших объемах. Она используется в качестве теплоносителя в металлургии (например, при производстве чугуна, стали, меди, никеля и т.д.), в качестве растворителя или реагента в химическом синтезе (например, при изготовлении каучука, лавсана, капрона, бумаги).

Для того, чтобы снизить объемы потребления воды в промышленности, необходимо внедрять методы очистки воды, чтобы затем повторно использовать ее – должен быть настроен циклический процесс, при котором использованная вода очищалась бы и возвращалась на исходную стадию промышленного цикла.

*Цитирирование задания со ссылкой на учебник производится исключительно в учебных целях для лучшего понимания разбора решения задания.

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.

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.

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:

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 очистка

Как же выбрать правильный метод?

Вода должна пройти несколько этапов, которые изменяются, исходя от нужд производства.

Предварительная фильтрация-д ля 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.

Электромагнитный, с помощью прибора, который отвечает за удаление накипи и солевых отложений в технических аппаратах.
Ионообменный, с помощью гелеподобной смолы, которая задерживает соли жесткости.

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.

В современном мире с его высокоразвитыми технологиями все большее значение приобретает качество исходного сырья и сопутствующих технологическому процессу продуктов. Наиболее часто в производственных процессах используется вода. Поэтому на предприятиях различных отраслей промышленности стоит задача получить воду, соответствующую определенным требованиям.

Можно обозначить следующие направления использования воды в технологическом процессе:

Вода выступает в качестве сырья для конечного продукта. Например, в пищевой промышленности, в производстве косметических средств, лекарственных препаратов, автокосметики и т.д. В этом случае от применяемой воды напрямую зависит качество получаемого продукта и его конкурентные преимущества.
Вода используется в технологическом процессе. Например, для линий гидроабразивной резки, для линий порошковой окраски, в электронной промышленности. В этом случае от параметров воды может зависеть надежность и срок работы используемого оборудования (как правило, дорогостоящего) или качество получаемого изделия.
Вода сопутствует технологическому процессу, как, например, оборотная вода систем охлаждения, нагрева, кондиционирования и т.п. От ее качества зависит срок службы коммуникаций.

Для разных отраслей промышленности существуют свои требования к параметрам используемой воды.

Условно можно выделить основные категории, согласно которым нормируется качество воды.

Как мы видим, для различных областей промышленности может требоваться вода совершенно разного качества. Но есть одно требование, общее для всех предприятий – это СТАБИЛЬНОСТЬ результата.

Именно по этой причине, сегодня в промышленной подготовке воды наибольшее распространение получили мембранные системы водоочистки.

Отличие таких систем от традиционных накопительных (сорбенты, ионообменные смолы, обезжелезивающие материалы) в том, что в процессе фильтрации они не накапливают внутри себя загрязнения, а механически отделяют их. Этот принцип исключает вероятность попадания нежелательных примесей в очищенную воду. Благодаря такой технологии, даже при значительном ухудшении параметров исходной воды, качество очищенной воды остается стабильно высоким.

Подробнее о методе мембранной фильтрации Вы можете прочитать на нашем сайте в разделе Статьи.

Типовые схемы комплексов водоподготовки

Можно выделить основные типовые схемы комплексов водоподготовки.

Получение питьевой воды.

Блок предварительной очистки (если требуется); требуемой производительности;
Блок кондиционирования – фильтр с загрузкой из активированного угля;
Емкости для запаса очищенной воды.

Получение дистиллированной воды.

Блок предварительной очистки (если требуется); требуемой производительности;
Емкости для запаса очищенной воды.

В некоторых случаях (при малом солесодержании исходной воды) может быть достаточно применения одноступенчатого обратного осмоса. Такая схема водоподготовки является экономически выгодной альтернативой применяемым ранее дистилляторам-испарителям, потребляющим большое количество электроэнергии.

Получение деионизованной и сверхчистой воды.

Блок предварительной очистки (если требуется); требуемой производительности;
Емкости для запаса очищенной воды;
Блок глубокой очистки – фильтры с ионообменной смолой в Н+ и ОН- форме (если требуется).

Благодаря стабильно высокому качеству воды на выходе со второй ступени обратного осмоса, ресурс ионообменных смол в Н+ и ОН- форме становится очень высоким. Поскольку подобные смолы являются дорогостоящими, использование перед ними установок двухступенчатого обратного осмоса позволяет существенно снизить эксплуатационные затраты на замену смол.

При проектировании комплексной системы водоподготовки для конкретного технологического процесса необходимо учитывать данные анализа исходной воды, требования к очищенной воде, необходимый суточный и пиковый расход очищенной воды, условия для размещения оборудования.

Задача эта нелегкая, поэтому при выборе оборудования необходимо обратиться к профессионалам.

Читайте также: