Вода в промышленности. Виды и качество потребляемой воды

Вода широко используется в химической промышленности, редким исключением являются процессы, в которых не участвует вода. В одних случаях вода служит сырьем и реагентом, непосредственно участвующим в основных химических реакциях, а в других вода употребляется как растворитель, теплоноситель или охладитель, а также для других самых разнообразных физических операций.

В перспективе природная вода может использоваться как источник промышленного сырья. В воде морей и океанов содержатся почти все элементарные вещества периодической системы элементов, но в небольших количествах. Так, например, в воде содержится в виде различных солей.

Если учесть, что общая масса воды на земном шаре велика и составляет 1,4*10¹⁸ т, то содержание различных веществ в воде выражается внушительными цифрами.

Основным источником промышленного водоснабжения в нашей стране являются речные воды. Однако территориальное распределение их крайне неравномерно.

В районах с дефицитным водоснабжением уже сейчас для нормальной эксплуатации и расширения многих химических предприятий и комплексов требуется проводить весьма сложные и дорогостоящие мероприятия по регулированию и переброске стока на большие расстояния и использовать подземные воды. Все это сопряжено со значительными дополнительными материальными и денежными затратами и в связи с этим с ухудшением технико-экономических показателей производства химической продукции.

Развитие химической промышленности вызывает огромный рост потребности в воде (современные химические предприятия расходуют большое количество воды, измеряемое миллионами кубических метров в сутки).

Так, например, современный завод капронового волокна расходует столько же воды, сколько потребляет ее город с населением 120 тыс. человек. Специализированный завод пластмасс, включающий производство мономеров, по потреблению воды эквивалентен городу с населением 400 тыс. человек. Мощный современный электрохимический комбинат по производству продуктов хлор органического синтеза потребляет столько же воды, сколько город с населением 800 тыс. человек. Наряду с этим химические пред­приятия сбрасывают большие количества сильно загрязненных вод.

Таким образом, рациональное комплексное использование водных ресурсов в условиях быстро развивающейся химической промышленности и других отраслей народного хозяйства становится крупной технологической, технической и экономической задачей.

Технологический аспект в решении водной проблемы заключается в новом подходе к разработке технологической схемы. Рациональное водопотребление должно быть обязательным в каждом технологическом процессе. Необходимы создание процессов, требующих минимальных расходов свежей воды, разработка научно обоснованных норм ее расхода в химических производствах и совершенствование технологических процессов в направлении возможно полного использования отходов производства, что снизит потребность в очистных сооружениях. Насколько это важно, можно судить по тому, что в настоящее время затраты на строительство очистных сооружений составляют примерно 20% стоимости химических предприятий.

В зависимости от назначения потребляемая вода условно подразделяется на промышленную и питьевую; в каждой из них содержание примесей регламентируется соответствующим ГОСТ.

Питьевая вода в первую очередь освобождается от бактерий; к ней предъявляются особые требования в отношении вкуса, цвета, запаха.

Промышленные воды не должны содержать примесей больше допустимой нормы, которая устанавливается в зависимости от производства, на котором используется вода. Вода для прямоточных паровых котлов не должна содержать двуокись углерода и кислород, вызывающих коррозионное разрушение труб, и может содержать не более 0,2-0,3 мг/л сухого остатка. Соли в паровых котлах, отлагаясь на внутренней поверхности труб в виде накипи, снижают теплопроводность металла; происходит перегрев труб и преждевременный их износ.

Повышенные требования в отношении чистоты предъявляются к воде в производстве полупроводников, люминофоров и некоторых других материалов.

Качество воды характеризуется следующими показателями: жесткостью, общим солесодержанием, прозрачностью, окисляемостью и реакцией воды.

Жесткость воды - различают временную, постоянную и общую жесткость. Временная (устранимая) жесткость обусловлена наличием в воде бикарбонатов кальция и магния. Эти соли сравнительно легко удаляются из воды при кипячении, так как при этом они переходят в нерастворимые углекислые соли и выпадают в виде плотного осадка:

(Са, Mg) (НСО₃) —> (Са, Mg)C0₃ + Н₂0 + С0₂

Постоянная жесткость воды обусловлена присутствием в воде хлоридов, сульфатов, нитратов кальция и магния. Эти соли при кипячении не удаляются из воды.

Сумма временной и постоянной жесткости дает общую жесткость, измеряемую в миллиграмм*эквивалентах ионов кальция или магния, содержащихся в виде солей в 1 л воды. Жесткость воды равна единице, если в 1 л ее содержится 1 мг*экв ионов кальция, что соответствует 20,04 мг кальция или 12,16 кг магния.

По жесткости (в мг*экв/л) природные воды подразделяют на очень мягкую (0-1,5), мягкую (1,5-3), среднюю (3-6), жесткую (6-10) и очень жесткую (более 10).

Общее солесодержание, или сухой остаток - масса вещества, остающаяся после испарения воды и высушивания полученного остатка при 105-110 °С. Сухой остаток измеряется в миллиграммах на 1 л воды (мг/л).

Прозрачность воды измеряется толщиной слоя воды, через который можно различать визуально или с помощью фотоэлемента изображение креста или определенного шрифта.

Окисляемость воды определяется числом миллиграммов перманганата калия, израсходованного при кипячении 1 л воды с избытком КМnO₄ в течение 10 мин.

Реакция воды, т. е. ее кислотность или щелочность, характеризуется концентрацией водородных ионов или величиной рН. При рН = 6,5-7,5 вода считается нейтральной, при рН < 6,5 воду называют кислой, при рН > 7,5 - щелочной.