При снижении расходов воды сточные воды, поступающие на очистные сооружения, практически всегда имеют повышенное количество загрязнений, поскольку при неизменном технологическом процессе общее количество загрязнений в сточных водах остается постоянным. Это обстоятельство может осложнить работу очистных сооружений, особенно при биологическом методе очистки сточных вод. Для уменьшения концентрации загрязнений целесообразно предусматривать частичное удаление их на локальных очистных установках, а также возможность последующей утилизации.

При строительстве новых и реконструкции действующих промышленных предприятий большое значение имеет внедрение новых технологических процессов и разработка систем оборотного водоснабжения вместо прямоточных. Так, например, при прямоточной системе для выработки 1 т высококачественной целлюлозы требуется 350…400 м³ воды, а при оборотной – 150…200 м³.

Наиболее широко применяются системы оборотного водоснабжения при наличии сточных вод, имеющих лишь термальные загрязнения. В этом случае эти воды проходят через охладительные сооружения (градирни, брызгальные бассейны, пруды) и вновь подаются в производство. В процессе мокрого обогащения руд и при гидрозолоудалении воды загрязняются, и перед повторным использованием их следует отстаивать. За последнее время оборотное водоснабжение внедрено практически во всех охлаждающих системах. Опыт эксплуатации таких систем показывает, что повторное использование отработанных вод более экономично, чем освоение новых источников водоснабжения. Большое значение имеет также научное обоснование норм расхода воды на единицу готовой продукции или используемого сырья.

Значительная экономия воды и снижение потерь ценных продуктов достигаются в результате замены водяного охлаждения воздушным. Применение аппаратов воздушного охлаждения на нефтеперерабатывающих заводах позволяет уменьшить расход воды для производственных целей в 3…5 раз.

На металлургических предприятиях сокращение водопотребления возможно при замене парового привода в кислородных и паровоздушных станциях электрическим, а также при замене в газоочистках доменного и сталеплавильного цехов водяной очистки на воздушную. Целесообразно применение воздушного охлаждения и на предприятиях химической промышленности в производствах капролактама, аммиака и т.д. Для сокращения водопотребления на металлургических заводах и предприятиях цветной металлургии весьма перспективным является применение испарительного охлаждения. Следует также учитывать, что количество пара, отходящего от установок испарительного охлаждения, вполне достаточно для нужд технологического процесса, а также отопления, вентиляции и горячего водоснабжения предприятия.

Применение аппаратов воздушного охлаждения сводит к минимуму потребность в охлаждающей воде. Кроме того, аппараты с воздушным охлаждением надежнее аппаратов с водяным охлаждением.

Одним из путей утилизации производственных сточных вод является использование их в сельском хозяйстве для нужд орошения. Естественно, сточные воды, имеющие преимущественно минеральные загрязнения, применять для орошения нецелесообразно, поскольку удобрительная ценность их невелика, а содержание в них токсичных веществ или солей отрицательно влияет на жизнедеятельность почвенной микрофлоры. Кроме того, эти вещества разрушают структуру почв. Сточные воды, содержащие органические вещества, могут быть использованы для орошения самостоятельно, а также вместе с бытовыми сточными водами после предварительной механической очистки. Наиболее пригодными для орошения являются сточные воды некоторых производств пищевой (табл. 4.3), химической и легкой промышленности. Целесообразно применение в целях орошения сточных вод предприятий по производству минеральных удобрений, азотной кислоты и т.д.

Сточные воды, опасные по  санитарным показателям (например, от кожевенных заводов), применять для орошения запрещается. Воды с высокой концентрацией органических загрязнений от дрожжевых и крахмальных заводов перед использованием необходимо разбавлять, а от ликероводочных заводов – обрабатывать известью.

Нормы орошения зависят от многих факторов: концентрации сточных вод, вида выращиваемых культур, климатических условий, типа почв. Использование производственных сточных вод на полях орошения должно быть согласовано с органами Государственного санитарного надзора. Основным требованием к предназначенным для орошения производственным сточным водам является исключение возможности вредного их воздействия на почву, подземные воды, выращиваемые культуры, а также на здоровье людей.

Таблица 4.3

Содержание удобрительных веществ в сточных водах предприятий пищевой промышленности

Весьма перспективны для орошения сельскохозяйственных культур сточные воды крахмальных заводов, которые могут быть использованы во всех почвенно-климатических зонах; при этом наибольшей удобрительной ценностью обладают сточные воды производства картофельного крахмала. За счет высокого содержания элементов питания в этих водах повышается плодородие почв и урожай сельскохозяйственных культур (урожай кукурузы и многолетних трав при орошении повышается в 2…3 раза).

Меньшей удобрительной ценностью обладают сточные воды сахарных заводов. Применение их целесообразно (после предварительного осветления) для орошения черноземных почв. При использовании сточных вод для орошения значительная часть площади полей фильтрации, где ранее очищались сточные воды сахарных заводов, может быть возвращена в сельскохозяйственное землепользование.

Представляет интерес также использование спиртовой барды, которая образуется при производстве спиртов на основе растительного сырья, как добавки в корм для скота. В этой связи целесообразно расположение животноводческих ферм в непосредственной близости от промышленного объекта.

Эффективным путем снижения загрязненности производственных сточных вод является извлечение из них ценных веществ, которые попадают в сточные воды в виде отходов в процессе производства. Извлечение ценных веществ осуществляется либо в цехах сразу после выхода отработанных сточных вод из технологического аппарата, либо в прицеховых локальных установках. Как правило, ценные вещества извлекают из сточных вод не только для снижения концентрации загрязнений, но и для их утилизации.

Из сточных вод нефтеперерабатывающих и нефтедобывающих заводов извлекаются и утилизируются нефть и нефтепродукты, из сточных вод целлюлозно-бумажных комбинатов – целлюлозное волокно. В сульфатцеллюлозном производстве после варки целлюлозы регенерируются крепкие щелоки; сульфитцеллюлозные щелоки используются для получения спирта и дрожжей. Из сточных вод фабрик первичной обработки шерсти (ПОШ) извлекают шерстный жир, который идет на изготовление ланолина – ценного продукта, применяемого в медицинской, электронной, парфюмерной и других отраслях промышленности.

В сооружениях механической очистки сточных вод от производства минеральных пигментов задерживается практически чистый пигмент.

Для очистки от сероводорода дренажных вод законтуренных скважин и вод внутрикарьерного водоотлива горно-химических комбинатов может быть применен физико-химический метод очистки с последующей аэрацией в скрубберах-дегазаторах (при концентрации сероводорода 50…100 мг/л). Выделяющийся сероводород используется для получения серной пасты.

Для обезвреживания сернисто-щелочных сточных вод нефтеперерабатывающих заводов рекомендуется карбонизировать их диоксидом углерода, содержащимся в дымовых газах, с получением раствора кальцинированной соды. Может быть применен также метод электролиза, при котором регенерируется щелочь.

Очистка сточных вод предприятий вискозного волокна включает применение регенеративных методов с целью возврата цинка в производство.

На кожевенных заводах проектируются установки по извлечению и утилизации хрома и шерсти.

Способы извлечения ценных примесей из производственных сточных вод могут быть различны, и их применение обосновывается многими факторами.

Для извлечения тяжелых металлов применяются химические и физико-химические методы. При производстве фото- и киноматериалов образуются воды, содержание серебра в которых составляет 20…70 мг/л. В локальной установке по регенерации серебра сточные воды собираются в резервуар, из которого насосом перекачиваются в емкость и в ней подогреваются острым паром до температуры 35…45 °С. В эту же емкость подается 10 %-й раствор сульфата железа. Затем воды самотеком поступают в реактор, в котором при рН = 9,2…10,2 образуется осадок, содержащий серебро. Вместе с водой осадок поступает в отстойник, откуда насосом перекачивается в сушилку. В подсушенном виде осадок отправляют на завод, где его утилизируют. Вода, освобожденная от серебра, из отстойника направляется на очистные сооружения. В течение года на установке перерабатывается 25 тыс. м³ воды, содержащей серебро, и утилизируется около 500 кг серебра.

При производстве калиевой селитры отходом является рассол с содержанием хлорида натрия 220…250 г/л, С вводом на заводе цеха утилизации хлорида натрия содержание последнего в общем стоке снизилось с 4 800 до 1 200 мг/л, При этом ежегодно утилизируется свыше 3 500 т хлорида натрия, 40 % которого выпускается в виде химической продукции реактивной чистоты.

Таким образом, сточные воды промышленных предприятий представляют собой сложные водные растворы. Методы их обработки, пути использования и возможность утилизации содержащихся в них ценных веществ должны обосновываться с учетом технологии производства, экономических факторов, санитарных требований и местных условий.