ФАУ «25-й ГосНИИ химмотологии Министерства обороны Российской Федерации», Москва, Россия:

А. В. Десятов, профессор кафедры промышленной экологии, докт. техн. наук, профессор, эл. почта: avdesyatov@mail.ru
Т. А. Павлищева, аспирант

Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева, Москва, Россия:
Д. В. Панфилова, научный сотрудник лаборатории 132 1-го управления, канд. хим. наук

Системы промышленного водоснабжения на многих объектах используют воду из природных источников, при этом часто она должна быть высокого качества. Одним из главных потребителей воды в настоящее время являются металлургические предприятия. Основной объем используемой ими воды поступает в оборотную систему водоснабжения для замены воды, потерянной в результате продувки, испарения, ветрового переноса, утечек, пара или забора из этих систем. Направляемая на восполнение потерь подпиточная вода должна пройти тщательную подготовку во избежание образования отложений, коррозии и других проблем в оборотной системе водоснабжения. Схема и технология процесса водоочистки для металлургического производства зависят от параметров исходной воды и требований к качеству подготовленной подпиточной воды, обеспечивающих нужное качество оборотной воды, главным из которых является низкое содержание солей жесткости, получаемое в процессе водоподготовки. Одним из перспективных методов водоподготовки являются мембранные технологии. Неуклонное снижение затрат на производство 1 м³ воды методом обратного осмоса позволяет использовать его в качестве метода снижения жесткости (умягчения) воды взамен широко применяемого ионного обмена. Показана принципиальная возможность использования процесса обратного осмоса для подготовки подпиточной воды, позволяющего значительно снизить объем используемых реагентов, сократить капитальные и эксплуатационные затраты. Представлены результаты расчета трех вариантов схем обратноосмотической установки: с одной стадией по концентрату, с двумя стадиями по концентрату и с возвратом части концентрата в цикл. Представленные схемы имеют энергопотребление от 0,18 до 0,65 кВт·ч/м³, содержание соли 31 мг/дм³ и остаточную жесткость 0,06 мг-экв/дм³. Указанные схемы также отличаются по объему и концентрации отводимого концентрата, что позволяет оптимизировать антропогенную нагрузку на окружающую среду. Показана возможность снижения ресурсопотребления.

Исследования проведены с использованием оборудования Центра коллективного пользования имени Д. И. Менделеева в рамках проекта № 075-15-2021-688.

1. Kuzin E. N., Kruchinina N. E. Purification of circulating and waste water in metallurgical industry using complex coagulants // CIS Iron and Steel Review. 2019. Vol. 18. P. 72–75.
2. Гусева К. А., Власова А. Ю. Анализ методов умягчения воды в структуре жилищно-коммунального хозяйства // Международный научный журнал «Вестник науки». 2021. № 5. С. 177–185.
3. Кузин Е. Н., Аверина Ю. М., Курбатов А. Ю., Сахаров П. А. Технология безреагентного обезжелезивания артезианской воды для нужд оборотного водоснабжения металлургических предприятий // Черные металлы. 2020. № 10. С. 66–71.
4. Алиева О. О. Эффективные технологические схемы подготовки добавочной воды котлов среднего, высокого давлений и теплосетей // Norwegian Journal of development of the International Science. 2020. № 52. С. 40–47.
5. Kuzin E. N., Kruchinina N. E. Titanium-containing coagulants for foundry wastewater treatment // CIS Iron and Steel Review. 2020. Vol. 20. P. 66–69.
6. Селиванов О. Г., Пикалов Е. С., Романова Л. Н. Оценка эффективности противоточных систем работы натрий-катионитовых фильтров в процессах умягчения воды // Электронный научный журнал «Инженерный вестник Дона». 2022. № 7. С. 1–13.
7. Elsaid K., Sayed E. T., Abdelkareem M. A., Baroutaji A., Olabi A. G. Environmental impact of desalination technologies: A review // Science of the Total Environment. 2020. Vol. 748. P. 1–19. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2020.141528
8. Гумбатов М. О., Ахмедова А. Г., Кафаров Э. К. Химические реакции, протекающие при обессоливании воды и регенерации ионитов сернокислотных производств // European research: innovation in science, education and technology. 2018. № 10. С. 16–18.
9. Шуленина З. М., Багров В. В., Десятов А. В. Вода техногенная: проблемы, технологии, ресурсная ценность. — М. : МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2015. — 401 с.
10. Giwa A., Hasana S. W., Yousufa A., Chakrabortya S. et al. Biomimetic membranes: A critical review of recent progress // Desalination. 2017. Vol. 420. P. 403–424. DOI: 10.1016/j.desal.2017.06.025
11. Soliman M. N., Guen F. Z., Ahmed S. A., Saleem H. et al. Energy consumption and environmental impact assessment of desalination plants and brine disposal strategies // Process safety and environmental protection. 2021. Vol. 147. P. 589–608.
12. Mavhungu A., Masindi V., Foteinis S., Mbaya R. et al. Advocating circular economy in wastewater treatment: Struvite formation and drinking water reclamation from real municipal effluents // Journal of Environmental Chemical Engineering. 2020. Vol. 8. № 4. DOI: 10.1016/j.jece.2020.103957
13. Panagopoulos A. Process simulation and techno-economic assessment of a zero liquid discharge/multi-effect desalination/thermal vapor compression (ZLD/ MED/TVC) system // International journal of energy research. 2020. Vol. 44, Iss. 1. P. 473–495. DOI: 10.1002/er.4948