Capitolul IX
CERERE INDUSTRIALĂ DE APĂ
Pentru majoritatea industriilor, apa este un factor de producție. Poate fi folosit ca materie primă și poate fi încorporat în produsul finit sau poate acționa ca un auxiliar în timpul procesului de fabricație. Utilizările industriale ale apei sunt extrem de diverse. Proprietățile fizice și chimice foarte specifice ale apei sunt bine folosite, dar adesea abundența relativă și costul redus determină utilizarea acesteia pentru utilizări care nu sunt neapărat specifice. În cele din urmă, trebuie remarcat faptul că fiecare utilizator industrial folosește în general apa pentru utilizări diferite.
9.1. UTILIZĂRI INDUSTRIALE ALE APEI
Vom cita, fără a pretinde desigur că sunt exhaustivi, unele utilizări industriale ale apei. Apa este o materie primă în industria textilă, papetărie, produse chimice și industria alimentară. Apa este utilizată pentru transportul materialelor în timpul procesului de fabricație, de exemplu în fabricile de hârtie. Apa este utilizată pentru sortarea materialelor prin flotație sau decantare. Proprietățile solventului apei sunt uneori folosite, ca în dulciurile unde zahărul este astfel extras din sfeclă. Apa este utilizată în siderurgie pentru stingerea metalelor. Apa lichidă este utilizată pentru fabricarea vaporilor de apă în cazane, a aburului utilizat pentru producerea de energie mecanică sau pentru transportul caloriilor. Apa este utilizată în scopuri de răcire, în special în centralele termice unde joacă rolul de sursă rece, dar și în industria chimică și a oțelului. În cele din urmă, apa este utilizată pentru numeroase spălări și pentru evacuarea deșeurilor organice, minerale sau calorice în mediul natural.
O anumită utilizare necesită un volum sau un debit de apă. Dar această utilizare în general nu poate găzdui orice apă. Capacitatea apei de a satisface o utilizare este evaluată în funcție de criteriile fizice, chimice sau bacteriologice specifice acelei utilizări. Unele utilizări sunt foarte sensibile la variațiile cantității sau calității apei furnizate acestora. Cerințele lor sunt apoi bine cunoscute. Acesta este cazul cu apa destinată producerii de abur în cazane (tabelul 9.1). Pentru alte utilizări mai puțin sensibile, cerințele sunt adesea mult mai vagi. Acesta va fi cazul apei de răcire a centralelor termice, o utilizare pe care o vom studia în special mai jos.
Condiții care trebuie îndeplinite de apa cazanului,
prin amabilitatea Société Degrémont (1972)
Presiune de lucru
până la 15 bare
Cazan tip 1
pH la 25 o C max
TAC în grade max
Mini franceză
Na 3 PO 4 în mg/l minim
SiO2 în mg/l max
TAC în grade franceze
NaOH gratuit (mg/l max
Săruri totale în g/l max
1 A: Cazan cu tub de fum;
B: Cazan cu tub cu apă cu circulație naturală;
C: Cazan cu tub cu apă cu circulație artificială.
Având în vedere o utilizare luată izolat (fig. 9.1), cererea D este satisfăcută printr-o retragere P din mediul extern și prin reciclarea apei deja utilizate în timpul utilizării. O parte din apă este consumată. Acest consum rareori corespunde unei dispariții a moleculei de apă în sine (acesta este totuși cazul anumitor electrolize), dar constă în general din apa încorporată în produs, precum și din apa care iese din circuite, cel mai adesea sub formă de vapori, în timpul procesului de utilizare. O parte din apă este reciclată după utilizare, alta este eliberată în mediul natural.
Smochin. 9.1. Diagrama utilizării industriale a apei.
Definim rata de reciclare ca fiind raportul:
Această rată, zero atunci când taxa este egală cu cererea, ar tinde spre 1 dacă taxa ar tinde spre 0.
Utilizarea apei în industrie modifică, adesea profund, caracteristicile sale fizico-chimice. O caracterizare generală a efluenților din diferite industrii poate fi găsită în Tabelul 9.2. Descărcările, încărcate cu deșeuri organice, minerale sau calorice sunt la originea poluării cronice a mediilor acvatice care nu trebuie confundate cu poluarea accidentală, rezultată din funcționarea defectuoasă a instalațiilor industriale, întreruperi de circuit sau accidente de transport. Într-adevăr, chiar dacă aceste două tipuri de poluare au în comun faptul că perturbă într-o măsură mai mare sau mai mică ecosistemele acvatice, nu o fac în același mod și, mai presus de toate, mijloacele de combatere a acestora diferă considerabil.
Caracteristicile efluenților din diferite tipuri de industrii și natura produselor evacuate, conform Degrémont (1972) și AFB Seine-Normandie (1976 b), cu autorizarea Degrémont, document Agence de l'eau Seine-Normandie
Caracteristicile efluenților și poluanților
Concentrație mare de materie organică dizolvată și suspendată, sânge, proteine, grăsimi.
Concentrație mare de materie organică dizolvată și în principal proteine, lactoză și grăsimi. Apă foarte acidă sau foarte alcalină.
Tabelul 9.2 (continuare)
Fabrici de bere și distilerii
Concentrație mare de materie organică dizolvată și suspendată (zaharuri și proteine).
Conținut ridicat de materie organică dizolvată care conține zahăr și amidon fermentat. Materie azotată.
Tratament de suprafață
și electrometalurgie
Conținut ridicat de substanță uscată (în special organică) și DBO. Aciditate puternică.
Grăsimi abundente, aciditate și salinitate ridicate, DBO foarte mare.
Niveluri ridicate de DBO și materie organică dizolvată (amidon și subproduse), niveluri ridicate de potasiu, azot.
Argile, mătase și uleiuri din operațiunile de spălare și din minereuri. PH foarte acid, nitro derivați, COD ridicat (fabricarea coloranților și sinteza organică). Conținut ridicat de clorură, DBO ridicat (fabricarea de cauciuc și polimeri sintetici).
Niveluri ridicate de alcalinitate și materie organică, detergenți.
Prezența solvenților, coloranților, sulfurilor, grăsimilor, substanțelor chimice reducătoare: DBO foarte mare.
Apă alcalină sau acidă: posibil pesticide.
COD și DBO ridicate, materie organică abundentă, materie în suspensie abundentă, lignină, sulfiți, fibre, alumină, titan, săruri de mercur, sulfuri, fenolici, mercaptani, derivați de lignină.
Ape care pot fi foarte încărcate cu cianuri și sulfuri.
Grăsimi și uleiuri
Acide sau alcaline, cromate, cianurate, fluorurate, fier, cupru și aluminiu, surfactant, Cr, Cd, Cu, Pb etc.
Acizi, acid fluorhidric, clorură ferică, materii în suspensie, fier, metale grele, mercur.
Mercur, fluoruri, SO 2, solide suspendate.
Tabelul 9.2 (continuare)
Energia nucleară și materialele radioactive
Rafinării, produse petrochimice
Elemente radioactive, apă caldă
Hidrocarburi alifatice și aromatice, sulfuri, solide în suspensie cu puțină DBO.