Оборотное водоснабжение (ОВС) представляет собой замкнутые системы водопотребления, где вода многократно используется в производственных процессах после предварительной очистки. В черной и цветной металлургии, где водоемкость достигает 10–50 м³/т продукции, ОВС критически важно для снижения нагрузки на природные водные ресурсы, удешевления производства и соответствия экологическим нормам. Черная металлургия (производство чугуна, стали) генерирует стоки с высокими температурами, взвесями и солями, а цветная (медь, алюминий, цинк) — с тяжелыми металлами, кислотами и щелочами. Переход на ОВС позволяет сократить водозабор до 5–10% от исходного и минимизировать сбросы.
На каком этапе это необходимо
ОВС внедряется на всех водоемких этапах металлургического цикла, где вода используется для охлаждения, промывки, гидротранспорта и пылеподавления. Основные этапы:
Черная металлургия
- Доменный процесс: Охлаждение печей, кожухов, кожухов газоочистки (водный расход 1–3 м³/т чугуна). Необходимость ОВС — из-за высоких тепловых нагрузок и взвешенного шлама.
- Сталеплавильное производство: Охлаждение электродуг, конвертеров, прокатных станов (до 20 м³/т стали). Здесь ОВС решает проблему температурных стоков (50–80°C) и масляных эмульсий.
- Прокатные и отделочные цеха: Промывка металла, охлаждение валков, гидравлическая обрубка (5–15 м³/т проката). Критично для удаления окалины и смазок.
- Коксохимическое производство: Газоочистка, охлаждение коксового газа (10–20 м³/т кокса). Стоки с фенолами и аммиаком требуют раздельного оборота.
Цветная металлургия
- Плавка и рафинирование: Охлаждение электролизных ванн (алюминий — до 50 м³/т), плавильных печей (медь — 20–30 м³/т). Высокая минерализация и фториды.
- Гальваника и травление: Промывка после травления (HCl, H₂SO₄, HNO₃), гальванические линии (1–5 м³/т). Стоки с тяжелыми металлами (Cu, Ni, Cr, Zn).
- Электролиз и гидрометаллургия: Охлаждение электролизеров, промывка катодов (цинк, медь — 10–40 м³/т). Кислотные стоки с растворенными металлами.
- Литейное производство: Формовка, охлаждение форм (5–10 м³/т).
ОВС обязательно на этапах с повторяющимся использованием воды (≥70% оборота), где сбросы регулируются нормами (СП 32.13330.2018, ПДК по металлам <0,1 мг/л).
Какая с этого выгода
Внедрение ОВС дает экономический, экологический и технологический эффект:
Экономическая выгода:
- Снижение водозабора на 80–95% (с 30–50 до 1–5 м³/т продукции).
- Экономия на водоподготовке: 20–40% капитальных затрат, 30–50% эксплуатационных.
- Сокращение затрат на очистку стоков: до 70% за счет минимизации сбросов (экономия 5–15 руб./м³).
- Общая окупаемость: 2–4 года при водоемкости >10 м³/т.
Экологическая выгода:
- Снижение сбросов в 10–20 раз (с 20–40 до 1–2 м³/т).
- Соответствие нормам (ФЗ-7 «Об охране окружающей среды», ПДК по Fe <0,3 мг/л, Cu <1 мг/л).
- Снижение теплового и химического загрязнения водоемов.
Технологическая выгода:
- Стабильное качество воды (контроль TDS, pH, взвесей).
- Увеличение КПД оборудования (меньше накипи, коррозии).
- Гибкость: каскадные контуры (грязная → чистая вода).
Перечень предварительного оборудования
Предварительная очистка в ОВС — многоступенчатая, с учетом специфики стоков. Основной перечень:
1. Механическая очистка:
- Сепараторы/отстойники (радиальные, вертикальные) — удаление взвесей >100 мкм, производительность 1000–5000 м³/ч.
- Песколовки/гридобарьерные решетки — для шлама и крупных фракций.
2. Физико-химическая очистка:
- Коагуляторы-флотаторы (ДФУ, ИФ) — удаление масел, эмульсий, коллоидов (до 95%).
- Установки реагентного обессоливания (сульфат Алюминия/полифлокулянты).
3. Теплообмен и охлаждение:
- Градирни/барабанные охладители — сброс тепла до 30–40°C.
- Теплообменники (трубчатые, кожухотрубные) — рекуперация тепла.
4. Химическая нейтрализация:
- Нейтрализаторы (кислоты/щелочи) — контроль pH 6,5–8,5.
- Осаждающие установки для металлов (NaOH + полимеры).
5. Фильтрация и доочистка:
- Песчаные/дисковые фильтры (тонкой очистки, 20–50 мкм).
- Мембранные модули (УФ, ультрафильтрация) — для цветной металлургии.
6. Контроль и автоматика:
- Датчики (pH, TDS, мутность, металлы) + АСУ ТП.
- Системы продувки (5–10% от циркуляции) для контроля засоления.
Заключение
Оборотное водоснабжение — ключ к устойчивому развитию черной и цветной металлургии. Внедрение на критических этапах с правильным подбором оборудования окупается быстро, снижая риски штрафов и дефицита воды. Рекомендуется начинать с аудита стоков и пилотных установок для оптимизации под конкретное предприятие.