CC BY
133Особенности использования водных ресурсов в обрабатывающей промышленности
Освещаются тенденции водопотребления обрабатывающими производствами, затрагивается семантический аспект понятий в рамках использования водных ресурсов промышленными предприятиями России. Говорится об особенностях и способах водоснабжения на предприятиях обрабатывающей промышленности, в том числе на нефтехимических производствах, приводятся методы очистки оборотной воды в нефтехимии
Ф.Ф. Галимулина1
ФГБОУ ВО «Казанский национальный исследовательский технологический университет», канд. экон. наук, доцент, 080502e_m@mail.ru
доцент кафедры, г. Казань, Россия
Для цитирования: Галимулина Ф.Ф. Особенности использования водных ресурсов в обрабатывающей промышленности // Компетентность / Competency (Russia). — 2019. — № 9-10
ключевые слова
водные ресурсы, обрабатывающая промышленность, использование свежей воды, нефтехимия, водопотребление, оборотное водоснабжение
огласно результатам исследовании, в россиИскоИ экономике преобладают третиИ (51 %) и четвертый (43 %) технологические уклады, ядрами которых являются обрабатывающие производства, в том числе нефтехимия. В условиях промышленного развития остро стоит проблема интенсификации водопользования, водопотребления и истощения водных ресурсов, которые выступают неотъемлемым ресурсом нефтехимическоИ промышленности и используются в технологических целях в качестве сырья для химического производства, а также в качестве теплоносителя и хладагента. Согласно статистическим данным, превалирующая доля свежей воды используется непосредственно на производственные нужды (рис. 1).
Исследование специфики использования водных ресурсов требует уточнения семантики терминов, определяющих сущность понятиИ «водопользование» и «водопотребле-ние» — категорий использования воды. Водным кодексом РФ закреплены следующие определения: «использование водных объектов (водопользование) — использование различными способами водных объектов для удовлетворения потребностей Российской Федерации, субъектов Российской Федерации, муниципальных образований, физических лиц, юридических лиц», «водопотребление — потребление воды из систем водоснабжения». Таким образом, водопотребители, в том числе нефтехимические предприятия, расходуют водные ресурсы путем их изъятия из мест локализации, последующего перемещения, частичного или полного безвозвратного расходования и возвращения в источник локализации с загрязняющими вещества-
ми; водопользователи же практически не потребляют воду и не извлекают ее из мест естественной локализации.
Интенсивное развитие добывающей промышленности способствует повышению водопотребления в России, в то время как внедрение ресурсосберегающих технологий позволяет сокращать водопользование в обрабатывающих производствах при положительном ежегодном приросте отгрузок товаров, работ и услуг (рис. 2). Так, объемы водопользования в обрабатывающих производствах сократились на 27,24 %, а в добыче полезных ископаемых возросли двукратно — на 111,48 % (за период 2005-2016 гг.).
Основное назначение воды в нефтехимии сводится к реализации технологических целей, вода выступает растворителем твердых, жидких и газообразных веществ, промывной жидкостью, абсорбентом и др. Свойство растворителя обеспечивается за счет нейтральности и нетоксичности водных ресурсов; свойство абсорбента и экстрагента позволяет очищать или насыщать молекулярные соединения химическими веществами. Следующее важное назначение водных ресурсов — обеспечение обогрева или охлаждения оборудования, жидких и газообразных веществ. Сырьевой характер воды в условиях наукоемкого химического производства заключается в переработке воды высокого солесодержания, что способствует добыче ценных природных ископаемых, таких как натрий, магний, уран и др.
Крюковым О.В. проведены исследования альтернативных охлаждающих систем промышленного водоснабжения (прямоточные, с повторным использованием воды, оборотные и комбинированные) и выявлено, что
Компетентность / Competency (Russia) 9-10/2019
МЕНЕДЖМЕНТ 47
сокращению водопотребления и сброса тепла в места естественной локализации способствует оборотное водоснабжение. Оно, в свою очередь, классифицируется на открытые, открытые замкнутые и закрытые замкнутые системы. Наиболее часто в нефтехимической промышленности применяются открытые водооборотные системы с одним подъемом воды.
Особенностями водооборотных систем в нефтехимии являются высокое содержание нефтепродуктов в общем потоке оборотной воды; высокая концентрация градирен на одной площадке; высокая эффективность тепло-обменных аппаратов, а также колебания количественного состава примесей в зависимости от времени года. В связи с этими обстоятельствами остро встает вопрос эффективной очистки оборотной воды, поскольку качество воды и содержание в ней загрязняющих примесей ухудшают потребительские свойства производимой продукции. Кроме того, стратегически важным направлением в рамках охраны окружающей среды в России является повышение рациональности использования водных ресурсов. Основной инструмент достижения намеченной цели обозначен в Водной стратегии РФ на период до 2020 года и предусматривает активное внедрение водосбе-регающих технологий в промышленности посредством применения систем оборотного использования воды. Аналитическое исследование позволяет заключить, что прирост объемов используемой свежей воды в обрабатывающей промышленности сдерживается за счет повторного водоснабжения (рис. 3). При этом наиболее высокие показатели водооборота характерны для нефтепереработки (94 %), черной металлургии (93 %), цветной металлургии (91 %) и химии (64-96 %).
Нефтехимические предприятия используют такие системы водоснабжения, как система свежей воды низкого и высокого напора; оборотного водоснабжения; очищенных стоков; противопожарного водопровода; хозяйственно-питьевого водопровода.
100 90 80
2000 2010 2005 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017
Ц на производственные нужды Ц на хозяйственно-питьевые нужды
Ц на орошение и сельскохозяйственное водоснабжение
Рентабельность опреснения и очистки сточных вод для повторного использования в последние годы повышается. Применение альтернативных источников обеспечивает явное конкурентное преимущество при реализации водоемких производственных операций. Так, при производстве микросхем и фармацевтических препаратов требуется ультрачистая вода. В деталях, строительных материалах, при производстве транспортных средств и техническом обслуживании воздушных судов необходима очистка поверхностей, но жесткая промывочная вода осложняет этот процесс, оставляя пятна соли кальция или магния, которые ухудшают внешний вид поверхностей и могут нане-
Рис.1. Направления использования свежей воды, % [12] [Use of fresh water, %]
Рис. 2. Соотношение водопользования и экономической активности в обрабатывающих производствах [10] [The ratio of water use and economic activity in manufacturing]
40000 35000 30000 25000 20000
2005 2010 2014 2015 2016
Объем отгруженных товаров, работ, услуг по виду экономической деятельности «Обрабатывающие производства» (млрд руб.) -Ф— Использование свежей воды по виду экономической деятельности
«Добыча полезных ископаемых» (млн куб. м) -■— Использование свежей воды по виду экономической деятельности «Обрабатывающие производства» (млн куб. м)
50000 45000 40000 35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0
2005 2010 2014 2015 2016
Обрабатывающие производства» —■— Добыча полезных ископаемых
Рис. 3. Оборотное использование воды, млн куб. м [10] [Water recycling, million cubic meters]
справка
Обратный осмос относится к наиболее перспективным и широко применяемым методам очистки и подготовки воды. Установка обратного осмоса способна удалять из воды частицы с размерами 0,001-0,0001 мкм
сти ущерб функциональности. В обоих случаях потребности могут быть удовлетворены с помощью мембранных фильтров, обратного осмоса, которые становятся более экономичными.
Переход от тепловых технологий к обратному осмосу способствует повышению энергоэффективности опреснения воды. В нефтехимической промышленности, где требуется глубо-кообессоленная вода, обратноосмоти-ческое опреснение является экономически эффективным методом очистки.
Статья поступила в редакцию 10.09.2019
Список литературы
1. Абдрахимов Ю.Р., Шарафутдинова Г.М., Хангильдин Р.И., Хангильдина А.Р. Анализ химико-технологических водных систем нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий // Нефтегазовое дело. — 2011. — № 6.
2. Водная стратегия Российской Федерации на период до 2020 года (утв. распоряжением Правительства Российской Федерации от 27.08.2009 № 1235-р); http://www.consultant.ru/ document/cons_doc_LAW_91329/.
3. Водный кодекс Российской Федерации от 3.06.2006 № 74-ФЗ; http://www.consultant.ru/document/cons_doc_ LAW_60683/.
4. Гинин А.Е. Модернизация системы оборотного водоснабжения нефтехимических предприятий // Химическая техника. — 2015. — № 7.
5. Гинин А.Е., Лобанов А.В. Очистка воды в системах оборотного водоснабжения с испарительными градирнями // Химическая техника. — 2016. — № 9.
6. Гульпенко К.В. Учетно-информационное обеспечение налогообложения и платежей в бюджет за использование водных ресурсов // Проблемы современной экономики. — 2012. — № 2(42).
7. Каратаев О.Р., Новиков В.Ф., Шамсутдинова З.Р. Исследование состава воды из открытых источников водоснабжения предприятий нефтехимической промышленности // Вестник Казанского технологического университета. — 2014. — Т. 17. — № 1.
Технология обратного осмоса может производить воду, пригодную для повторного использования в нефтяной промышленности. Очистка от соли может составлять 99 % и выше.
Ряд нефтехимических предприятий в последние годы успешно внедрил автоматизированную систему боковой фильтрации воды. Основной принцип системы заключается в отводе из основного потока оборотной воды 10 % воды, которая проходит через фильтры и в более чистом виде возвращается в общий поток. В процессе повторения цикла фильтрации качество общего потока оборотной воды повышается. При достижении требуемых параметров качество оборотной воды поддерживается на необходимом уровне.
Таким образом, система водоснабжения нефтехимических предприятий носит сложный технический и технологический характер. В силу возможности сокращения водопотребления и сброса тепла в места естественной локализации наиболее приемлемым способом является использование оборотной системы водоснабжения, позволяющей сокращать высокое содержание загрязняющих примесей в оборотной воде. ■
8. Крюков О.В. Автоматизация водооборотных систем охлаждения с вентиляторными градирнями для химических и нефтехимических производств // Химическая техника. — 2014. — № 10.
9. Крюков О.В. Обеспечение энергоэффективности водооборотных систем с вентиляторными градирнями // Научный вестник. — 2016. — № 3(9).
10. Охрана окружающей среды в России. — M.: Росстат, 2018.
11. Роль H2O для предприятий химической промышленности; https://promvesti.com/voda-v-ximicheskoj-promyshlennosti/.
12. Российский статистический ежегодник-2018. — M.: Росстат, 2018.
13. Ahmadvand S., Abbasi B., Azarfar B., Elhashimi M., Zhang X., Abbasi B. Looking Beyond Energy Efficiency: An Applied Review of Water Desalination Technologies and an Introduction to Capillary-Driven Desalination // Water. — 2019. — № 11(4).
14. Gorbach L.A., Rayskaya M.V., Aksianova A.V., Morozov A.V., Gusarova I.A., Sagdeeva A.A. The Structural Dynamics' Nature of Innovative Development of Russian Economy in the Framework of its Technological Diversity // International journal of environmental & science education. — 2016. — V. 11. — № 15.
15. Jafarinejad Sh. A Comprehensive Study on the Application of Reverse Osmosis (RO) Technology for the Petroleum Industry Wastewater Treatment // J. Water Environ. Nanotechnol. — 2017. — № 2(4).
16. Water Use and Reuse in Manufacturing; https://www.fluencecorp.com/ manufacturing-water-use/.
Kompetentnost / Competency (Russia) 9-10/2019 ISSN 1993-8780
MANAGEMENT 49
Features of Water Resources Use in the Manufacturing Industry
F.F. Galimulina1, Kazan National Research Technological University, Dr. Assoc. Prof., 080502e_m@mail.ru
1 Associate Professor of Department, Kazan, Russia
Citation: Galimulina F.F. Features of Water Resources Use in the Manufacturing Industry, Kompetentnost'/ Competency (Russia), 2019, no. 9-10, pp. 46-49
water resources, manufacturing industry, use of fresh water, petrochemistry, water consumption, circulating water supply
In the context of industrial development, there is an acute problem of water use intensification, water consumption and depletion of water resources. They serve as an integral resource of the petrochemical industry and are used for technological purposes, as raw materials for chemical production, and also as a coolant and refrigerant. I examined the trends in water consumption by manufacturing industries and clarified the semantic aspect of concepts in the framework of the water resources use by Russian industrial enterprises. In the article, I talked about the features and methods of water supply in manufacturing enterprises, including petrochemical industries, and gave the basic methods for treating recycled water in the petrochemical industry. I believe that today the most acceptable way is to use a circulating water supply system, which allows to reduce the high content of contaminants in the circulating water.
References
1. Abdrakhimov Yu.R., Sharafutdinova G.M., Khangil'din R.I., Khangil'dina A.R. Analiz khimiko-tekhnologicheskikh vodnykh sistem neftepererabatyvayushchikh i neftekhimicheskikh predpriyatiy [Analysis of chemical-technological water systems of oil refineries and petrochemical enterprises], Neftegazovoe delo, 2011, no. 6, pp. 222-253.
2. Vodnaya strategiya Rossiyskoy Federatsii na period do 2020 goda (utv. rasporyazheniem Pravitel'stva Rossiyskoy Federatsii
ot 27.08.2009 N 1235-r) [Water strategy of the Russian Federation for the period until 2020]; http://www.consultant.ru/document/cons_doc_ LAW_91329/.
3. Vodnyy kodeks Rossiyskoy Federatsii ot 3.06.2006 N 74-FZ [The Water Code of the Russian Federation dated 03.06.2006 N 74-03]; http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_ 60683/.
4. Ginin A.E. Modernizatsiya sistemy oborotnogo vodosnabzheniya neftekhimicheskikh predpriyatiy [Modernization of the water recycling system for petrochemical enterprises], Khimicheskaya tekhnika, 2015, no. 7, 26 P.
5. Ginin A.E., Lobanov A.V. Ochistka vody v sistemakh oborotnogo vodosnabzheniya s isparitel'nymi gradirnyami [Water purification in water recycling systems with evaporative cooling towers], Khimicheskaya tekhnika, 2016, no. 9, 18 P.
6. Gul'penko K.V. Uchetno-informatsionnoe obespechenie nalogooblozheniya i platezhey v byudzhet za ispol'zovanie vodnykh resursov [Accounting and information support for taxation and payments to the budget for the use of water resources], Problemy sovremennoy ekonomiki, 2012, no. 2(42), pp. 254-257.
7. Karataev O.R., Novikov V.F., Shamsutdinova Z.R. Issledovanie sostava vody iz otkrytykh istochnikov vodosnabzheniya predpriyatiy neftekhimicheskoy promyshlennosti [Study of the composition of water from open sources of water supply for petrochemical industry enterprises], Vestnik Kazanskogo tekhnologicheskogo universiteta, 2014, v. 17, no. 1, pp. 226-227.
8. Kryukov O.V. Avtomatizatsiya vodooborotnykh sistem okhlazhdeniya s ventilyatornymi gradirnyami dlya khimicheskikh i neftekhimicheskikh proizvodstv [Automation of water-based cooling systems with fan cooling towers for chemical and petrochemical industries], Khimicheskaya tekhnika, 2014, no. 10, 24 P.
9. Kryukov O.V. Obespechenie energoeffektivnosti vodooborotnykh sistem s ventilyatornymi gradirnyami [Ensuring energy efficiency of water circulation systems with fan cooling towers], Nauchnyy vestnik, 2016, no. 3(9), pp. 65-74.
10. Okhrana okruzhayushchey sredy v Rossii [Environmental protection in Russia], Moscow, Rosstat, 2018, 125 P.
11. Rol' H2O dlya predpriyatiy khimicheskoy promyshlennosti [The role of H2O for the chemical industry]; https://promvesti.com/voda-v-ximicheskoj-promyshlennosti/.
12. Rossiyskiy statisticheskiy ezhegodnik [Russian statistical yearbook], Moscow, Rosstat, 2018, 694 P.
13. Ahmadvand S., Abbasi B., Azarfar B., Elhashimi M., Zhang X., Abbasi B. Looking Beyond Energy Efficiency: An Applied Review of Water Desalination Technologies and an Introduction to Capillary-Driven Desalination, Water, 2019, no. 11(4), 696 P.
14. Gorbach L.A., Rayskaya M.V., Aksianova A.V., Morozov A.V., Gusarova I.A., Sagdeeva A.A. The Structural Dynamics' Nature
of Innovative Development of Russian Economy in the Framework of its Technological Diversity, International journal of environmental & science education, 2016, v. 11, no. 15, pp. 7392-7407.
15. Jafarinejad Sh. A Comprehensive Study on the Application of Reverse Osmosis (RO) Technology for the Petroleum Industry Wastewater Treatment, J. Water Environ. Nanotechnol., 2017, no. 2(4), pp. 243-264.
16. Water Use and Reuse in Manufacturing; https://www.fluencecorp.com/manufacturing-water-use/.
