Гидроэнергетика и комплексное использование водных ресурсов - Водоснабжение населения, промышленности и теплоэнергетики

Водоснабжение населения, промышленности и теплоэнергетики становится одной из важнейших отраслей водного хозяйства. Вода для бытовых целей и для некоторых отраслей промышленности ничем незаменима и поэтому удовлетворение потребностей в ней должно обеспечиваться бесперебойно по требуемой норме.
При этом для питьевых целей необходимо обеспечивать высокое качество воды в соответствии с требованиями санитарных норм. Высокое качество воды требуется также для ряда отраслей промышленности.
Общий объем воды, находившейся в 1965 г. в хозяйственном использовании, включая воду в оборотных и других охладительных системах, составлял ориентировочно 140 млрд. м³, из них около 63 млрд. м³ свежей воды поступало от источников.
Из общего количества забираемой от источников свежей воды приходилось на коммунальное водоснабжение около 6,4 млрд. м³ (10%), на промышленное водоснабжение — 27 млрд. м³ (42,5%) и на водоснабжение тепловых электростанций— 30 млрд. лР (47,5%).
Несмотря на относительно небольшой забор воды, составивший в год около 14% природных ресурсов, в районах с наиболее развитым водопотреблением (Центр, Донбасс, Урал, Казахская ССР и др.) наблюдались местные затруднения с водообеспечением и размещением новых водоемких производств. Причинами этих затруднений были высокая концентрация населения и промышленности, ограниченные водные ресурсы. В связи с этим потребовалось строительство целого ряда водохранилищ, повышающих водоотдачу рек, а для отдельных районов и крупных городов (Москва, Баку, Донбасс, Кривой Рог, Свердловск, Караганда и др.) и подача воды на большие расстояния из смежных более многоводных рек. И все-таки, несмотря на это в ряде районов Донбасса, Заволжья, Прикаспия, Казахской и Туркменской ССР и в других местах страны до настоящего времени население и животноводство недостаточно обеспечиваются питьевой водой.
Централизованное водоснабжение населения в СССР в настоящее время имеют около 85% городов и рабочих поселков юродского типа. Однако централизованные водопроводы в некоторых городах и поселках обслуживают только часть жилого фонда. Длина водопроводных линий по отношению к протяженности улиц составляет в городах РСФСР около 43%. По удельному водопотреблению на хозяйственно-бытовые нужды (в среднем 170 л) сутки на человека в 1968 г.) СССР отстает от ряда развитых европейских стран, в которых среднесуточное водопотребление уже достигло 250—300 л/сутки.
Во многих городах отсутствие раздельных систем водоснабжения приводит к тому, что хозяйственно-питьевыми водопроводами обслуживается и промышленность, в результате чего на технические нужды расходуется вода питьевого качества.
Более 50% питьевой воды обеспечивается в настоящее время из подземных источников, имеющих высокое качество и устойчивую (низкую) температуру. В перспективе обеспечение населения питьевой водой из подземных источников намечается повысить до 80—90%.
При этом необходимо ограничить и строго контролировать расходование воды из подземных источников на технические нужды промышленности и сельского хозяйства.
Развитие канализации находится на более низком уровне и отстает от развития водопроводов: протяженность канализационных сетей в целом по СССР составляет около 50% протяженности водопроводов. В ряде городов не имеется централизованной канализации. В РСФСР менее половины жилого фонда городов и только около 20% жилого фонда рабочих поселков присоединено к централизованной канализации. За 1965 и 1966 гг. отвод сточных вод канализационными системами увеличился с 8 млрд. м³ до 8,8 млрд. м³, т. е. на 0,8 млрд. м³ (10%), в то время как отпуск воды водопроводами за этот же период увеличился на 1,5 млрд. м³.
В соответствии с разработанными в настоящее время нормативами и с учетом фактического прироста водопотребления за последние годы (в среднем 10—15 л/сутки в год) в перспективе водопотребление на одного городского жителя составит около 400 л/сутки. Учитывая также рост численности населения в городах и рабочих поселках, забор свежей воды на хозяйственно-питьевые нужды может возрасти по сравнению с современным в 4—5 раз.
С развитием систем канализации ожидается увеличение отвода хозяйственно-бытовых стоков в 5—6 раз.
Расчеты показывают, что для достижения нормативного водопотребления в городах и рабочих поселках и полной очистки всех хозяйственно-бытовых сточных вод потребуется увеличение мощности коммунальных водоводов ориентировочно в 4 раза и мощности очистных сооружений в 10 раз против 1965 года.
Водоснабжение промышленности в современном состоянии представляет крупную отрасль водного хозяйства. Общее водопотребление промышленностью по стране в 1965 г. составило около 54 млрд. м³, в том числе свежей воды из источников 27 млрд. м³ и в оборотном водоснабжении использовалось 27 млрд. м³. Общее промышленное водопотребление по расходу свежей воды распределялось следующим образом: 17 млрд. м³, или 69%, приходилось на РСФСР, 5 млрд. м³, или 18%—на УССР и 19% —на долю 13 других республик.

В 1965 г. применение оборотною водоснабжения в СССР составляло только около 50% общего водопотребления, при этом безвозвратные потери оценивались в 7,4% объема забираемой свежей воды и 3,7% общего водопотребления.
Достигнутые за последние годы результаты по упорядочению водопотребления и вводу оборотных систем нельзя признать достаточными. В перспективе почти все промышленные предприятия должны быть переведены на оборотное водоснабжение, что имеет решающее значение для снижения объемов сбросных вод в реки, а следовательно, и сокращения их загрязнения.
Основные фонды водного хозяйства промышленных предприятий оцениваются в 6,2 млрд. руб., что характеризует его, как крупную отрасль народного хозяйства. Однако централизованного органа, объединяющего промышленное водоснабжение и водоотведение в стране, все еще не существует. Отпуск средств на капитальное строительство и эксплуатацию водопроводно- канализационных сооружений осуществляется децентрализованно по министерствам и ведомствам.
Основным источником водообеспечения промышленности являются реки, которые одновременно служат и водоотводящим трактом для сбрасываемых в них отработанных вод. При значительном снижении расходов воды в периоды межени возникают затруднения с водообеспечением предприятий, расположенных на небольших реках.
В этих условиях большое значение приобретает перевод предприятий на оборотное водоснабжение, позволяющее значительно сократить забор свежей воды из рек.
Перевод наиболее водоемких отраслей промышленности на оборотное водоснабжение потребует значительных затрат и усилий на переоборудование уже сложившихся производств, разработку и внедрение новой технологии процессов производства. Однако это мероприятие позволяет резко сократить объем забираемой из источников свежей воды (табл. 3-2) и, что самое главное, почти полностью прекратит сброс загрязненных сточных вод в водоемы. При этом значительно уменьшатся затраты но охране водоемов от загрязнения и полностью ликвидируются ущербы, наносимые народному хозяйству загрязнением водоемов.
Таким образом, переход на оборотное водоснабжение в отдельных отраслях производства может значительно снизить расход воды.
До последнего времени промышленные предприятия базировались на индивидуальных водозаборах, что приводит к повышенным затратам по их строительству и эксплуатации и затрудняет организацию очистки сточных вод.

Примеры сокращения водопотребления  результате введения оборотного водоснабжения

Целесообразность кооперирования в промышленном водопотреблении подтверждается имеющимся опытом водообеспечения  ряда крупных промышленных узлов, а также зарубежной практикой (Япония). Одновременно с этим следует использовать опыт Донбассводтреста в отношении широком организации хозрасчетных водохозяйственных объединений.
Основными задачами дальнейшего развития водоснабжения и канализации промышленности являются прежде всего: снижение нормативов потребляемой воды на единицу выпускаемой продукции путем разработки новых технологических процессов в производстве, внедрение «сухих» воздушных способов охлаждения механизмов и агрегатов, снижение непроизводительных потерь воды (утечка в водоподающих системах, фильтрационные потерн и т. д.).
Систематическое внедрение в промышленном водоснабжении оборотного и повторного использования воды позволит значительно снизить забор промышленностью свежей воды из водоисточников и сброс в них возвратных вод. Основным направлением в сохранении чистоты воды явится централизация промышленной канализации с полной и эффективной очисткой сточных вод.
При этом очень важна разработка новых систем очистных сооружений, отделение и сброс особо вредных, опасных сточных вод в изолированные накопители с выпариванием влаги и захоронением или сжиганием остатков.
Для реального выполнения этих задач необходимо разработать конкретные планы по проектированию и строительству водопроводных, канализационных и очистных систем в первую очередь на действующих промышленных предприятиях. Необходимо обеспечить ввод в эксплуатацию новых промышленных предприятии или отдельных цехов, оборудованных в должной степени очистными сооружениями.
Одновременно следует разработать и осуществить широкий план научно-исследовательских работ по совершенствованию технологических схем использования воды в промышленном производстве, по изысканию новых, более эффективных и экономичных методов очистки промышленных стоков и т. д.
Анализируя темпы роста промышленного производства и технический прогресс в промышленности, можно предположить, что в обозримой перспективе промышленность будет использовать в 5 раз больше воды по сравнению с 1965 г. Однако при проведении кардинальных мер по внедрению систем оборотного и повторного использования воды забор свежей воды из источников и сброс сточных вод увеличится только в 2—2,5 раза.
Безвозвратные потери воды могут быть приняты в размере 3,6% суммарно используемой воды (свежая и оборотная вода), что соответствует нормативам и отчетным данным промышленно развитых стран.
Водоснабжение тепловых электростанций. Тепловые электростанции (ТЭС) являются крупным потребителем воды. Удельный расход воды, затрачиваемой на охлаждение, составляет в среднем 184 л/кВт-ч, в том числе 72,3 л свежей воды и 2,6 л безвозвратных потерь.
В настоящее время значительное число электростанций работает на прямоточном водоснабжении, поэтому за 1965 г. общин забор свежей воды составил 30 млрд. м³, в то время как в оборотных и повторных системах водоснабжения ТЭС использовались 51 млрд. м³ воды, или 63%.
Суммарное потребление воды ТЭС составило в 1965 г. 52% всего промышленного водопотребления.
Приближение крупных ТЭС к топливным ресурсам и потребителям энергии нс всегда согласуется с наличием в районе достаточных водных ресурсов, поэтому применение систем прямоточного водоснабжения тепловых электростанций ограничено условиями водообеспечения и охраны водоемов от теплового загрязнения. В перспективе необходимо повысить удельный вес расхода воды в системах оборотного и повторного использования примерно до 75—80%. В связи с этим создание новых видов охладителей для тепловых электростанций — весьма важная научная и практическая задача.
Средние удельные капиталовложения на 1 кВт мощности ТЭС при прямоточной системе водоснабжения несколько ниже, чем при прудах-охладителях, и в 2,3 раза ниже, чем при применении градирен и брызгальных бассейнов. Однако применение более экономичного прямоточного водоснабжения ТЭС ограничивается отсутствием мощных водоисточников и условиями охраны водных источников от теплового загрязнения. Охлаждающая вода, проходя через теплообменные аппараты, нагревается и оказывает отрицательное, хотя еще недостаточно изученное влияние на флору и фауну.

В то же время использование теплых вод прудов-охладителей для разведения товарной рыбы и для орошения сельскохозяйственных культур, по-видимому, может дать больший экономический эффект. Эти вопросы требуют тщательного изучения.
По ориентировочной оценке в обозримой перспективе теплоэнергетика будет использовать в 2,5—3,0 раза больше воды, чем в настоящее время.
Технический прогресс, предусматриваемый в строительстве тепловых электростанций, позволит снизить общие затраты воды (свежая, оборотная и повторно используемая вода) на 1 кВт-ч вырабатываемой электроэнергии. И тем нс менее вопросам правильного с точки зрения водообеспечения размещения ТЭС, применения новых систем охлаждения и эффективного хозяйственного использования отработанных теплых вол должно быть уделено большое внимание.