Развитие народного хозяйства связано со все возрастающим потреблением свежей воды. Поскольку водные ресурсы расходуются также и на разбавление сточных вод, существует реальная опасность их истощения и загрязнения. Это обусловливает необходимость перехода от прямоточных систем водоснабжения с очисткой использованных вод перед сбросом их в водоем к последовательно-оборотному водоснабжению. Глубина очистки используемой в оборотных системах воды зависит от требований, которые предъявляют к ней потребители. Во многих случаях эти требования значительно ниже, чем при сбросе воды в водоем. Однако опыт эксплуатации оборотных систем показывает, что они также не могут полностью исключить загрязнение водоемов. В системах оборотного водоснабжения обычно до 10% воды заменяется на свежую из-за продувки, потерь и др. Сброс засоленных продувочных вод из оборотных циклов ряда производств, а также ливневых и дренажных вод с промышленной площадки отрицательно сказывается на общем состоянии водоемов.
Эффективным методом охраны вод от загрязнения и истощения и значительного уменьшения потребления свежей воды является внедрение замкнутых бессточных и безотходных систем водного хозяйства. В перспективе внедрение замкнутых систем приведет к полному исключению попадания загрязнений со сточными водами в окружающую среду и практически полному прекращению потребления свежей воды на технологические нужды. Для восполнения безвозвратных потерь будут использоваться очищенные ливневые, дренажные и особенно хозяйственно-бытовые сточные воды. Процесс перехода на такие замкнутые системы по экономическим, техническим и иным причинам потребует значительного времени.
Уже первые опыты по разработке, проектированию, наладке и эксплуатации замкнутых систем показали, что они требуют принципиально иного подхода. Необходимо одновременно решать две проблемы:
1) изменять основную технологию с целью оптимального использования сырьевых ресурсов и внедрения маловодных и безводных процессов;
2) создавать совершенную замкнутую систему очистки и последовательно-повторного использования воды в производстве.
Наиболее сложной и важной задачей является решение первой проблемы, так как она охватывает практически все отрасли народного хозяйства.
Создание замкнутой системы водного хозяйства предусматривает внедрение эффективных, прежде всего физико-химических методов очистки сточных вод, установление научно обоснованных предельно допустимых концентраций солей, нефтепродуктов и других компонентов в оборотной воде с учетом ее эпидемиологической и токсикологической безопасности каждого замкнутого цикла, создание максимально возможного количества локальных замкнутых циклов с многократным использованием воды в них, извлечение из сточных вод ценных компонентов, переработку с целью утилизации выделенных осадков и засоленных вод.
Отличительной особенностью замкнутых бессточных и безотходных систем водного хозяйства является необходимость иметь в их составе так называемые хвостовые установки, наличие которых и позволяет сделать систему замкнутой. К ним относятся установки переработки и утилизации концентрированных отработанных технологических растворов, обезвоживания и сушки осадков, стабилизационные, биоинженерные, деминерализационные и сжигания. Наличие таких установок усложняет и удорожает систему, которая по существу представляет химико-технологический комплекс по производству чистой воды. Кроме повышенных капитальных и эксплуатационных затрат, необходимо высокопроизводительное оборудование (механического обезвоживания, обессоливания и др.), ЭВМ, приборы КИПиА, высококвалифицированный обслуживающий персонал. В этом случае цех водоснабжения становится из второстепенного основным.
Организация замкнутой системы требует одновременной проработки всех элементов водного хозяйства в их взаимосвязи, а не только ее отдельных частей (чистых и грязных оборотных циклов, локальных сооружений по очистке стоков и др.). Действительно, в системе производятся очистка и использование всех ливневых вод, на хвостовых установках перерабатываются все отходы от локальных циклов и др. Все это должно быть увязано в едином хозяйстве. Создание замкнутой системы требует совместных усилий специалистов различных направлений: водников, технологов, экономистов, гигиенистов и др. Первые установки по типу замкнутой системы водоснабжения (ЗСВ) у нас в стране были построены для очистки жидких отходов с низким уровнем радиоактивности, станция доочистки хозяйственно-бытовых сточных вод на оз.Тахо (США), комплекс по переработке засоленных шахтных вод в Верхней Силезии (Польша).
Анализ опыта работы замкнутых систем водного хозяйства предприятий различных отраслей позволяет сделать следующие выводы. Последовательное использование воды на предприятиях различных отраслей, которое могло бы значительно сократить их водопотребление, внедряется пока медленно. Весьма перспективна совместная очистка стоков различных предприятий, чрезвычайно эффективная при использовании общих установок сжигания и деминерализации. Осложняет проблему отраслевая разобщенность современного водного хозяйства. При развитии водного хозяйства предприятий пока исходят не из интересов всего промышленного узла, а из конкретных возможностей. Наиболее важными проблемами являются деминерализация стоков, утилизация выделенных осадков и создание экономических систем. Внедрение замкнутых систем предусматривает безусловную перестройку основного производства и на первом этапе выработку технологами разумных требований к качеству оборотной воды.