Сточные воды

 
 

 

Аспирант ЮурГУ разработал установку для опреснения воды, которая питается от солнечного коллектора

Проведенный анализ существующих методов очистки воды показал, что на сегодняшний день в России нет эффективных и недорогих опреснительных установок, подходящих для автономного использования в местах с дефицитом электроэнергии. Тогда Ильдар Рахматулин начал разрабатывать математическую модель, с помощью которой можно было бы рассчитать производительность опреснительной установки для любого региона мира и при любых начальных условиях. При этом молодой ученый стремился разработать установку, которая потребляла бы минимум электроэнергии, работала бы автономно (практически без вмешательства человека) и имела бы при этом низкую себестоимость.

Проанализировав различные типы солнечных коллекторов, которые должны были стать ключевым звеном опреснителя, разработчик сделал вывод, что лучше использовать вакуумные коллекторы с медным стержнем внутри и передавать тепловую энергии напрямую, с медных стержней, без использования теплообменников.

Принцип работы сконструированного изобретения заключается в следующем: через трубопровод вода поступает в опреснитель, вкотором установлен дискретный датчик наличия воды. Затем соленая вода через тройник поступает в опреснитель, в котором вода нагревается с помощью медного стержня вакуумного коллектора. Вакуумный коллектор – это солнечная тепловая труба, работающая по принципу термоса. Медная тепловая трубка, установленная внутри коллектора, играет роль проводника тепла. В отличие от обычных, плоских коллекторов, которые не могут нагреть воду до температуры кипения, вакуумный коллектор справляется с этим легко.

Нагретая до необходимой температуры вода начинает испаряться и конденсироваться на нижней поверхности емкости для конденсации. Далее она в очищенном виде подается потребителю. В ночное время, когда процесс опреснения приостанавливается, вода с повышенным содержанием соли автоматически сливается для того, чтобы снизить концентрацию соли и уменьшить накипь на нагревательном элементе.

В результате первых экспериментов производительность опреснителя была невысока – всего 2 литра воды в сутки. Чтобы повысить эти показатели молодой ученый разработал систему слежения за солнцем, которое перемещается в течение дня по небосклону. С помощью учебного стенда Ильдар провел испытания над различными фотоэлементами, благодаря чему удалось выбрать оптимальный фотоэлемент для фотодатчика и рассчитать уставку (параметр) для срабатывания подпрограммы «Поиск солнца». В алгоритме микроконтроллера учитывается работа в условиях длительного затемнения и работа в облачную погоду.

В результате удалось повысить производительность установки до 2,5 — 3 литров воды в сутки. Себестоимость опреснителя составила 9950 рублей. По расчетам она окупится за 340 дней с учетом использования устройства слежения, и за 230 дней без устройства слежения.

В настоящее время разработкой заинтересовались представители Курганской области. Кроме того, сейчас ведутся переговоры о сотрудничестве с Университетом Александрии (Египет), представитель которого уже приезжал в ЮУрГУ для встречи с профессором Ириной Кирпичниковой.

Директор Института водных проблем РАН Виктор Данилов-Данильян: водоподготовка в России — очень запущенное хозяйство

Директор Института водных проблем РАН Виктор Данилов-Данильян рассказывает о том, как за границей обходятся без хлорной дезинфекции, почему вода в российских водопроводах плохая и что нужно делать, чтобы исправить ситуацию.

Что у нас не так с источниками питьевой воды?

В крупных городах мира обычно либо комбинированное водоснабжение, либо исключительно подземное. А Москва и Петербург получают воду только из поверхностных источников. Причины чисто экономические: советской власти всегда денег на "гражданку" не хватало. Если можно относительно дешево пить из поверхностного источника, то зачем бурить скважину?

Действительно, зачем?

Подземные воды гораздо лучше защищены, чем поверхностные. Если случится какое-то экстраординарное загрязнение, то Москва и Питер окажутся в очень тяжелом положении. У них не будет возможности переключиться на относительно чистый резерв. В Советском Союзе была знаменитая история, когда прорвало отстойники с химическими отходами, и все, кто брал воду из Днестра, включая город Кишинев, остались без водопровода на несколько недель.

Что касается других городов РФ, то там часто либо комбинированное, либо подземное водоснабжение. Там, где оно подземное, за счет того, что подземные воды защищены лучше, дела обстоят более или менее прилично. Там, где источник поверхностный, как правило, все плохо. Не очень-то хорошо обстоят дела в Калуге, Твери, Рязани, Нижнем Новгороде, Казани. Ока и Волга сильно загрязнены.

Вода, которую мы берем для питья, только на 1% соответствует высшей категории качества, то есть не нуждается в очистке. В 99% случаев требуется водоподготовка. Во всех густонаселенных регионах, во всех районах, где развита промышленность и сельское хозяйство, вода в поверхностных источниках плохая.

Загрязнение водных источников шло по нарастающей на протяжении последних 200 лет. Особенно быстро начиная с конца 1920-х годов. Советская индустриализация сильно экономила на экологии. Мы стали — совсем понемногу — внедрять оборудование, которое можно отнести к экологичному (в том числе водооборотные системы) только в конце 50-х.

За последние годы лучше не стало?

Ситуация меняется к лучшему там, где были сильные промышленные загрязнители и приказали долго жить. Это довольно заметно сказалось на некоторых малых и даже средних реках. Но на подавляющем большинстве средних и на больших реках положение практически не изменилось. При советской власти загрязнителем номер один было сельское хозяйство, на втором была промышленность, на третьем — ЖКХ. Сейчас, в связи с тем что сильно подорожали химические удобрения и пестициды, сельское хозяйство переехало на третье место. Соотношение между промышленностью, ЖКХ и сельским хозяйством в качестве загрязнителей воды сейчас составляет примерно 50-30-20%.

Вместе с научно-техническим прогрессом очень сильно меняется характер загрязнения. Особенно в стоках ЖКХ. Полвека назад еще не было почти никаких шампуней, никаких жидких мыл, никаких косметических и парфюмерных средств, которые сейчас используются в большом количестве. Стиральные порошки представляли собой фактически мыльный порошок. Бытовая химия разных видов в одних странах стала главным злом, в других занимает почетное второе место.

Кроме того, появилось огромное количество загрязнений лекарственного происхождения. Население РФ потребляет лекарств, по-моему, на $1 млрд в год. Антибиотики широко применяются и в ветеринарии. Если человек получает антибиотики в малых концентрациях вместе с питьевой водой, бактерии привыкают к ним, и лекарства потом уже не действуют. Путей проникновения этих веществ в воду много. Это и моча, и просто лекарства, выброшенные на помойку. Мы постоянно обнаруживаем в воде антибиотики, хотя это разовые наблюдения, а не результаты систематического мониторинга.

А что произошло с системой контроля качества воды?

Количество станций мониторинга с советского времени сократилось примерно на треть. Где-то, например в Томской области, удалось сохранить практически все, что было. А на Амуре измерение качества воды теперь происходит всего на двух станциях. Особенно важным было бы знать эту информацию, поскольку все правые притоки реки текут из Китая, где очень плохо с экологией.

Систематический мониторинг даже московских водоисточников недостаточен. По идее города должны быть заинтересованы в качестве воды. Но если вы посмотрите проект программы "Чистая вода", которая захлебнулась в силу ряда причин, то там мониторингу источников водоснабжения практически не уделялось внимания. Все сконцентрировано на водоподготовке. Потому что идея этой программы исходила от господина Петрика, который занимался своими фильтрами.

Но с водоподготовкой тоже не все хорошо?

Комплексы водоподготовки у нас очень разные. Они хорошие в Москве и Петербурге, там это очень высокотехнологичные, отвечающие лучшим современным стандартам предприятия. Можно назвать Самару и еще города три-четыре, которые стараются обеспечить свои водоканалы надлежащим оборудованием. В Самаре основной источник — река Самара. Она существенно загрязнена нитритами, фенолами, нефтепродуктами, пестицидами, поэтому там волей-неволей пришлось много работать. Однако большинство российских водоканалов (так называются организации, занимающиеся водоснабжением и водоотведением) надлежащего оборудования не имеют. Это одна из причин, по которой половина населения получает воду, не соответствующую стандартам.

Процесс водоподготовки многостадийный. На современной водопроводной станции сначала идет механическая очистка с помощью решеток и песчаных фильтров. Потом добавляют коагулянты и флокулянты. Это вещества, которые переводят растворенные загрязнители в нерастворимую форму, в результате чего они осаждаются хлопьями. В качестве комплексного фильтра широко используется активированный уголь, который безвреден сам по себе и очищает воду от очень многих загрязнителей. Потом происходит обеззараживание за счет обработки ультрафиолетом и озонирования. Добавляется хлор.

Но больше половины российских водоканалов — это только сетки, песчаные фильтры и хлор. В зависимости от качества воды природного источника, может оказаться достаточно и этого. Но, к сожалению, зачастую вода плохая, а оборудование не готово очистить эту плохую воду. Водоподготовка в России — очень запущенное хозяйство. Порядка 80% станций требуют замены оборудования.

В чем корни проблемы?

Водоканалы начали активно строить после 1929 года, с ростом городов. Их оборудование изначально отставало от того, что требовалось, учитывая качество воды. И это отставание нарастало, потому что состояние водных источников ухудшалось. Да и эксплуатировали их плохо.

ЖКХ в Советском Союзе обеспечивали по остаточному принципу. Например, не хватало легирующих материалов. Хорошая сталь вся шла на оборонку или на оборудование промышленных предприятий, работающих на оборонку. А водопроводные трубы делали из самой низкокачественной. Поэтому начиная как минимум с 1950-х годов (а возможно, и с 1930-х) у нас по всей стране клали очень плохие водопроводные и канализационные трубы, которые быстро приходят в негодность. Сейчас они просто рассыпаются. Даже в хороших водоканалах трубы изнашиваются быстрее, чем их успевают менять. Это же наша хозяйственная философия была: сдали, вода потекла, и все в порядке. А потом оказывается, что она не только куда надо текла, но и куда не надо.

И много ли воды течет не туда, куда надо?

Очень сильно расходятся данные о потерях, которые дают официально и которые дают эксперты. По экспертным оценкам, теряется никак не менее 40% воды. Официальные цифры гораздо меньше. Они существенно отличаются по разным городам, но в среднем это 15-16%.

Если водопроводная труба, которая идет под землей, имеет протечку, то (для многих это прозвучит совершенно неожиданно) эта протечка является причиной не только потерь, но и загрязнения той воды, которая по трубе идет дальше. Дело в том, что, когда случаются резкие перепады давления, может происходить засасывание грязи из окружающей среды. Перепады обязательно случаются. Представьте, началась трансляция чемпионата по футболу. Все немедленно включили телевизоры и выключили краны, которые использовали для мытья посуды.

Протечки — главная причина, чтобы использовать в тех или иных формах хлор. Как бы хорошо вы все ни сделали на станции водоподготовки, если у вас плохая сеть, вода будет загрязнена по мере продвижения к потребителю. Чтобы это загрязнение нейтрализовать, других средств, кроме хлора, нет. Озонирование и ультрафиолетовое облучение на станциях не имеют продленного действия. А хлор, пока он содержится в воде, работает как хороший дезинфектор.

Элементный хлор сейчас во всем мире заменяют на более мягкое вещество — гипохлорит натрия. При одной и той же концентрации он оказывает существенно меньшее негативное воздействие на организм. Сейчас переход на гипохлорит натрия осуществлен и в Москве.

А совсем без хлора нельзя?

В Европе либо совсем не хлорируют воду, либо в хорошем темпе избавляются от хлорирования. Но надо помнить, что в западноевропейских странах сети почти без протечек. Там понимают, что трубы надо держать в порядке и не доводить до такого состояния, как у нас.

Это, наверное, общая постсоветская проблема?

Нет, из бывшего СССР в Белоруссии дела обстоят лучше, чем у нас, и контроль поставлен лучше. Даже в Казахстане ситуация с питьевой водой в целом лучше. И система платности за загрязнение окружающей среды у них эффективнее работает. А в прибалтийских странах почти все уже близко к европейским параметрам.

Хотя у нас, например, есть очень хорошие технологии. Мы довольно хорошо обеспечены отечественными флокулянтами. Отличное отечественное ультрафиолетовое оборудование имеет очень приличную долю мирового рынка. Оно экономично, компактно, неэнергоемко. В общем, ничего даже импортировать не надо.

Может быть, учитывая тяжелую ситуацию, которую вы описали, нет нужды гнаться за высокими технологиями?

Переделывать все в старых технологиях уже в принципе нельзя. Да, иногда инновация в обычных экономических показателях может быть где-то на грани эффективности и окупаемости, но она улучшает условия труда, качество, уменьшает нагрузку на окружающую среду. Значит, на нее надо идти.

Но, поскольку проблемы российского водоснабжения комплексные, надо вкладываться во все три фактора. Хотя в разных случаях приоритетность этих факторов может быть разная. Где-то может быть экономически эффективнее потратить деньги на очистку сбросов в источник. С тем чтобы вода в самом источнике была чище. Где-то на первое место надо поставить реконструкцию станции водоподготовки. А где-то главная проблема — сети. В любом случае вложения предстоят очень большие. Если иметь в виду сети и водоподготовку, то это многие сотни миллиардов рублей по всей стране. Если же говорить о качестве воды в источниках, то это еще примерно столько же.

"Водоканал" работает над "исправлением ошибок": наркотик будут убирать из воды с помощью угля

"Водоканал" работает над "исправлением ошибок": наркотик будут убирать из воды с помощью угля

"Водоканал" принимает меры по нейтрализации неблагоприятной ситуации, возникшей в результате обнаружения в воде Верх-Исетского пруда вещества трихлорэтилена, в количествах превышающих ПДК. В настоящее время в лабораторных условиях опробованы существующие технологии удаления подобных соединений применительно для Фильтровальной станции "Сортировочная" - это технология углевания. В итоге активированный уголь позволит снизить содержание трихлоэтилена ниже ПДК и обеспечить гарантированное качество питьевой воды.

Напомним, свердловское управление Роспотребнадзора накануне сообщило, что в настоящее время в питьевой воде части Железнодорожного района (микрорайон Сортировочный) Екатеринбурга обнаруживается превышение предельно допустимой концентрации трихлорэтилена. Превышение было зарегистрировано в исходной воде Верх-Исетского пруда, который является источником централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения 53 тыс. жителей, а также в воде распределительной сети (сооружения по водоподготовке - фильтровальная станцию "Сортировочная").

Как сообщили Накануне.RU в пресс-службе МУП "Водоканал", после обнаружения трихлорэтилена лабораторией отобраны многочисленные пробы с целью определения его концентрации на этапах водоподготовки, в питьевой воде, подаваемой ФСС и в распределительной сети, а также по акватории Верх-Исетского водохранилища. Пробы воды на дополнительные исследования были отправлены в ФГУЗ "Центр гигиены и эпидемиологии в Свердловской области", ФБУН ЕМНЦ ПОЗРПП Роспотребнадзора. В настоящее время в лабораторных условиях опробованы существующие технологии удаления органических соединений применительно для Фильтровальной станции "Сортировочная" - это технология углевания.  В итоге доза 10мг/ куб.дм активированного угля марки СПДК позволяет снизить содержание трихлоэтилена ниже ПДК и обеспечить гарантированное качество питьевой воды.

Стоит отметить, что населению "Водоканал" порекомендовал фильтровать питьевую воду через угольные фильтры "Барьер", "Аквафор" и кипятить воду в течение одной минуты, что обеспечит удаление загрязняющего вещества до их отсутствия.

"Изучив наличие в воде данного вещества в более ранних периодах времени, выяснилось, что семь лет назад регистрируемая сейчас концентрация в соответствии с действующими на тот момент нормативными документами, проходила как норма. Негативного влияния на здоровье населения выявлено не было. В связи с изменением санитарного законодательства предельно допустимая концентрация этого вещества была существенно понижена. Фактическое содержание трихлорэтилена на данный период времени в тысячных долях миллиграммов на литр, но эти незначительные содержания превышают действующий норматив", - пояснили в пресс-службе МУПа.

Добавим, что в настоящее время решением возникшей проблемы по обеспечению гарантированного качества питьевой воды района Сортировки занимаются все заинтересованные службы города: ТО ТУ Роспотребнадзора, ФГУЗ "Центры гигиены и эпидемиологии в Свердловской области", департамент Росприроднодзора, ФБУН ЕМНЦ ПОЗРПП Роспотребнадзора и МУП "Водоканал".

Если в процессе исследований выяснится, что появление данного вещества имеет не эпизодическое кратковременное проявление в предпаводковый-паводковый период, то МУП "Водоканал" будут реализованы технические мероприятия по повышению барьерной роли сооружений Фильтровальной станции "Сортировочная".

Кузбасская студентка Анастасия Новосёлова стала лауреатом конкурса научных работ Российской академии наук за 2013 год

Анастасия Новосёлова, студентка пятого курса института химических и нефтегазовых технологий Кузбасского государственного технического университета, представила на конкурс исследование «Разработка способа биологической очистки сточных вод химических производств».

По словам научного руководителя, доцента кафедры химической технологии твердого топлива Аллы Юрьевны Игнатовой, суть работы Анастасии заключается в стимуляции естественных ассоциаций микроорганизмов-деструкторов для повышения эффективности очистки стоков химических производств. Преимущества исследуемой технологии в том, что не применяются генномодифицированные организмы, а значит, нет угрозы окружающей среде и здоровью человека.

К работе Анастасия приступила еще на третьем курсе обучения. Выиграла грант программы У.М.Н.И.К., победила на региональном этапе всероссийского конкурса проектов-2013 и стала лауреатом стипендиальной программы «Лифт в будущее». В своем вузе стала лучшей студенткой в номинации «Естественные науки». Сейчас Анастасия проводит лабораторные эксперименты. В ближайших планах – сконструировать специальную установку для работы над способом биологической очистки сточных вод химических производств.

Добавим, конкурс научных работ Российской академии наук проводится в целях выявления и поддержки талантливых молодых исследователей, содействия профессиональному росту научной молодежи, поощрения творческой активности молодых ученых. Торжественная церемония вручения медалей и денежной премии РАН состоится 1 апреля 2014 года в Москве.

Чувашия до 2016г направит 2 млрд руб на обеспечение жителей чистой водой

фото ИТАР-ТАСС

24 марта. Interfax-Russia.ru - Власти Чувашии в рамках мероприятий федеральной целевой программы "Чистая вода" в 2014-2015 годах намерены реализовать ряд проектов на сумму 2 млрд рублей, сообщает пресс-служба администрации главы республики.

 В первую очередь, планируется завершение группового водовода Шемуршинского, Батыревского и южной части Комсомольского районов, который обеспечит питьевой водой более 65,9 тыс. жителей в 102 сельских населенных пунктах. В числе первоочередных задач также стоит реконструкция объектов в с.Порецкое и городах Шумерля и Канаш.

 

В текущем году на обеспечение населения Чувашии качественной питьевой водой в бюджете республики предусмотрено 369,6 млн рублей.

 

Пресс-служба со ссылкой на министра строительства, архитектуры и жилищно-коммунального хозяйства Чувашии Олега Маркова отмечает, с 2005 по 2013 годы на обеспечение населения республики качественной питьевой водой было направлено более 5 млрд рублей.

 

В частности, были введены в эксплуатацию объекты локального водоснабжения в 57 сельских населенных пунктах, две системы группового водоснабжения Ибресинского и Вурнарского районов; система водоснабжения пос.Киря Алатырского района с водозаборами из поверхностных источников и системами водоподготовки и водоочистки; 68 артезианских скважин, реконструировано более 570 км водопроводных сетей.

 

Помимо этого продолжилось строительство крупной системы группового водоснабжения Шемуршинского, Батыревского и южной части Комсомольского районов.

 

В сообщении со ссылкой на руководителя управления Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека по Чувашии Надежду Луговскую указывается на улучшение санитарного состояния источников водоснабжения и качества питьевой воды в республике за последние годы. Так, количество источников централизованного водоснабжения, не соответствующих санитарным нормам и правилам, снизилось с 24,4% в 2011 году до 21,4% в 2013 году.

 

В то же время в ряде муниципалитетов 25,4% проб воды из источников централизованного водоснабжения в 2013 году не соответствовало гигиеническим нормативам по санитарно-химическим показателям против 26,1% - в 2012 году, говорится в сообщении.

 

Глава республики Михаил Игнатьев призвал глав администраций городов и районов усилить работу по привлечению внебюджетных источников для реконструкции и модернизации объектов водоснабжения и водоотведения.

 

Руководителям муниципалитетов рекомендовано обеспечить соблюдение нормативных требований к источникам питьевого водоснабжения, в том числе, по организации зон санитарной охраны, и завершить в 2014 году передачу эксплуатирующим специализированным предприятиям бесхозных, неэксплуатируемых сооружений и сетей водоснабжения в сельских поселениях.