Уважаемые коллеги! В конце каждого года мы с Вами традиционно подводим итоги деятельности Российской ассоциации водоснабжения и водоотведения, анализируем результаты и достижения профессионального сообщества в развитии водопроводно-канализационного хозяйства.

Уходящий 2019 год получился важным для отрасли, так как мы приступили к реализации нацпроекта «Экология», три федеральных проекта которого напрямую касаются сферы водоснабжения и водоотведения.

Новогоднее обращение исполнительного директора РАВВ Елены Довлатовой к отраслевому сообществу

«Сегодня в отдельных случаях, когда, например, действительно существуют определённые водопроводные станции ниже должного технико-экономического уровня, повышать (тарифы - прим. ред) можно, но только с разрешения Правительства и ФАС. Кроме того, сейчас будут устанавливаться долгосрочные тарифы - на срок 5-10-15 лет. Нет никакого смысла каждый год устанавливать новые 43 тыс. тарифов, что мы делаем с региональными комиссиями»

Игорь Артемьев, руководитель Федеральной антимонопольной службы

«Основная наша цель - обеспечить россиянам доступные и качественные жилищные и коммунальные услуги. Для этого нами предложено два сценария развития отрасли, базовый и целевой. После того, как мы окончательно доработаем проект документа с учетом предложений коллег из других федеральных органов власти, Правительством Российской Федерации будет принято решение о том по какому сценарию будет развиваться отрасль ближайшие 15 лет. Многое в этом вопросе, конечно, зависит от финансирования, привлечения инвестиций и бюджетной поддержки»

«В бюджете должно быть уделено внимание модернизации жилищно-коммунальной инфраструктуры. Мы продолжаем работу по полной или частичной замене изношенного оборудования, из-за которого в основном все аварии и случаются. Чтобы регионам было проще найти деньги на это, дополнительную поддержку оказываем за счёт средств Фонда содействия реформированию ЖКХ. С этого года возобновили программу поддержки обновления систем тепло- и водоснабжения, распространив её на города с населением до 500 тысяч жителей».

Дмитрий Медведев, Председатель Правительства Российской Федерации

«Существующее в стране тарифное регулирование - в этом кроется основная проблема, почему бизнес не так активно инвестирует в жилищно-коммунальное хозяйство. Позиция министерства заключается в том, что при сегодняшней системе тарифного регулирования мы должны опираться на бюджетную поддержку»

Владимир Якушев, Министр строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации

«Министерству экономического развития Российской Федерации совместно с Министерством строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации при участии органов государственной власти заинтересованных субъектов Российской Федерации обеспечить принятие мер по совершенствованию механизма привлечения иностранных инвестиций в сферу водоснабжения и водоотведения»

Владимир Путин, Президент Российской Федерации

«Может быть, нам стоит подумать о создании некоего органа - я сам до конца не понимаю его функционального направления деятельности - который занимался бы чистотой воды во всех ее аспектах на постоянной основе, а не один раз в год на конгрессе»

Сергей Иванов, Специальный представитель президента РФ по вопросам природоохранной деятельности, экологии и транспорта

Проекты отраслевых НПА

Проект ФЗ о стандартизированных ставках на подключение

Постановление Правительства об утверждении основных принципов и порядка применения в сфере водоснабжения и водоотведения метода сравнения аналогов с использованием эталонных значений затрат при передачи электрической энергии и транспортировки газа

О внесении изменений в приказы Минстроя России по вопросам совершенствования порядка проведения технического обследования отдельных объектов коммунальной инфраструктуры

Водное хозяйство быстро развивается, занимая одну из главных ниш в мировом хозяйствовании. Но, несмотря на это, имеет существенные проблемы, которые нуждаются в решении.

Одной из насущных проблем являются опасения в неспособности обеспечить спрос на водоснабжение в будущем. В 2012 году был проведен опрос руководителей коммунальных предприятий в 10 основных рынках: Канаде, США, Великобритании, Франции, Австралии, Бразилии, Индии, России, Испании, Китае.

Он показал, что 39 процентов руководителей считают: спрос на воду будет превышать предложение. Это в значительной степени обусловлено темпами роста населения в мире - это 7000000000 сегодня и как ожидается, вырастет еще на миллиард в течение ближайших 18 лет.

Это оказывает значительное влияние на то, что уже и так является достаточно ограниченным ресурсом.

Стоит ли ограничивать использование?

Но во многих местах в мире у потребителей, фермеров, предприятий и отраслей есть стимул ограничить использование воды. Вода сравнительно дешева, и многие полагают, что она легкодоступна.

На самом деле это является заблуждением, даже огромным препятствием на пути прогресса. Задача защиты водоснабжения для будущих поколений становится яснее, чем когда-либо раньше.

В первую очередь - это необходимость введения технических инноваций и регулирования изменений в водном хозяйстве.

Стоит устанавливать соответствующие тарифы в областях, где инновации еще должно произойти, и быстро. По опросам Oracle Utilities, треть опрошенных руководителей считают, что цены на воду ниже, чем должны были быть.

Чтобы сделать это, бизнес-модель для предприятий водоснабжения должна развиваться. В соответствии с действующей на основе объема счетов модели, потребителей устраивает невысокая стоимость водоснабжения, а с другой стороны, не обеспечивает возмещения затрат на доставку воды.

Это не дает водоканалу даже возможности отремонтировать оборудование и оставаться устойчивыми в финансовом отношении.

Вместе с этим регулирующие органы должны быть уверены в необходимости повышения уровня тарификации.

Средства, получаемые за водоснабжение, должны возмещать расходы за обслуживание жизнеспособности оборудования и инфраструктуры коммунальных предприятий.

Изменения в нормативном подходе к тарификации изменит восприятие ценности воды. Общество начнет понимать необходимость бережного отношения к такому важному природному ресурсу, тем самым проявлять содействие организациям по охране окружающей среды.

Сумма расходов

Водоснабжение составляет относительно небольшую долю рынка - сумма, потраченная в глобальном масштабе на услуги водоснабжения и инфраструктуры, составляет менее одного процента от мирового ВВП.

Но это важный сегмент рынка и его нехватка будет влиять на все показатели мирового ВВП.

Изучение взаимосвязи роста тарифов в 308 городах в 102 странах показало, что это связано с затратами на строительство, эксплуатацию и техническое обслуживание систем очистки питьевой и сточных вод. Но даже в тех случаях тарифы редко возмещают полную стоимость услуг.

В докладе делается вывод, что, благодаря политике удешевления воды ниже полной стоимости обслуживания, возрастает нерациональное потребление воды.

Предприятиям приходится зависеть от внешних источников финансирования и политического вмешательства и впоследствии перебоев в обслуживании из-за недофинансирования, а также неравенства отдаленных населенных пунктов.

В то время как вопрос носит глобальный характер, ответы лежат на местном уровне. Инфраструктура продолжает изнашиваться, качество воды и надежности (взрыв трубы и других утечек) будет снижаться, требуя ремонта или утилизации.

Новая система тарифов, которая будет учитывать полные эксплуатационные затраты на водоснабжение, а также обеспечивать необходимую финансовую отдачу за коммунальные услуги, окажет помощь в этих усилиях.

Инновационная технология играет важную роль в водоснабжении в будущем.

Использование опреснения как способа создания нового, чистого и доступного источника воды в настоящее время используется во многих странах мира, включая Австралию, Китай, Япония, США, Испании и других европейских стран, на Ближнем Востоке и в Северной Африке.

Наряду с этим, однако, возникает потребность в информировании о проблемах и доступных методах их решений. Исследование воды Oracle Utilities показал, что 36 процентов коммунальных предприятий по всему миру все еще не знают полного спектра инновационных вариантов, открытых для них.

В то же время многие клиенты не обращают внимания на необходимость перемен, для отношения к воде, как к драгоценному и убывающему ресурсу. Только тогда, когда инновации и осознание проблемы выйдут на первый план, мы увидим начало масштабных изменений.

Описание:

Систем подготовки питательной воды паровых котлов среднего и высокого давления («крышных котельных» и мини-ТЭЦ) для теплоснабжения зданий или городских жилых комплексов (ЦТП) (в комбинации разработанных систем нанофильтрации с системами обратного осмоса).

Современным зданиям – современные технологии водоснабжения!

Разработка новых технологий и аппаратов на основе метода нанофильтрации для систем водо- и теплоснабжения городских зданий

А. Г. Первов , проф., д-р техн. наук, кафедра водоснабжения МГСУ

А. П. Андрианов , канд. техн. наук, кафедра водоснабжения МГСУ

Д. В. Спицов

В. В. Кондратьев , инженер, кафедра водоснабжения МГСУ

Современные темпы развития строительных технологий не всегда идут в ногу с развитием технологий водоподготовки, используемых для санитарно-технического оснащения современных зданий. Применение явно устаревших технологий часто создает помехи строительству. Например, необходимость создания станций доочистки воды в зданиях заставляет решать вопросы размещения, монтажа и эксплуатации (сервисного обслуживания). Поэтому от выбранной технологии зависят не только качество воды, но и габариты сооружений, затраты на монтаж и эксплуатацию, учитывающие объемы сточных вод и воды на собственные нужды.

Традиционные технологии, использующие напорные фильтры с загрузками из песка, угля и ионообменных смол достаточно «громоздки», требуют затрат при их эксплуатации (замене загрузок или их регенерации), образуют стоки при их промывке и регенерации.

Совершенствование систем нанофильтрации позволяет создать оборудование с минимальными весом и габаритами, простотой монтажа и «наращивания» мощности, минимальными затратами на обслуживание, отсутствием реагентов и расходных материалов.

Современная экологическая ситуация способствует более широкому использованию мембранных систем. Это объясняется в первую очередь ужесточающимися требованиями к качеству питьевой воды - содержанием хлорорганических соединений, болезнетворных бактерий, фторидов, нитратов, ионов стронция и т. д. Современные мембраны демонстрируют бесспорную эффективность и универсальность в очистке воды от различных видов загрязнений. Второй главной чертой современных мембранных технологий является их «экологическая» чистота - отсутствие потребляемых реагентов и, соответственно, опасных для окружающей среды сбросов и осадков, создающих проблему их утилизации. Введение платы за пользование водопроводной водой и за сбросы в канализацию заставляет использовать водоочистные системы, потребляющие минимальное количество воды и не имеющие сбросов. Современные разработки систем водоподготовки с применением мембранных технологий позволяют снабжать инженерные системы качественной водой, тем самым обеспечив надежность и качество их работы.

Мембранные процессы ультрафильтрации и нанофильтрации давно привлекают внимание специалистов по водоснабжению благодаря своей «универсальности» - возможности одновременного удаления ряда загрязнений различной природы: биологических (бактерий и вирусов), органических (гуминовых кислот и др.), коллоидных, взвешенных, а также растворимых в ионном виде. Различия в мембранных процессах состоят в уровне очистки воды (проскоку в очищенную воду тех или иных загрязнений), зависящем от размера пор мембран.

Технология нанофильтрации известна достаточно давно и уже начинает применяться в питьевом водоснабжении благодаря эффективному снижению содержания органических соединений (цветности, летучих хлорорганических соединений) и железа, а также жесткости .

Метод нанофильтрации уже широко применяется для очистки поверхностных и подземных вод, в том числе и на крупных городских сооружениях (например, на станциях в Париже - 10000 м 3 /ч и Нидерландах - 6000 м 3 /ч).

Однако до сих пор метод нанофильтрации рассматривается как разновидность метода обратного осмоса со всеми его недостатками: необходимостью тщательной предочистки для предотвращения образования отложений карбоната кальция и осадков органических и коллоидных веществ; высокими эксплуатационными расходами, связанными с дозированием реагентов предочистки, использованием моющих растворов и высокой стоимостью замены мембранных модулей; традиционными мембранными модулями типа «рулон», не отличающимися высокой надежностью. Высокие расходы реагентов и другие эксплуатационные затраты заставляют специалистов пока скептически относиться к использованию нанофильтрации для подготовки воды высокого качества на крупных водоочистных станциях несмотря на бесспорную эффективность в сравнении с «классическими» коагуляционными и окислительно-сорбционными технологиями.

В настоящее время широкие масштабы промышленного внедрения имеет метод ультрафильтрации, который применяется в основном на очистных сооружениях городских водопроводов: с декабря 2006 года - в Москве на Юго-Западной станции (а также на водоочистных станциях Парижа, Лондона, Амстердама, Сингапура, в ряде городов США, Канады).

Однако применение ультрафильтрационных мембран (с размером пор 0,01-0,1 мкм) имеет весьма ограниченную область применения (снижение коллоидных частиц и бактерий) и не универсально при очистке вод различного состава. Поэтому в схемах очистки воды ультрафильтрация используется в сочетании с другими технологиями (коагуляционной и окислительно-сорбционной). Главными достоинствами ультрафильтрации является очень высокая удельная производительность (более 100 л/м 2 ч по сравнению с 35-40 л/м 2 ч у нанофильтрации) и возможность проведения промывки мембран обратным током для удаления с мембран загрязнений.

Разработка новой технологии очистки воды с применением нанофильтрации

Таким образом, целью работы стало изучение возможности преодоления основных недостатков метода нанофильтрации и создание технологии, сочетающей эффективность нанофильтрации и простоту ультрафильтрации.

Предпосылки для создания такой технологии созрели уже давно . Известны способы очистки поверхностных вод с помощью нанофильтрации крупных европейских фирм Norit (Нидерланды) и PCI (Великобритания), использующие специальные трубчатые конструкции, позволяющие снизить осадкообразование и проводить гидравлические промывки со сбросом давления для «срыва» загрязнений с поверхности мембран . Однако аппараты трубчатых конструкций имеют очень малую удельную поверхность мембран и существенно увеличивают объемы установок и их энергопотребление, что в конечном счете выражается в высоких значениях удельных капитальных и эксплуатационных затрат.

Современные мембранные аппараты рулонной конструкции обладают большим преимуществом перед аппаратами с мембранами трубчатой формы в виде полого волокна, используемых в современных ультрафильтрационных установках - это плотность «упаковки мембран» или высокая удельная поверхность мембран на единицу объема аппарата. При одинаковых размерах «стандартных» мембранных модулей (диаметр 200 мм, длина 1000 мм) суммарная поверхность мембран в ультрафильтрационном модуле составляет 18-20 м 2 , а в нанофильтрационном 35-40 м 2 . Более того, стоимость производства рулонного модуля с плоскими мембранами значительно (на 50-60 %) дешевле, чем половолоконного. Поэтому основным направлением работы стало усовершенствование рулонной конструкции с целью повышения надежности работы и «устойчивости» к загрязнениям. Несовершенство конструкции рулонного элемента связано с наличием в нем сетки-сепаратора (рис. 1), являющейся «ловушкой» для загрязнений. Поэтому создание аппаратов с «открытым» каналом без мешающей сетки позволяет избежать накопления загрязнений во время работы и обеспечить возможность проведения гидравлических промывок со сбросом давления . Подбор оптимальных по своим свойствам нанофильтрационных мембран и разработка технологии производства мембранных модулей различных типоразмеров позволили создать безреагентные технологии для ряда случаев очистки воды. Отсутствие реагентов в схеме обеспечивается, с одной стороны, высокой эффективностью мембран в отношении задержания растворенных примесей, с другой - постоянным отводом загрязнений с поверхности мембран благодаря автоматизированным гидравлическим промывкам и поддержанием фильтрующей поверхности мембран «в чистоте».

Благодаря разработанным конструкциям аппаратов и автоматизированным промывкам созданы технологии, позволяющие очищать воду с высоким содержанием взвешенных веществ, железа, жесткости, цветности. В зависимости от состава очищаемой воды (главным образом содержания органических веществ различной природы) выбирается марка мембран с наиболее подходящими селективными свойствами. Для очистки поверхностных и подземных вод были опробованы различные типы мембран, но наибольшую эффективность продемонстрировали новые разработки мембран из ацетата целлюлозы со специальными стабилизирующими добавками. Из-за гидрофильной поверхности мембраны чрезвычайно эффективно задерживают ионы железа, растворенные органические вещества. Кроме того, благодаря поверхностным свойствам ряд коллоидных и органических соединений хуже осаждается на ацетатных мембранах, чем на композитных. Описанные выше положения были доказаны путем всесторонних исследований, описанных в прилагаемых публикациях. Аналогов разработанным аппаратам и мембранам пока нет как у отечественных, так и у зарубежных фирм. Технология получения мембран и производства рулонных элементов с «открытым» каналом также представляет ноу-хау и подробно не раскрывается. Попытки усовершенствовать каналы рулонных элементов проводились рядом авторов давно, однако результаты не были доведены до широкого промышленного внедрения вследствие сложности технологии. В настоящей работе используется технология изготовления, ранее изложенная и запатентованная, но благодаря совместным действиям авторов усовершенствованная и находящаяся в стадии патентования.

Разработанные нанофильтрационные аппараты оказываются конкурентоспособными по стоимости, производительности и режиму промывки с ультрафильтрационными аппаратами, будучи гораздо эффективнее по частным свойствам. На рис. 2 показаны зависимости производительности аппаратов «стандартного» размера от времени при очистке поверхностной воды из реки.

Вследствие потери производительности при образовании на мембранах осадков и необратимого забивания пор взвешенными частицами средняя производительность ультрафильтрационных мембран оказывается на 40-50 % меньше «паспортного», отличаясь на 30-40 % от производительности аппарата с нанофильтрационными мембранами.

Технология доочистки воды из водопровода в городских зданиях

Вода в централизованных водопроводах часто содержит взвешенные коллоидные вещества (например, гидроокись железа), а также бактерии вследствие вторичного загрязнения воды в водоводах. В ряде случаев наблюдается повышенное содержание хлор-органических веществ (во время паводков). Традиционно для удаления взвешенных веществ используются механические напорные фильтры, а для снижения содержания органических веществ и запахов - фильтры с сорбционной загрузкой.

Главными недостатками такого подхода являются: использование достаточно громоздких фильтров (обычно импортных из стеклопластика диметром 0,75-1,2 м и высотой более 2 м); трудности при монтаже фильтров в существующих помещениях; сложности обслуживания и замены загрузок; достаточно быстрое истощение сорбционной емкости угля и необходимость его замены.

В последнее время вместо механических фильтров используются установки ультрафильтрации, позволяющие обеспечить более глубокое удаление из воды коллоидов железа, бактерий и вирусов. Кроме того, мембранные установки компактны, имеют значительно меньший вес и объем по сравнению с механическими фильтрами, что особенно важно при их использовании и размещении в городских зданиях. Однако использование сорбционных фильтров в городских зданиях требует, вследствие ограниченной сорбционной емкости загрузок, достаточно высоких затрат на сервисное обслуживание таких установок.

Применение нанофильтрационных установок позволяет решить проблему удаления органических загрязнений из водопроводной воды без применения сорбционных фильтров и при минимальных эксплуатационных затратах.

Расчеты и исследования показывают, что удаление методом нанофильтрации большинства (свыше 90 %) органических загрязнений позволяет продлить ресурс сорбционных фильтров в 10-20 раз или соответственно уменьшить их объем, ограничившись использованием картриджных фильтров только на случай присутствия в воде запахов в период паводков или аварийных ситуаций на водоисточнике. Кроме того, нанофильтрационные мембраны частично убирают из воды жесткость и щелочность, делая воду пригодной для использования в системах теплоснабжения и горячего водоснабжения, избавляя заказчика от необходимости использования умягчителей и дополнительных расходных материалов (таблетированной соли).

Современные заказчики на городских объектах часто сами формируют дополнительные требования к качеству воды, значительно более жесткие, чем требования существующих международных стандартов ВОЗ и СанПиН, что вызвано наличием в зданиях «особых» потребителей - поликлиник, медицинских оздоровительных центров, предприятий общепита и др.

Так, например, при проектировании систем СТОЗ небоскреба «Федерация» проектировщики «столкнулись» с требованиями по содержанию железа -0,05 мг/л, ГСС (галогенсодержащих соединений) -10 мкг/л (против нормативов ВОЗ: 0,3 мг/л и 200 мкг/л соответственно). Похожие требования оказались решающими при выборе систем нанофильтрации для водоснабжения зданий Центральной тыловой таможни и поликлиники ФСБв Москве в 2002 году (рис. 3, 4).

В настоящей работе проведены исследования по сравнению эффективности снижения в водопроводной воде окисляемости и содержания растворенных органических веществ с использованием систем ультрафильтрации с сорбционной доочисткой и систем нанофильтрации. Качество очищенной воды оценивалось по показателям окисляемости .

Качество воды обобщенно оценивается по характеру кривых светопоглощения, где молекулярному весу и природе органических веществ соответствуют определенные длины волны.

На рис. 5 показаны кривые светопоглощения водопроводной воды, пропущенной через нанофильтрационные мембраны 4 и фильтр с загрузкой из угля 2 и 3. Применение нанофильтрационных мембран 4 позволяет получить воду с низкими показателями окисляемости. При дополнительном использовании сорбционных фильтров после нанофильтрации только для удаления запаха ресурс их увеличивается во много раз. Результаты ресурсных испытаний сорбционного фильтра (определение его сорбционной способности) показаны на рис. 6.

Экономический эффект от применения технологии нанофильтрации определяется сокращением затрат на обслуживание установок доочистки.

Технология очистки воды для целей теплоснабжения и вентиляции

Современное состояние городского строительства требует решения проблем снабжения зданий не только качественной питьевой водой, удовлетворяющей требованиям СанПиН, но в ряде случаев водой для специальных технологических нужд:

подпитка контуров теплосети и отопления;

подпитка контуров оросителей и испарителей систем кондиционирования воздуха;

Подпитка паровых котлов «крышных котельных» для систем теплоснабжения.

В зависимости от требований к качеству подготовленной воды в системах нанофильтрации используются различные типы мембран с различными показателями селективности (солезадерживающей способностью). При использовании мембранных установок для нужд подпитки теплосети и горячего водоснабжения, карбонатный индекс KI очищенной воды должен удовлетворять следующим условиям:

КI=[Са +2 ]· ≤ 2-5,

где , значения концентраций кальция и щелочности, выраженные в мг-экв/л.

Для обеспечения таких требований идеально подходят нанофильтрационные мембраны в сочетании с разработанными мембранными элементами с «открытым каналом», исключающим образование застойных зон в аппаратах и образование в них осадка карбоната кальция, резко снижающего время работы аппарата .

При необходимости получения питательной воды для паровых котлов и контуров систем кондиционирования воздуха требуется вода со значениями жесткости на уровне 0,01-0,02 мг-экв/л. Традиционно для получения глубоко умягченной воды используются двухступенчатые системы Na-катионирования или (в настоящее время) вместо I ступени Na-катионирования - установки обратного осмоса . И в том, и в другом случае схемы глубокого умягчения требуют высоких эксплуатационных затрат (на таблетированную соль, ингибитор, моющие растворы, частое сервисное обслуживание) и решения проблем утилизации регенерационных растворов. При использовании представленных в работе разработок созданы схемы двухступенчатого умягчения (с использованием на I ступени мембранных нанофильтрационных аппаратов) и аппаратов обратного осмоса на II ступени (рис. 7).

Такие схемы позволяют избежать применения реагентов при их эксплуатации и обеспечить длительный (свыше 2500 часов) период безостановочной работы. В ряде случаев целесообразно использовать специально разработанные патроны с порошкообразным ингибитором для повышения надежности систем обратного осмоса.

Для определения эксплуатационных характеристик мембранных схем с использованием аппаратов обратного осмоса и нанофильтрации (определение типов моющих растворов, времени непрерывной работы и др.) разработана специальная компьютерная программа.

Пример сравнения эксплуатационных затрат различных схем глубокого умягчения показан на рис. 8.

Благодаря использованию новых типов мембран и мембранных аппаратов время работы максимально увеличено, что ведет к снижению затрат по обслуживанию установки (рис. 9).

Общий вид двухступенчатых мембранных систем показан на рис. 10.

Описанные технологии применяются при разработке:

Систем очистки воды для централизованного водоснабжения: станции очистки поверхностной воды и станции очистки подземной воды производительностью до 10000 м 3 /ч; системы полностью безреагентные;

Систем очистки воды для микрорайонов и комплексов промышленных и торговых зданий;

Систем улучшения качества водопроводной воды для отдельных жилых и офисных зданий;

Систем подготовки воды подпитки теплосетей и бойлеров жилых и промышленных зданий;

Систем улучшения качества питательной воды из технических водопроводов городских предприятий;

Систем подготовки питательной воды паровых котлов среднего и высокого давления («крышных котельных» и мини-ТЭЦ) для теплоснабжения зданий или городских жилых комплексов (ЦТП) (в комбинации разработанных систем нанофильтрации с системами обратного осмоса). Разработанные технологии позволяют решать поставленные проблемы с применением компактного, легко монтируемого оборудования с простым «наращиванием» мощности, обеспечивающего автоматизированный круглосуточный режим работы, не нуждающегося в реагентах и расходных материалах и требующих сервисных мероприятий не чаще чем через 6 месяцев непрерывной работы.

Для водоснабжения крупного (жилого или гостиничного здания) система водоподготовки может состоять из четырех мембранных блоков общей производительностью 50 м 3 /ч. Габариты каждого блока (производительностью 12 м 3 /ч) составляют 1,5 м (глубина) х 1,5 м (высота) х 0,5 м (ширина). Общие габариты станции производительностью 50 м 3 /ч составляют (ШхДхВ) 3,5х1 ,5х1,5 м. В комплект поставки каждого блока входят: повысительный насос, мембранные аппараты, картриджи доочистки с углем. Эксплуатация системы состоит в проведении профилактических промывок (1 -2 раза в год) и замене угольных картриджей (1 раз в год). Срок службы мембран составляет 5 лет. Компоновка одного блока показана на рис. 11, общий вид одного блока производительностью 12 м 3 /ч показан на рис. 12.

Литература

1. Первов А. Г. Андрианов А. П. Современные мембранные системы нанофильтрации для подготовки питьевой воды высокого качества // Сантехника. 2007. № 2.
2. Futselaar M. et all. Direct capillary nanofiltration for surface water. // Desalination. V. 157(2003), p. 135-136.
3. Futselaar H., Schonewille H., MeerW. Direct capillary nanofiltration for surface water. (Presented at the European Conference on Desalination and the Environment: Fresh Water for All, Malta, 4-8 May 2003. EDS, IDA) // Desalination. 2003. Vol.157, p. 135-136.
4. Bruggen B., Hawrijk I., Cornelissen E., Vandecasteele С Direct nanofiltration of surface water using capillary membranes: comparison with flat sheet membranes. // Separation and Purification Technology. 2003.
5. Bonn_ P.A.C., Hiemstra P., Hoek J.P., Hofman J.A.M.H. Is direct nanofiltration with air flush an alternative for household water production for Amsterdam? // Desalination. 2002. V. 152, p. 263-269.
6. Web-сайт Trisep http://www.trisep.com.
7. Web-сайт PIC Membranes http://www.pcimem.com.
8. Pervov Alexei G., Melnikov Andrey G. The determination of the required foulant removal degree in RO feed pretreatment. // IDA world conference on Desalination and Water reuse August 25-29, 1991, Washington. Pretreatment and fouling.
9. Pervov A.G. A simplified RO process design based on understanding of fouling mechanisms.// Desalination 1999, Vol. 126.
10. Riddle Richard A. Open channel ultrafiltration for reverse osmosispretreatment. // IDA world conference on Desalination and Water reuse August 25-29, 1991, Washington. Pretreatment and fouling.
11. Первов А.Г. Мембранный рулонный элемент. Патент №2108142, выд. 10.04.1998.
12. Irvine Ed, Welch David, Smith Alan, Rachwal Tony. Nanofiltration for colour removal - 8 years operational experience in Scotland. // Proc. Of the Conf. on Membranes in Drinking and Industrial Water Production. Paris, France, 3-6 October 2000. V 1, p. 247-255.
13. Pervov A.G. Scale formation prognosis and cleaning procedure schedules in reverse osmosis operation. // Desalination 1991, Vol. 83.
14. Hilal Nidal, Al-Khatib Laila, Atkin Brian P., Kochkodan Victor, Potapchenko Nelya. Photochemical modification of membrane surfaces for (bio)fouling reduction: a nano-scale study using AFM // Desalination 2003, Vol. 156, p. 65-72.
15. Hilal Nidal, Mohammad A. Wahab, Atkina Brian, Darwish Naif A.Using atomic force microscopy towards improvement in nanofiltration membranes properties for desalination pre-treatment: A review // Desalination 2003, Vol. 157, p. 137-144.
16. Первов А. Г., Мотовилова Н. Б., Андрианов А. П., Ефремов Р. В. Разработка систем очистки цветных вод северных районов на основе технологий нанофильтрации и ультрафильтрации // Очистка и кондиционирование природных вод: Сб. науч. трудов. Вып. 5. М., 2004.
17. Первов А. Г., Андрианов А. П., Спицов Д. В., Козлова Ю. В. Выбор оптимальной схемы доочистки водопроводной воды в городских зданиях с использованием мембранных установок // Сборник докладов седьмого международного конгресса «Вода: экология и технология». Том 1.
18. Первов А. Г., Бондаренко В. И., Жабин Г. Г. Применение комбинированных систем обратного осмоса и ионного обмена для подготовки питательной воды паровых котлов // Энергосбережение и водоподготовка. 2004. № 5.

2005–2015 годы объявлены ООН международной декадой «Вода для жизни». Один из путей обеспечения потребности в чистой воде - внедрение методов гидроволновой очистки жидких сред, который представляет Северо-Западный международный центр чистых производств. Рассказать об этой инновационной технологии мы попросили генерального директора Центра - Александра Александровича Старцева.

Александр Александрович, в чем заключается суть метода гидроволновой очистки?

Гидроволновой метод - это авторское ноу-хау, не имеющее аналогов в мировой практике. Его главное отличие - в отказе от традиционных способов нагрева жидкости и использовании вместо них механических и частотных воздействий (термодинамических циклов). Применение привычных теплообменных систем сопровождается образованием различных отложений - «накипи», новая технология лишена этого недостатка.

Сам же метод заключается в следующем: при прохождении жидкого потока через гидродинамический теплогенератор возникает эффект обтекания «плохо обтекаемого тела». В результате в жидкости образуются содержащие вакуум пустоты, внутри которых идет процесс парообразования. Причем идет он при температуре гораздо ниже 100 °C (например, при 30 °C), за счет этого экономится значительное количество энергии.

Дополнительное высокочастотное воздействие вызывает эффективную термоокислительную реакцию, которая приводит к разрушению молекул загрязняющих веществ, в том числе сложных органических соединений и тяжелых металлов.

Посредством контактных теплообменных процессов идет интенсивное парообразование с последующей конденсацией. В результате образуются чистая дистиллированная вода и влажный иловый осадок, имеющий по российской классификации IV класс опасности. При этом исходные сточные воды могли иметь I - II классы опасности. То есть токсичность отходов существенно снижается, и из жидкой фазы они переходят в твердые шламы.

А что происходит с загрязненной водой при использовании традиционных методов очистки?

Скажем, в результате применения обратного осмоса объем очищенной воды составляет лишь 35–40 % от исходного количества стоков, остальное - концентрированный жидкий высокоактивный «рассол». Гидроволновой же метод позволяет превратить почти всю имеющуюся в стоках воду в дистиллят и вновь использовать в производстве. При этом энергоэффективность нового метода - вне всякой конкуренции: например, на очистку кубометра сточных вод нефтеперерабатывающего завода потребуется лишь около 3 кВт час.

Кроме того, обратный осмос - довольно капризная и «тонкая» технология, она требует постоянного внимания квалифицированных специалистов. Если очищаемый поток неоднороден, то оборудование может просто отказать. Гидроволновой метод позволяет избежать этого.

Где может применяться гидроволновой метод очистки?

Установки, использующие этот принцип, могут использоваться в автономных модульных системах жизнеобеспечения, для опреснения и очистки воды от различных химикатов и тяжелых металлов в водопроводно-канализационном хозяйстве, для уничтожения полихлорбифенилов и пестицидов. Кроме того, они станут идеальным решением для очистки промышленных стоков и удаления нежелательных примесей из сырой нефти и жидкого топлива в нефтегазоперерабатывающей промышленности, для очистки различных емкостей и трубопроводов, для обезвреживания токсичных веществ и жидких радиоактивных отходов, утилизации отработанных ГСМ. Наконец, с их помощью можно готовить модифицированную водотопливную эмульсию. Она может использоваться как топливо для автономных электрогенераторов очистных установок, также мини-ТЭЦ контейнерного типа.

Основные преимущества гидроволнового метода очистки жидких сред Жидкая среда нагревается и испаряется не через теплообменную поверхность, а за счет высокочастотного механического воздействия на жидкость. Все тепло конденсации пара может быть использовано для нагрева и испарения исходной жидкой среды. В результате высокочастотных воздействий происходит разложение органических молекул на безвредные простые компоненты. Технология на основе гидроволнового метода не требует водоподготовки. Возможно сочетание гидроволнового метода с использованием нанотехнологий, в частности, экологически нейтральных наноматериалов на углеродной основе. Имеется возможность осуществления звукохимических реакций, при которых соосаждение элементов и их изотопов из очищаемого потока может стать более эффективным. Процесс отличается малым энергопотреблением. Опасные отходы при использовании метода не образуются. Создаваемое на основе данного метода оборудование отличается надежностью, долговечностью и простотой эксплуатации. Кроме того, контейнерное исполнение установок позволяет избежать значительных капитальных затрат и эксплуатировать оборудование «прямо с колес».

- Расскажите об оборудовании, использующем гидроволновой метод.

Разработчиком и создателем опытно-промышленного оборудования является московский научно-производственный центр «ТЭРОС–МИФИ», руководит которым В. С. Афанасьев. 24 июля 2008 года инновационные разработки компании были представлены Президенту Российской Федерации Д. А. Медведеву и заслужили его высокую оценку. Также компанию «ТЭРОС–МИФИ» поддерживают Совет Федерации и Правительство России.

В марте 2010 года сборочный участок компании «ТЭРОС–МИФИ» посетил Святейший Патриарх Московский и всея Руси Кирилл. Он с интересом ознакомился с инновационными разработками и благословил начало реализации демонстрационного проекта «Ковчег». Проект подразумевает создание искусственного биосферного объекта с автономными системами жизнеобеспечения на основе гидроволновых технологий.

Области эффективного применения технологий на основе гидроволнового метода: очистка сточных вод различных промышленных, сельскохозяйственных предприятий и сферы ЖКХ любой степени загрязнения; удаление из сточных вод органических веществ, вызывающих «цветение» водных объектов (образование сине-зеленых водорослей); очистка промышленных стоков и подземных вод, загрязненных мышьяком и другими токсичными веществами; очистка ливневых стоков, инфильтрата полигонов и свалок отходов для защиты от загрязнения водоемов, рек и морей; очистка и опреснение морской воды, обезжелезивание, обессоливание природных вод различной степени загрязнения; очистка подземных и поверхностных источников водоснабжения от высокомолекулярных химических загрязнителей (метилтредбутилового эфира, стойких органических загрязнителей, полиароматических углеводородов и т. д.); обезвреживание несжигающим способом стойких органических загрязнителей, химических реактивов и отравляющих веществ; очистка промстоков в процессе нефтегазопереработки, а также очистка сырой нефти и нефтепродуктов от серы и других нежелательных примесей; удаление нефтешламов и остатков различных химических веществ в танках, цистернах, емкостях, трубопроводах; очистка токсичных промстоков в текстильной и кожевенной промышленности; очистка воды от высокосолевых жидких радиоактивных отходов; создание модифицированных водотопливных эмульсий; утилизация отработанных горюче-смазочных материалов путем создания стойких водотопливных эмульсий и последующего высокотемпературного их сжигания с одновременным получением энергии; создание высокоэффективного оборудования для производства биотоплива, например этанола, из отходов лесозаготовки и деревообработки, для очистки стоков ЦБК; создание экономичного вспомогательного оборудования для агропромышленного сектора.

Как уже было сказано выше, оборудование на основе гидроволновых технологий отличается низким энергопотреблением, температурный режим его работы не превышает 100 °С. Расходные материалы (фильтры, мембраны, ионообменные смолы, сорбенты, химические реагенты и т. д.) не требуются. Производительность одного модуля с линейными размерами 10х3х3 метров - до 50 кубометров очищенных стоков или опресненной воды в час (за сутки - железнодорожный состав из 20 цистерн). По существу, это мини-завод по производству дистиллята из морской воды, пресной воды любой степени загрязнения, промышленных и хозяйственно-бытовых стоков.

Насколько успешно идет внедрение нового оборудования?

В 2002 году была создана и направлена в Саудовскую Аравию опытная установка по очистке и опреснению морской воды производительностью 1 м³ в час. С 2004 года на одном из государственных объектов в Московской области работает установка по очистке артезианских вод производительностью 50 м³ в час. Установка очистки артезианских вод скважин производительностью 3 м³ в час отправлена в Республику Коми на ОАО «Северная нефть». В Нижегородской области на аккумуляторном заводе в г. Бор запущена установка по обезжелезиванию воды производительностью 7 м³ в час.

По линии государственного заказа на основе гидроволнового метода создана установка для обезвреживания отравляющих химических веществ и реакционных масс. Разработана и успешно испытана опытная установка по очистке низкоактивных жидких радиоактивных отходов для предприятий атомной промышленности.

В рамках международной программы запущены шесть установок кавитационной подготовки смеси отравляющих веществ и сточных вод для уничтожения в плазменной печи.

Кроме того, проведены эксперименты по улучшению качества каспийской нефти (удалению серы и других нежелательных примесей) и по понижению температуры замерзания нефти (с +8 до –15 °C).

Получены лицензии на проектирование и производство оборудования для ядерных установок. Изготовленные водоочистные установки имеют все необходимые сертификаты и акты ввода в эксплуатацию. Разработки, в которых используется гидроволновой метод, защищены 15 российскими и зарубежными патентами.

Судя по всему, новая технология представляет интерес как для России, так и для других стран. Каким образом может быть организовано международное сотрудничество в области внедрения гидроволнового метода очистки?

Наиболее приемлемым вариантом такого сотрудничества является инициирование международного проекта под эгидой Организации Объединенных Наций по промышленному развитию (ЮНИДО). Заинтересованные стороны договариваются на межправительственном уровне. С российской стороны переговоры ведет Росприроднадзор - Федеральная служба по надзору в сфере природопользования, которая входит в структуру Министерства природных ресурсов и экологии Российской Федерации. В процессе переговоров определяются предмет проекта, сроки его реализации, ожидаемый результат, участвующие партнеры и доноры. После этого стороны обращаются в Секретариат ЮНИДО и подписывают необходимые соглашения.

В процессе реализации проекта создается инновационное опытно-промышленное оборудование, которое проходит испытания в странах - участницах проекта. Затем принимается решение о масштабном промышленном производстве и при необходимости с помощью ЮНИДО готовятся условия для дальнейшего продвижения оборудования.

Редакция «ЮНИДО в России»

Источники:

www.unido-russia.ru/archive/num1/art14/

www.newsland.ru/News/Detail/id/551725/

На долю бытового, коммунального и промышленного потребления приходится менее одной пятой объема водопользования во всем мире, и всего лишь 5% в Африке, Центральной Америке и Азии. Большой дефицит имеется в развивающихся странах, где более 1 миллиарда человек лишены доступа к чистой воде, и гораздо большее число людей зависят от ненадежных источников снабжения. Неравенство также наблюдается и при распределении воды: бедное городское население получает ее из ненадежных и низкокачественных источников, чрезмерно переплачивая поставщикам. Спросу городского населения зачастую отдаются большие предпочтения по сравнению с потребностями сельских районов.

Между промышленно развитыми и развивающимися странами существуют различия как в характере проблем, так и в вариантах водоснабжения.

В промышленно развитых странах расход воды, как правило, выше, спрос умеренный, а основное внимание уделяется снижению потребления и более рациональному водопользованию в целях предотвращения необходимости подключения новых источников снабжения или же общего снижения их количества.

В развивающихся странах низкий уровень объема снабжения сопряжен с высоким спросом, основное внимание сосредотачивается на поиске новых источников воды. Повсеместно наблюдается низкая эффективность существующих систем водоснабжения и неудовлетворительная организация управления. Доступа к водоснабжению лишена большая часть бедного городского населения и неимущих слоев.

Истощение источников воды вызывает ухудшение качества последней как в развитых, так и в развивающихся странах.

Существует целый ряд возможностей для удовлетворения самых разнообразных потребностей в водоснабжении. В развивающихся странах приоритетами являются расширение области предоставления водоснабжения в городских и сельских районах, а также восстановление источников снабжения водой городских территорий.

Регулирование спроса

Регулирование спроса приобретает все более широкое распространение во многих промышленно развитых странах. Его потенциал по снижению потребления прямо пропорционален преобладающему уровню водопользования. Регулирование спроса обладает большими возможностями в Соединенных Штатах, где средний уровень потребления на человека составляет около 400 литров в день. В развивающихся странах этот показатель, как правило, ниже. Тем не менее эта ситуация существенно отличается в разных странах, и у наиболее интенсивных водопотребителей также есть потенциал для экономии. В Нью-Дели, к примеру, диапазон ежедневного потребления водопроводной воды на семью разнится от 700 литров на семью с низким уровнем дохода до 2200 литров для богатых. Тарифы преимущественно субсидируются за счет государства, и для экономии потребления воды остается мало стимулов.

Расход воды на стирку и санитарно-гигиенические цели составляет значительную долю от потребления воды в бытовом и промышленном секторе. Необходима выработка стандартов, нормативов и санкций для продвижения водосберегающих технологий, в том числе для производителей бытовых устройств и оборудования, а также выплата субсидий потребителям, которые решают перейти на водосберегающие устройства. В Дании за 10 лет потребление воды на душу населения упало на 24% за счет широкого распространения водосберегающих технологий, в том числе для туалетов, душевых и стиральных машин.

Во многих регионах мира, включая Соединенные Штаты, Южную Африку и Европу, блочные тарифы с низким уровнем оплаты за расход воды и прогрессивным ее ростом по мере повышения уровня потребления оказались успешной мерой для сдерживания или снижения спроса на воду. Для их эффективности крайне важно внедрять дешевые, но эффективные счетчики расхода воды.

Альтернативные источники водоснабжения

Уровень водопотерь от протечек, нелегальных подключений и проблем с замерами по-прежнему остается высоким. В азиатских городах на него приходится 35-40% от общего объема водоснабжения, а в отдельных городах этот показатель доходит до 60%. Стабилизация и снижение потерь в трубопроводных системах может помочь улучшить сферу водоснабжения. К примеру, данные по Великобритании свидетельствуют о снижении ежесуточного душевого потребления воды на 29 литров в результате введения властями обязательного профилактического осмотра, позволяющего обнаружить протечки. Реализация этой программы и другие меры по рациональному водопользованию привели к тому, что рассмотрение планов строительства новой плотины в Йоркшире было решено отложить.

Сбор дождевой воды с помощью емкостей на крышах, резервуаров и других методов является эффективным способом бытового водоснабжения.

Врезка 5.6: Сбор дождевой воды в городах приобретает все большее распространение

В Германии существуют специальные субсидии, которые стимулируют жителей сооружать емкости для сбора дождевой воды и использовать затем профильтрованную воду. Из-за экономии на ежемесячных расходах за водоснабжение и благодаря другим льготам вложенные в сбор дождевой воды средства окупаются за 12 лет. В Токио (Япония) водоснабжение 70% всех туалетов в «Риогоку Кокугкан» — здании для проведения схваток борцов сумо — обеспечивается запасами дождевой воды.

Еще одним существенным источником может быть рециркуляция сточных вод. К 1999 году в области залива Сан-Франциско в Калифорнии вторично использовалось большое количество сточных вод — достаточное, чтобы удовлетворить потребности 2 млн человек. К 2020 году планируется обеспечить таким образом потребности уже 6 млн человек. В сельском хозяйстве используется 32% такой воды, 27% идет на пополнение запасов подземных вод, 17% — на поддержку орошения земельных участков, 7% — на нужды промышленности. Оставшаяся часть расходуется на экологические и иные цели.

В качестве решения проблемы дефицита воды на местах часто предлагается вариант ее переброса между речными бассейнами. Последствия таких действий требуют тщательного изучения, особенно в тех случаях, когда не предусмотрен возвратный сток в бассейн, как это происходит при других методах водозабора.

Благоприятствующие факторы

Как и в случае с другими секторами, крайне важно применение политических, институциональных и организационных реформ для реализации регулирования спроса и поиска альтернативных решений в области водоснабжения. В число инициатив входит следующее:

• в Великобритании, Соединенных Штатах и Австралии выдача лицензий на новый водозабор предусматривает обязательное изучение всех экономически оправданных предложений в области регулирования спроса;
• эффективность управления является основой для рационального водопользования и улучшенного планирования, но единого для всех ситуаций метода руководства со стороны государства или частного сектора не существует. Для улучшения эффективности работы государственных органов необходимо усиление институциональных полномочий и ответственности за принятые решения;
• в целях сохранения доступа к водоснабжению необходимо введение эффективных законодательных механизмов и приемлемой оплаты для бедных слоев населения городских и сельских районов.