ОПРЕСНЕНИЕ МОРСКОЙ ВОДЫ В ГОРОДЕ КЕРЧЬ.

Большой проблемой для человечества в данное время является вопрос получения питьевой воды. Данная проблема остро ощущается почти в 40 странах, которые находятся в засушливых областях Земли. Дефицит пресной воды можно скомпенсировать опреснением соленых (более 10 г/л солей) и солоноватых (около 2-10 г/л солей) вод, объем которых составляет около 98% всей воды на планете.

ОПРЕСНЕНИЕ МОРСКОЙ ВОДЫ В ГОРОДЕ КЕРЧЬ.

УДК 628.16

Смирнова Елизавета Евгеньевна

Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева

Кафедра мембранных технологий

Студент факультета инженерной химии

г. Москва, Россия

E-mail: Smirnova.Liza97@yandex.ru

DESALINATION OF SEA WATER IN THE CITY OF KERCH.

Smirnova Elizaveta Evgenievna

Russian University of Chemical Technology D.I. Mendeleev

Student of the Faculty of Engineering Chemistry

Department of Membrane Technology

Moscow, Russia

E-mail: Smirnova.Liza97@yandex.ru

АННОТАЦИЯ:

Большой проблемой для человечества в данное время является вопрос получения питьевой воды. Данная проблема остро ощущается почти в 40 странах, которые находятся в засушливых областях Земли. Дефицит пресной воды можно скомпенсировать опреснением соленых (более 10 г/л солей) и солоноватых (около 2-10 г/л солей) вод, объем которых составляет около 98% всей воды на планете.

ANNOTATION:

A big problem for humanity at this time is the issue of drinking water. This problem is acutely felt in almost 40 countries that are located in arid regions of the Earth. The shortage of fresh water can be compensated for by the desalination of saline (more than 10 g / l salt) and brackish (about 2-10 g / l salt) waters, the volume of which is about 98% of all the water on the planet.

Ключевые слова: питьевая вода, опреснение, солоноваты воды.

Key words: drinking water, desalination, brackish water

Большой проблемой для человечества в данное время является вопрос получения питьевой воды. Данная проблема остро ощущается почти в 40 странах, которые находятся в засушливых областях Земли. Дефицит пресной воды можно скомпенсировать опреснением соленых (более 10 г/л солей) и солоноватых (около 2-10 г/л солей) вод, объем которых составляет около 98% всей воды на планете [1].

Нехватка пресной воды наиболее остро ощущается в крупных, индустриально развитых странах, таких как США и Япония. В этих странах потребность в пресной воде для различных нужд (бытовых, сельскохозяйственных, промышленных) превышает имеющиеся запасы воды в стране. Или, например, в Израиле и Кувейте уровень осадков очень низкий, запасов воды гораздо меньше, чем спрос на нее. Нехватка воды может быть так же вызвана усовершенствованием сельского хозяйства и приростом населения. Уже в скором времени человечество будет рассматривать морскую воду, как альтернативный источник получения пресной воды.

Россия по количеству поверхностных пресных вод является лидером в мире. Но до 80% всех этих ресурсов располагаются в районах Сибири, Севера и Дальнего Востока. Только около 20% пресноводных источников находятся в центральных и южных областях России. Некоторые области Средней Азии, Кавказа и юго-восточной части России обладают крупнейшими минеральными ресурсами в виде источников, но при этом имеют небольшие запасы пресной воды. Ряд районов нашей страны имеет большие запасы подземных вод с общим солесодержанием 1-35 г/л, которые не пригодны для водоснабжения из-за высокой концентрации растворенных в воде солей. Эти воды могут послужить источниками водоснабжения при предварительном опреснении.

Одним из важных параметров морской воды является солёность, т. е. масса (в сухих солях (в основном NaCl) на 1 кг морской воды. Средняя солёность вод мирового океана составляет приблизительно 35 г/кг морской воды [2]. Вместе с NaCl в морской воде также содержатся такие ионы, как K+, Mg2+, Ca2+, Sr2+, Br-, F-, H3BO3. В морской воде также могут содержаться литий (Li), рубидий (Rb), фосфор (P), йод (J), железо (Fe), цинк (Zn) и молибден (Mo) [3]. Помимо этих элементов в морской воде находится около 30 других элементов в меньших концентрациях [4].

Высокое солесодержание делает морскую воду непригодной как для питьевых, так и для хозяйственных целей. Поэтому следует проводить обработку данной воды для снижения концентрации растворенных в ней солей до 1 г/л.

По санитарным показателям днепровская вода, поступающая в город Керчь, соответствует четвёртому классу и требует сложной доочистки. Из-за высоких тарифов Северо-Крымского канала на закачку воды водохранилище часто оказывается заполненным приблизительно на 30%, и тогда ветреная погода вызывает сильное его замутнение. В таких случаях понизить мутность крайне затруднительно [5].

Несоблюдение режима заполнения водохранилища вызывает цветение воды, а это приводит к двойному расходу коагулянта и жидкого хлора, что сказывается на себестоимости очищенной воды.

Подача воды в город тормозится для обеспечения более интенсивной санитарной очистки. В сутки в город подаётся около 60 тыс. куб. м питьевой воды [6].

За последние 40 лет количество пресной воды на каждого человека в мире уменьшилось на 60%. Недостаток пресной воды к настоящему моменту испытывают более 80 стран мира, расположенных преимущественно в аридных, а также засушенных областях и составляющих около 60% всей поверхности земной суши [7].

Треть населения мира живет в странах с напряженной ситуацией с водой. Согласно прогнозам экспертов, к 2025 году этот показатель увеличится до двух третей [8].

Выбранная мною опреснительная станция должна располагаться на побережье Черного моря в городе Керчь. Данное место было выбрано потому, что в этом городе вода, поступающая в краны, не соответствует предъявляемым к ней требованиям (нормативы ВОЗ) [9].

Для выполнения данной работы первоначально была посчитана балансовая схема (рисунок 1) с указанием исходного и конечного состава воды на входе и выходе из аппаратов опреснения воды.

Рисунок 1 – балансовая схема.

Чтобы обеспечить поселение в 100 000 жителей очищенной водой необходима производительность 850 м3/ч.

На рисунке 2 представлена предлагаемая технологическая схема опреснения.

Рисунок 2 – технологическая схема

Исходной величиной при расчете материального баланса является заданная годовая производительность предприятия по основному продукту. Расчет ведется в величинах часовой производительности, которая определяется из годовой с учетом числа рабочих дней в году, количества рабочих смен в сутки и часовой продолжительностью каждой смены.

Режим работы предприятия 24 часа (3 смены по 8 часов). Календарный ФП (фон продолжительности работы):

Расчет основного оборудования

Исходя из данных, было выбрано 3 фильтра: 2 рабочих и 1 на промывке.

 

5) Расходные реагенты и энергозатраты

Таблица 1 – Расходные реагенты и энергозатраты

Показатель Количество в месяц
Водопотребление и стоки
Исходная вода, м3 1 860 000
Промывные воды, м3 792 000
Концентрат, м3 846 000
Очищенная вода, м3 621 240
Реагенты для дозирования и химических промывок
Гипохлорит натрия, кг 70 140
Метабисульфит натрия, кг 6 480
Коагулянт, кг 6 000
Антискалант, кг 7 130
Энергозатраты
Электрическая мощность, кВт 4 800

6) Показатели качества воды

Таблица 2 – Показатели качества воды

Показатель Ед. изм. Исход. Фильтрат Пермеат №1 Пермеат №2
Взвешенные вещества мг/м3 0.1 0 0
Показатель Ед. изм. Исход. Фильтрат Пермеат №1 Пермеат №2
Окисляемость мгO23 3-5 2.1-3.5 0.5 0
Сухой остаток мг/м3 18000 18000 1480 97
рН 8.5 8.5 5.9 5.1
Жесткость общая мг-экв/м3 65.6 65.6 0.095 0
Щелочность общая мг-экв/м3 1.6 1.6 0.05 0
Магний мг/м3 648 648 346
Натрий мг/м3 5530 5530 527 195
Хлориды мг/м3 9626 9626 830 310
Сульфаты мг/м3 1305 1305 685 473
Кальций мг/м3 246 246 121
Бикарбонаты мг/м3 81 81 23

В завершении проделанной работы были сделаны выводы о необходимости строительства опреснительной станции в городе Керчь, потому что объем и качество предоставляемой жителям и туристам данного района воды далеки от требуемых.

  • Были представлены балансовая и технологическая схема, строительный чертеж и расчет необходимого оборудования.
  • Разработанная опреснительная станция производит опресненную воду, в соответствии с нормами ВОЗ, в объемах, способных обеспечить водой 100 тыс. жителей.
  • Стоимость воды составила 34 руб./м3.
  • Срок окупаемости производства 2 года 4 месяца.

Из данных, представленных выше, можно сделать вывод о том, что представленная система опреснения морской воды на побережье города Керчь является выгодной. Данное заключение было получено в результате расчета себестоимости установки, срока окупаемости опреснительной станции, а также тот факт, что поступающая в кран жителей вода проходит нормативы ВОЗ и является более дешевой, по сравнению с данными на 2018 год тарифами.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

  1. Алекин О. А., Химия океана, Ленинград, Наука, 1966, с. 32-34.
  2. Хорн Р., Морская химия, Москва, Наука, 1972, с. 55-57.
  3. Монин А. С., Океанология. Химия океана, Москва, Атомиздат, 1979, Т. 1., с. 1056.
  4. Виноградов А. П., Геохимия океана, Москва, Наука, 1989, с. 36-216.
  5. Рынок технологий опреснения морской воды. URL: http://www.cleandex.ru/articles/2015/08/15/seawater_desilination_market (Дата обращения: 02.04.2019)
  6. ЮНЕПКОМ. URL: www.unep.org. (Дата обращения: 02.04.2019)
  7. International Development Association. URL: IDA. (Дата обращения: 02.04.2019)
  8. Андерсон, J. M. (2006). «Объединяя переработанную воду в городские решения для водоснабжения». Опреснение воды 187 (1-3): 1-9
  9. Рынок технологий опреснения морской воды. URL: http://www.cleandex.ru/articles/2015/08/15/seawater_desilination_market (Дата обращения: 02.04.2019)

 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *