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.

Выходные данные сборника:

ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ В СФЕРЕ ЖКХ

Арзамасцев Алексей Александрович

аспирант, ТГУ имени Г.Р. Державина,
г. Тамбов

Е-mail: dqd1@ mail. ru

На сегодняшний момент времени в СМИ существуют две конфликтующие стороны. Производители услуг жалуются на плохую собираемость оплаты коммунальных услуг, в то время как потребители жалуются на необоснованно высокую стоимость и низкое качество предоставляемых услуг.

Зачастую данный конфликт не имеет рациональной подоплеки и существующее положение дел остается неизменным.

В ответ на критику о низком качестве услуг производители заявляют что данное направление является убыточным по своей сути и собираемых денежных средств не хватает на реконструкцию коммунальных сетей. Однако мировой опыт показывает обратное.

В настоящее время одной из существенных статей расходов при оплате услуг ЖКХ является строчка, связанная с отоплением. Многие статьи в СМИ носят резко негативный характер и помимо общих фраз не дают рекомендаций по выходу из сложившегося положения дел. Целью данной статьи является рассмотрение инноваций в сфере теплоснабжения.

Прежде всего, необходимо определить основные направления нерационального расходования средств. Зачастую при решении столь глубокой задачи приходится сталкиваться с банальным обогревом улицы, когда плохая теплоизоляция на магистральных линиях позволяет наблюдать зеленую траву даже в зимнее время года, а также является пристанищем для бездомных. Применение только метода промывки труб дает уже значимый эффект для коммунальщиков.

После промывки систем реагентом специалисты констатировали эффективную работу всех отопительных приборов, пропускная способность систем теплоснабжения выросла на 24-34 %. Это означает, что после регулировки теплоотдачи систем отопления, в новом отопительном периоде жители домов могут получать реальную экономию.

Существует также ряд нововведений, использование которых реально позволит устранить неэффективный перерасход ресурсов:

1.Термомайзер

2.Тепловые насосы

3.Система рекуперации воздуха

Термомайзер. Сейчас все больше владельцев различных предприятий задумываются о вопросах энергосбережения. И в этом нет ничего удивительного - зачем переплачивать за отопление или водоснабжение, когда на этом можно реально экономить? Самый простой вариант экономии - установка счетчиков. Но можно пойти в этом вопросе дальше. На рынке энергосберегающего оборудования появился новый класс продуктов - термомайзеры. Они могут применяться практически в любых системах отопления и горячего водоснабжения. Термомайзеры предназначены для автоматического регулирования температуры горячей воды в системах водоснабжения и температуры теплоносителя в системах отопления. С помощью прибора можно создать необходимый для конкретного помещения микроклимат. Кроме того, термомайзер позволяет экономить расход первичного теплоносителя, а, значит, и денежные средства.

Экономия, получаемая при установке термомайзера, объясняется двумя факторами.

Во-первых, в случае если после прохождения через систему отопления теплоноситель сохраняет высокую температуру, она снова задействуется системой, а не уходит в теплоцентраль. Вторичное использование теплоносителя дает неоспоримый плюс, так как для обеспечения необходимой температуры требуется гораздо меньшее количество первичного теплоносителя, чем без использования термомайзера. Этот вариант подходит для жилых, общественных и административных зданий.

Во-вторых, благодаря термомайзеру мы можем устанавливать необходимую нам температуру теплоносителя в то время, когда помещение не используется. Таким образом, происходит сокращение расхода тепловой энергии, а, следовательно - ее экономия. В случае необходимости, уменьшается проходное сечение регулятора на прямой, и температура носителя падает до минимально допустимой. При использовании термомайзера на производстве или торговых площадях, вы будете получать немалую экономию тепловой энергии, а, значит, и средств, которые придется платить по счетчику. В ночное время и праздничные дни, когда предприятие не функционирует, расход теплоносителя по умолчанию не снижается. А, значит, вам приходится платить гораздо больше, чем вы могли бы. Установив термомайзер, можно снижать температуру теплоносителя на ночь. Благодаря устройству управления вам необходимо лишь ввести нужные для вас параметры, и термомайзер будет экономить расход теплоносителя.

Плюсы термомайзера не ограничиваются экономией денег. Благодаря устройству, можно поддерживать необходимую температуру внутри помещения. Для работы многих предприятий, офисов и торговых центров создание определенного микроклимата имеет большое значение .

Таблица 1.

Экономия при установки термомайзера в зависимости от площади помещения и отапливаемого объема

Площадь, м 2	Отап-ливае-мый объем, м 3	Экономия за счет установки термомайзера (без применения доп. функций), руб.	Экономия за счет уменьшения температуры в цехах и офисе в нерабочие дни, руб.	Экономия за счет снижения тепловой нагрузки в межсменное время, руб.	Общая эконо-мия, руб.

Примечание - для расчета взят самый теплоемкий месяц зимы в центральном регионе - февраль.

Практика реализации энергосберегающих проектов в сфере ЖКХ показывает: экономия теплопотребления при использовании терморегулятора может достигать 50-60 %, что снизит оплату за потребленное тепло на 30-40 %.

Средняя стоимость отечественного термомайзера составляет 25 000 руб. Внедрение данных устройств оправданно для предприятий, офисных и торговых центров, а также многоквартирных домов .

Тепловые насосы. Данные устройства представляют собой компактные отопительные установки, предназначенные для автономного обогрева и горячего водоснабжения жилых и производственных помещений. Они экологически чисты, так как работают без сжигания топлива и не производят вредных выбросов в атмосферу, а также чрезвычайно экономичны, поскольку при подводе к тепловому насосу, например, 1 кВт электроэнергии, в зависимости от режима работы и условий эксплуатации, производит до 3-4 кВт тепловой энергии (рис. 1).

Рис. 1. Принцип работы теплового насоса

Экономическая эффективность применения тепловых насосов зависит от:

· температуры низкопотенциального источника тепловой энергии;

· стоимости электроэнергии в регионе;

· себестоимости тепловой энергии, производимой с использованием различных видов топлива.

Использование тепловых насосов вместо традиционно используемых источников тепловой энергии экономически выгодно ввиду:

· отсутствия необходимости в закупке, транспортировке, хранении топлива и расходе денежных средств, связанных с этим;

· высвобождения значительной территории, необходимой для размещения котельной, подъездных путей и склада с топливом.

Установка не нарушает целостность интерьера и концепцию фасада здания, так как нет внутреннего и внешнего блока и занимает минимум пространства.

Тепловые насосы не относятся к дешевому оборудованию. Начальные затраты на установку этих систем несколько выше стоимости обычных систем отопления и кондиционирования. Цена геотермального теплового насоса рассчитывается из условия
300-400 USD за 1 кВт тепловой мощности. Однако, если рассматривать эксплуатационные расходы, то первоначальные вложения в геотермальный обогрев, охлаждение и горячее водоснабжение быстро окупаются за счет энергосбережения. Кроме того, необходимо учитывать, что при работе теплового насоса не требуется никаких дополнительных коммуникаций, кроме бытовой электрической сети .

Система рекуперации воздуха. После того как были успешно проведены предыдущие этапы и тепло эффективно попало в жилище, необходимо им грамотно распорядиться.

Рекуперация - это процесс возврата части тепловой энергии. Рекуперация воздуха - процесс нагревания холодного приточного воздуха удаляемым теплым вытяжным. Теплый воздух в рекуперационном теплообменнике отдает большую часть своего тепла приточному воздуху, таким образом теплый воздух не выходит наружу без пользы через открытое окно.

Наконец-то и в Россию пришло адекватное понимание того, что в каждом здании и строении должна быть система приточно-вытяжной вентиляции. Только вот как она будет выглядеть - вопрос скорее финансовый, нежели технологический. Очень популярный вид вентиляции - механическая вытяжка и естественный приток. Данный способ весьма экономичен и на этапе строительства позволяет экономить выделенные средства. Вытяжная вентиляция создает в помещениях разряжение воздуха и через щели, дверные проемы оконные рамы образца 30-и летней давности и прочие неплотности свежий холодный воздух с улицы проникает в помещения. А этот воздух необходимо подогреть. Но поскольку в России отопительный период занимает 2/3 от всего года в целом, приходится затрачивать значительную энергию на нагрев приточного воздуха до комнатной температуры. К тому же таким вентиляционным системам присущи такие недостатки, как проникновение грязного уличного воздуха, сквозняк, отсутствие возможности контроля объема приточного воздуха (несбалансированная вентиляция).

При строительстве используют самые лучшие материалы, теплоизоляцию, ставят герметичные окна, двери и прочие конструкции. То-есть в борьбе за экономию тепла мы создаем герметичные помещения, в которые совсем не проникает наружный воздух. А дышать то надо. Причем дышать свежим чистым воздухом. Идеальным решением данного вопроса являются вентиляционные устройства, позволяющие сохранять тепло зимой и холод летом. Называются такие устройства - рекуператор воздуха. Именно рекуператоры вписываются в общую цель - сделать каждое новое здание энергоэффективным. Только вот у рекуператоров воздуха есть один минус - приточный и вытяжной воздуховоды должны быть вместе проведены к месту установки рекуператора. Конечному заказчику конечно это неинтересно, но вот проектировщики систем Отопления, Вентиляции и Кондиционирования очень не любят закладывать в проекты системы, в которых используются приточно вытяжные рекуператоры. Этот фактор является одним из основных тормозов в повсеместном распространении и использовании высокоэнергоэффективных приточно-вытяжных систем с рекуперацией воздуха. В связи с чем мы рекомендуем конечным заказчикам принудительно добиваться включения систем рекуперации воздуха в проекты. Итак, давайте наглядно рассмотрим этот процесс.

Принцип рекуперации прост: так как вытяжная вентиляция выбрасывает на улицу теплый воздух, мы можем нагревать им холодный приточный воздух (рис. 2).

Рис. 2. Принципиальная схема устройства приточно-вытяжной установки с рекуператором.

Вытяжной воздух, удаляемый из помещения, проходит через специальную теплообменную кассету, в которой он нагревает, охлажденные приточным воздухом, стенки теплообменника.

Стоит заметить, что приточный и вытяжной потоки не смешиваются, а лишь передают или забирают тепло от стенок теплообменника.

У пластинчатых рекуператоров есть один серьезный недостаток, который проявляется в виде образования наледи на пластинах теплообменника со стороны потоков вытяжного воздуха. Наледь образуется за счет замерзания конденсата. А конденсат образуется из-за разницы температур приточного воздуха и теплообменной пластины.

Исключение моментов работы рекуператора, когда приточный воздух идет в обход теплообменных кассет, а также применение не одного, а двух или даже четырех кассет в одной установке - позволило добиться эффективности возврата тепла - до 91 %, что является революционным показателем в области. Приточно-вытяжные агрегаты эффективно работают даже при температуре до - 30 0 C .

Данный перечень инноваций в сфере теплоснабжения является далеко неполным. Однако даже внедрение предложенных направлений позволит сэкономить от 40 до 60 % денежных средств конечным потребителям

Список литературы:

1.«Вентиляционные устройства ALASCA» // http://www.alasca.ru производитель оборудования [электронный ресурс] - режим доступа. -URL: http://www.alasca.ru

2.«ИНТЕРПРОЕКТ» // информационный портал [электронный ресурс] - режим доступа. - URL: http://www.energo-resurs.ru/vzh_tezis_2007_11.htm

3.«Энергоэффективная Россия» // информационный портал [электронный ресурс] - режим доступа. - URL: http://energosber.info/articles/energy-tools/61692/

4.«Ремонт и строительство» // информационный портал [электронный ресурс] - режим доступа. -
URL: http://remontinfo.ru/article.php?bc_tovar_id=111

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

Полторацких Святослав

Пресная вода является самым ценным элементом жизни на Земле. Она крайне необходима для удовлетворения самых элементарных потребностей человека, здравоохранения, производства продуктов питания, выработки электроэнергии и поддержания региональных и глобальных экосистем. П о данным ЮНЕП, Россия обладает третьей частью всех мировых запасов пресной воды. Однако водные ресурсы распределены неравномерно: 80% населения России живет там, где сосредоточено всего 8 % воды. К тому же, с каждым годом обостряется дефицит экологически чистой воды, ухудшается ее качество. В этой работе описаны современные методы очистки воды, а так же другие современные экологичные методы в водоснабжении и водоотведении.

Скачать:

Предварительный просмотр:

Современные экологичные технологии в водоснабжении и водоотведении.

Пресная вода является самым ценным элементом жизни на Земле. Она крайне необходима для удовлетворения самых элементарных потребностей человека, здравоохранения, производства продуктов питания, выработки электроэнергии и поддержания региональных и глобальных экосистем. Хотя 70 процентов поверхности Земли покрыто водой, лишь незначительная ее часть - 2,5 процента - это пресная вода, 70 процентов которой - это ледники. Остальная вода присутствует в качестве почвенной влаги. В результате, человек может пользоваться лишь менее 1 процента ресурсов пресной воды мира.

Россия обладает, по данным ЮНЕП, третьей частью всех мировых запасов пресной воды. Однако водные ресурсы распределены неравномерно: 80% населения России живет там, где сосредоточено всего 8 % воды. К тому же, с каждым годом обостряется дефицит экологически чистой воды, ухудшается ее качество.

Современная экологическая ситуация способствует более широкому использованию современные технологии в очистке воды.

К ним относятся:

1. озоносорбция - озонирования с последующей сорбционной очисткой на фильтрах с гранулированным активированным углем. Этот метод очистки показал значительное повышение эффективности очистки воды по органическим загрязнениям, снижение концентрации хлорорганических веществ, остаточного алюминия и запахов в питьевой воде.
2. мембранные технологии.

В мировой практике питьевого водоснабжения мембранные технологии в последние годы начинают занимать лидирующее положение благодаря универсальной способности повышать эффективность очистки по многим группам загрязнений, включая показатели эпидемической безопасности воды. Интерес к мембранным технологиям связан также с обеспечением максимальной компактности и автоматизации при минимуме вводимых в воду химических реагентов и гарантии высокой надежности функционирования сооружений.

Современные мембраны демонстрируют бесспорную эффективность и универсальность в очистке воды от различных видов загрязнений. 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.

Существуют технология нанофильтрации и ультрафильтрации .

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, зависящем от размера пор мембран.

Технология нанофильтрации которые известна достаточно давно и уже начинает применяться в питьевом водоснабжении благодаря эффективному снижению содержания органических 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 применение ультрафильтрационных мембран (с размером пор 0,01-0,1 мкм) имеет весьма ограниченную область применения 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 и возможность проведения промывки мембран обратным током для удаления с мембран загрязнений.

Таким образом, пытаются создать тенологии, сочетающей эффективность нанофильтрации и простоту ультрафильтрации .

Для определения эксплуатационных характеристик мембранных схем с использованием аппаратов обратного осмоса и нанофильтрации разработана специальная компьютерная программа.

Описанные технологии применяются при разработке:

1. Систем очистки воды для централизованного водоснабжения.
2. Систем очистки воды для микрорайонов и комплексов промышленных и торговых зданий;
3. Систем улучшения качества водопроводной воды для отдельных жилых и офисных зданий;
4. Систем подготовки воды подпитки теплосетей и бойлеров жилых и промышленных зданий;
5. Систем улучшения качества питательной воды из технических водопроводов городских предприятий;

Бестраншейные методы ремонта и восстановления

Из-за неудовлетворительного состояния водоотводящих коммуникаций резко увеличилась потребность в модернизации и ремонте водоотводящих труб с акцентом на использование экономичных и оперативных бестраншейных технологий, а в условиях плотной городской застройки и заторов на дорогах экономически целесообразно применение бестраншейных методов ремонта и восстановления.

Последствиями негативных явлений на водоотводящих сетях является просачивание сточных вод в подземные горизонты, что приводит к загрязнению грунтовых вод, вымывание почв в затрубном пространстве и, как следствие, к провалам трубопроводов и других сооружений в образующиеся пустоты. В то же время, через имеющиеся дефекты в теле трубопровода могут проникать подземные воды, что отражается на увеличении общего расхода сточных вод, поступающих на очистные сооружения, и серьёзном нарушении режима их работы, что в конечном итоге ведёт к снижению эффективности очистки сточной жидкости.

Современные технология местного ремонта трубопроводов с использованием бестраншейных технологий, позволяют производить оперативный и эффективный ремонт трубопроводов в единичных и множественных местах нарушения стыков по трассе трубопровода, резко снижая потери транспортируемой жидкости.

На сегодняшний день применяются самые современные методы, в их числе:

• нанесение цементно-песчаного покрытия на внутреннюю поверхность трубопровода,
• протяжка сплошных полимерных рукавов,
• полиэтиленовых труб в существующий трубопровод,
• освоен метод ремонта трубопроводов большого диаметра "труба-в-трубе".

В качестве материалов для местного ремонта рекомендуется использовать отходы производства, в частности вышедшие из употребления изделия из полиэтилена, полипропилена, других полимеров, а также старые автомобильные покрышки.

Отходы подвергаются мелкому размолу и обработке связующими составами.

Эти технологии позволяет вернуть в активную эксплуатацию потерявшие работоспособность коммуникации, увеличить их срок службы минимум на 50 лет, увеличить пропускную способность, а для водопроводных сетей, что особенно важно, сохранить высокое качество транспортируемой воды, снизить количество аварий, минимизировать непроизводительные потери воды.

Современные технологии очистных сооружений

Основными направлениями развития канализационных очистных сооружений является их реконструкция с переходом на современные технологии удаления азота и фосфора и внедрение систем обеззараживания ультрафиолетом . Сочетание этих двух технологий позволяет сегодня возвращать в природу воду, которая полностью соответствует отечественным санитарно-гигиеническим требованиям и европейским стандартам.

Удаление биогенных элементов

Ультрафиолетовое обеззараживание сточных вод

Для анализа вышеперечисленного можно использовать ГИС

ГИС – географическая информационная система, основывается на базе данных характеристик качества в различных элементах пространственно-распределенной информации.

Например, используются ГИС для анализа качества питьевой воды, системы слежения за водой и стоком, оценки канализационных систем, для оценки текущих и будущих потребностей в водосточных и канализационных линиях. ГИС дает возможность каждой службе автоматически обновлять свои данные и поддерживать их целостность.

Водоканалы и ЖКХ применяют ГИС для идентификации коллекторов стока, насосных станций, напорных магистралей. После идентификации эти объекты и проекты картируются в единой системе.

ГИС помогают в идентификации и поиске мест повреждений сетей, возникших вследствие стихийных бедствий, например, землетрясения.

Мы ищем новые, в первую очередь нестандартные и эффективные подходы к решению проблем в отрасли водоснабжения и водоотведения. Такой подход позволяет нашим заказчикам оптимизировать затраты на устройство инженерных систем и сооружений водопроводно-канализационного хозяйства, минимизировать эксплуатационные затраты, решать сложные проблемные задачи.

Вот наш взгляд на некоторые из них:

ПРОБЛЕМА: существующие очистные сооружения не обеспечивают очистку сточных вод до требуемых нормативов качества, многочисленные мероприятия по наладке неэффективны, а средств на полноценную реконструкцию ОС нет .

ВОЗМОЖНОЕ РЕШЕНИЕ: мы разработали и предлагаем блочные и блочно-модульные установки физико-химической доочистки сточных вод полной (высокой) заводской готовности, созданные на базе серийных установок линейки ВКМ.Р. В подавляющем большинстве случаев применение установок доочистки в два и более раз дешевле реконструкции существующих очистных сооружений, в три-четыре раза быстрей по срокам реализации и может быть выполнено без остановки работы действующих ОС.

ПРОБЛЕМА: существующие сооружения очистки воды для хозяйственно-питьевых нужд, существующие очистные сооружения сточных вод или какое-либо пищевое производство загрязняет атмосферу, источает неприятные запахи, что, естественно, приводит к дальнейшим неприятным последствиям в виде штрафов и пр.

ВОЗМОЖНОЕ РЕШЕНИЕ: мы разработали и предлагаем блочные установки озоновой очистки и обеззараживания воздуха. Установки эффективны и безопасны в эксплуатации, имеют дублированную систему деструкции остаточного озона, систему контроля содержания озона в очищенном воздухе. И, что немаловажно, данное решение ДЁШЕВО в эксплуатации.

ПРОБЛЕМА: нет технической возможности отвода канализационных сточных вод от отдельного объекта, либо населенного пункта в крупную систему городской канализациии или на городские очистные сооружения ввиду либо значительной удаленности последних, либо ввиду неприемлемой расчетной стоимости такого мероприятия, а любые врианты локального сброса очищенных сточных вод блокируются жесткой позицией компетентных инстанций: "...либо "Рыбхоз", либо запрет!".

ВОЗМОЖНОЕ РЕШЕНИЕ: мы предлагаем блочные и блочно-модульные установки очистки хозяйственно-бытовых сточных вод линейки ВКМ.Р., комплектация которых предусматривает оборудование для физико-химической доочистки очищенных биологическим способом сточных вод. Установки обеспечивают выполнение самых жестких нормативов!

Подробно - см. раздел Установки биологической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод, дополнительная информация в соответствующей статье на нашем сайте.