Вы вошли как ГостьПриветствую Вас, Гость
Главная » 2015 » Февраль » 17 » Система водоснабжения промышленно-бытового комплекса
15:36
Система водоснабжения промышленно-бытового комплекса

   В прошлый раз мы остановились на вентиляции, сегодня поговорим о перспективных системах водоснабжения мегаполиса. Для начала уточним, что для бытовых нужд и, тем более, для промышленности, требуется огромное количество воды. Она нужна не только для пищевых и санитарных нужд, но и в качестве теплоносителя, транспортной среды, растворителя и пр.

   Как нам уже стало ясно из ранее рассмотренного материала, в промышленности все ясно: воду нужно по возможности использовать в замкнутых циклах, методика регенерации зависит от конкретного производства. Смешение потоков при этом чаще всего нецелесообразно (теплоноситель ТЭС отдельный контур, вода для промывки нитроцеллюлозы - отдельный, вода для рафинерного размола древесины, так же, в своем цикле и т.д.). Как сказал по этому поводу наш преподаватель технологии термопластов: “где взял – туда и положи”.

   С водой для бытовых нужд все сложнее. Здесь требуется большой объем воды, подаваемой в разветвленную сеть, и получается огромный объем стоков, собираемый обратно. Мы пока не будем касаться методик снижения расхода воды на бытовые нужды, об этом как-нибудь позже. Проблему дополнительно усложняет разношерстность примесей в стоках, от ПАВ различной природы, или карбамида до минеральных солей, целлюлозы и белков различной степени деструкции и пр.

   Дело в том, что размеры промышленно-бытового комплекса и плотность населения в нем, не позволяют транспортировать извне достаточное количество свежей воды. Да и стоки удалять на такое расстояние не целесообразно. Потери воды через вентиляцию можно снизить за счет системы очистки.

   Остается выбрать оптимальную технологию для очистки воды. При этом решить три главные проблемы: очистка, транспортировка и хранение. Хранить и очищать воду целесообразно в подземных помещениях на нижних этажах, там же расположить емкости из стойкой к коррозии стали, для хранения запаса воды. Некоторое количество (5-10% от общего запаса) сразу перекачивается в напорные емкости на верхний этаж, откуда самотеком через систему клапанов подается в систему водоснабжения. Сток к системе очистки осуществляется в основном самотеком.

   Для очистки необходимо для начала отделить механические примеси. Это удобно сделать в отстойнике. Так отделяется до 90% всех механических примесей и прочих взвешенных частиц. Остается жидкая среда, которую требуется очистить от мелких остатков, коллоидных частиц и растворенных соединений. Наиболее удобный метод – микробиологическая обработка. Мы несколько касались данного метода очистки ранее. В данном случае нет возможности использовать открытый обширный бассейн с продувкой воздухом, да и производительность этого метода мала для наших размеров оборудования. Здесь стоит вспомнить одну интересную технологию, описанную в журнале “Моделист конструктор” (начало 1990-х годов). Технология была разработана для утилизации отходов животноводства, с получением горючего газа для электропитания ферм. Газ богат метаном (80-90%) примеси включают оксид и диоксид углерода, немного аммиака, сероводород, меркаптаны и пр. Суть технологии заключается в помещении в закрытый реактор микроорганизмов (желательно ГМО, для повышения производительности). Без доступа кислорода бактерии разлагают органику до метана и ряда других простейших соединений. Процесс протекает в течение 20-70 часов при температуре 34-38*С. Данный процесс, но, без ГМО и нагревания, а так же, в более густой среде, обуславливает образование метана в болотах и на крупных свалках. Когда процесс образования метана проходит свой апогей (все самое “вкусное” микроорганизмы уже съели, начали вырождаться и скорость процесса снижается в геометрической прогрессии) систему закрывают и постепенно нагревают до 200-250*С в течение еще 10-20 часов. При этом все микроорганизмы гибнут, а остатки органики подвергаются термолизу, гидролизу и другим превращениям до простейших веществ, большинство из которых газообразные горючие продукты или соли. Остается только ближе к концу процесса стравливать газообразные продукты через холодильник (давление в автоклаве поддерживается порядка 20-25 атмосфер для подержания воды в жидком виде). В реакторе после охлаждения и удаления газообразных продуктов остается лишь вода, минеральные соли и небольшое количество наиболее стойкой органики (целлюлоза, обрывки лигнина и белковых молекул, кое-какая ароматика и пр.). Остается отфильтровать взвесь (она направится на вторичную переработку с новой партией), а соли (аммония, карбамида, ряда органических оснований и, конечно же, минеральные соли) и растворенные низкомолекулярные продукты направить на компостирование для получения удобрений.

    Данную технологию удобно применять параллельно для взвесей и растворов (то есть, то, что мы отделили в отстойнике и собственно, жидкая среда). Для жидкой среды процесс микробиологической обработки протекает намного быстрее и не останется не прореагировавших соединений даже без завершающей термической обработки. Так же, проще следить за давлением в процессе, так как, выделение горючих газов на единицу объема жидкой среды намного меньше, чем для консистентных остатков.

   Взвесей намного меньше по объему (примерно 3-10% от всех стоков) и они включают твердые и крупнодисперсные примеси (волосы, ногти, крупные пищевые остатки, проскочившие в канализацию нитки, фрагменты полимерных изделий и пр.), поэтому они требуют более длительной обработки, которая облегчается сравнительно малым объемом данных отходов. Остаток перерабатывается с последующими партиями.

   Стоит отметить, что на выходе с переработки жидких отходов имеем воду с 1-8% примесей (почти все они в растворенном виде). При переработке консистентных остатков на выходе вода с 25-45% мелких взвесей, коллоидных частиц и растворенных (преимущественно солевых) включений. С биологической точки зрения консистентные остатки обеззаражены длительным термическим воздействием (250*С в течение 20 часов убивает любых бактерий и почти всех вирусов). Отделение воды от продуктов переработки консистентных отходов стоит производить при сбросе давления. Вода просто испаряется с газообразными продуктами и отделяется от них в экономайзере (разновидность теплообменника, предназначен для подогрева жидкого теплоносителя при использовании его в качестве хладагента).

   Отделение воды от примесей в случае жидких отходов более рационально производить микробиологической обработкой в анаэробном процессе, достаточно подробно рассмотренном ранее. Для предотвращения нарушений работы биологического ила, стоит стерилизовать жидкую среду (так как, она не проходила термической обработки в отличие от консистентных отходов). Обеззараживание рационально проводить озоном, кроме того, озон переведет в сульфаты все меркаптаны и органические сульфиды, подавляющие рост биологического ила.

   Отделение остатков ила обычно производят фильтрованием в две стадии (фильтр и песок). Вода после фильтрования обеззараживается так же озоном. Обеззараживание производится на входе в емкость для хранения воды. Иногда стоит использовать адсорбцию (для удаления лишних солей, в том числе, тяжелых металлов) между фильтрованием и озонированием.

   В ряду особенностей данного процесса можно отметить дисбаланс минеральных солей в водопроводной воде. В частности, солей алюминия, магния, кальция, железа и ряда других металлов, в воде будет меньше, а солей щелочных металлов несколько больше, чем в воде современных водопроводов. Это следствие использования адсорбции для снижения содержания минеральных примесей. Поэтому стоит использовать препараты для поддержания баланса минералов в организме, благо, они дешевы и легко усваиваются.

   Главный недостаток приведенных технологических процессов состоит в больших затратах электроэнергии. Даже использование вторичного пара, современного оборудования и использование горючих газов в ТЭС, не позволяет компенсировать этот недостаток. Затраты электроэнергии на водоподготовку в данном технологическом процессе более чем в десять раз превышают современные затраты на транспортировку и подготовку воды для бытовых нужд. Но, многие регионы и сегодня испытывают острый дефицит чистой воды, поэтому, технологические решения систем глубокой очистки стоков работают в ряде густонаселенных стран. В будущем у человечества просто нет выбора.

   В завершение отметим, что системы очистки стоков и регенерации питьевой воды внедряются на пилотируемых космических аппаратах, а в будущем обеспечат выживание колоний на других планетах.

Категория: Пища для размышлений | Просмотров: 585 | Добавил: Chemadm | Теги: очистка воды, водоснабжение, перенаселение, экология | Рейтинг: 5.0/3
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]