Современным зданиям – современные технологии водоснабжения! Инновации для инженерных систем водоснабжения и водоотведения Инновации в развитии систем водоотведения

24.03.2016

ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» ведет системную работу по развитию экономики знаний на предприятии - увеличению доли применяемых инновационных технологий, продукции и материалов.

Развитие экономики знаний в ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» направлено на повышение эффективности деятельности предприятия с помощью внедрения экономически целесообразных и инновационных решений. Такая деятельность позволяет получать экономический эффект за счет использования новых знаний, оптимизации потребления энергоресурсов, сокращения трудозатрат, а также повышения эффективности работы сооружений.

Системный подход ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» к развитию экономики знаний заключается в том, что охватывается весь цикл внедрения инноваций на предприятии: поиск, апробация, оценка и применение в производственной деятельности.

Одним из примеров внедрения инновационной технологии на производстве Водоканала может служить вакуумная канализация. Ее применение позволяет эффективно и экономически выгодно решать одну из серьезных проблем Санкт-Петербурга - наличие неохваченных централизованными системами водоснабжения и водоотведения территорий.

В 2015 году было получено техническое свидетельство о пригодности применения данной технологии в России, непосредственная поддержка была оказана Комитетом по энергетике и инженерному обеспечению и институтом Ленгипроинжпроекта.

Выполненные работы по проектированию сетей водоотведения хозяйственно-бытовых стоков в ряде населенных пунктов Санкт-Петербурга показали, что при использовании традиционной напорно-самотечной системы канализации на строительство потребуются существенные затраты. Это связано, прежде всего, с преобладающим равнинным рельефом местности и, соответственно, необходимостью строительства большого количества насосных станций. Например, только для поселка Лисий Нос понадобилось бы строительство 17 канализационных насосных станций.

Технология вакуумной канализации имеет целый ряд преимуществ по сравнению с традиционной напорно-самотечной системой: меньшая стоимость строительно-монтажных работ (на 30-50 %) - за счет применения труб меньшего диаметра, меньшая глубины их заложения, отсутствие смотровых колодцев; более короткий срок выполнения строительно-монтажных работ; гибкость трассировки (возможность обхода препятствий); исключение возможности попадания в атмосферу запахов и выхода сточных вод на поверхность при засорах участков трубопроводов.

Для внедрения технологии вакуумной канализации в России в январе 2015 года Министерство строительства выдало техническое свидетельство №4461-15, подтверждающее пригодность вакуумной канализации для применения в строительстве. В настоящий момент разрабатываются проекты канализования пос. Торики и пос. Лисий Нос с внедрением вакуумной канализации. Сметная стоимость этих проектов значительно ниже проектов, предполагающих использование традиционной системы канализации.

В рамках развития экономики знаний Водоканалом также ведется активная работа в направлении поиска новых эффективных технологий по доочистке и обеззараживанию очищенных сточных вод для внедрения на всех канализационных сооружениях Петербурга.

Эта работа ведется в соответствии с водным и санитарно-эпидемиологическим законодательством, по которому запрещается сброс в водные объекты сточных вод, не подвергшихся санитарной очистке и обезвреживанию, а также сточных вод, в которых содержатся возбудители инфекционных заболеваний.

В данный момент для выполнения этих требований на новых и реконструируемых сооружениях города применяется технология ультрафиолетового обеззараживания (УФО).

Однако для повышения надежности и эффективности процессов обеззараживания необходимо внедрение новых систем доочистки сточных вод. С 2009 года ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» проводит апробацию различных технологий по доочистке и обеззараживанию на пилотных установках в действующих условиях эксплуатации сооружений предприятия.

Также в рамках развития экономики знаний Водоканал постоянно ведет работу по поиску инновационных решений, внедрение которых позволит повысить качество услуг населению по водоснабжению и водоотведению, а также снизить негативное воздействие на окружающую среду.

Например, в последние годы ведутся работы по тестированию технологий предотвращения распространения неприятных запахов от объектов водоотведения, очистки поверхностного стока, внедрению мембран в систему водоподготовки и очистки сточных вод.

Большое внимание уделяется поиску технологий использования полезных качеств осадка сточных вод, а также золы, которая образуется в процессе сжигания осадка сточных вод.

Ведется активная работа по поиску и апробации новых экологически безопасных реагентов, а также материалов, например, песка для печей сжигания осадка сточных вод.

Одно из новых эффективных решений, уже внедренных в условиях Санкт-Петербурга - это использование микротрубчатой канализации в системе водоотведения. При этой технологии уже проложенные сети водоотведения используются для прокладки в них оптоволоконных сетей связи. В условиях плотной городской застройки это решение позволяет экономить средства и не нарушать целостность дорожных покрытий (не нужно вести земляные работы и прокладывать новые траншеи для систем связи), а значит и не доставлять неудобств жителям Петербурга.

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/

Описание:

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

Первов А. Г. Андрианов А. П. Современные мембранные системы нанофильтрации для подготовки питьевой воды высокого качества // Сантехника. 2007. № 2.
Futselaar M. et all. Direct capillary nanofiltration for surface water. // Desalination. V. 157(2003), p. 135-136.
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.
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.
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.
Web-сайт Trisep http://www.trisep.com.
Web-сайт PIC Membranes http://www.pcimem.com.
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.
Pervov A.G. A simplified RO process design based on understanding of fouling mechanisms.// Desalination 1999, Vol. 126.
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.
Первов А.Г. Мембранный рулонный элемент. Патент №2108142, выд. 10.04.1998.
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.
Pervov A.G. Scale formation prognosis and cleaning procedure schedules in reverse osmosis operation. // Desalination 1991, Vol. 83.
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.
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.
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.
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.
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.

Жилищно-коммунальная сфера, с её километрами изношенных сетей и гигантскими объёмами потребляемых ресурсов, на сегодняшний день представляет собой простаивающий полигон, пригодный для испытания новейших энергосберегающих технологий и современных материалов. Только при транспортировке к потребителю теряется до 27% воды и не меньше 15% тепла.

Однако пока инновации в ЖКХ ограничиваются локальными проектами, тиражированию которых мешает застарелая неповоротливость отрасли.

Ноу-хау для управдома

Говоря об инновациях в сфере ЖКХ, чаще всего имеют в виду приборы и материалы, снижающие расход ресурсов. Без оперирования точными данными невозможно. Для измерения расхода воды УК начали устанавливать расходомеры со встроенными датчиками температуры и давления. Эти цифры позволяют оценивать в т.ч. качество труб из новых материалов, не допускающих утечек.

При повышении степени энергоэффективности обслуживаемых участков диапазон решений еще выше:

Применение светильников длительного пользования;
Перевод котельных на газ;
Установка конденсационных котлов;
Использование инфракрасных отопительных плёнок;
Внедрение теплоизоляционных материалов;
Применение солнечных коллекторов.

А переход на очистку питьевой воды с помощью новых фильтров и биотехнологий способен заметно поднять репутацию предприятий ЖКХ в глазах потребителей. Подобных разработок у отечественных изобретателей особенно много, однако их широкое внедрение чаще всего откладывается.

А как у них?

В дальнем зарубежье, где обслуживающие коммунальную сферу предприятия организованы принципиально иначе, чем на постсоветском пространстве, давно научились повышать их эффективность экономическим стимулированием инноваций в ЖКХ. Внедрение новых технологий поощряется льготным кредитованием и налогообложением.

Иностранные государства страхуют займы, направленные на покупку инновационных решений в ЖКХ, ускоряют амортизацию основных средств, а сами компании стремятся использовать преимущества территорий своей дислокации

США: дворников сменяют роботы

В США сфера коммунальных услуг целиком находится в ведении штатов, географические, природные и инфраструктурные условия которых сильно отличаются. Поэтому, например, во Флориде, практически не охваченной газификацией, стремятся всячески экономить электроэнергию, а в некоторых южных штатах совсем нет систем отопления.

Менеджеры управляющих компаний в США – профессионалы своего дела. Их задача – координировать работу отдельных подрядчиков, поскольку ремонтом приборов учёта или заменой насосов занимаются разные фирмы. Стремясь сэкономить, американские коммунальщики отказываются от применения дешёвой рабочей силы в пользу роботов. Роботы-снегоуборщики, которых можно увидеть на улицах американских городов, работают автономно, без участия человека, выполняя поставленные задачи.

«Тояма Токанава»: ЖКХ по-японски

Страна восходящего солнца – одна из первых, которые приходят на ум, когда речь заходит о внедрении изобретений в повседневность. – это необходимость, вызванная жёсткой конкуренцией на всех рынках, и отрасль ЖКХ здесь не исключение. Кто более эффективен – тот получает прибыль.

Обслуживанием коммунального сектора Японии занимаются десятки тысяч малых предпринимателей, без привычных «естественных монополий». Управляющая компания может выбрать подходящего исполнителя из длинного перечня для любых видов работ, будь то замена водопроводных труб или проверка показателей системы отопления. Выигрывают самые подготовленные, и не последнюю роль здесь играют всевозможные новшества.

В Хельсинки, климат которого очень схож с российским, городские власти могут себе позволить отапливать зимой улицы. На две улицы в столице Финляндии подаётся вторичное тепло из жилых домов. Такая энергоэффективность с излишками была бы невозможна без чётких правил работы сферы ЖКХ, которые поощряют внедрение технического прогресса.

Применение инновационных методов позволяет финнам топить дома углём, газом и гидроэнергией с минимальными издержками, переходя в тридцатиградусные морозы на резервные запасы масла. За использование альтернативных источников энергии платят потребители, при этом каждый гражданин имеет право выбора организации, предоставляющей ему услуги ЖКХ. Чиновники же следят за равенством возможностей всех участников рынка.

Особенности инноваций в ЖКХ России

Сфера ЖКХ в России у многих устойчиво ассоциируется с «совком», но никак не с новейшими технологиями. Основная причина – в нехватке денег. Средств, поступающих на счета управляющих компаний в рамках существующей модели тарифообразования, как правило, не хватает для проведения капитальной модернизации и замены инфраструктуры на более технологичную.

На многих предприятиях отрасли даже бухгалтерия по старинке ведётся ручным способом с помощью калькуляторов, что не соответствует сложности обслуживаемых жилых комплексов. Отказываясь от новшеств, руководители компаний отсекают возможность сокращения издержек. Например, прокладка труб с антикоррозийным покрытием способна уменьшить количество аварий, а значит, сэкономить средства на их устранение.

Законодательная яма

Российские эксперты на протяжении последнего десятилетия отмечают ущербность существующих правил функционирования ЖКХ, не предусматривающих серьёзных механизмов конкуренции муниципальных и частных предприятий.

Реформирование отрасли продвигается медленными темпами, и денег на замену устаревшего оборудования у предприятий не прибавляется. Стимулировать внедрение ресурсосберегающих технологий могло бы изменение законов, регулирующих заключение сервисных договоров на обслуживание жилья. Без фиксирования платежей УК, как отмечается, порой не имеют достаточных средств на текущую деятельность, не говоря уже о внедрении инноваций.

Примеры инноваций в российском ЖКХ

Никого сейчас не удивишь домофонами, защищающими общедомовое имущество от асоциальных личностей, или «умными» лампочками в подъездах, включающимися от звука шагов. Однако жители депрессивных муниципалитетов порой могут лишь мечтать о таких «инновациях».

Между тем, одним из самых прогрессивных явлений в сфере ЖКХ за последние годы стала разработка Государственной информационной системы жилищно-коммунального хозяйства. ГИС ЖКХ содержит нормативные акты, реестр лицензий УК и других предприятий отрасли, а также жилых объектов, и при необходимости собственники могут оперативно ознакомиться с данной информацией, в т.ч. о результатах проверок.

В Петербурге специалисты проектного офиса «Умный город» обещают внедрить систему на основе блокчейна, которая не позволит управляющим компаниям выставлять гражданам завышенные счета с помощью ручного изменения показаний приборов учёта. Разработка данной системы ведётся в настоящее время.

Существуют и более экзотические проекты. Так, на Камчатке коммунальные предприятия поставляют жителям природное тепло вулканов, что является редкими примером альтернативной энергетики. Благодаря наличию месторождения термальных вод в нескольких населённых пунктах на севере полуострова нет необходимости использовать другие источники тепла.

Комфорт нужен всем, а комфорт в загородном доме необходим вдвойне. Жизнеобеспечение загородного дома в первую очередь зависит от бесперебойной работы котельной и насосной станции. подготовил новостную подборку, которая поможет вам выбрать необходимое оборудование ещё до начала отопительного сезона!

Несмотря на то, что рынок отопительного оборудования предлагает множество продуктов и решений для обогрева вашего дома – отопление газом по-прежнему считается одним из лучших решений. А что делать, если газа нет или его подключение обойдётся в значительную сумму? Представительство компании KITURAMI из Хабаровска представляет вашему вниманию пеллетный котёл KRP -20 A.

Эта модель, представленная в двух комплектациях, и создана для работы в суровых условиях российских морозов.

Мощность котла – 24 кВт.
Ёмкость бункера для пеллет – 160 кг.
Площадь отапливаемых помещений в зависимости от модели – до 300м2.

Также среди особенностей котла можно выделить:

Система автоматической очистки поверхности колосника горелки. Специальный линейный привод периодически производит очищение колосника, от напёкшейся на него золы, что увеличивает КПД котла, и избавляет вас от необходимости чистки колосника.
Кран автоматической противопожарной безопасности. Колосник горелки будет залит водой, если температура основания горелки составит 95 градусов.
Электронный дистанционный комнатный терморегулятор, который при достижении заданной температуры отключает горелку, что ведёт к экономии топлива. Также на этом пульте отражаются все необходимые параметры работы котла.
Встроенный теплообменник горячего водоснабжения из нержавеющей стали ёмкостью в 125 литров.

Кроме того, автоматическая пневмоочистка поверхностей теплообменника, состоящая из 20 форсунок, под давлением в 8 атмосфер сбивают пыль, копоть и смолу со стенок теплообменника

Если котёл это горячее сердце дома, то трубы – его кровеносная система, несущая тепло и воду в каждую комнату. А для того чтобы система работала без перебоев, ей необходимы надёжные трубы!

Компания REHAU представляет новое поколение трубопроводной системы RAUTITAN PINK, – современного решения, предназначенного как для систем напольного отопления, так и для подключения радиаторов.

Трубы RAUTITAN PINK изготовлены из сшитого полиэтилена PE-Xa и отличаются устойчивостью к износу, коррозии и отложениям. А также способны выдерживать высокие температуры и давление.

Прочность и герметичное соединение делают эти трубы оптимальным решением для выполнения скрытой прокладки системы отопления и водоснабжения вашего дома.

Кроме того, компоненты трубы – фитинги, переходники и монтажный инструмент полностью совместимы со всеми системами RAUTITAN , что позволяет с лёгкостью монтировать все необходимые элементы системы отопления и водоснабжения.

Широкий выбор фитингов даёт возможность подключить эти трубы к большинству видов радиаторов. Причём, теперь вам не нужно задумываться, как произвести подключение – из пола, стены или плинтуса.

Среди главных достоинств этих труб можно выделить:

Надёжность. За счёт свойств полимерного материала, а также использования неразъёмного соединения при помощи фитингов и надвижных гильз гарантируется защита от протечек. Срок службы системы составляет более 50 лет.
Широта применения. Трубопроводы позволяют решить множество задач, включая жизнеобеспечение домов, выполненных по специальным дизайнерским проектам.

Чтобы в доме была вода её необходимо поднять из скважины, и справиться с этим должны винтовые насосы серии 3SP от компании «Беламос».

Насосы, которые скоро поступят в продажу, предназначены для подачи воды из скважин, из колодцев, резервуаров и открытых водоёмов и являются хорошим решением для систем индивидуального водоснабжения, полива садов и огородов.

Главное преимущество этих насосов заключается в диаметре равным 3 дюйма.

Конструктивные характеристики и особенности насоса

Корпус насоса выполнен из нержавеющей стали;
Рабочий конец вала также сделан из нержавеющей стали;
Механическое уплотнение: керамика-графит-NBR (двойные графитовые уплотнения);
Электродвигатель: однофазный с масляным охлаждением со встроенной защитой от перегрева. Для лучшего охлаждения и защиты от воды двигатель помещён в масляную ванну.

Будут представлены 3 модели:

3SP 60/1.8 Высота подъема 60 м, производительностью 1,8м3/час, потребляемая мощность 600 Вт;
3SP 90/1.8 Высота подъема 90 м, производительностью 1,8м3/час, потребляемая мощность 1000 Вт;
3SP 90/2.5 Высота подъема 90 м, производительностью 2,5м3/час, потребляемая мощность 1400 Вт.

Воду недостаточно найти – её необходимо подвести к потребителям, а для этого нужна надёжная насосная станция серии XP E.

Насосная станция применяются для создания автоматических систем водоснабжения, а также для повышения давления в системе водоснабжения. Также насосную станцию ставят перед посудомоечными и стиральными машинами для создания необходимого давления.

Конструктивные характеристики и особенности насосной станции

Латунное рабочее колесо;
Рабочий конец вала: нержавеющая сталь;
Механическое уплотнение: керамика-графит-NBR;
Электродвигатель снабжён внешним обдувом и автоматически отключается при перегреве;
Максимальная глубина всасывания насосной станции составляет 8 м.

Надёжность работы всех систем отопления и водоснабжения зависит от их контроля, а контроль – это уникальный сервис GWD Control от компании GWD Engineering .

С помощью этого сервиса поставляемого в виде приложения для мобильных устройств можно контролировать:

Температуру теплоносителя системы отопления;
Отсутствие протечек системы газоснабжения;
Отсутствие задымления;
Отсутствие протечек системы водоснабжения;
Отсутствие отключения электричества;
Температуру в доме;
Влажность воздуха дома.

Кроме этого, с помощью приложения под названием «Архив клиента» - все действия по осуществлению строительных работ отражаются в личном кабинете, что позволяет круглосуточно следить за ситуацией, происходящей на строительной площадке. А в случае возникновения вопросов можно отправить фотографию со стройки и задать вопрос специалисту.

Узнать всё о водоснабжении и отоплении Вы можете .

А на нашем интернет-телеканале можно посмотреть видео, где рассказывается, об особенностях отопления большого загородного дома при отсутствии газа.