CC BY
76
УДК 628.11
Эффективная технология водоснабжения объектов агропромышленного комплекса
СЕМЕНОВА Анастасия Игоревна,
e-mail: nastjyffka_semenova@mail.ru
ХАЗОВА Екатерина Александровна,
e-mail: Kate_hazova@list.ru
ЧУДНОВСКИЙ Семен Матвеевич, канд. техн. наук, доцент, Вологодский государственный технический университет, г. Вологда
Аннотация: в результате совмещения процессов добывания и очистки воды из поверхностных водоисточников, а так же улучшения ее качества при фторировании, решаются многие проблемы водоснабжения населенных пунктов, так как это одни из важнейших технологических процессов, применяемых при подготовке питьевой воды.
Ключевые слова: поверхностный водоисточник, водозаборно-очистная установка, флотация, электрофорез, фторирование, реагент оксифторид магния, бактерицидная установка, гидропневматическая установка.
Одним из важнейших факторов национальной безопасности любой страны является обеспечение населения питьевой водой.
В настоящее время в Российской Федерации в сельской местности только 40 % населения имеют доступ к питьевой воде. Остальная часть населения пользуется водой из локальных источников (скважины, родники, реки и пруды), либо привозной. Необходимо отметить, что практически все поверхностные источники водоснабжения подвергаются воздействию вредных антропогенных факторов.
Ярким подтверждением актуальности этой проблемы является тот факт, что в декабре 2003 года Генеральная Ассамблея Организации Объединенных Наций объявила 2005-2015 годы Международным десятилетием действий «Вода для жизни».
Основной задачей Десятилетия «Вода для жизни» является поощрение усилий в целях выполнения принятых на международном уровне обязательств по вопросам воды и водоснабжения к 2015 году.
Эти обязательства включают в себя цели в области развития, провозглашённые в Декларации тысячелетия, которые предусматривают сокращение наполовину доли населения, не имеющего доступа к безопасной питьевой воде, к 2015 году, и прекращение экологически неустойчивой эксплуатации водных ресурсов. На Всемирной встрече на высшем уровне в Йоханнесбурге в 2002 году были приняты ещё две цели: стремиться к развитию систем комплексного управления водными ресурсами и разработке к 2005 году планов эффективного водопользования; и сократить к 2015 году наполовину долю населения, не имею-
щего доступа к базовой санитарии.
Российская Федерация взяла на себя международные обязательства по сокращению наполовину доли людей, не имеющих доступа к безопасной питьевой воде и базовой санитарии, к 2015 году.
В наше время в городах применяют традиционные технологические схемы, но даже их использование не позволяет получить качественную питьевую воду. Применяемые схемы очистки воды зачастую не соответствуют качеству воды в водоисточниках по следующим причинам:
- эксплуатация очистных сооружений не всегда производится хорошо обученным персоналом;
- в большинстве случаев отсутству-
возможности решения проблем в тех малонаселенных пунктах и предприятиях агропромышленного комплекса (АПК), которые располагаются на берегах поверхностных водоисточников и при этом системы водоснабжения отсутствуют. Например, в Шекснинском районе Вологодской области Чуровского сельского совета, на берегу реки Шексна, располагаются небольшие деревеньки. Численность населения в них составляет около пятисот человек (рис. 1).
В настоящее время население этих деревень для обеспечения водой используют неконтролируемые источники, такие как, шахтные колодцы. При этом контролировать такие источники необходимо. Строительство водозаборных скважин практически невозможно из-за
Рисунок 1. Схема населенных пунктов, расположенных на берегу р. Шексна
ют системы автоматического контроля и поддержания процесса очистки в заданном режиме;
- техническое состояние резервуаров реагентного хозяйства и конструкций очистных сооружений таково, что требуются серьезные меры по их улучшению.
В сельской местности, в большинстве малонаселенных пунктов, очистные сооружения вообще отсутствуют, а там, где они имеются, перечисленные выше проблемы являются более острыми. В данной работе рассматриваются
очень больших строительных и эксплуатационных затрат, которые не окупятся для малонаселенных объектов при небольшом водопотреблении.
В определенной степени решить проблему водоснабжения таких малонаселенных пунктов можно путем использования водозаборно-очистных узлов. Водозаборно-очистные узлы — это сооружения, в которых совмещаются процессы добывания и очистки воды до требований технического и питьевого качества [1].
Для решения этой проблемы в Воло-
годском государственном техническом университете разработана новая конструкция установки. Данная установка содержит водоприемник, который представляет собой открытую сверху флотационную ёмкость с перфорированной трубчатой системой для распределения воздуха и выходными боковыми отверстиями в нижней части. Также имеется закрытая сверху переходная камера с обратным клапаном в верхней части. Для подачи воды используется погружной насос, компрессор с воздушной трубой, на которой расположен погруженный в воду источника струйный аппарат. Эта труба соединена с напорной ёмкостью, которая расположена в нижней части водоприемника. Также она содержит не менее двух закрытых сверху камер электрофореза. В верхних и нижних частях камер расположены электроды. Для осуществления промывки данных камер верхние и нижние части оснащены воздушными вантузами. На дне и в средней части водоприемной камеры расположены электромагнитные обратные клапаны. Погружной электрический насос, расположенный в водоприемной камере, подсоединен к водоподъемной трубе, на вертикальной части которой расположен наклонный защитный козырек. Для обеспечения полного автоматического управления работой установки нами разработан блок автоматического управления, входы которого соединены с датчиками давления, электрофоретической скорости движения частиц взвеси в воде, расхода воды, а также электрическими задвижками, электромагнитными обратными клапанами и проводниками с электродами [2].
Осветление и обесцвечивание воды в этой установке производится в два этапа. На первом этапе предусмотрена флотация, которая позволяет удалять нефтепродукты, ПАВ, эмульгированные жидкости. Кроме того, она насыщает воду кислородом, что в дальнейшем
облегчает обеззараживание воды. На втором этапе предусмотрено использование метода электрофореза, который обесцвечивает полное осветление и обесцвечивание воды без применения реагентов. Внедрение данной установки в сельской местности позволит:
- обеспечить очистку воды по показателям мутности и цветности до питьевого качества;
- значительно уменьшить строительные и эксплуатационные затраты за счёт обеспечения безреагентных технологий очистки. В частности установка является малогабаритной, её размеры не превышают в высоту 0, 7 м, в ширину -1,5 м;
- повысить надёжность работы установки за счёт автоматического управления. Такая схема управления нами разработана.
Кроме того эксплуатация установки обеспечивает надежную рыбозащиту.
В предлагаемой нами системе водоснабжения мы рекомендуем использовать новый способ фторирования воды. Фторирование — один из важнейших технологических процессов, применяемых при подготовке питьевой воды, так как обработанная вода должна содержать фтор в количестве от 0,7 до 1,5 г/м3 в зависимости от местных климатических условий. Это необходимо для предотвращения многих заболеваний, в том числе таких как кариес или флюороз зубов, рахит, остеохондроз и другие [3]. Как известно, проблема кариеса — одна из наиболее острых проблем, касающихся жителей граждан России, проживающих в сельской местности
В Вологодском государственном техническом университете была разработана новая эффективная технология фторирования питьевой воды, на которую получено решение о выдаче патента на изобретение [4]. В соответствии с этой технологией, предусмотрено использование порошка оксифторида
магния, который направляется в разбавитель в виде суспензии, а затем дозируется в виде раствора непосредственно в очищенную воду. Для этой цели нами разработана малогабаритная установка, работа которой полностью автоматизирована. При этом, малая растворимость вещества в воде в нашем случае является преимуществом, так как с учётом необходимости подачи в воду относительно малых доз фтора, такая растворимость достаточна для насыщения воды фторидами в требуемом количестве [5].
Для обеспечения полного автоматического управления работой установки нами разработан блок автоматического управления, входы которого соединены с датчиками уровней, датчиками фтора и расходомерами, а выходы - с электродвигателями лопастных мешалок, дозаторами реагентов, и электрофицирован-ными задвижками.
Применение предлагаемого способа фторирования обеспечивает максимально возможную точность дозирования фторреагента и, следовательно, повышает надёжность фторирования питьевой воды. При этом время приготовления реагента на водоочистных сооружениях
Список литературы:
1. Чудновский, С. М. Водозаборы для комплексного использования и охраны водных ресурсов: учебное пособие / С. М.Чудновский, А. В. Зенков. - Вологда: ВоГТУ, 2007. - 95 с.
2. Заявка на патент № 2010153924.
3. Нутриенты в питьевой воде // Библиотечный каталог публикаций ВОЗ. -Женева, 2003. - 52-60 с.
4. Решение о выдаче патента на изобретение по заявке
№2010125099/05(035702).
5. Чудновский, С. М. Повышение безопасности и надежности фторирования питьевой воды / С. М. Чудновский, Е. А. Хазова // II Международная научно-практическая конференция: Научный потенциал мира - Болгария, 2010.
- №7. - С. 64-65.
уменьшается в 16 раз по сравнению с традиционными способами.
Предварительные экономические расчёты дают основание считать, что фторирование воды с использованием новой технологии будет обходиться населению значительно дешевле, чем стоимость лечения кариеса и других заболеваний, связанных с дефицитом фтора в воде.
Перед подачей воды потребителям для её обеззараживания предусмотрено применение бактерицидной установки, а для обеспечения бесперебойной подачи используем гидропневматическую установку, которая в отличие от водонапорной башни не замерзает в зимнее время года и не требует больших строительных и эксплуатационных затрат.
Таким образом, использование установки для добывания и очистки воды в сочетании с новой технологии её фторирования создаёт благоприятные условия для решения проблем водоснабжения объектов агропромышленного комплекса.
Effective technology for water supply facilities of agroindustrial complex
SEMENOVA Anastasiya Igorevna, e-mail: nastjyffka_semenova@mail.ru
KHASOVA Ekaterina Aleksandrovna, e-mail: Kate_hazova@list.ru
CHUDNOVSKII Semen Matveevich, Cand. of Sc. (Technics)
Vologda State Technical Institute
Abstract: As a result of combining the processes of receiving and cleaning water from surface water sources as well as its quality improvement by fluorination many problems of settlements have been solved as processes applied during potable water preparation.
Keywords: surface water source, water treatment plant intake, flotation, electrophoresis, reagent, magnesium oxy-fluorine, bactericidal and hydro-pneumatic units.
