CC BY
17СПЕЦИАЛЬНЫЙ РАЗДЕЛ: СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО И ПРИРОДНЫЕ РЕСУРСЫ:
ЭКОНОМИКА И ТЕХНОЛОГИЯ
SPECIAL SECTION: AGRICULTURE AND NATURAL RESOURCE: ECONOMICS
AND TECHNOLOGY
УДК 628.315
Демков А.И.
Аспирант УкрНИИ .экологических проблем, г. Харьков
Грибанов В.В.
К.э.н., доцент, руководитель Центра экономических исследований и инновационных технологий Гуманитарно-педагогической академии ФГАОУ ВО «Крымский федеральный
университет им. В.И. Вернадского» (филиал в г. Ялте)
КРИЗИС В НООСФЕРЕ: ПУТИ ПРЕОДОЛЕНИЯ
Проблема очистки воды на рубеже XX и XXI века из числа острых региональных превратилась в не менее острую глобальную проблему, которая имеет многочисленные социальные, правовые, образовательные, технологические, экономические аспекты.
В статье обобщен многолетний опыт попыток решения некоторых общих и частных (в Республике Крым) проблем в сфере технологии очистки воды, экономики и организации производственных процессов, стандартизации оценки качества питьевой воды, а также предложен механизм управления инновациями в сфере водопотребления, предназначенный для управления инновационными проектами на региональном уровне. Выводы и предложения основаны на авторских материалах, патентной информации, а также статистических данных, собранных в течении 30-ти летнего периода.
Проведенный анализ позволил сделать вывод о наличии огромных резервов снижения издержек производственных затрат в сфере водопотребления, которые нами классифицируются как явные (имеющие стоимостную оценку) и неявные (транзакционные). Для курортных регионов оценка только явных издержек производства в сфере очистки воды и соответственно недооценка неявных (не имеющих стоимостной оценки) факторов, в том числе, низкого качества питьевой воды приводит к негативным социальным и экономическим последствиям, в том числе, к значительному снижению эффективности и качества предоставляемых лечебно-оздоровительных услуг, а значит к потере конкурентоспособности курорта.
Ключевые слова: очистка воды, изобретения, инновации, водообеспечение Крыма.
Agris subject category: P10
Demkov A. I.
Post graduate student, Ukrainian Scientific Institute of ecological problems, Kharkov
Gribanov V. V.
Ph. D., associate Professor, Head of the Center for economic research and innovative technology, Humanitarian-pedagogical Academy of the Federal state Autonomous educational institution «Crimean Federal University named after. V. I. Vernadsky University» (branch in Yalta)
THE CRISIS IN THE NOOSPHERE: OVERCOMING
The problem clean water at the turn of XX and XXI century, from the acute regional has become no less pressing global issue, which has numerous social, legal, educational, technological, and economic aspects.
This article summarizes the long experience of attempts to solve some General and specific (to the Republic of the Crimea) the problems in the field of water purification technology, economy and organization of production processes, standardization of quality evaluation of drinking water, as well as the mechanism of innovation management in the sphere of water consumption, designed for the management of innovative projects at the regional level. Conclusions and suggestions based on opinion articles, patent information, and statistical data gathered over a 30- year- period.
The analysis allowed to conclude that the presence of huge reserves of cost reduction of production costs in the field of water consumption, which we classified as clear (with valuation) and implicit (transactional). The resort regions for evaluation only explicit costs of production in the field of water purification and consequently the underestimation of implicit (non-valuation) of factors including, poor quality drinking water leads to negative social and economic consequences, including substantial reduction in the effectiveness and quality of health services, and hence to loss of competitiveness of the resort.
Keywords: water treatment, inventions, innovations, water supply of the Crimea.
Agris subject category: P10
С присоединением Крыма к России по результатам крымского референдума открылись возможности для его социально-экономического развития. Однако, научный и инновационный потенциал Крыма в области экологии, экономического природопользования еще не до конца выявлен и освоен. Назовем следующие ныне преобладающие постулаты и приоритеты предстоящей модернизации в системе очистки воды в Республике Крым.
1. Устойчивое социальное и экономическое развитие Крыма осложнено его недостаточной водообеспеченностью в связи с закрытием Северо-Крымского канала со стороны Украины. [1]
2. Решение водообеспечения Крыма должно базироваться на использовании и дальнейшей разработки подземных вод, частично за счет опреснения морской воды. [2]
3. Выработка рациональной тактики повышения тарифов на воду для населения и промышленных предприятий.
В мероприятиях Федеральной целевой программы «Социально-экономическое развитие республики Крым и г. Севастополя до 2020 года» заложены текущие задачи со стороны естественного монополиста — водоканала. Некоторые пункты мероприятий вызывают сомнение, другие — необходимости детального обсуждения. В частности:
1. Перекладка водопровода Родниковое — Ласпи; Ду — 300 мм, L — 15000 м. Комментарий: уже имеется новый водопровод Ду 100 мм, зачем другой Ду 300 мм, когда население в Ласпи в межсезонье почти отсутствует.
2. Реконструкция тоннельного водовода Южного берега Крыма (II очередь строительства).
Комментарий: тоннельный водовод действительно нуждается в дорогостоящей реконструкции, но какова будет его проектная мощность после реконструкции и, соответственно, какими должны быть размеры инвестиций.
Разумней было бы разработать сначала концепцию водоснабжения Крыма в новых условиях без Северо-Крымского канала, с привлечением крымских специалистов: аграриев, геологов, метеорологов, экологов, промышленников, инженеров на основе инновационных предложений и изобретений.
Для предотвращения принятия скороспелых решений необходимо по крайней мере провести обзор и анализ имеющихся информационных материалов по принципиальным моментам в сфере водоочистки:
Канал «Россия 24» в 2013 году разместил в Интернете видео об очистке питьевой воды, где представитель московского ВОДГЕО сообщает, что традиционные водопроводно-очистные сооружения (ВОС) производительностью 100 тыс. м3/ сут. будет стоить от 3 до 5 млрд. рублей. Считаем, что песчаные фильтры безнадежно устарели, т. к. с
точки зрения технологии, песчаные фильтры имеют размеры пор от 140 мкм и более, тогда как современные полипропиленовые фильтры — от 1 мкм, т. е. технологически они в 140 раз более эффективны, при этом это позволяет на 95 % очищать от взвешенных веществ и органики, а также 100 % очищать от бактерий, грибков, сине-зеленых водорослей, т. к. их размеры более 1 мкм. Предлагаемые фильтры имеют уровень промывных вод для регенерации 0,1%, против 6 - 20% песчаных.
Приоритетным направлением водообеспечения Крыма, якобы, должна стать разработка подземных вод.
На наш взгляд, это достаточно проблематично, в связи с засолонением подземных вод: данный процесс уже идет на севере Крыма на уровне 400 м в год. Необходимо иметь в виду, что в этом случае придется столкнуться со следующими трудностями:
- Производительность артезианских скважин составляет 10 м3/час, что несоизмеримо с суточным потреблением основных городов Крыма (около 100 - 300 тыс. м3сут).
- Каждый куст водозаборных скважин надо обустраивать подземными резервуарами чистой воды (от 40 до 2000 м3), насосной второго подъема, магистральными водоводами, системой электроснабжения, производственными помещениями для оборудования и обслуживающего персонала, что естественно связано с повышенными капитальными и эксплуатационными затратами.
- Перспективу интенсивного использования подземных вод, в принципе, следует оценить как проблематичную из-за сложного минерального состава этой воды, проблемы засоления, падения уровня грунтовых вод. Эти негативные факторы уже проявляются: например, в с. Алмазное Советского района, где до 1970 г. вода в скважинах была пресная — сейчас солоноватая. И это — в 30 км от Сиваша.
30.07.2015 г. в 16.00 редакция телеканала «Наука 2.О» показала фильм об очистке воды. Биологическая очистка, как утверждалось, является основным технологическим решением для очистки воды.
Считаем, что биологическая очистка имеет достаточно много недостатков, чтобы ей безоговорочно отдавать предпочтение в перспективе:
- По сути, это не метод очистки в полном понимании этого термина. Очистка — это извлечение, удаление веществ. В аэротенках этот процесс очистки не происходит. В нем идет биологическое окисление примесей с интенсивной подачей воздуха, кислорода, т. е. , по сути, это биологический реактор. В результате этого процесса интенсивно размножаются отнюдь небезопасные бактерии, микроорганизмы, которые представляют реальную опасность, как человеку, так и высшим водным организмам. Яркий пример этому, например, нематода. Как уйти от этого негатива, в сюжете не показано. А это очень актуально: ушли от одной проблемы — пришли к еще большей.
- Для того чтобы окислить примеси бактериями, необходимо до 18 часов и еще 2 часа для осаждения активного ила. Итого — до 20 часов. Умножьте это время на производительность очистных сооружений и получите объем аэротенков, отстойников. Для больших городов этот объем будет огромен.
2. Решение проблемы обеззараживания с помощью ультрафиолета с дополнительным использованием зеркальных труб пока не доказано ни технически, ни экономически, в частности, не рассмотрены как технологические, так и практические вопросы очистки стенок труб от обрастания. Кстати, системное рассмотрение вопросов водоочистки, на наш взгляд, требует рассмотрения еще одного инновационного подхода решения проблемы очистки воды: использования мощного ультразвука или в сочетании его с ультрафиолетом.
3. Еще один предлагаемый способ получения питьевой воды основан на применении обратного осмоса. Однако это, как известно, самый дорогой из известных технических решений. Этот метод допустим для получения пресной воды в условиях безальтернативности; вода получается технического качества и требует корректировки по
минеральному составу. Водообеспечение с опреснением морской воды дорого (по данным НАПЭКС, Симферополь, себестоимость — 20 $/ м3).
4. Еще одна острая проблема водопотребления — повышение тарифов на воду. Сдерживание роста цен на воду есть системообразующая проблема для всей экономики страны. Постоянно повышать цены на воду — это значит провоцировать скачки инфляции. Не разумней ли подумать о снижении инфляции издержек, в том числе, путем целенаправленной политики снижения стоимости очистки воды и доставки ее без потерь к потребителям?
13.08.2015 г. все каналы ТВ в новостях показали, как горели нефтепродукты на одном из участков Москвы-реки.
Наши замечания по этому факту следующие. Проблема очистки поверхностных вод во всем мире явно недооценивается. Большой разлив нефти произошел в 2012 г. при аварии на нефтяной платформе компании ВР в Мексиканском заливе. При устранении этой аварии главный инженер компании ВР признался, что существующие методы сбора нефти с поверхности моря не эффективные.
Для нашей страны, в частности, негативную роль играет:
- Отсутствие на больших сбросах поверхностных вод локальных очистных сооружений.
- На таких значимых реках как Волга, Нева, Москва-река и других крупных реках России необходимо иметь специально разработанные средства сбора разлившихся нефтепродуктов В частности, может быть предложен для этих ситуаций разработанный нами катамаран-нефтемусоросборщик (www.info-water.ru).
Хлорированию воды альтернативы нет [3] Так утверждают многие специалисты.
На чем основываются подобные заявления? Они опираются на СНиП 2.04.03-85 «Канализация. Наружные сети и сооружения», которому уже 30 лет. При том, эти заключения не учитывают, как правило, другие альтернативные предложения и результаты проведенных за этот период исследований и опытных испытаний. Стоит подробнее остановиться на этих «альтернативах».
В зависимости от диаметра песка зернистого фильтра ВОС размер пор находится в пределах 140 и более мкм. Возможное давление фильтрации для зернистого фильтра до 1 метра. При таких условиях получить качественную питьевую воду невозможно: бактерии, органика, грибок, черви, водные микроорганизмы с размерами 2 мкм и более без особого труда преодолевают барьер песчаного фильтра, особенно легко в переходной режим после его промывки. Этот коктейль по водопроводным трубам идет потребителям.
В такой критической ситуации Минздраву ничего не остается, как санкционировать применение в системе водопотребления самого сильного отравляющего вещества Первой мировой войны — хлор. Изучение других средств обеззараживания как перекись водорода, бром, иод, серебро, медь или ультразвуковую обработку рекомендуется, но пока практически не проводится.
В результате, в наличии определенные нормативные противоречия:
С одной стороны, Минздрав России в перечне ГН 2.1.5.1315-03 «1.3. Настоящие Нормативы распространяются на воду подземных и поверхностных водоисточников, используемых для централизованного и нецентрализованного водоснабжения населения, для рекреационного и культурно-бытового водопользования, а также питьевую воду и воду в системах горячего водоснабжения.
п. 1233 Хлор 7782-50-5 ОД отсутствие общ. 3» — по сути дела запрещает нахождения хлора в питьевой воде и культурно-бытового водопользования (например, бассейны);
с другой стороны, Минздрав в СанПиН 2.1.4.1074-01 разрешает иметь свободный хлор до 0,5 мг/л и до 1,2 мг/л в связанном состоянии, так называемой «пролонгации хлора».
1. Пролонгация использования хлора имеет технологические последствия, связанные с уничтожением водопроводных труб, оборудования в связи с усиленной
коррозией. В Феодосии, Керчи это настоящая экономическая катастрофа с потерей труб и перекачиваемой дефицитной крымской воды. Для США эта сумма в 2001 г. составила 420 млрд. долл.
2. Гигиенисты по поводу пролонгации хлора высказали свое мнение: по докладу ЭКВАТЭК — 2006 (стр. 952) сокращение ожидаемого продолжительности жизни из-за общетоксического риска хронического действия хлора в питьевой воде для мужчин составляет 12,5 лет, женщин — 18,8 лет.
Насколько эффективно решается эпидемиологическая обстановка при хлорировании? Стив Мейеровиц (Steve Meyerowitz) [4] приводит качественную оценку хлорированию питьевой воды:
«Однако хлорирование может оказывать и более коварное воздействие. Хлор легко вступает в реакцию с органическими, содержащими углерод загрязняющими веществами промышленного и естественного происхождения, образуя опасные химические соединения нового класса, так называемые тригалометаны (ТНМ). Существуют сотни смертельно опасных ТНМ, в том числе карбонтетрахлорид и хлороформ. По данным норвежского исследователя доктора Петера Магнуса из Национального института здравоохранения в Осло, ТНМ обладают мутагенными и канцерогенными свойствами. Доктор Магнус обнаружил, что использование хлора вызывает 14-процентный рост общего числа врожденных дефектов. Калифорнийский департамент здравоохранения провел обследование 5144 беременных женщин, в ходе которого было установлено, что у женщин, которые пили 5 стаканов воды, зараженной ТНМ, процент выкидышей составил 16,4%, в то время как у тех, кто пил воду с более низким уровнем содержания ТНМ, выкидышей оказалось 6,1%.
Эти химические вещества, плюс большое семейство хлорсодержащих углеводородов, таких, как дихлордиаденилтрихлорэтан, 2,4,5-Т (трихлорфеноксиуксусная кислота), принято связывать с сердечными заболеваниями, слабоумием, раком мочевого пузыря, печени, поджелудочной железы, толстой кишки и мочевыводящих путей.
В дополнение к тому, что мы потребляем побочные продукты дезинфекции, не следует забывать, что вода, используемая для принятия ванн, душа, стирки и мытья посуды, тоже способствует загрязнению. При использовании воды в бытовых приборах (например, посудомоечные и стиральные машины) хлор высвобождается. Когда зараженная ТНМ вода используется в душе, токсичные пары очень быстро попадают в легкие.
Новым дезинфицирующим средством, которое используется во многих городах, стал хлорамин — смесь хлора и аммиака. Вопрос безопасности этого средства еще недостаточно изучен, поэтому остается масса поводов для беспокойства (например, могут ли его удалять аквариумные фильтры и бытовые установки для диализа)». [4, с. 44 - 45.]
«Сегодня всем известно, что хлор, который добавляется в воду, чтобы уничтожать бактерии, вступает в реакцию с другими веществами и создает массу химических соединений, вызывающих рак. Однако далеко не все знают, что это знаменитое бактерицидное средство не столь эффективно в борьбе с более крупными организмами, такими, как цисты, амебы, протозоа и др. Впервые это стало известно в конце 1970-х годов, когда Национальная академия наук США зарегистрировала 99 вспышек передаваемых через воду заболеваний, включая эпидемию лямблиоза, вызванного цистами, содержавшимися в хлорированной воде!» [4, с. 102]
В ноябре 2013 г. в Ялте 40 человек попало в инфекционную больницу. В ходе расследования было выдвинуты две версии происшедшего, в том числе, рассматривалась версия отравления питьевой водой. Как это могло быть? Десятилетиями трубы коррозируют и под давлением рвутся — возникает большая утечка воды. Вода при этом насыщает почву вокруг порыва, вбирает в себя бактерии и вредные примеси. Типовые действия водоканала: перекрытие воды на поврежденном участке, при этом вода вокруг порыва возвращается назад в трубу (инфильтрация), прихватив все примеси с собой. Далее после ремонта эта грязная
вода обязательно попадет потребителям. Такая типичная картина регулярно возникает в городах.
Возникает извечный вопрос: «Что делать?» Нами предлагается альтернативное решение: реконструировать песчаные фильтры на полипропиленовые фильтры с размером пор от 0,3 мкм, это позволит не только эффективно очистить от органики, но и задержать все бактерии, имеющие размеры от 1, 2 мкм [5 - 7].
Предлагается комплекс технических, технологических, организационно-экономических мер, направленных на решение проблемы водоочистки. При этом предполагается, что региональные особенности территорий накладывают специфические особенности на выбор применяемых технологий водоочистки. В зависимости от особых категорий потребителей, от состояния действующих технологических цепочек водоочистки и транспортировки воды, а также от технического состояния этих систем.
Водоканалы — это лишь часть тех предприятий, которые работают по очистке воды. Есть еще целлюлозное, бумажное производство; топливная промышленность; черная и цветная металлургия; нефтяная и газовая, нефтеперерабатывающая и нефтехимическая, химическая промышленности; легкая, мясо-молочная, рыбная и пищевая промышленность; машиностроительная и электротехническая промышленность и аналогично другие отрасли в количестве более 270.
Каждое такое производство имеет свою особую специфику очистки воды, которые надо изучать, разрабатывать, внедрять. Внедрение только типовых технологии очистки воды городов для промпредприятий во многих случаях неэффективно и дорого. Выход из этого один — изучение и внедрение других методов очистки — это, прежде всего, напорная флотация и фильтрация через пластмассовые нетканые материалы. ВУЗы таких специалистов не готовят. Пока недостаточно активно ведутся исследования как в ВУЗовском, так и в отраслевом секторах науки, что в значительной мере предопределяет тот факт, что пока очистные сооружения в большинстве случаев работают неэффективно.
В каждой отрасли промышленности нужно создавать научно-технологические лаборатории по проблемам очистки воды физико-химическими методами. На наш взгляд, не менее важным является территориальный аспект научного обслуживания инновационного процесса в этом жизненно важном для нас секторе экономики.
Для решения задач эффективной технологии очистки воды предлагается создать новый государственный свод норм и правил (аналогичному СНиП 2.04.03-85 «Канализация. Наружные сети и сооружения»), который, как уже говорилось 30 лет не пересматривался. Пролонгация его не имеет смысла в виде актуализация СП 32.13330. 2012 по сути, это одно и то же. В современных условиях России кто его может создать? Предлагаем координатором этой работы поручить Агентству стратегических инициатив, с привлечением профессионалов, специалистов с каждой отрасли. Этот документ должен быть выполнен на основе новой концепции: на равных отношениях водоканала и промпредприятий, без ущемления прав последних.
Минздрав и Минрыбхоз должны иметь общую базу ПДК и ПДС для водоемов, т.к. одни и тех же водоемы используются и для культурно-бытового и для рыбного хозяйства: для каждого водного объекта должен быть свой экологический паспорт, со своим особым ПДК и ПДС.
Считаем, что без нового СНиП «Водоснабжение. Канализация. Очистные сооружения» невозможно грамотно, эффективно развивать производства, защищать водные объекты.
Предлагается изучить в каждом крупном регионе, в том числе в курортных регионах России пять инновационных технологических систем, основанных на изобретениях [7 - 11]:
- в области отстоя, седиментации — улучшение гидравлического режима рабочей зоны отстойников;
- в области напорной флотации — улучшение степени насыщения воздуха очищаемых стоков с 2,5% до 12% и более;
- в области фильтрации — условие регенерации фильтропластов из полипропилена, эффективной очистки от бактерий, взвешенных веществ, создание конструкций бытовых, промышленных фильтров на производительность от 0,3 до 4000 м3/час;
- в области гидравлического регулирования — простое устройство, ограничивающее максимальные потоки жидкости;
- в области сбора пленочного нефтепродукта — предлагается новая концепция катамарана — нефтемусоросборщика, который будет очищать непрерывно водную поверхность от пленки различного происхождения и мусора при волнении до 3 баллов.
Остановимся на основных перспективах внедрения этих изобретений [5, 12 - 20].
1. Замена типовых песчаных фильтров городов на полипропиленовые фильтры:
- увеличение скорости фильтрации от 6 м/час до 100 м/час и более, следовательно, уменьшение площади фильтрации промышленных фильтров;
- уменьшение размер пор песчаных фильтров с 140 мкм (для песка Б = 0,9 мм) на 0,3 мкм (полипропилен), т.е. более чем в 450 раз, что скажется на эффективности;
- возможность проведения физического обеззараживания от всех видов бактерий и микроорганизмов за счет слоев с размером пор 0,3 мкм (бактерии имеют размеры 1 - 2 мкм и более);
- замена типового песчаного фильтра с габаритами 6 х 7 (м) на полипропиленовый максимальная производительность увеличится с 240 м3/час до 4000 м3/час, т.е. в 16 раз;
- полипропиленовые фильтры имеют модульную конструкцию и могут быть спроектированы на любую производительность для поселков, предприятий, городов, которые в десятки раз дешевле типовых, актуальные такие комплексы при наводнениях, землетрясениях, технических катастрофах.
Рис. 1. Промышленный полипропиленовый фильтр по патенту России ЯИ 2549241:
реконструкция на базе песчаного фильтра ТП 901-3-26
Таблица 1
Сравнительная характеристика двух промышленных фильтров
ХАРАКТЕРИСТИКА ФИЛЬТР ПО RU 2549241 ФИЛЬТР ПО ТП 901-3-26
Скорость фильтрации, м/час 150 6
Давление на фильтр, м до 30 до 0, 5
Размер пор фильтра, мкм > 0,3 мкм >140 мкм
Процент промывных вод, % 0,05 от 6
Необходимость в флокулянтах нет да
Толщина фильтрующего слоя, мм 30 1600
Время регенерации, час 0,75 0,37
Режим регенерации дискретный общий
Уменьшение производительности для фильтра при уменьшение на остановка
регенерации 5,6% полная
Площадь фильтрации, м2 27,7 31
Производительность на промплощадке
6 х 7 м, м3/час 3918 186
ВЫВОДЫ: По производительности полипропиленовый фильтр превосходит песчаный в 21 раз, по скорости фильтрации — в 25 раз, по давлению — в 60 раз, по толщине слоя фильтра в 53 раза ...
2.Замена биологических очистных сооружений на физико-химические:
Нами предлагается использовать для очистки канализационных стоков городов вместо аэротенков, вторичных отстойников другое оборудование — напорный флотатор и полипропиленовый фильтр.
Основная мотивация заключается в том, что время контакта очищаемых стоков по предлагаемому способу составит не более 0,5 часа, вместо 18 часов, что уменьшит габариты очистных сооружений более чем в 30 раз;
- для запуска очистных сооружений потребуется не месяцы, а несколько суток;
- данные сооружения могут выполняться в стальных модульных конструкциях, легко монтируемых и перемещаемых;
- они гораздо более устойчиво работают с изменением состава и количества подаваемых стоков.
Справка: эффективная напорная флотация — это технологический процесс, при котором происходят следующие физические действия:
1. механическое насыщение очищаемых стоков воздухом от 5% и более;
2. флотация очищаемая смесь находиться под давлением (3 - 5 атм) в течение 2 минут;
3. флотация происходит за счет резкого снижения давления в водораспределителе флотатора (до окружающей среды);
4. флотация в аппарате в течение 20 - 30 мин;
5. эффективность флотации определяется по толщине пены на зеркале флотатора, отсутствие барботажа, турбулентности на поверхности флотатора;
6. пена удаляется механическим скребком с линейной скоростью не более 10 - 15 см/с.
3.Сбор плавающей нефти и мусора с водных поверхностей.
Вся созданная судовая техника для решения сбора нефти с поверхностей не эффективная: ее создавали конструкторы судовых корпусов, которые не владели необходимой информацией по очистке воды от нефтепродуктов1.
Прежде всего, определим необходимые технические условия для эффективной работы судна - нефтемусоросборщика (КСНМ). Эти условия такие:
1. Сбор пленочного нефтепродукта при волнении моря до 3 баллов.
2. Максимальный фронт сбора нефти и мусора.
3. Сбор воды с поверхности с минимальным слоем 5 - 10 мм.
4. Ограничение максимальной подачи очищаемой воды.
5. Эффективная работа динамических отстойников.
6. Экономичное использование энергоресурсов судна.
7. Разработки серий КСНМ для рек, озер, морей, океанов.
8. Использование КСНМ как передвижные очистные сооружения по приему и очистки льяльных, балластных вод.
Такая конструкция на рис. 2 отвечает всем выше перечисленным требованиям
Рис.2. Компьютерная модель по предлагаемой концепции катамарана - нефтесборщика.
Основной статьей расходования водных ресурсов является орошение, на которое в сумме с сельскохозяйственным водоснабжением приходится до 72%, на хозяйственно-бытовые нужды, в том числе на питьевые цели, — порядка 18%, для водообеспечения промышленности — 9%. Основным источником водоснабжения на полуострове до 2014 года были днепровские воды, поступавшие по Северо-Крымскому каналу. На их долю приходилось 93% объема хозяйственно-питьевого водоснабжения. Подземные воды составляли только 7%.
Население Крыма, по данным на 1.03.2014 г., составляет 1,96 млн. человек. Большая часть жителей (63%) — городское население. Среднее потребление питьевой воды в Крыму — 90 л/чел. в сутки. Эта величина близка к общероссийским нормативам.
Расчет исходя из этих исходных данных — водообеспечение Крыма (без потерь) составляет 357,7 млн. м3/год:
1,96 • 106 (чел) • 0,09 (м3 / чел) = 176 400 м3 в сутки;
176 400 • 365 = 64 386 000 (м3 /год) — водопотребление населением Крыма (100% • 64 386 000) / 18% = 357,7 млн. м3/год
1 На сайте www.info-water.ru можно посмотреть дополнительное описание этих предложений
Что касается объемов среднегодовых осадков и объема воды на полуострове Крым, то предварительные расчеты указывают на то, что ежегодно на полуостров падает около 15 км3 (15 млрд. м3) воды в виде дождя и снега.
Из этого следует, что процент использования водных ресурсов Крыма, например, с 20% потерями, составляет 1,2 ■357,7 10 6100/15 10 9 = 2,86%
Обоснование стоимость электроэнергии на 1 м3 питьевой воды. Поскольку трудно найти инженерное обоснование этой стоимости, — сделаем самостоятельный примерный анализ.
Технические условия расчета:
подача 1 м3 воды на 5 этаж (15 м в.ст.) — примерная этажность города, к.п.д. насоса п =
60%.
А = Бб = = 1000 кг • 9,8 м/с2 • 15 м / 0,6 = 245 000 Дж = 245 кДж,
что составляет 0,0681 кВт • ч при перерасчете на электроэнергию. Для водоканалов тариф стоимости электроэнергии 2 класса составляет
4,54 руб / кВтч.
Таким образом, себестоимость электроэнергии в перекачке на 15 м составляет 0,0681 • 4,54 = 0,31 (руб). Если эту стоимость электроэнергии удвоить — учтем перекачку воды до ВОС — будет 0,62 руб/м3. Для очистки канализационных стоков перекачки по электроэнергии будет стоить примерно столько же. Не трудно подсчитать, во сколько раз тариф перекрывает основную эксплуатационную составляющую расхода водоканала — стоимость электроэнергии: для бюджетных организаций — 22,47/1,24 = 18 раз или 5,5 % тарифа; населения — 19,33 / 1,24 = 15,6 раз или 6,4 % тарифа.
Эти расчеты важны для экономического обоснования переброски пресных вод с горного Крыма в засушливые районы полуострова и даже с реки Кубань. Еще один важный вывод: Крыму, при разумной народно-хозяйственной деятельности, Северо-Крымский канал не нужен.
В чем, на наш взгляд, должна проявиться разумная народно-хозяйственная деятельность в Крыму?
1. Прежде всего, надо перехватывать пресные воды рек в устьях. Для водозабора воды необходимо построить переливной пандус в 1 метр, возможно из фундаментных блоков ФС 40. Назначение его следующее: в отсечении влияния соленого языка Черного моря, поднятие уровня водозаборных труб, уменьшить влияния донных осадков реки.
Следующими техническими мероприятиями должны стать строительство насосной на расчетные уровни производительности (минимальный, номинальный, максимальный). Рядом с насосной должна располагаться фильтровальная станция инновационной конструкции...
Пропускная способность полипропиленовых фильтров должна соответствовать различной расчетной производительности насосной станции. Предлагаются полипропиленовые фильтры — система, регулируемая по производительности с шагом 180 м3/ час: 180 - 360 - 540 - ... - 3960 (м3/час).
Третьим мероприятием должна быть модернизированная система водопроводных труб для подачи воды населению, промышленным и сельскохозяйственным предприятиям. Для Крыма, Севастополя предлагаем проложить вдоль берегов подводный водопровод расчетного диаметра и использовать сеть Северо-Крымского канала в реверсном режиме.
2. Мы предлагаем КОС на любую производительность от малого поселка до городов Балаклава и Севастополя. Конструктивно это выглядит как прямоугольные стальные модули, обвязанные технологическими трубопроводами с насосами, компрессорами.
Рис. 3. Инновационный проект технологической схемы КОС г. Гурзуф: 1 — приемный колодец с АРУ; 2 — отстойник; 3 — приемная емкость; 4 — флотационный насос; 5 — ресивер; 6 — флотатор; 7 — приемная емкость; 8 — насос для фильтра; 9 — фильтр; 10 — деконтер.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ОЧИСТКИ КАНАЛИЗАЦИОННЫХ СТОКОВ г,ГУРЗУФ 10000М,КУБ,СУТКИ
Подочо
Для опробования эффективности технологических режимов на конкретных канализационных стоках предлагается создания пилотной промышленной установки на минимальную производительность 10 - 20 м3/час. Результаты этих научных, технологических работ будут использованы для проектирования очистных сооружений на любую производительность. В дальнейшем эту установку можно было использовать для подходящего по производительности населенного пункта, т.е. затраты на НИОКР будут оправданы.
Данные очистные сооружения позволят очищенную воду через биологические пруды использовать на орошения, что актуально для северного Крыма.
3. Внедрение оборотных систем. Во избежание нерациональных потерь помогут внедрение замкнутых водооборотных систем. Это актуально для бассейнов и аквапарков, а также автомоек. По публикациям в Интернете половину всей питьевой воды расходуют в г. Симферополе автомойки. В настоящем имеется рабочий проект в AutoCAD с очисткой фильтрацией и напорной флотацией.
Расчет реального водоснабжения населения городов Крыма.
Мы исходим из того, что реальное водоснабжение городов Крыма находится в пределах 90 л/чел сут. Реальная потребность воды населением Большой Ялты составляет: 145 000 чел • 0,09 м3/чел • сут = 13,05 (тыс. м3/ сут), в месяц — 391,5 тыс. м3, в год — 4698 тыс. м3. Это существенно противоречит выводам водоканала ЮБК — 110 тыс. м3/сут.
С частного примера по Ялте рассмотрим технический аспект водоснабжение всего Крыма на уровне потребности населения. Для примера приведем расчетную таблицу диаметров водопроводных труб для основных городов Крыма при скорости воды в трубах 2 м/сек. Эта расчетная табл. 2 имеет физический смысл: насколько больше водоканалы используют водные ресурсы от реальных потребностей.
На основании изложенного можно сделать следующие выводы:
1. Необходимо радикально изменить правовую и технологическую базу в области очистки воды.
2. Крым самодостаточен по водообеспеченности и может успешно развиваться на собственных водных ресурсах.
3. Имеется переизбыток поверхностных вод, особенно в Юго-Восточной части Крыма, дефицит в северной, западной и северо-западной части Крыма.
4. Дисбаланс воды по регионам Крыма надо решать путем:
- наполнение системы Северо-Крымского канала поверхностными водами с крымских
гор;
- перехвата вод крымских рек в устьях без создания водохранилищ;
- использование очищенных канализационных стоков городов на инновационных технологиях до норм орошения, рыбоводства, питьевого водоснабжения;
- переброску пресной воды, перехватываемой в устьях рек;
- вторичное использования очищенных вод в промышленности и сельском хозяйстве.
5. Остановить опасную тенденцию в виде засоления подземных вод северного Крыма (в 400 м/год) путем закачки пресных вод в ПОДЗЕМНЫЕ горизонты, собираемые в дождливых периодах: частично, осенне-зимний — частично, в весенний, а также летом в период интенсивных дождей.
Осуществлять мониторинг солености подземных вод на старых и новых скважинах.
6. Сформировать республиканскую программу инновационных технологий для устойчивого водоснабжения Крыма.
Таблица 2
Расчет трубопроводов городов Крыма для реального водоснабжения _
Город К-во насел. тыс.че л Расход, м3/сут (м3/сек) Расчетная труба, (стандарт) , мм Город К-во насел. тыс.че л Расход, м3/сут, (м3/сек ) Расчетная труба, (стандарт) , мм
Армянск 25 2 225 (0,026) 129 (133) Севастополь 355 31 950 (0,370) 485 (530)
Алушта 28 2 500 (0,026) 129 (133) Симферополь 360 32 400 (0,375) 489 (530)
Балаклава 19 1 710 (0,02) 113 (114) Судак 16 1 440 (0,017) 104 (114)
Белогорск 18 1 620 (0,019) 110 (114) Черноморский 11 990 (0,011) 83 (83)
Краснопе-Рекопск 30 2 700 (0,031) 140 (140) Феодосия 70 6 300 (0,073) 216 (219)
Керчь 146 13 140 (0,152) 311 (325) Форос 2 180 (0,002) 36 (36)
Анализ предложенных инновационных подходов и технологий показывает, что их естественное разнообразие, адаптированное к условиям территории, требует на стадии внедрения и последующей эксплуатации тщательного экономического обоснования, мониторинга и планомерной согласованной деятельности всех участников инновационного процесса.
Методом решения этой задачи является принятие комплекса мер, включающего в себя создание предприятий (организаций) инфраструктуры, применение современных инструментов финансирования субъектов инновационного процесса, в том числе, венчурного финансирования, создание методического аппарата для оценки эффективности новых инновационных продуктов, а также разработка новых региональных нормативных материалов, в том числе, требований по эффективному использованию ресурсного потенциала территорий.
Мировая и отечественная практика поддержки инноваций содержит обилие примеров эффективного государственного регулирования интеграции науки, образования и бизнеса, в том числе на региональном уровне. Так, в Японии многие годы во всех административных образованиях действуют государственные структуры, основной задачей которых является поддержка инноваций в сельском хозяйстве. В сочетании с другими мерами государственной поддержки национального сектора сельскохозяйственного производства, массовость, а главным образом, эффективность поддержки инновационной интенсификации сельского
хозяйства позволили в короткие сроки решить проблему продовольственной безопасности Японии.
В условиях Крыма, для курортных территорий (в частности, для административного округа Большая Ялта) нами предлагается создать инновационную структуру «Курортополис Большая Ялта», функционирующую на основе пакета нормативной документации.
Проект создания интегрированной инновационной системы «Курортополис Большая Ялта» включает следующие этапы:
1. Проведение предварительных исследований и разработок на базе КФУ им. В.И. Вернадского
2. Формирование институциональной методической базы Курортополиса.
3.Реализация базовых принципов модели функционирования системы «Курортополис Большая Ялта» путем создания инновационного центра, как базового научно-методического центра в районе Большая Ялта и создание на добровольных началах кластеров, объединяющих участников инновационного процесса по выбранным приоритетным направлениям социально-экономического развития территорий.
Реализация этих мер создаст предпосылки для перехода в ближайшей перспективе к разработке и реализации на территории Большой Ялты приоритетных инновационных проектов, в том числе проектов, имеющих особую социальную значимость для ялтинского административного округа, в том числе, проектов в сфере эффективного водопотребления, энергопотребления, потребления ценных рекреационных ресурсов.
Анализ мировой практики формирования устойчивых форм организации и управления современными образовательными и научно-производственными комплексами свидетельствует о наличии двух выраженных тенденций: во-первых, все большей автономизации высших учебных заведений, делегировании им больших прав в сфере экономических отношений; во-вторых, повышении роли интеграционных связей в системе «государство-образование-наука-бизнес».
Международный опыт показывает, что повсеместно государства проводят в этой сфере активную регуляторную политику, руководствуясь принципами и методами институциональной теории. Эта теория, в частности, актуализируя все проблемы и факторы, связанные с так называемыми «провалами рынка», наиболее существенными приоритетными методами решения этих проблемных вопросов считает использование методов государственного регулирования в сфере наращивания использования, так называемого человеческого потенциала и инновационного развития, в том числе, в странах с переходной экономикой.
Опираясь на теоретические выводы и методы институциональной теории, инновационная система «Курортополис Большая Ялта» будет реализовать систему методических подходов, предложенных Гуманитарно-педагогической академией (филиал КФУ им. В.И. Вернадского в г. Ялта), включающую в себя методы по организации непрерывного планово-аналитического цикла в инновационной системе «Курортополис Большая Ялта».
В соответствии с предложенными организационными регламентами, предприятия курортно-рекреационного комплекса будут входить в состав Курортополиса на добровольных началах. В процессе ежегодной оценки транзакционных затрат (потерь от неэффективного использования ресурсного потенциала) предприятиям будут доводиться данные мониторинга использования их ресурсного потенциала, что будет служить отправным моментом реализации на этом предприятии последующих этапов инновационного цикла [21].
Для предприятий санаторного профиля при разработке этой программы будет предложено следовать методическим рекомендациям и принципам по проекту «Национальный медицинский туризм». Система Курортополиса не содержит директивных предписаний по конкретному плану решения то или иной задачи программы. Однако, по
важнейшим принятым приоритетам проекта «Национальный медицинский туризм» система рекомендует предприятиям КРК входить в состав формируемых кластеров: «Экологически чистая питьевая вода», «Медицина», «Энергосбережение», «Экологически чистые продукты питания». В каждом из этих кластеров формируется индивидуальный режим взаимоотношений субъектов инновационного процесса [22]. Общим принципом является принцип корпоративной заинтересованности в достижении плановых целей. По существу, эти принципы реализуют механизм стратегии бенчмаркинга, то есть совместного достижения показателей эффективности использования ресурсного потенциала для совместного обеспечения конкурентоспособности по отношению к внешним хозяйствующим субъектам.
Научно-методическим, организующим и координирующим центром инновационной системы «Курортополис Большая Ялта» является инновационный центр, созданный при КФУ им. В.И, Вернадского (ГПА г. Ялта).
К числу основных делегированных функций и полномочий на основании устава инновационного центра относятся:
- создания и реализация в Ялтинском регионе режима наибольшего благоприятствования инновационной деятельности;
- мониторинг выполнения общегосударственных и Республиканских программ, в том числе в сфере использования ресурсного потенциала;
- мониторинг инновационной деятельности на территории Большой Ялты;
- координация деятельности административных органов, учебных, научно-исследовательских и проектных организаций, а также банковских и бизнес-структур по программе реализации на территории региона инновационных проектов;
- оказание консультационных услуг, предоставлению информации бизнес-структурам и инвесторам;
- организация трансферта технологий и «ноу-хау», подготовка договоров франчайзинга, участие в международных проектах (в том числе, по типу проекта «Голубой флаг Европы»);
- организация международного сотрудничества в сфере инновационной деятельности и интеллектуальной собственности, организации кооперативной деятельности технопарков и технополисов;
- информирование органов местного самоуправления, населения, предпринимательских кругов о передовых формах инновационного менеджмента о возможностях повышения эффективности производства, предпринимательской деятельности за счет использования современных технологий, методов управления, научных знаний по организации и поддержке изобретательства и рационализаторства;
- подготовка предприятий и организаций к изменениям в экономике, в связи с мировыми глобальными тенденциями.
Литература
1. Стратегия водообеспечения Республики Крым и города федерального значения Севастополя. Управление библиотечных фондов (Парламентская библиотека). М.: 2015.
2. Юрий Подмогов: Главным источником водоснабжения Крыма должны стать местные запасы пресных подземных вод // Опубликовано 28 мая 2014 г. на сайте «Парламентской газеты» http://www.pnp.ru/
3. Петросян О.П., канд. физ-мат. наук, доцент КФ МГТУ им. Н.Э.Баумана, Кожевников А. Б., канд. технических наук, научный сотрудник ООО «КРАВТ», Логинова А.Ю., кандидат химических. наук, доцент, КФ МГТУ им. Н.Э.Баумана, Силаева Н.А., ассистент КФ МГТУ им. Н.Э.Баумана,
Петросян АО., КФ МГТУ им. Н.Э.Баумана «ХЛОРИРОВАНИЮ ВОДЫ АЛЬТЕРНАТИВЫ НЕТ», // «Водоснабжение и канализация». М.: 20114 .№4
4. Стив Мейеровиц (Steve Meyerowitz) « Вода — лучшее лекарство» ("Water — the ultimate cure", 2001), перевод с английского О.Г. Белошеев. ООО «Попурри». Минск: 2005.
5. Демков А.И. Технологические и экономические проблемы очистных сооружений водопровода.//Вюник МСУ, «Техшчш науки». Харьков. 2003.,t.V1., №2. — С.61-62.
6. Демков А.И. Применение пластических масс для очистки воды.//УкрНИИЭП. — Харьков: Факт, 2004. — С. 207 - 214.
7. Патент России RU 2549240 «Устройство очистки жидкости» от 10. 07. 2009 г. автор Демков А. И. (RU).
8. Патент России RU 2549241 «Устройство для очистки воды» от 27. 04. 2009 г. автор Демков А. И. (RU).
9. Патент России RU 2549242 «Устройство автоматического регулирования жидкости по максимальному ее расходу» от 17.03. 2008 г. автор Демков А. И. (RU).
10. Патент России RU 2549243 «Самоходный нефтемусоросборщик» от 17.03.2008г. автор Демков А. И. (RU).
11. Патент России 2549244 «Устройство для очистки воды напорной флотацией» от 15.12. 2008г. автор Демков А. И. (RU).
12. Илья Николенко, Александр Демков, Михаил Мануйлов Перспективные технологические схемы очистных сооружений автомоек. MOTROL, Vol. 15, №5, Lublin — Rzeszow, 2013. — С. 129 - 137.
13. Николенко И.В., Демков А.И. Инженерные решения по обеспечению экологической безопасности водной поверхности прибрежных вод. Ученые записки крымского инженерно-педагогического университета. Выпуск 40, «Технические науки», Симферополь, 2013, с. 106 - 115.
14. Горбань Н.С., Демков А.И. Повышение экологической безопасности при отведении в них возвратных вод, содержащих нефтепродукты.// Проблеми охорони навколишного середовища та екологiчноi безпеки/ УкрНДШП. — Х.: ВД «Рейдер», 2007. —С.190-195
15. Демков А.И. Концепция уменьшения воздействия поверхностного стока на экосистему.//Шсник МСУ, «Техшчш науки». 2006.,t.IX, №2. — С. 18 - 23.
16. Демков А.И. Очистка сточных вод от нефтепродуктов фильтрацией через ткань из полипропилена. Зб. наук. пр. /УкрНДШП. — Х.: вД «Рейдер», 2005. — С. 240 - 247.
17. Цебренко М.В. Бактерицидные тонковолокнистые фильтрующие материалы и фильтры на их основе// М. Цебренко, Н. Резанова, И.Цебренко, М. Майборода/ Сборник трудов IX международной научно-технической конференции /УкрГНТЦ «Энергосталь». — Харьков: — Райдер. 2001 — С 629 - 634.
18. Мацнев А.И. Очистка сточных вод флотацией. Киев, Будiвельник, 1976.
19. Демков А.И. Реологические системы и условия регенерации фильтрующего материала полипропилен в фильтрах А.И. Демкова. Библиотека www. ecoportal. su
20. Горбань Н.С. Причины неудовлетворительной работы биологических очистных сооружений и пути их устранения. Харьков, «Райдер». 2005. 306с.
21. Грибанов В.В. Проблемно-ориентированный и инновационно-направленный тип высшего образования в условиях глобализации иформационно-образовательного и научного пространства. Сборник «Этюды физиотерапии и курортологии» часть 1, г.Одесса, с. 194-200.
22. Грибанов В.В., Пернацкая О.О. Разработка целей экономического и социального развития Большой Ялты до 2015 г. Формирование стратегии мобилизации финансовых ресурсов для достижения целей регионального развития // Культура народов Причорноморья. — 2005. — №58. — С. 15-18.
23. Грибанов В.В. Опыт моделирования инновационного менеджмента с учетом региональных особенностей. Материалы Десятой международной научно-практической конференции по инновационной деятельности «Проблемы и перспективы инновационного развития экономики» 2005. с. 171-176.
