Эффективная технология водоснабжения объектов агропромышленного комплекса
Автор: Семенова Анастасия Игоревна, Хазова Екатерина Александровна, Чудновский Семен Матвеевич
Журнал: Молочнохозяйственный вестник @vestnik-molochnoe
Рубрика: Технические науки
Статья в выпуске: 1 (5), 2012 года.
Бесплатный доступ
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.
Поверхностный водоисточник, водозаборно-очистная установка, флотация, электрофорез, фторирование, реагент оксифторид магния, бактерицидная установка, гидропневматическая установка
Короткий адрес: https://sciup.org/14998619
IDR: 14998619
Текст научной статьи Эффективная технология водоснабжения объектов агропромышленного комплекса
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 электрофицированными 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 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.
Список литературы Эффективная технология водоснабжения объектов агропромышленного комплекса
- Чудновский, С. М. Водозаборы для комплексного использования и охраны водных ресурсов: учебное пособие/С. М.Чудновский, А. В. Зенков. -Вологда: ВоГТУ, 2007. -95 с.
- Заявка на патент № 2010153924.
- Нутриенты в питьевой воде//Библиотечный каталог публикаций ВОЗ. -Женева, 2003. -52-60 с.
- Решение о выдаче патента на изобретение по заявке №2010125099/05(035702).
- 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.