bbk 000000

УДК 628.166.094.3(477.75)

Гутенёв В. В., Денисов В. В., Скрябин А. Ю., Фесенко Л. Н.

Водоснабжение Крыма: передовые технологии обеззараживания на базе местных ресурсов

Аннотация

Общемировой задачей является обеспечение населения доброкачественной водой, а также эффективная очистка промышленных и хозяйственно-бытовых стоков на фоне нарастающего дефицита доступных пресных вод. Эта проблема со всеми ее последствиями для здоровья людей и экономики также актуальна для многих субъектов Российской Федерации, в том числе и для нового – Республики Крым. Основные трудности с водоснабжением современного Крыма обусловлены дефицитом питьевой воды, низкой санитарной надежностью систем водоподготовки, отсутствием достаточного количества обеззараживающих установок в сельской местности, неудовлетворительным санитарно-техническим состоянием водопроводных сетей. Все это осложняет эпидемиологическую обстановку в курортных центрах полуострова, особенно в период массового наплыва отдыхающих. Неудовлетворительное, даже критическое состояние инфраструктуры водоснабжения городов и поселений Крыма затрудняет предоставление надлежащих по качеству услуг водоснабжения (и водоотведения) населению. Рассмотрены варианты применения технологий водоподготовки с использованием гипохлорита натрия различной концентрации с учетом особенностей Южного и Степного Крыма. Наличие морской воды и источников соленых вод на равнинной части полуострова, возможность применения «сотовой» системы распределения дезинфектанта делают широкомасштабное внедрение указанной технологии экологически и экономически целесообразным.

Ключевые слова

водоснабжение , гипохлорит натрия , электролиз , водоотведение , обеззараживание воды , морская вода , подземные соленые воды

bbk 000000

УДК 628.162:62-278

Андрианов А. П., Первов А. Г., Ефремов Р. В., Спицов Д. В.

Выбор эффективных ингибиторов для технологических схем опреснения воды Черного моря

Аннотация

Опреснение морской воды методом обратного осмоса широко применяется для целей питьевого и хозяйственного водоснабжения. Однако одной из главных проблем, осложняющих работу установок, является образование малорастворимых солей в мембранных аппаратах. Для предотвращения образования на мембранах кристаллических осадков используются различные методы. Наиболее эффективным является дозирование ингибиторов в исходную воду. Разработаны различные эффективные ингибирующие вещества. В последние годы основным направлением исследований в этой области стали новые типы ингибиторов, которые не содержат фосфор и легко подвергаются биоразложению. Проведены испытания шести новых ингибиторов, не содержащих фосфора, дано их сравнение с традиционно применяемым ингибитором Аминат-К. Представлены экспериментальные зависимости, позволяющие определить скорость образования осадка карбоната кальция в мембранных аппаратах. На основании полученных данных рассчитаны оптимальные значения эксплуатационных затрат на опреснение морской воды. Главной целью исследований было сравнение эффективности новых разработанных и традиционных ингибиторов при их применении в схемах опреснения морской воды (на примере имитата воды Черного моря). Вывод об эффективности применяемых ингибиторов делается на основе определения минимальной величины эксплуатационных затрат на опреснение.

Ключевые слова

водоподготовка , обратный осмос , ингибитор , опреснение , мембранный аппарат , морская вода , осадок малорастворимых солей

bbk 000000

УДК 631.67:628.165

Кофман В. Я.

Использование опресненной воды для нужд ирригации
(обзор)

Аннотация

В целом ряде зарубежных стран (Испания, Израиль, Австралия, Кипр, ОАЭ, США, Чили, КНР), испытывающих дефицит водоснабжения и находящихся в регионах с засушливым климатом, достигнуты заметные успехи или инициированы масштабные разработки в области использования для ирригации опресненной морской или подземной воды. Основными технологиями опреснения воды для нужд сельского хозяйства являются обратный осмос, ионный обмен, электродиализ. К факторам, сдерживающим на данном этапе широкое внедрение опресненной воды в практику ирригации, относятся высокая стоимость опреснения, необходимость размещения опреснительных установок вблизи сельскохозяйственных площадей, сброс токсичного концентрата опреснения, необходимость обеспечения безопасности и реминерализации опресненной воды. Значительное количество исследовательских работ в данной области посвящено повышению энергоэффективности опреснения, разработке более совершенных схем ирригации и выбору сельскохозяйственных культур, культивирование которых на опресненной воде связано с наибольшим экономическим эффектом. В любом случае неуклонный рост инвестиций в данную проблематику в зарубежных странах свидетельствует о безусловной возможности адаптации опресненной воды для нужд сельского хозяйства.

Ключевые слова

подземная вода , морская вода , опресненная вода , ирригация , реминерализация , кальций , магний

DOI 10.35776/VST.2021.12.04
УДК 628.166:541.135

Пчельников И. В., Нгуен Тхи Туан Зьеп, Фесенко Л. Н.

Исследование влияния форм тока на образование катодных отложений при прямом электролизе
Часть 2. Электролиз морской воды

Аннотация

Поваренная соль является сырьем для получения гипохлорита натрия, при этом затраты на ее приобретение и доставку составляют до 25–30% от общей стоимости произведенного дезинфектанта. Альтернативным сырьем для получения гипохлорита натрия могут быть хлориды, содержащиеся в природной минеральной воде, например подземной, морской и океанической. Минеральная вода будет сырьем для получения раствора гипохлорита натрия достаточно высокой концентрации, который можно затем добавлять в обрабатываемую воду. Опыт эксплуатации установок «ХЛОРЭФС» производства ООО НПП «­ЭКОФЕС» показал, что основная проблема надежности работы электролизеров связана с образованием отложений солей жесткости: карбоната кальция на поверхности катодного электрода и гидроксида магния на поверхности катодов электролизера. Это приводит к негативному режиму электролиза, росту напряжения, перегреву и короблению электродной системы, разрушению оксидного покрытия анодов и т.д. Приведены результаты исследований прямого электролиза постоянным и реверсным током соленой воды Южно-Вьетнамского моря. В испытаниях оценивали влия­ние реверсного тока в сравнении с постоянным током на снижение образования нерастворимых веществ на катодах электролизера, а также определяли технологические параметры электролиза. Выход хлора по току для морской воды был выше 100% в реверсном режиме с плотностью тока 100 А/м².

Ключевые слова

обеззараживание , водоподготовка , морская вода , гипо­хлорит натрия , прямой электролиз постоянным и реверсным током

УДК 628.17.001.4

Пчельников И. В.

Исследование и разработка технологии получения электролитического гипохлорита натрия электролизом морской воды

Аннотация

Хлорирование продолжает оставаться самым распространенным в мире способом обеззараживания воды в силу своей санитарно-гигиенической надежности, относительной простоты и экономичности. Токсичность хлора, необходимость его транспортировки по селитебной территории, а также хранение под избыточным давлением послужили основанием поиска альтернативных путей обеспечения промышленной безопасности и антитеррористической устойчивости систем водоснабжения. К числу альтернативных хлору реагентов прежде всего относится электролитический гипохлорит натрия, получаемый на месте потреб­ления электролизом водного раствора поваренной соли. В качестве сырья для получения гипохлорита натрия перспективно использование природных вод, содержащих хлориды. Использование природных вод существенно упрощает технологическую схему и позволяет отказаться от покупки поваренной соли, что снижает стоимость готового продукта. Представлены результаты исследований и разработки технологии получения электролитического гипохлорита натрия прямым электролизом черноморской воды. Экспериментально подтверждена целесообразность и определены оптимальные условия производства гипохлорита натрия электролизом морской воды. Представлены результаты исследования отложений, образующихся на катодах при элект­ролизе черноморской воды. Составлены рекомендации по выбору технологических схем производства гипохлорита натрия электролизом морской воды.

Ключевые слова

обеззараживание , гипохлорит натрия , морская вода , электролизер , прямой электролиз морской воды , электрод

DOI 10.35776/MNP.2019.10.01
УДК 628.166:661.417/.418

Пчельников И. В., Териков А. С., Нгуен Тхи Туан Зьеп, Щукин С. А.

Исследование прямого электролиза воды Вьетнамского моря при производстве гипохлорита натрия

Аннотация

Электрохимический гипохлорит натрия применяется на объектах водоснабжения во всем мире. В качестве сырья перспективно использование природных вод, содержащих хлориды, что существенно упрощает технологическую схему получения гипохлорита натрия. Технология прямого электролиза может встраиваться в действующие схемы водоподготовки без их существенного изменения. Применение природных вод, содержащих хлориды, позволяет отказаться от покупки поваренной соли, что снижает стоимость готового продукта. Представлены результаты исследований прямого электролиза воды Вьетнамского моря. В ходе экспериментов определяли влияние расхода морской воды и плотности тока на концентрацию активного хлора в получаемом гипохлорите натрия, изменение величины выхода хлора по току и удельный расход электроэнергии на 1 кг образующегося активного хлора. Определены основные технологические параметры, позволяющие получать гипохлорит натрия прямым электролизом морской воды с использованием в качестве электродов оксидный иридиево-рутений титановый анод. Показано, что выход хлора по току достигает максимальных значений (85–90%) при концентрации активного хлора в продукте 2 ± 0,2 г/дм3, что обусловливает технологическую и экономическую целесообразность получения гипохлорита натрия из морской (океанской) воды.

Ключевые слова

гипохлорит натрия , хлориды , морская вода , прямой электролиз воды , плотность тока

УДК 628.165:66.081.6
DOI 10.35776/VST.2024.06.03

Бабенко К. А., Каграманов Г. Г., Бланко-Педрехон А. М.

Опреснение морской воды: тенденции, опыт и перспективы развития в РФ

Аннотация

Пресная вода является ограниченным и неравномерно распределенным ресурсом. Несмотря на значительные запасы пресных вод, в отдельных регионах Российской Федерации существует их дефицит, оказывающий воздействие на динамику экономического развития и качество жизни населения. Этот факт требует пересмотра классического подхода к природопользованию, в частности, к извлечению пресной воды из морских и солоноватых вод. Наиболее распространенными технологиями опреснения являются термические (дистилляция) и баромембранные (обратный осмос и нанофильтрация) процессы. За последнюю четверть века обратный осмос приобрел статус преобладающей технологии обессоливания воды, на которую приходится более 70% от всех производственных мощностей в мире. Тем не менее обратный осмос имеет ряд существенных ограничений, учет которых при проектировании опреснительных установок является обязательным условием последующей эффективной и надежной эксплуатации сооружений. Строгие требования к качеству исходной воды, поступающей на обратноосмотические мембраны, обусловливают необходимость применения сложных и, зачастую, многоступенчатых систем предподготовки морской воды. Выбор технических решений предподготовки и «архитектуры» установок обратного осмоса является предметом всестороннего технико-экономического анализа, который должен учитывать локальные аспекты, включая регион строительства, его природно-климатические условия и имеющуюся инфраструктуру. Дефицит водных ресурсов и нетипичные для мировой индустрии опреснения климатические и океанологические условия приморских регионов Российской Федерации делают решение этой оптимизационной задачи актуальным и целесообразным.

Ключевые слова

обратный осмос , опреснение , мембраны , обессоливание , морская вода , пресная вода , дистилляция , предподготовка

DOI 10.35776/VST.2022.02.03
УДК 628.165:66.081.6

Мажуга А. Г., Каграманов Г. Г., Парусов Д. В., Бланко-Педрехон А. М.

Проблемы опреснения минерализованных вод аридных и вододефицитных территорий

Аннотация

Получение питьевой воды в приморских аридных и вододефицитных регионах является актуальной проблемой вследствие роста населения и прогрессирующего загрязнения природных вод. Для опреснения морской воды обычно используется выпаривание (дистилляция) или мембранный процесс разделения – обратный осмос. Обоснование выбора способа опреснения морской воды и производительности опреснительных установок основано на решении ряда тесно связанных инженерных, экономических и экологических задач. Опреснение воды требует относительно высоких затрат энергии, поэтому для снижения издержек необходимо повышение коэффициента использования теплоты топлива, то есть использование когенерации (совместной выработки тепла и электроэнергии). Это обусловливает комплексную технологию опреснения, использующую мембранные методы обессоливания с последующей выпаркой концентрата. При этом баланс производительности обратноосмотической и выпарной установок определяется соотношением получаемой тепловой и электрической энергии.

Ключевые слова

питьевая вода , обратный осмос , опреснение , обессоливание , выпаривание , морская вода

bbk 000000

УДК 628.166.094.3

Фесенко Л. Н., Игнатенко С. И., Пчельников И. В.

Совершенствование технологии производства гипохлорита натрия электролизом морской воды

Аннотация

Рассмотрен альтернативный способ производства низкоконцентрированного гипохлорита натрия электролизом морской воды взамен гипохлорита натрия, получаемого по традиционной технологии из растворов пищевой поваренной соли. Представлены результаты исследований производства гипохлорита натрия, получаемого электролизом натуральной черноморской воды, модельной черноморской воды в сравнении с 3-процентным раствором поваренной пищевой соли. Экспериментально изучено влияние физико-химических параметров электролиза морской воды на количество образующегося активного хлора. Определен химический состав и структура катодных отложений, образующихся во времени при электролизе морской воды, декарбонизированной морской воды и 3-процентного раствора пищевой поваренной соли. Дана сравнительная оценка коррозионных и электрохимических показателей металлооксидных покрытий анодов (оксидных рутениево-титановых анодов и оксидных иридий-рутениево-титановых анодов) при электролизе морской воды и 3-процентного раствора NaCl. Экспериментально подтверждена целесо­образность производства гипохлорита натрия электролизом морской воды и определены оптимальные условия проведения процесса. Установлен оптимальный состав металлооксидных покрытий анодов для получения низкоконцентрированного гипохлорита натрия электролизом морской воды. На основе результатов научно-экспериментальных исследований составлены рекомендации по выбору технологических схем производства гипохлорита натрия элект­ролизом морской воды в циркуляционном и проточном режимах электролиза и обоснованы рациональные области их применения. Проведена технико-экономическая оценка рекомендуемой технологии.

Ключевые слова

обеззараживание , гипохлорит натрия , электролиз , морская вода , газообразный хлор , оксидный рутениево-титановый анод , иридий-рутениево-титановый анод