Для чего используется речная вода
Главные источники пресной воды
Одним из условий, дающих возможность обеспечить здоровую и качественную жизнь человека и живых существ, является чистота и наличие пресноводной воды. Она выступает в качестве первостепенного водного ресурса планеты.
Как образуется, откуда она берется на планете?
Пресная вода образуется следующими способами:
Такая вода может принимать любое агрегатное состояние, поэтому она участвует в круговороте воды в природе, который включает в себя 4 этапа:
Что является основными водяными запасами?
Пресноводная вода является подходящей для питья и приготовления пищи и не наносит ущерб здоровью человека. Осадки выступают в качестве ее основного источника. Для ее добывания привлекают подземные и поверхностные воды.
Поверхностные
К поверхностным относят:
Благодаря этим источникам становится возможным добывание около 80% пресных вод.
Подземные
В подземных источниках водяные запасы, расположенные в верхних слоях земной коры — это:
Благодаря данным источникам добываются оставшиеся 20% пресной воды.
Из каких берется для нужд человека?
Водозабор – это все гидротехнические сооружения, которые осуществляют забор и подачу воды для обеспечения хозяйственных и питьевых нужд. Берется она из природных вод, делящихся на поверхностные и подземные.
Подземные воды предназначены только для питьевых нужд. Подземный водозабор отличается сложностью своей конструкции, которая зависит от того, как глубоко залегает вода, и от того, в каком количестве она будет подниматься на поверхность.
В каком больше всего?
Большая часть источников пресных вод находится в ледниках и снегу. Части гидросферы, содержащие в себе существенную долю водяных запасов, указаны в таблице:
| Наименование гидросферы | % запасов |
| Ледники, снег | 68,7% |
| Подземная вода | 30,1% |
| Вечная мерзлота | 0,86% |
| Пресные озера | 0,26% |
| Атмосферные испарения | 0,04% |
| Реки | 0,006% |
Также пресные водяные запасы расположены под дном океанов на большой глубине. Но освоения их добывания и местонахождения почти не осуществляется, так как для этого требуются крупные затраты и современное оборудование.
В России
Россия по праву признается водообеспеченной страной. Запасы пресных вод составляют 20% от всего ее объема. Источниками выступают как подземные, так и поверхностные воды.
Под землей
Подземные – это одни из наиболее чистых пресноводных источников, составляющих большую часть запасов воды в России. В их состав входят артезианские и гидрогеологические складчатые области.
Главными артезианскими областями признаются:
Гидрогеологических складчатые области России (Балтийский и Алданский щиты, сооружения острова Сахалин, архипелаг Новая Земля и др.) обводнены благодаря климату и геолого-структурным факторам.
На поверхности
Поверхностные источники водяных запасов в России:
Заключение
Пресная вода необходима для жизни людям, животным, растениям. Основными ее источниками являются реки и озера. Она используется для получения питья, орошения сельско-хозяйственных культур, в промышленности.
Но из-за нерационального применения и загрязнения воды, ежегодно ее резерв становится меньше. По этим причинам следует уже сейчас подумать об освоении новых местонахождений запасов воды.
Использование рек [Хозяйственное]
Человек повсеместно использует реки в своих хозяйственных целях. Почти все крупные города находятся на реках. Это и понятно: ведь для нужд населения и промышленности ежедневно требуется большое количество воды.
На реках сооружают плотины, которые разрешают сразу несколько задач. Так, постройкой плотины, во-первых, затапливают речные пороги, что хорошо для судоходства; во-вторых, сооружают гидроэлектростанции; в-третьих, перед плотиной образуются водохранилища, вода из которых используется для полива полей.
Рис. 102. Волго-Донской судоходный канал
Пресная вода
Крупные реки — непрерывный источник пресной воды. В связи с этим на реках построено очень много городов.
Рыболовство
Реки — источник рыбы, а рыба — незаменимая пища. Её добыча называется рыболовством. Оно может быть либо в экономических целях, либо в развлекательных — рыбалка.
Речное судоходство
С давних времён реки стали использоваться и как пути сообщения. Перевозка грузов по рекам намного дешевле, чем по железной дороге. Во всех направлениях по голубым дорогам движутся суда с углём и нефтью, лесом и хлебом, хлопком и машинами. Для улучшения судоходства реки соединяют каналами (рис. 102).
Водохранилища
Водохранилища — это искусственные водоёмы с громадными запасами воды, созданные путём постройки на реках плотин.
Много рек имеют недостаток: очень много воды течёт через них весной, во время весеннего половодья, а летом большинство рек мелеет. Чтобы избавиться от этого зла, на реках строят плотины, которые задерживают талые воды. Реки перед плотиной разливаются, образуя большие водохранилища.
Гидроэлектростанции
На плотинах рек строятся гидроэлектростанции (ГЭС), которые вырабатывают электрический ток.
Орошение
Вода многих рек используется для полива, особенно в тех районах, где дожди выпадают редко и растения страдают от засухи. Искусственное увлажнение растений называют орошением. Орошение полей — дело очень сложное, требующее больших затрат труда, знаний, умений. Материал с сайта http://wikiwhat.ru
В ряде районов для орошения сооружают дождевальные установки (рис. 103). В среднеазиатских пустынях от рек Сырдарья и Амударья прорыты каналы, по которым вода поступает на поля. Такие важные культуры, как хлопок и рис, целиком производятся на орошаемых землях.
С каждым годом в мире увеличивается количество орошаемых земель. Строятся каналы и водохранилища. Воды каналов вселяют в земли пустынь богатырскую силу. На той земле, где до постройки каналов перевеивался песок с места на место, после — вызревают хлопок, рис, виноград, фрукты. Ведь солнечного тепла и света в пустынях более чем достаточно.
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
При использовании речной воды подводящий трубопровод можно заменить открытым деривационным каналом, в начале которого необходимо построить отстойный бассейн. [3]
При использовании речной воды как питьевой должны соблюдаться пределы загрязнения солями, не наносящие ущерб вкусовым качествам. [5]
Однако годовой экономический эффект от использования речной воды ( без очистки) вместо доочищенных стоков незначителен по сравнению с ущербом, который наносят рыбному хозяйству недостаточно очищенные стоки НПЗ, сбрасываемые в водоемы. Волгоградского водохранилища сточными водами Саратовского нефтеперерабатывающего завода ежегодно терялось не менее 20 тыс. ц ценной рыбы [ 80, с. [7]
По проекту водоснабжения ТЭЦ, выполненному Рижским отделением Атомтеплоэлектропроекта, для приготовления добавочной воды в основной цикл предусмотрено использование природной речной воды в смеси с очищенными городскими сточными водами. Схема ВПУ включает коагуляцию и известкование исходной воды в осветлителях, механическое фильтрование, подкисление, декарбонизацию, термическое обессоливание в девятиступенчатой испарительной установке. [10]
За последние 12 лет при проведении широких опытных работ по искусственному охлаждению никаких проблем, связанных с коррозией, при применении воды из городского водопровода не возникало. При использовании речной воды некоторые затруднения могут быть в связи с осадками. Применение воды может оказать вредное влияние на разрушение некоторых старых фибровых блоков или в случае излома блока воды может вызвать размывание почвы. [12]
Он указывал на то, что необходимо знать, какая степень загрязнения воды делает невозможным использование речной воды для целей коммунального и промышленного водоснабжения, рыбного хозяйства, орошения, а также для проведения культурно-оздоровительных мероприятий. Конечной целью этого изучения должен быть выбор того уровня ( норматива), на котором необходимо поддерживать качество воды водоемов. [13]
Ущерб, наносимый стоками предприятий нефтяной промышленности, не ограничивается вредом для рыб. Загрязнение водоемов нефтепродуктами ведет к ухудшению санитарных условий жизни населения прибрежных населенных мест и затрудняет использование речной воды для питьевого и технического водоснабжения, сельского хозяйства и культурно-спортивных мероприятий. [14]
Ионы кальция и магния относятся к основным примесям речных вод, и именно эти примеси во многом определяют технологическую ценность воды, методы водообработки и возможности использования воды для отдельных отраслей технологии. Определяющее значение для качества воды ионов кальция и магния связано с их способностью к образованию труднорастворимых соединений. При использовании речных вод в качестве растворителя, транспортного средства, теплоагента происходит осаждение труднорастворимых соединений кальция и магния на поверхности технологических аппаратов или коммуникаций в виде прочных инкрустаций. Это приводит не только к снижению технологических и экономических показателей реального процесса ( повышению гидравлического сопротивления в системе, снижению коэффициентов теплопередачи через инкрустированную поверхность, местным перегревам), но и к интенсификации коррозии металлической поверхности аппаратов и трубопроводов. [15]
Как речная вода становится питьевой?
Открыть кран и налить воду в чайник — что может быть проще? Взять речную воду, очистить её до состояния питьевой, а потом грязный канализационный сток превратить обратно в чистую воду — что может быть сложнее? И затратнее. Разбираемся, как вода из рек попадает к нам в кран и сколько приходится платить за её очистку.
Основные источники пресной воды
71% нашей планеты покрыт водой. В основном, солёной водой, абсолютно непригодной для питья. В общем количестве мировой воды всего 3% пресной. Если из этого скромного объёма убрать 68% льдов на полюсах и 30% подземных пресных источников, останется 0,8% в вечной мерзлоте, 0,2% в озёрах, 0,006% в реках и ещё чуть-чуть в атмосфере. То есть, количество легкодоступной пресной воды на планете мало, а та, что есть, чаще всего не подходит для питья без обработки. Так что примем за отправную точку тот факт, что питьевая вода — дорогой и дефицитный ресурс.
Россия лидирует по количеству поверхностной пресной воды, поэтому чаще всего воду для городского водоснабжения берут из крупных озёр и рек. Для небольших поселений используются артезианские скважины. Но даже в тех местностях, где протекают относительно чистые реки или прорыты скважины, вода требует подготовки перед тем, как её можно будет использовать для центрального водоснабжения, ведь в воде могут быть вирусы, опасные бактерии, тяжёлые металлы и прочие химические загрязнения. Так железистая вода бьёт по печени и сердечно-сосудистой системе, избыток фтора портит зубы и кости, диоксины, оставшиеся от сжигания мусора, вредят нервной системе и вызывают рак, слишком жёсткая вода провоцирует образование камней в почках, а свинец отрицательно влияет на развитие детей и вызывает анемию. А уж про бактерии и вирусы и так всё понятно — заболевания, аллергии и расстройства ЖКТ обеспечены. Да и использованную воду тоже хорошо бы очищать, а не просто сливать обратно в реку.
Городской цикл очистки воды состоит из двух этапов: забор воды из водоёмов и очистка для использования в водопроводах, а затем очистка получившихся канализационных стоков и сброс воды обратно в водоёмы. То есть водоснабжение и канализация.
Очистка воды для водопровода
Сперва на примере Москвы разберёмся, как вода попадает в водопровод. Как сообщает сайт Мосводоканала, «централизованное водоснабжение московского региона осуществляется, в основном, из поверхностных водоисточников. Ими являются Москворецко-Вазузская и Волжская водные системы, в которые входят 15 водохранилищ и тракты подачи воды — река Москва с притоками и канал им. Москвы.» Общая суточная водоотдача водозаборных станций столицы составляет 11 млн кубометров, что почти вчетверо превышает потребление.
Москвичи пьют воду из протекающей через весь город реки Москвы, хотя эта мысль сперва пугает. На самом деле, прежде чем содержимое судоходных рек попадёт в квартиры, вода проходит комплексную очистку на одной из четырёх станций водоподготовки. Места забора воды из рек закрыты и тщательно охраняются — это буквально стратегические объекты.
После грубой фильтрации воду озонируют, избавляясь от органики всех размеров, и смешивают с коагулянтами и флокулянтами. Эти реагенты «сбивают» оставшиеся загрязнения в хлопья, которые затем оседают. Смешивание воды с реагентами происходит в течение десяти минут — при меньшем времени хлопья не образуются, при более длительном смешивании уже начинают разрушаться. После отстоя осадка, воду вновь озонируют и отправляют фильтроваться.
Тонкие струйки воды после отстоя хлопьев. Источник: Мосводоканал
В качестве фильтра выступает двухметровый слой песка, сквозь который вода проходит естественным образом. Очищают такой фильтр примерно раз в сутки напором чистой воды с обратной стороны. Далее воду переливают в другой резервуар, где она так же, под собственным весом проходит через полутораметровый слой древесного угля.
Последним этапом очистки выступают мембраны, способные задержать частицы с размером всего 0,01 микрон (это не опечатка). Каждый час мембраны чистятся обратным потоком воды. С этого момента вода считается питьевой, то есть полностью безопасной для здоровья. Анализ воды на всех этапах производится каждые четыре часа, а в условиях повышенного риска (например, весеннее половодье) раз в час.
Мембранные модули и их содержимое. Источник: Мосводоканал
Кстати, хлором воду не чистят — его, вернее безопасный гипохлорит натрия, добавляют в самом конце, чтобы предупредить заражение воды во время прохождения по городским трубопроводам. По крайней мере в Москве холодная вода из-под крана официально считается полностью безопасной для питья без дополнительной очистки и кипячения.
Очистка канализационных стоков
Превратить речную воду в питьевую непросто, но ещё сложнее канализационный сток очистить до состояния чистой и безопасной для экологии воды. Столицу обслуживают четыре водоочистных станции, куда стекается сточная вода из канализаций. Самая крупная и современная из них, Курьяновская, после модернизации способна обрабатывать до 3,1 млн кубометров в сутки. Люберецкие сооружения при необходимости примут ещё 3 млн кубометров, Зеленоградские и Бутовские вместе — 220 тыс. кубометров. То есть запас мощности очистных сооружений, которые превращают московские стоки в чистую безопасную воду, вдвое превышает текущее потребление города.
Работают они так. Сперва по трубам сток поступает в приёмную камеру очистной станции — это большие резервуары, до недавних пор открытые, от которых невыносимый запах разносился на километры вокруг. К счастью, московские очистные сооружения накрыли специальными крышками, поэтому жители окрестных домов наконец смогли забыть о запахе канализации.
Невыносимо грязная вода с огромным количеством мусора, спущенного в канализацию, проходит грубую механическую очистку, в ходе которой удаляются все посторонние предметы, видимые глазом. Сухой остаток прессуется и вывозится на полигоны хранения.
Далее в отстойниках часть грязи оседает естественным образом, после чего воду, всё ещё грязную и дурно пахнущую, можно отправлять на аэрирование. В ходе этого процесса в аэротенках (это не опечатка!) воду смешивают со специальным илом и бактериями, которые «съедают» большую часть загрязнений и органики.
В тёплой, насыщенной кислородом воде бактерии быстрее очищают воду. Источник: Мосводоканал
Оседающий ил медленно убирается илососами. Вы, наверное, встречали фотографии очистных сооружений, где в круглых бассейнах от центра к краю построен мостик. Это и есть илосос, который медленно вращается, словно стрелка часов, и собирает со дна ил. К концу работы илососа вода становится визуальной чистой, но ещё не безопасной.
Отстойники с илососами — самая узнаваемая часть очистных сооружений. Источник: Мосводоканал
На последнем этапе воду на московских очистных сооружениях обеззараживают мощными кварцевыми лампами и затем сбрасывают в реку. Формально бывший канализационный сток чище, чем вода, забранная из реки для первичной очистки для водопровода. Кстати, ни хлорировать, ни озонировать канализационную воду нельзя, иначе остаточные следы газа и химикатов попадут в реку и заодно с бактериями уничтожат всё живое.
Наглядная схема современной очистки от Мосводоканала. Источник: Мосводоканал
Очиститель воды в кармане
Идея портативного средства для очистки любой воды до уровня питьевой была актуальна всегда. Во время Первой мировой солдаты изготавливали фильтры из песка, гравия и кирпича, для индивидуального использования предназначались таблетки с хлором и дехлорирующий агент. Сейчас в российские военные ИРП вкладывают таблетки для обеззараживания воды с натриевой солью дихлоризоциануровой кислоты.
Это не рекламный трюк — портативный фильтр LifeStraw действительно позволяет пить воду из любых источников. Ну, или почти из любых… Источник: Vestergaard
Пучок тонких трубочек — это и есть мембранная фильтрующая система LifeStraw. Точно такая же, как на мембранных фильтрах московских очистных сооружений. Источник: YouTube
Сейчас в продаже можно найти множество туристических бутылок и трубок с фильтрами, однако, стоит обращать внимание на фильтрующий элемент. Если в описании упоминается только уголь, не стоит рисковать, набирая воду из луж и стоячих водоёмов — ограничьтесь водопроводной водой. Уголь дезодорирует воду, убирает тяжёлые металлы и хлор, но пропускает вирусы и бактерии.
Сколько стоит очистка воды
Научно-техническая магия по превращению миллионов тонн отходов в воду звучит здорово, но сколько стоит такой сложный процесс? В открытом бюджете Москвы на сбор, удаление отходов и очистку сточных вод выделено около 900 млн. рублей в год, и это только обеспечение работы уже действующей инфраструктуры. А затраты на обновление и строительство новых сооружений могут исчисляться миллиардами.
Это при том, что меры эффективного использования и экономии позволили снизить траты воды даже в Москве, хотя население столицы за 20 лет выросло на треть. По данным всё того же Мосводоканала, в 2018 году москвичи тратили около 3 млн кубометров воды. Если в 1995 году каждый житель города сливал в канализацию порядка 450 литров в день, то теперь около 202 литров.
Важен и тот факт, что немалые деньги при очистке воды уходят на энергоснабжение. В США, к примеру, это 4% всей потребляемой электроэнергии.
Можно ли дешевле?
Если под рукой у предприятий водоснабжения нет дешёвых и экологически безопасных (редкое сочетание) источников энергии, то придётся обходиться тем, что есть, то есть использовать местные энергокомпании и платить им по установленным тарифам. Некоторую экономию в перспективе может дать обновление оборудования станции, но для этого требуются серьёзные инвестиции. Остаётся один путь: повысить эффективность энергопотребления, не снижая качества очистки.
Для Японии энергозатратность очистки воды тоже стала проблемой — на это уходит 0,7% электроэнергии страны, а электричество на острове значительно дороже российского. Юкио Хираока, главный специалист подразделения Water & Environmental Systems в Toshiba Infrastructure Systems & Solutions Corporation, предложил идею динамического изменения воздушного потока для аэрации воды в течение суток. На аэрацию, необходимую для жизнедеятельности бактерий, приходится до 60% электроэнергии очистных сооружений, однако поток стоков меняется в зависимости от времени дня — в утренние и вечерние часы больше, ночью новых стоков почти нет, излишняя аэрация уже очищенной воды ничего не даст. А значит, вместо постоянного аэрирования на одной мощности, можно менять подачу воздуха, сохраняя эффективность очистки воды.
Система аэрации с надстройкой от Toshiba. Источник: Toshiba
Для определения качества воды используется маркер NH4-N, количество которого говорит о готовности стоков к дальнейшей очистке. Основываясь на этом факте, Toshiba создала сенсор, который проверяет концентрацию NH4-N и количество растворенного в воде кислорода. Специальный софт считывает показания датчика и при необходимости «подкручивает вентиль», прекращая бессмысленную избыточную аэрацию.
Разработка Toshiba снизила воздушный поток на 10,3%, что позволило окупить её чуть больше, чем за два года и впоследствии снизить затраты на очистку воды за счёт уменьшения потребления электричества воздушными насосами. Решение Toshiba не требует переоснащения очистных сооружений — это лишь сенсор, компьютер и ПО, но в случае применения решения в масштабах целой страны, например, России, экономия на очистке воды будет исчисляться миллиардами рублей.
Питьевая вода
Для бурения скважин и выбора источника питьевой воды необходимо знать, какая вода есть в Вашей местности и как Вы её можете использовать. Ниже рассматривается классификация питьевой воды.
Подземные воды.
Артезианская вода.
Вода, которая с помощью насоса поднимается на поверхность из подземных глубин. Она может залегать под землей в несколько слоев или ярусов, которые изолированы друг от друга и отделены водонепроницаемым слоем от подрусловой воды. Песочные грунты оказывают фильтрующее действие, в отличие от горных пород. При длительном нахождении воды в пористых грунтах артезианская вода достигает температуру почвы (около 12°С) и не содержит микробов. Химический состав артезианской воды является постоянным. Благодаря этому артезианская вода является особо предпочтительной для целей питьевого водоснабжения.
Подрусловая вода
Добывается насосами из скважин, глубина которых не превышает глубины дна реки или озера. Качество этой воды определяется поверхностной водой в самом водотоке, т. е. вода, добытая таким способом, является соответсвующей качеству воды в самой реке или озере. Следует учесть, что в этом случае колеблется её температура, запах и химический состав.
Родниковая вода
Подземная вода, выходящая естественным путем на поверхность земли. Состав родниковой воды испытывает сильные колебания в зависимости от состояния климата (дождь, засуха) и от времени года (таяние снега).
Поверхностные воды
Речная вода
Речная вода больше всего подвержена загрязнению, поэтому малопригодна для питьевого водоснабжения. Она загрязняется продуктами жизнедеятельности людей и животных, а также поступающими сточными водами промышленных предприятий. Очистка воды для питьевого водоснабжения затруднена из-за сильных колебаний загрязнения речной воды, как в количественном отношении, так и по своему составу.
Озерная вода
Вода из водохранилищ
Имеется в виду вода из небольших речек и ручьев, которая запружена в верхнем течении, где она менее всего загрязнена. При выборе способа и объема необходимых мероприятий по водоподготовке важно учесть то, насколько сильно эта вода загрязнена и насколько высока самоочищающая способность водохранилища.
Морская вода
Морская вода требует очистки от соли и только после этого подаваться в сеть водоснабжения. Как правило морская вода добывается и проходит водоподготовку только у морского побережья, и в том случае, если нет возможности использовать другой источник водоснабжения.
Химический состав воды
В природе вода никогда не бывает в виде химически чистого соединения. Являясь универсальным растворителем, она постоянно несет большое количество различных элементов и соединений, состав и соотношение которых определяется конкретными условиями формирования воды, составом водоносных пород.
Питьевая вода
Минеральная вода
Гигиенические требования к питьевой воде
Качество питьевой воды должно соответствовать требованиям ГОСТа 2874-82 «Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль качества.» и обеспечиваться на протяжении всей водопроводной сети и не зависеть от вида источника водоснабжения. Требования ГОСТа к химическому составу воды включают 20 показателей для веществ, встречающихся в природных водах или добавляемую в нее при обработке на очистных сооружениях. В коммунальном водоснабжении используются реагентные (хлорирование, озонирование) и безреагентные (ультрафиолетовое облучение, воздействие гамма-лучами и др.) методы. Хлорирование воды в настоящее время получило наиболее широкое распространение благодаря многим техническим, гигиеническим и экономическим преимуществам перед другими методами обеззараживания. В практике питьевого водоснабжения прибегают к специальным методам обработки воды с целью коррекции ее солевого состава. Наиболее распространенны обезжелезивание, фторирование и дефторирование воды. В любом случае оценить качество воды можно только с помощью химического и микробиологического анализа. По результатам анализа воды можно подобрать водоочистное оборудование, сопоставив концентрации некоторых компонентов и свойства тех или иных сорбентов.
Добавлено: 10.09.2017 20:56:57