 |
Экологическое состояние невской губы
|
|
|
|
Обратный осмос
[править | править вики-текст]
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 17 сентября 2016; проверки требует 1 правка.
Схема процесса обратного осмоса
Обратный осмос — процесс, в котором с помощью давления принуждают растворитель (обычно вода) проходить через полупроницаемую мембрану из более концентрированного в менее концентрированный раствор, то есть в обратном для осмоса направлении. При этом мембрана пропускает растворитель, но не пропускает некоторые растворённые в нём вещества.
Обратный осмос используют с 1970-х годов при очистке воды, получении питьевой воды из морской воды, получении особо чистой воды для медицины, промышленности и других нужд. С помощью обратного осмоса также можно производить концентраты соков без нагрева.
Содержание
[скрыть]
· 1Применение
o 1.1Опреснение морской воды
· 2Очистка сточных вод
· 3Пищевая промышленность
· 4Медицина
o 4.1Влияние на здоровье человека воды, подготовленной с использованием технологии обратного осмоса
· 5Техническая реализация
· 6См. также
· 7Примечания
· 8Ссылки
Применение[править | править вики-текст]
Опреснение морской воды[править | править вики-текст]
Схема установки опреснения на основе обратного осмоса.
1: Приток морской воды,
2: Поток пресной воды (40 %),
3: Поток солёного концентрата (60 %),
4: Поток морской воды (60 %),
5: Концентрат (слив),
A: Насос высокого давления,
B: Циркуляционный насос,
C: Осмотический модуль с мембраной,
D: Устройство обмена давлением
Для получения пресной воды из морской требуется давление, превышающее создаваемое морской водой осмотическое давление[1]. Эта величина достаточно высока — существующие установки развивают давление в 20 раз превышающее давление обычного бытового водопровода[2].
|
|
|
Мембраны, используемые для обратного осмоса, очень чувствительны к загрязнению, для чего механический фильтр для защиты мембраны обязателен. Многие растворённые в воде вещества задерживаются и не проходят через мембрану. Для преодоления осмотического давления на мембране воду подают под давлением около 2…17 атм для фильтрации и опреснения питьевой и солоноватой воды, и 24…70 атм для морской воды[3].
В системах очистки воды обычно используются синтетические полупроницаемые мембраны. Мембрана задерживает высокомолекулярные загрязнители, но пропускает низкомолекулярные вещества, например такие газы, как кислород, хлор, углекислый газ и пр. Некоторые газы могут определять вкус воды. Очищенная вода может иметь слабокислую реакцию (pH<7) из-за наличия растворенного углекислого газа.
Свойство практически полностью очищать воду от всех примесей лишает её важных микроэлементов (если они в ней были до опреснения). Поэтому добавление необходимых солей в опреснённую воду — следующий шаг в производстве качественной питьевой воды. Вода же для технических нужд, например для полива и мойки, может быть сразу получена на более простых и дешевых мембранах удалением лишь 95 % солей.
В отличие от перегонки, в процессе обратного осмоса вода практически не нагревается, затраты энергии только на работу насоса, однако насос при работе не только перекачивает воду (малая доля энергозатрат), но и преодолевает высокое осмотическое давление (основные энергозатраты). По оценке норвежских специалистов объединение опреснительных установок обратного осмоса и электростанций, использующих осмос, выглядит многообещающе[3].
|
|
|
Очистка сточных вод[править | править вики-текст]
Технология очистки сточных вод с применением обратного осмоса принципиально изменилась — на последней стадии просто «отжимают» чистую воду от солей. Лидером технологий является на 2012 Сингапур, там запущена система NEWater. Сточные воды города после очистки возвращаются в оборот как питьевая вода, которая получила более высокую оценку от ВОЗ и USEPA, чем другие источники воды в Сингапуре[4].
Практически все современные морские суда, нуждающиеся в больших объёмах пресной воды, которые нерационально и просто невозможно брать на борт, имеют опреснительные установки. Например, круизные лайнеры имеют на борту тысячи пассажиров, несколько бассейнов и производят огромное количество сточных вод. Установки на основе обратного осмоса на борту и опресняют воду, и очищают стоки. Например, на Allure of the Seas и Oasis of the Seas сточные воды и вовсе направляются на вторичное использование[5].
Пищевая промышленность[править | править вики-текст]
Обратный осмос — более экономичный процесс для повышения концентраций пищевых жидкостей, например фруктовых соков, чем термические процессы. Преимущество заключаются в низкой стоимости эксплуатации и возможности избежать термической обработки, что делает процесс пригодным для термочувствительных веществ, таких как белки и ферменты, в большинстве пищевых продуктов. Обратный осмос широко используется в молочной промышленности для производства порошков сывороточного белка и для концентрации молока — уменьшаются транспортные расходы.
Медицина[править | править вики-текст]
Главной особенностью фильтров, в которых используется технология обратного осмоса, является практически полная стерилизация воды. Через фильтр проходит молекула воды (размер 0,3 нм), но не проходит большая часть химических примесей и включений биологического происхождения, в частности микроорганизмов и вирусов (размеры от 20 до 500 нм). Например, фильтр может задержать бактерии холеры или вирусы гепатита.
По мнению специалистов ВОЗ, потенциальные последствия микробного заражения питьевой воды для здоровья таковы, что борьба с ним должна всегда иметь первостепенное значение и никогда не должна ставиться под угрозу[6].
|
|
|
Влияние на здоровье человека воды, подготовленной с использованием технологии обратного осмоса[править | править вики-текст]
Достоинства и недостатки результата подготовки питьевой воды при помощи технологии обратного осмоса определяются особенностями технологии и целями фильтрации, которые зависят в первую очередь от изначального качества воды.
Свойство практически полностью очищать воду от всех примесей трактуется и как достоинство, и как недостаток. Единого мнения на этот счет нет. Сторонники первого подхода считают, что вода выполняет в организме только функцию растворителя, поэтому должна быть максимально чистой. Другие же полагают, что в воде в обязательном порядке должны быть микроэлементы.[7].
ВОЗ не установила рекомендуемого уровня минерализации питьевой воды, но по органолептическим показаниям рекомендует предел общей минерализации питьевой воды в 1000 мг/л, а вода с содержанием солей менее 200 миллиграмм на один литр уже считается слабоминерализированной[8].
Техническая реализация[править | править вики-текст]
Бытовая система обратного осмоса
Промышленная установка обратноосмотического опреснения включает обычно следующее оборудование: фильтр тонкой очистки воды, система реагентной подготовки, насос высокого давления, блок фильтрующих модулей, датчики и приборы управления[9].
Основной элемент установки обратного осмоса — полупроницаемая обратноосмотическая мембрана, помещённая в корпус. В неё поступает исходная вода, а отводится два потока — очищенная и обессоленная, которая называется пермеатом, и вода с концентрированными примесями, называемая концентратом, которая сливается. Продавливание воды через мембрану ведётся при высоком давлении, которое создает насос, обычно центробежный многоступенчатый или роторный. Для замедления образования нежелательных отложений на мембранах применяется дозирование ингибитора осадкообразования. Для снятия осадков с поверхности мембран используется система химпромывки. Для контроля качества очистки и рН — проточные измерители солесодержания и рН-метры. Для контроля расхода пермеата и концентрата — проточные расходомеры. Управление системой обратного осмоса можно осуществлять в полуавтоматическом и автоматическом режиме. Проверить качество работы обратноосмотической мембраны можно TDS метром.
|
|
|
Примером бытовой очистки воды мембраной обратного осмоса может служить фильтр, имеющий 3 картриджа грубой (механической) очистки, мембрану обратного осмоса, фильтр угольный. Такие фильтры получили широкое применение в Америке, Европе и Азии. Интересны также последние модели компактных фильтров обратного осмоса, имеющих ряд нововведений, а именно: автоматический клапан отключения воды при обнаружении утечек, насос повышающий давление, сменные фильтры с быстроразъёмными фитингами[10].
В среднем мембрана обратного осмоса очищает воду на молекулярном уровне 10−9 м (1 нм).[11]
См. также[править | править вики-текст]
· Аномальный осмос
· Дистилляция
· Осмос
Примечания[править | править вики-текст]
1. ↑ Словарь по естественным наукам
2. ↑ Солёный киловатт
3. ↑ Перейти к: 12 "
4. ↑ NEWater FAQ
5. ↑ Headworks Bio Inc. заключил договор об обработке сточных вод на Allure of the Seas
6. ↑ Руководство по обеспечению качества питьевой воды, третье издание, Т.1, С.3
7. ↑ «Новые известия» от 22.04.2005 Статья «Фильтры особого назначения. Как подобрать для квартиры или загородного дома систему очистки воды.» Евгения Зуева
8. ↑ Статья «Минерализация»
9. ↑ Дытнерский Ю.И. Обратный осмос и ультрафильтрация. — М.: «Химия», 1978. — С. 176, 168. — 352 с.
10. ↑ Фильтры особого назначения. Как подобрать для квартиры или загородного дома систему очистки воды — Новые Известия
11. ↑ Обратный осмос.
Ссылки[править | править вики-текст]
| Обратный осмос на Викискладе |
· Обратный осмос — Определение термина " обратный осмос " (Российское мембранное общество)
Экологическое состояние невской губы
Колоссальные стройки Петербурга, вроде ЗСД, порта Бронка и намывов территорий, по мнению экспертов, в этом году нанесли огромный вред экологическому состоянию Невской губы и всей акватории Финского залива. На водную среду города плохо влияет даже дамба, остановившая угрозу наводнения в начале декабря. Воде в городе и заливе угрожают и нефтеразливы, и водоросли, и банальный мусор. «Карповка» разбиралась, чем опасна сегодня вода в реках и каналах города, что можно сделать, чтобы спасти положение, пока не стало слишком поздно, и что будет, если не делать ничего.
Поминки корюшки
В одном из своих докладов о состоянии рыбных запасов Финского залива член Союза ученых Петербурга Дмитрий Диринотметил, что сейчас многие виды рыб Невской губы можно отнести к исчезающим видам, а праздник День корюшки давно пора переименовать в ее поминки.
|
|
|
Об исчезновении и гибели рыбы в восточной части залива говорил и председатель общественного комитета «Чистый залив» Анатолий Кривенченко на осеннем заседании закса, где обсуждали загрязнение донного грунта Невской губы. С мая по ноябрь воды Финского залива покрывает коричнево-зеленая муть, за зиму водоем немного очищается, но потом снова покрывается грязью, что вредит рыбе и человеку, утверждал господин Кривенченко.
«Ухудшение качества воды угнетающе воздействует на все живые организмы, — говорит директор компании «Эко-Экспресс-Сервис» Владимир Жигульский. — Через пищевые цепи загрязнения поступают в пищу человека, а также в грунтовые и поверхностные воды. Это снижает и эстетическую привлекательность акватории».
Цветение воды, ухудшение ее качества и исчезновение промысловых рыб, по мнению исполнительного директора экоцентра «Беллона» Николая Рыбакова, происходит из-за попадания в воду азота и фосфора. «Из 274 проб воды, взятых в центральной части акватории Невской губы, 99% превышали нормы по меди, 34% — по цинку, 21% — по марганцу и 1% — по свинцу», — говорит господин Рыбаков.
В сравнении с 2013 годом, в 2014-м отметили ухудшение качества воды Финского залива по санитарно-химическим показателям в 3,6 раза, пояснил директор экоцентра. В соответствии с индексом загрязненности воду Невской губы отнесли к категории «умеренно загрязненная».
По данным ежегодных мониторингов, которые проводит Всероссийский научно-исследовательский геологический институт Карпинского (ВСЕГЕИ) с 2011 года, доля опасных компонентов в донных отложениях Невской губы снижается, но появляются отдельные «горячие точки» в береговой зоне, например на Шкиперском протоке, Васильевском острове и в устье реки Красненькой. Опасные вещества переносятся на значительные расстояния во время работ по углублению дна.
«В воде появляются сине-зеленые водоросли, которые забирают кислород, из-за чего уходит или вымирает рыба, — рассказал руководитель природоохранных проектов экоорганизации «Зеленый фронт» Егор Леонтьев. — Сейчас активно идут процессы зарастания водоемов и превращения их в болото. Купание становится опасным, ведь эти растения выделяют токсины, которые попадают в организм человека при заглатывании воды».
Кроме химических загрязнений, в водах Петербурга есть и другие опасности. В прошлом году «Ленводхоз» и «Экострой»извлекли 50 тыс. кубометров донных отложений из Обводного канала, 25 тысяч — из Славянки, 8 тысяч — из Волковки, 6,5 тысячи — из Мойки. Более тысячи крупногабаритных предметов достали из Обводного канала, 700 — из Мойки и 140 — из Славянки. С 2009 по 2014 год из Фонтанки подняли 170 тыс. кубометров донных отложений и 1,6 тыс. всевозможных предметов.
«В загрязнении рек бытовым мусором зачастую виноваты сами горожане: бросают в воду хлам или устраивают свалки на берегах, — говорит Николай Рыбаков. — Свою лепту вносят и дорожные службы, они скидывают грязный снег в водоемы. Такие случаи зафиксировали на Неве, Фонтанке, канале Грибоедова и Обводном канале».
Исследования «Беллоны» показали, что Петербург занимает пятое место в России по сбросу сточных вод без очистки после Республики Калмыкии, Приморского края, Кировской области и Забайкальского края. В 2014 году в воды Петербурга сбросили 1152 млн кубометров сточных вод, 70% из которых загрязненные, говорится в государственном докладе «О состоянии и охране окружающей среды РФ».
Причины трагедии
Причинами загрязнения Невской губы экологи называют как природное воздействие, так и техническое. К первому относят потепление климата, изменение стока реки Невы и колебания солености. «Потепление способствует развитию сине-зеленых водорослей, малопригодных в пищу зоопланктону и ухудшающих качество воды, — сообщил «Карповке» директор компании «Эко-Экспресс-Сервис» Владимир Жигульский, — это приводит к вторжению чужеродных организмов, которыми не питаются наши виды рыб».
В августе 2015 года орбитальный спутник Европейского космического агентства Sentinel-2A сфотографировал цветения водорослей, циркулирующих в Балтийском море. Европейское космическое агентство в комментариях к этой публикациипояснило, что, по данным финской службы мониторинга водорослей Alg@line, в регионе из-за теплой воды резко увеличился объем биологической активности цианобактерий, которые и дали такой цвет воды. Там тоже подтвердили: такое цветение из-за недостатка кислорода воды опасно для морской живности.
Техногенное воздействие на дно Невской губы и ее берега началось с основания Петербурга, когда стали возводить форты, сооружать каналы и добывать под водой песок. Как показали исследования специалистов НИИКАМ, в 80-х годах сильнее всего воды залива страдали от работ по выемке грунта и намыву городских территорий.
В наше время техногенное воздействие оказали работы по строительству портов Морской фасад и Бронка и углубление фарватеров. По данным экоцентра «Беллона», для Невской губы опасно создание намывных территорий в Курортном районе. Там образовалось много глинистой взвеси, содержащей тяжелые металлы и нефтепродукты. Эта взвесь заполнила все пространство Невской губы.
«В акватории с января по ноябрь 2015 года Росприроднадзор по СЗФО зафиксировал нефтеразливы с ущербом на 605 тыс. рублей, — рассказали в пресс-службе департамента. — „Терминал Искандер“ разлил нефть на ущерб в 19 тысяч, „Белуника лтд“ — на 416 тысяч. Кроме этого, специалисты обнаружили несанкционированные работы по бурению скважин, осуществление деятельности без заключения экоэкспертизы и отсутствие разрешений на захоронение грунтов во внутренних водах».
Кроме нефти, в воду попадает много строительных отходов и сточных вод, особенно из Ленобласти, так как у некоторых населенных пунктов или нет очистных сооружений, или имеющиеся не справляются с масштабами, как в Новом Девяткино, рассказал «Карповке» Егор Леонтьев. «Есть проблемы агропредприятий, они сбрасывают стоки с превышенными показателями, за что платят штрафы, но вода чище от этого не становится».
Владимир Жигульский выделяет особое воздействие на Невскую губу комплекса защитных сооружений Петербурга. По словам представителя «Эко-Экспресс-Сервис», работа комплекса меняет гидрологический режим, береговую линию и рельеф дна, снижает проточность и усиливает обмеление.
Что можно сделать
Помочь Невской губе, по мнению экологов, может целая система природоохранных мер. Как считает господин Жигульский, это и усовершенствование законодательства, и применение современных технологий, и проведение природоохранных мероприятий.
«Основными мерами по нормализации экологической обстановки в Невской губе является очистка наиболее загрязненных участков берегов, ликвидация источников загрязнения, а также оценка экологических последствий деятельности человека», — говорят сотрудники ВСЕГЕИ.
По мнению представителя «Зеленого фронта» Егора Леонтьева, следует установить или починить очистные сооружения в Ленобласти, провести мониторинг крупного строительства на территории Невской губы, например ЗСД, порта Бронка и намывных участков.
Научный сотрудник биологического факультета СПбГУ Дмитрий Ковалев предлагает создать сети особо охраняемых природных территорий в акватории, организовать национальный парк «Невская губа», который будет восстанавливать природные комплексы береговых зон и мелководий.
Специалисты уверены, что время для изменения ситуации с Невской губой в лучшую сторону пока есть. Возможно, уже через несколько лет петербуржцы смогут без опасений за здоровье купаться в Финском заливе и отмечать действительно День корюшки, а не ее поминки.
Карина Ивченко
http://karpovka.com/2015/12/18/268837/
|
|
|
