Введение 7
1 Аналитический обзор систем водоснабжения малых объектов в арктических
условиях 9
1.1 Характеристика (особенности) систем водоснабжения малых объектов в
арктических условиях 9
1.2 Классификация источников водоснабжения 11
1.3 Классификация систем опреснения воды и оценка их применимости в
арктических условиях 13
1.3.1 Ионный обмен 16
1.3.2 Обратный осмос 18
1.3.3 Электродиализ 20
1.3.4 Дистилляция 21
1.3.5 Метод гелиоопреснения 23
1.3.6 Вымораживание 24
1.3.6.1 Газогидратный метод 25
1.4 Способы утилизации концентрированных рассолов 26
1.4.1 Экстракция брома 26
1.4.2 Извлечение магния 27
2 Исследования процессов подготовки питьевой воды 29
2.1 Лабораторные исследования процессов подготовки питьевой воды 30
2.2 Оценка достоверности экспериментальных данных, полученных при
подготовке питьевой воды 33
3 Проектирование системы водоснабжения 35
3.1 Обоснование принятой технологической схемы 35
3.2 Описание и характеристика системы водоснабжения и ее параметров 37
3.3 Сведения о расчётном расходе воды на хозяйственно-питьевые нужды 37
3.4 Система пожаротушения 39
3.4.1 Емкости запаса дизельного топлива 41
3.4.2 Морская вода в целях пожаротушения 42
3.4.3 Пожаротушение пенное 43
3.4.4 Водяное пожаротушение 45
3.5 Расчет сооружений по вымораживанию морской воды 46
3.5.1 Сооружения по вымораживанию воды 46
3.5.2 Расчет масс снега и льда 46
3.5.3 Расчет потребного объема бунта намораживания 47
3.5.4 Резервуары для хранения воды и насосные установки 51
4 Расчет сооружений для подготовки питьевой воды 54
4.1 Технологическая схема 55
4.2 Высотная схема 55
4.3 Напорные фильтры 55
4.4 Распределительная система 57
4.5 Определение параметров промывного насоса 57
4.6 Обеззараживание воды 60
4.7 Песковое хозяйство 60
5 Технико-экономические расчеты 62
Заключение 66
Список использованных источников 67
ПРИЛОЖЕНИЕ
В последние годы вопрос экономического подъема Арктического региона является
одним из приоритетных направлений страны. Площадь, занимаемая Арктикой, составляет
18% территории Российской Федерации. Кроме того, Арктический сектор Российской Федерации представляет собой базу нефтегазовых ресурсов страны: здесь добывается более 80%
отечественного газа. В сумме регион дает примерно 15% ВВП страны. Нарастающие международные противоречия, связанные с ресурсным потенциалом и транспортным значением,
диктуют необходимость сохранения и укрепления позиций России в этом регионе. Однако
неразвитость инфраструктуры тормозит развитие и реализацию промышленного и социального освоения арктических территорий. Усиление внимания к проблеме связано в первую
очередь с недостаточным обеспечением питьевой водой, так как состояние большинства
водных объектов арктических территорий РФ не соответствует гигиеническим нормативам
[58].
Жилищно-коммунальное хозяйство в Арктике в большей степени, чем в других регионах, зависит от государства и проводимой им политики. При выборе доступного способа
снабжения района пресной водой затраты на транспортировку играют определяющую роль.
Среди известных способов доставки воды выделяют: водоводы, танкеры, айсберги и искусственный дождь. Стоимость доставки при значительной удаленности потребителя может
превышать стоимость производства пресной воды на месте в несколько раз [21, 28, 36, 57].
Все это приводит к удорожанию услуг, что способствует оттоку работоспособного населения
в более привлекательные регионы. Сложностью для освоения Арктики является уязвимость
местной природной среды и проживающих здесь коренных этносов, высокая энергоемкость
региона, обусловленная холодным климатом и технологическим отставанием.
Согласно Постановлению Правительства РФ от 21 апреля 2014 г. № 366 "Об утверждении государственной программы Российской Федерации "Социально-экономическое развитие Арктической зоны Российской Федерации на период до 2020 года" освоение Арктической зоны Российской Федерации (АЗРФ) сформулировано как одно из ключевых направлений развития российской экономики в XXI в. [1]
Практическая значимость работы заключается в модернизации арктической инфраструктуры в рамках реализации данной государственной программы. Необходимым условием является принятие следующих мер:
повышение производительности труда;
обеспечение энергоэффективности и энергосбережения;8
прогнозирование состояния окружающей среды, предотвращение и ликвидация ее
загрязнения;
отказ от «небезопасных» источников энергии;
модернизация жилищно-коммунального хозяйства.
Для получения воды питьевого качества в районах, не обеспеченных надежными источниками водоснабжения, необходимы инвестиции в техническое перевооружение сооружений водоподготовки.
В целях повышения качества подаваемой воды при одновременном снижении ее себестоимости и с соблюдением условий энергетической эффективности была рассмотрена
возможность совмещения двух технологий: получение воды с применением технологии снеготаяния – в зимний период, получение талой опресненной воды методом вымораживания –
в летний период.
Таким образом, актуальность работы определяется тенденцией к заселению малоосвоенных территорий Арктической зоны Российской Федерации, необходимостью обеспечения
региона качественной питьевой водой, необходимостью сокращения техногенного воздействия на окружающую среду при хозяйственной деятельности человека.
Опытным путем установлено, что в процентном отношении от общего объема количество пресной воды составляет 10%.
В ходе расчетов определены технологические параметры установки и площади, занимаемые технологией. Для обеспечения хозяйственно-питьевых нужд населенного пункта с
числом жителей 100 человек площади при высоте намораживаемого слоя h=3,0 м составляют
2,06 га; площадки складирования льда при высоте погрузки h=4,8 м займут площадь 0,017
га.
Результатом проделанной работы можно считать систему подготовки питьевой воды,
адаптированной к природно-климатическим условиям Арктики, включающую в себя применение технологии снеготаяния совместно с методом опреснения морской воды вымораживанием. Метод естественного вымораживания –рациональное решение использования сурового
климата и мерзлотных факторов.
Для удаления механических и биологических загрязнений, содержащихся в талой воде, произведен подбор и расчет водопроводных очистных сооружений.
С помощью экономических расчетов доказана целесообразность совмещения метода
вымораживания для опреснения морской воды с технологией снеготаяния.
