Вісник НАН України. 2018. № 3. С.49-55
ДОЛІНСЬКИЙ Анатолій Андрійович —
академік НАН України, доктор технічних наук, професор, завідувач відділу тепломасообміну в дисперсних системах, почесний директор Інституту технічної теплофізики НАН України
ОБОДОВИЧ Олександр Миколайович —
доктор технічних наук, головний науковий співробітник Інституту технічної теплофізики НАН України
ЕКОЛОГІЧНІ ПРОБЛЕМИ ТА ЕНЕРГОЗБЕРЕЖЕННЯ ПРИ ПІДГОТОВЦІ ПИТНОЇ І ТЕХНОЛОГІЧНОЇ ВОДИ
У статті проаналізовано екологічні проблеми України, пов’язані із забрудненням р. Дніпро як основного джерела питного і технологічного водопостачання. Обґрунтовано необхідність збільшення використання артезіанських вод, коротко описано відомі способи та обладнання для очищення артезіанських вод. Представлено нове технологічне тепломасообмінне обладнання для інтенсифікації процесу очищення артезіанської води від заліза, марганцю, сірководню, діоксиду вуглецю, фтору, наведено його енергетичні і технологічні показники та порівняльні характеристики запропонованої .установки.
Ключові слова: артезіанська вода, водоочищення, аератор-окиснювач, частота пульсацій, швидкість зсуву потоку.
Вода — це природне надбання людства, необхідна умова його життєдіяльності. Забезпечення населення якісною питною водою сприяє поліпшенню та збереженню здоров’я населення і посиленню безпеки нації в цілому.
За прогнозами ООН, до середини третього десятиліття XXI ст. більш як 4 млрд людей відчуватимуть нестачу води питної якості, що пов'язано як зі змінами клімату, так і з діяльністю людини. На сьогодні близько 90% поверхневих і 30% підземних вод, які забираються для потреб водопостачання, піддають додатковому очищенню [1].
Згідно з Указом Президента України «Про заходи щодо визначення і реалізації проектів з пріоритетних напрямів соціально-економічного та культурного розвитку» від 08.09.2010 № 895/2010 [2], визначено національний пріоритет «Нова якість життя», в рамках якого діє програма «Якісна вода», спрямована на забезпечення населення України якісною питною водою. Стратегічною метою цієї програми є досягнення європейських показників у дотриманні одного з основних прав людини — права на якісну питну воду.
Одночасно мають бути виконані завдання з оптимізації водопостачання всіх галузей промисловості, у яких технологічні процеси потребують використання води лише питного призначення. Тому сьогодні актуальним є впровадження енергоощадного тепломасообмінного обладнання для підготовки питної і технологічної води з метою більш ефективного вирішення екологічних проблем та проблем охорони навколишнього середовища.
Головним джерелом питного і технологічного водопостачання є поверхневі і підземні води. Для України основним поверхневим джерелом питної і технологічної води є річка Дніпро. Проте в останні 20 років через погану екологічну ситуацію та високий рівень забруднення вода Дніпра стає малопридатною для питного водопостачання. Майже всі поверхневі джерела водопостачання України за рівнем забруднення наближаються до 3-го класу якості (розбавлені стічні води), а за міжнародною класифікацією — до 4-го класу (стічні води) [3].
У Дніпро щороку близько 10 тис. підприємств скидають понад 10 км3 стічних вод, з яких 15% — це небезпечні води, тобто скидні води без будь-якого очищення. Вода річки забруднена отруйними хімічними речовинами: сполуками важких і радіоактивних металів, особливо після катастрофи на ЧАЕС, пестицидами. Через наявність великих водоймищ швидкість течії Дніпра зменшилася, що спричинює постійне «цвітіння» води внаслідок розмноження синьо-зелених водоростей, які виділяють токсичні речовини. Стан Дніпра було відображено в попередній Національній програмі екологічного оздоровлення басейну Дніпра та поліпшення якості питної води, в якій сказано, що «забруднення води в басейні Дніпра призвело до порушення природних процесів самоочищення водних об’єктів, що значно ускладнило проблему одержання якісної питної води на водогінних станціях», а, наприклад, «середньорічна концентрація забруднюючих речовин досягла в Каховському водосховищі: фенолів (канцерогени) — 1–2 ГДК, сполук міді — 6–11 ГДК, цинку — 7–12 ГДК».
І ще одна цитата з цієї Національної програми: «Як показали дослідження, стан водопровідних очисних споруд нині такий, що більшість хімічних сполук з води практично не усуваються, особливо коли їх вміст перевищує гранично допустимі концентрації. Проблема загострюється тим, що існуючі технології підготовки питної води передбачають широке застосування хлору, зокрема для знешкодження продуктів розпаду фітопланктону, внаслідок чого в питній воді утворюється велика кількість токсичних канцерогенних сполук, що мають кумулятивну дію. Неякісна вода є однією з причин того, що в останні роки в Україні спостерігається зростання рівня таких захворювань, як виразкова хвороба шлунка, жовчнокам’яна хвороба, хвороби органів дихання тощо».
Отже, через недбале ставлення до цієї водної артерії державного значення, через велику кількість стічних вод низького рівня очистки, які скидають підприємства промислового та аграрного комплексів, Дніпро перебуває на грані екологічної катастрофи [4].
На думку директора Інституту колоїдної хімії та хімії води ім. А.В. Думанського НАН України академіка НАН України В.В. Гончарука, найбільш надійно захищеним від антропогенного впливу джерелом питного водопостачання є артезіанські підземні води [3]. Підземні води менш схильні до сезонних коливань, краще захищені від небезпеки забруднення і зараження, більш рівномірно поширені на території, на відміну від поверхневих вод. Підземні води — складні багатокомпонентні системи, які містять цілий комплекс неорганічних і органічних речовин, газів, мікрофлори. Від умов їх формування залежить концентрація мінеральних солей у цих водах.
Однак, незважаючи на те, що підземні води, на відміну від поверхневих, характеризуються загалом вищою якістю, вона може не відповідати нормативним вимогам за вмістом окремих елементів. Застосування таких вод для питних цілей без попереднього очищення неможливе.