Nedostatak slatke vode na zemlji. Načini rješavanja nedostatka svježe vode. Svjetska potrošnja vode

Ukupna količina vode na Zemlji je približno 1400 milijuna kubičnih metara. km, od čega samo 2,5%, odnosno oko 35 milijuna kubnih metara. km, računa za slatku vodu. Većina zaliha slatke vode koncentrirana je u višegodišnjem ledu i snijegu Antarktike i Grenlanda, kao iu dubokim vodonosnicima. Glavni izvori vode koju ljudi konzumiraju su jezera, rijeke, vlaga u tlu i relativno plitki rezervoari podzemne vode. Operativni dio ovih resursa je samo oko 200 tisuća kubika. km - manje od 1% svih zaliha slatke vode i samo 0,01% sve vode na Zemlji - a značajan dio njih nalazi se daleko od naseljenih područja, što dodatno otežava probleme potrošnje vode.

Što se tiče ukupnog volumena resursa slatke vode, Rusija zauzima vodeće mjesto među europskim zemljama. Prema UN-u, Rusija će do 2025. godine, zajedno sa Skandinavijom, Južnom Amerikom i Kanadom, ostati najopskrbljenije regije slatkom vodom, više od 20 tisuća kubičnih metara. m/godišnje po stanovniku.

Prema Institutu za svjetske resurse u protekloj godini vodeno najnesigurnije zemlje na svijetu bilo je 13 država, uključujući 4 republike bivšeg SSSR-a - Turkmenistan, Moldavija, Uzbekistan i Azerbajdžan.

Zemlje s do 1 tisuću kubičnih metara. m slatke vode u prosjeku po stanovniku: Egipat - 30 kubnih metara. m po osobi; Izrael - 150; Turkmenistan - 206; Moldavija - 236; Pakistan - 350; Alžir - 440; Mađarska - 594; Uzbekistan - 625; Nizozemska - 676; Bangladeš - 761; Maroko - 963; Azerbajdžan - 972; Južna Afrika - 982.

Materijal je pripremljen na temelju informacija iz otvorenih izvora

Voda je najčešća tvar na Zemlji. vodena školjka, hidrosfera, sadrži 1,4 milijarde km3 vode, od čega kopnene vode čine samo 90 milijuna km3.

Mora i oceani zauzimaju 71% površine zemaljske kugle, pa postoji ideja da su rezerve vode neiscrpne. Međutim, ljudi vrlo malo koriste slane vode mora i oceana, a proizvodnja slatke vode iz oborina i ledenjaka lokalna je i ograničena.

U posljednje vrijeme postoji akutna nestašica slatke vode, iako je njena ukupna količina ogromna. Većina slatke vode troši se na navodnjavanje. Istodobno se postižu visoki održivi prinosi, pa će se povećati potrošnja vode za navodnjavanje. Prema predviđanjima, korištenje vode za navodnjavanje do 2000. godine dosegnut će 37% svih slatkovodnih resursa, odnosno oko 7000 km 3 godišnje (slika 1).

Riža. 1. Povećanje godišnje potrošnje vode

Potrošnja vode raste s porastom stanovništva i njegovom sve većom koncentracijom u gradovima i industrijskim središtima. Otprilike trećina svjetske populacije već nema čistu svježu vodu. To se odnosi na gotovo sve veće gradove.

Nestašica vode postala je posebno izražena zbog povećanja njezine potrošnje za industrijske potrebe. Dakle, za taljenje 1 tone lijevanog željeza i pretvaranje u čelik i valjane proizvode potrebno je 300 m 3 vode, 1 tona nikla - 4000 m 3, 1 tona sintetičke gume - 3600 m 3, 1 tona najlona - 5600 m 3.

Sve se više vode koristi za razrjeđivanje otpada. Do 2000. više od 34% ukupne godišnje potrebe čovječanstva za slatkom vodom trošit će se u te svrhe.

Povećani nedostatak svježe vode povezan je s zagađenje rezervoari s industrijskim i kućnim otpadnim vodama. Površinske vode posebno su onečišćene otpadom iz celuloze i papira, kemijskih, metalurških, rafinerija nafte, tekstilnih tvornica i poljoprivrede.

Najčešći zagađivači uključuju ulje I naftni derivati. Prekrivaju površinu vode tankim slojem debljine 10–4 cm2 i sprječavaju normalnu izmjenu plinova i vlage između vode i zraka. To uzrokuje smrt vodenih i poluvodenih organizama. Ako je mrlja mala (do deset četvornih metara), tada nestaje s površine vode unutar 24 sata, stvarajući emulzije. Frakcije teške nafte talože se na dno (slika 2).

Riža. 2. Shema procesa distribucije i uništavanja nafte izlivene u more

Jako zagađuje vodna tijela surfaktanti (Surfaktant), uključujući sintetički deterdženti (SMS), naširoko se koristi u svakodnevnom životu i industriji. Prisutnost SMS-a u vodi daje joj neugodan okus i miris. Zagađene, brze rijeke proizvode pjenu. Koncentracija SMC u vodi od 1 mg/l uzrokuje uginuće mikroskopskih planktonskih organizama, 3 mg/l uzrokuje uginuće dafnija i kiklopa, 5 mg/l uzrokuje umor riba. SMS prirodno usporava samočišćenje rezervoara, djelujući depresivno na mnoge biokemijske procese.

Igra važnu ulogu u pogoršanju kvalitete slatke vode. eutrofikacija rezervoari (od grčkog "eutrophis" - dobra prehrana). Uklanjanje hranjivih tvari u vodena tijela u prirodnim uvjetima događa se vrlo sporo - tijekom tisuća godina. Ljudi primjenjuju gnojiva na polja, a tijekom kiša i poplava ona se odnose u vodene površine. Brzo nakupljanje organska tvar, dušičnih i fosfornih gnojiva u vodenim tijelima dovodi do obilne proliferacije plutajućih plavo-zelenih algi. Voda postaje mutna, organske tvari se počinju raspadati, opskrba vode kisikom se pogoršava, rakovi i ribe ugibaju, a voda poprima neugodan okus.

Opasni zagađivači vodenih tijela su soli teških metala - olova, željeza, bakra, žive. Njihova opskrba povezana je s industrijskim poduzećima koja se nalaze na obalama rezervoara. Ponekad je koncentracija iona ovih metala u tijelu ribe desetke i stotine puta veća od njihove početne koncentracije u rezervoaru (slika 3).

Riža. 3. Akumulacija teških metala duž prehrambenih lanaca u slatkoj vodi biocenoza:
1 – ribar; 2, 10 – štuka; 3 – gnijezdo ribice; 4, 5 – muzgavac; 6, 11 – grgeč; 7, 16 – bakterije i fitoplankton; 8, 12 – žohar; 9 – rak; 14 – krvavac; 15 – zooplankton

Jedan od najvažnijih razloga smanjenja zaliha slatke vode povezan je sa smanjenjem protoka vode u rijekama. Uzrokovana je krčenjem šuma, oranjem poplavnih područja i isušivanjem močvara. Zbog toga se površinsko otjecanje naglo povećava, a razina podzemnih voda smanjuje. Brzo otapanje snijega u proljeće i obilne padaline u takvim uvjetima uzrokuju katastrofalne poplave, a ljeti rijeke postaju plitke i ponekad potpuno presuše.

Danas čovječanstvo živi u razdoblju kada na Zemlji vlada katastrofalna nestašica svježe vode. Nedostatak pitke vode postaje jedan od glavnih čimbenika koji koče razvoj civilizacije u mnogim regijama svijeta...

Opis problema

Samo između 1950. i 1980. godišnja potrošnja slatke vode učetverostručila se na 4000 km 3 i nastavlja rasti. Potrošnja vode po stanovniku modernog grada kreće se od 100 do 900 litara dnevno. A ovo je samo za potrebe kućanstva. Međutim, u mnogim zemljama ta je brojka manja od 10 litara, zbog čega više od dvije milijarde ljudi na zemlji nema ni dovoljno pitke vode.

Tijekom posljednjih 30 godina prosječna potrošnja goriva na 100 km osobnih automobila više je nego prepolovljena, no čovjeku su i dalje potrebne najmanje dvije litre pitke vode dnevno. Živimo u takozvanom kraju naftnog doba, početku doba obnovljivih izvora. Prema mišljenju stručnjaka UN-a, u 21. stoljeću voda će postati važniji strateški resurs od nafte i plina, budući da je tona čiste vode već sada skuplja od nafte (Sjeverna Afrika, Australija, Južna Afrika, Arapski poluotok, Središnja Azija , SAD (neke države). Prema nekim državama procjenjuje se da svaki dolar uložen u poboljšanje vodoopskrbe i kanalizacije donosi impresivan povrat od 25 do 84 dolara.

Glavni izvori slatke vode su voda iz rijeka, jezera, arteških bunara i desalinizacija morske vode. Količina vode prisutna u atmosferi u bilo kojem trenutku kreće se od 10 do 14 tisuća km 3, dok ukupno svi riječni kanali i jezera sadrže 1,2 tisuće km 3. Oko 600 tisuća km 3 godišnje ispari s površine kopna i oceana, isto toliko zatim padne u obliku oborina, a samo 7 % ukupna količina oborina je godišnji protok rijeke. Iz usporedbe ukupne količine vlage koja isparava i količine vode u atmosferi lako se vidi da se ona u atmosferi obnavlja 45 puta tijekom godine. Dakle, glavni izvor slatke vode - voda u atmosferi - pokazuje se neiskorištenim.

Trenutno se uglavnom koriste dvije metode desalinizacije vode: destilacija isparavanjem (70%) i filtracija kroz membrane (30%).

Obje metode su prilično skupe, jer zahtijevaju značajnu potrošnju energije. Membranska metoda je prilično osjetljiva na mehaničko onečišćenje vode; osim toga, kako se temperatura desalinizirane vode smanjuje, produktivnost membranskih postrojenja se smanjuje. Obje vrste sustava rezultiraju značajnim količinama soli koje se moraju ukloniti, što rezultira zagađenjem iz velikih postrojenja za desalinizaciju. Osim toga, izgaranje nafte za proizvodnju energije potrebne za rad ovih postrojenja dovodi do onečišćenja zraka. Korištenje prirodnih procesa omogućuje dobivanje ogromnih količina slatke vode u južnim regijama, gotovo bez utjecaja na okoliš.

Velik broj zemalja koje se nalaze u sušnim i vrućim područjima svijeta pati od nedostatka slatke vode, iako je njen sadržaj u atmosferi značajan. Voda u atmosferi raspoređena je neravnomjerno, više od polovice sve vodene pare nalazi se u nižim slojevima (do 1,5 km), a oko 50% u troposferi. Na površini Zemlje prosječna apsolutna vlažnost zraka na kugli zemaljskoj je približno 10-12 g/m3; u tropskim zonama veća je od 25 g/m3. U pustinjama i stepama, gdje praktički nema izvora slatke vode, apsolutna vlažnost u prizemnom sloju zraka kreće se od 15 do 35 g/m3 i značajno varira tijekom dana na površini zemlje, dostižući maksimalne vrijednosti na noć. Ovaj izvor slatke vode stalno se obnavlja; karakteristike kondenzata, koji se mogu dobiti u većini regija na Zemlji, su vrlo visoke: kondenzat sadrži dva do tri reda veličine manje toksičnih metala u usporedbi sa zahtjevima sanitarnih službi, praktički ne sadrži sadrži mikroorganizme i dobro je prozračen. Korištenje vlage sadržane u Zemljinoj atmosferi, uz minimalan utjecaj na okoliš, riješit će sve probleme povezane s nedostatkom svježe vode, a, kao što će biti prikazano u nastavku, moguće je napraviti takve instalacije koje ne zahtijevaju gotovo nikakvu energiju potrošnje, što nam omogućuje reći da će ova voda biti najjeftinija od svih, koje se dobivaju na druge načine.

Na našem planetu postoje mnoga mjesta s gotovo idealnim uvjetima za dobivanje svježe vode iz atmosferskog zraka. Na primjer, u Kraljevini Saudijskoj Arabiji, državi s više od 25 milijuna stanovnika, koja zauzima gotovo 80% teritorija. Arapski poluotok i nekoliko obalnih otoka u Crvenom moru i Perzijskom zaljevu, Što se tiče površinske strukture, veći dio zemlje je prostrana pustinjska visoravan (nadmorska visina od 300-600 m na istoku do 1520 m na zapadu), slabo raščlanjena po suhim riječnim koritima (wadis). Uz obalu Perzijskog zaljeva proteže se nizina El-Hasa (širine do 150 km) mjestimično močvarna ili prekrivena slanim močvarama. Klima na sjeveru je suptropska, na jugu tropska, oštro kontinentalna i suha. Ljeti je jako vruće, zima je topla. Prosječna godišnja količina padalina je oko 70-100 mm (u središnjim regijama maksimum je u proljeće, na sjeveru - zimi, na jugu - ljeti); u planinama do 400 mm godišnje. U pustinjskim područjima i nekim drugim, u nekim godinama uopće nema kiše.

Gotovo cijela Saudijska Arabija nema stalnih rijeka ili izvora vode; samo nakon intenzivnih padalina nastaju privremeni vodotoci. Problem opskrbe vodom (što je oko 1520 km 3) rješava se razvojem poduzeća za desalinizaciju morske vode, stvaranjem dubokih i arteških bunara.

Prosječna srpanjska temperatura u Rijadu kreće se od 26 do 42 °C, u siječnju od 8 do 21 °C, apsolutni maksimum je 48 °C, na jugu zemlje do 54 °C uz relativnu vlažnost zraka 40-70 % (relativna vlažnost može se definirati kao omjer gustoće vodene pare i gustoće zasićene vodene pare pri istoj temperaturi, izražen u postocima), a svaki kubični metar zraka sadrži do 24 g vode. Kad temperatura padne za 10-15 °C, iz svakog kubnog metra može se izvući do 12 g vode. Ako uzmemo u obzir da dnevna temperaturna razlika može biti i veća od 20 °C, postaje jasno zašto u Sahari često pada jaka rosa.

Za dobivanje značajnih količina kondenzata iz atmosferskog zraka moraju biti ispunjena dva uvjeta: temperature ispod “rosišta” i prisutnost kondenzacijskih centara. Ako se kap polumjera većeg od kritičnog unese u prezasićenu paru, tada će rast kapi dovesti do smanjenja termodinamičkog potencijala i posljedično do kondenzacije. Ako je radijus kapi manji od kritičnog polumjera, tada će doći do isparavanja kapi, jer kako kap raste, u ovom slučaju raste termodinamički potencijal. Kada se temperatura spusti, što se u Sahari događa noću, para se vrlo često nađe u metastabilnom stanju, a za pojavu druge faze u atmosferi, odnosno za stvaranje kapljica, potrebna je prisutnost “sjemena”. ” veličine veće od kritične. To mogu biti male kapi vode ili čestice prašine ili zemljina površina. Na primjer, da bi kapljica od 0,1 μm rasla na temperaturi od 10 °C, potrebna je supersaturacija od više od 200%. Male kondenzacijske jezgre u atmosferi žive dovoljno dugo, ali su male da dođe do kondenzacije, dok se velike jezgre brzo uklanjaju kao rezultat Stokesove sedimentacije. U klimi Bliskog istoka noću su temperaturni uvjeti u mnogim slučajevima povoljni za stvaranje oborina, ali odsutnost kondenzacijskih jezgri u nižim slojevima atmosfere ne dopušta dovoljan razvoj kapljica. Stoga je potrebno stvoriti vrlo razgranat sustav kondenzacijske površine i uvjete konvektivne ventilacije za propuhivanje vlažnim atmosferskim zrakom.

Ako je vodena para kondenzirana i nalazi se u zraku u obliku malih kapljica, tada se dobivanje vode svodi na njezino mehaničko izdvajanje iz vlažnog zraka. Eksperimenti dobivanja vode ovom metodom provedeni su u mnogim područjima svijeta. Ovaj način dobivanja vode javlja se u prirodnim ekosustavima. Poznato je da planine i šume “češljaju” maglu. Čak i ako nema kiše, ali ako oblak prođe kroz šumu u planinama, vlaga se kondenzira na granama i lišću drveća, a zatim pada na zemlju. Proizvodnja kondenzirane vlage na grmlju, drveću ili umjetnim vodenim zamkama potvrđena je eksperimentalno na 47 mjesta u 22 zemlje. U područjima grada Feodozije, u Republici Tuvi, na drevnim humcima Altaja i u Zakavkazju, otkrivene su gomile ruševina (gabioni), koje su ljudi nagomilali kako bi kondenzirali atmosfersku vlagu.

Najzanimljivije su bile strukture iz Feodosije, koje su, nažalost, sada demontirane.

U gradu Feodosia u Rusiji sve do 80-ih godina 19. stoljeća nije bilo vodoopskrbe iz jednog moćnog izvora, ali je bilo gradskih "fontana" u prilično velikim količinama. Voda im je dopremana gravitacijom kroz keramičke cijevi u smjeru s planina koje okružuju grad. Na ovim planinama nije bilo tragova izvora ili bilo kakvih vodoopskrbnih objekata. Činjenica je da se kondenzacija skupljala sa stijene na koju su ugrađeni posebni piloti od drobljenog kamena. U ovom slučaju korišten je učinak kapilarne kondenzacije. Tijekom procvata Feodozije u 15.-14. stoljeću, njezino je stanovništvo doseglo više od 80 tisuća ljudi, ali sva opskrba vodom provedena je pomoću takvih kondenzacijskih gabiona.

Rješenja

Nedavno su u Rusiji napravljeni pokušaji stvaranja sličnih umjetnih instalacija. Tako je u Laboratoriju za obnovljive izvore energije Geografskog fakulteta Moskovskog državnog sveučilišta nazvanog po M.V. Lomonosov Profesor Alekseev V.V. i kolege razvili su dizajn stacionarne instalacije "Rosa-1" s projektiranim kapacitetom od 20-40 m 3 slatke vode dnevno u mediteranskoj regiji. Dizajniran je za proizvodnju svježe vode kondenzacijom atmosferske vlage na sustave postavljenih kondenzacijskih površina koje puše vlažan atmosferski zrak.

Kondenzacija vodene pare sadržane u zraku kada se navečer i noću ohladi je prirodan proces. Aktivno ga koriste prirodni ekosustavi, ali njegovo korištenje u gospodarske svrhe predstavlja težak problem zbog male specifične (po jedinici površine) količine nastalog kondenzata. Autori instalacije Rosa-1 postavili su si zadatak lokalizirati i intenzivirati proces kondenzacije atmosferske vlage u uređajima koje su predložili kako bi dobili rezultate koji bi s tehničke i ekonomske strane omogućili ekonomičnu upotrebu ove uređaje, uglavnom u sušnim područjima bez izvora vode. Istodobno se oslanjaju na povijesno iskustvo korištenja analoga ovih uređaja, koji su šljunčane (šljunčane) „hrpe“, za dobivanje slatke vode.

Ovom analogijom autori također predlažu korištenje šljunčane ispune određenog volumena u kojoj je lokaliziran proces kondenzacije atmosferske vlage, jer je nužan uvjet za takvu lokalizaciju maksimalna razvijenost kondenzacijske površine, odnosno predlažu određene konstrukcije za kondenzaciju atmosferske vlage, čija je osnova, uz različite opće geometrijske oblike, zvane gabioni, koji su mrežasti spremnik od žice ispunjen komadima drobljenog kamena nominalnog promjera 10 cm za poboljšanje zraka izmjenu u volumenu ove strukture, nude se ispušni uređaji različitih izvedbi s grijanim zrakom za poboljšanje prirodnog propuha, kao i toplinske cijevi za odvođenje topline iz volumena uređaja u atmosferu.

Glavni pokazatelj rada predmetnog uređaja je njegova produktivnost, koja u usporedbi s kapitalnim ulaganjima i pogonskim troškovima određuje trošak po jedinici proizvodnje (slatke vode), što pak daje odgovor na pitanje o mogućnosti ekonomično korištenje uređaja. Prototip takve instalacije instaliran je u gradu Obninsku, u moskovskoj oblasti, ali su se njegove performanse pokazale izuzetno niskim, prvenstveno zbog loših performansi gabiona, čije je učinkovito hlađenje bilo nemoguće. Međutim, rad se tu nije zaustavio, a grupa profesora V.V je razvio nekoliko drugih instalacijskih shema tipa "Izvor" i druge. Međutim, proračunska produktivnost, koja bi omogućila stvaranje industrijskog postrojenja, nikada nije postignuta.

Naš zadatak je bio razviti shemu instalacije za dobivanje slatke vode iz atmosferskog zraka (shema instalacije je prikazana na sl. 1 i 2), koristeći obnovljive izvore energije, povećavajući učinkovitost kondenzacijske površine i osiguravajući potpunu autonomiju tijekom rada. Da biste to učinili, u postrojenju za kondenzaciju svježe vode iz atmosferskog zraka, koje sadrži solarne kolektore, solarne ploče,

Glavni pokazatelj rada predmetnog uređaja je njegov učinak, koji u usporedbi s kapitalnim ulaganjima i operativnim troškovima određuje trošak po jedinici proizvodnje rashladnog sustava, kolektora vode, zračnog kanala i ventilacijskog sustava, visokoučinkovitog kao kondenzator uvodi se sustav posebno dizajniranih kondenzacijskih panela, a kao izvor hladnih slojeva zemlje na nekoj dubini koriste se površinski hladnjaci. Učinak se postiže činjenicom da se kao kondenzator koristi visoko učinkovit sustav kondenzacije ravnih ploča tankih stijenki, a kao izvor hladnoće koriste se prirodni izvori hladnoće - površinski slojevi zemlje na nekoj dubini.

Sadrži kućište 1, ploče za izmjenu topline 2, rashladne spremnike 3, crpnu stanicu 4, kolonu za izmjenu topline 5, spremnik za vodu 6, baterijsku stanicu 7, ravne solarne kolektore 8, solarne ploče 9 i automatski sustav upravljanja 10 Ploče za izmjenu topline 2 su postavljeni okomito ravni izmjenjivači topline, zavareni od dva lima tankih stijenki (debljine 0,1-0,5 mm) s unutarnjim kanalima kroz koje prolazi rashladna tekućina (voda) koja dolazi iz hladnjaka. Hladnjak je izrađen u obliku nekoliko spremnika za hlađenje 3, koji su spremnici velikog kapaciteta (više od 20-60 tisuća litara), napunjeni vodom i ukopani u zemlju do dubine od 5-10 m stupca za izmjenu topline je okomito postavljeni cilindrični spremnik zapremine do 2000 l, napunjen vodom, koja se danju zagrijava pomoću ravnih solarnih kolektora (SC) 8 (uređaji koji sunčevu energiju pretvaraju u toplinsku energiju rashladnog sredstva).

Instalacija radi na sljedeći način. Tijekom dana toplinska energija se akumulira u stupu izmjenjivača topline zbog rada ravnih solarnih kolektora (SC), a električna energija u baterijama akumulatorske stanice zbog rada solarnih panela (SB). Noću se zbog zračenja počinje smanjivati ​​temperatura zemljine površine i zraka. Zbog stupca za izmjenu topline ispunjenog toplom vodom, koji se tijekom dana zagrijava pomoću ravnih solarnih kolektora (SC), stvara se strujanje toplog zraka u ispušnoj cijevi tijela instalacije.

Uslijed razlike u tlaku, atmosferski zrak ulazi kroz otvoreni donji dio u kućište i dolazi u kontakt prvo s donjim slojem, a zatim s gornjim slojevima ploča izmjenjivača topline, te izlazi u atmosferu kroz ispušnu cijev. .

Ako je relativna vlažnost zraka blizu 100%, tada se vodena para sadržana u njemu kondenzira na površinama ploča za izmjenu topline, a nastala voda otječe u spremnik. Ako je relativna vlažnost zraka manja od 100%, ali veća od 50%, zrak se prvo hladi na površini panela za izmjenu topline do temperature na kojoj para postaje zasićena, a zatim dolazi do kondenzacije. Proces kondenzacije nastavit će se i tijekom dana, samo što će topli atmosferski zrak isprva hladiti površine ploča izmjenjivača topline, budući da unutar ploča izmjenjivača topline teče hladna voda koju pumpe dovode iz velikih spremnika napunjenih vodom i zakopan u zemlju do dubine veće od 5 m, na temperaturu dok para u njoj ne postane zasićena. Kada se voda u spremniku hladnjaka zagrije iznad zadane temperature, automatski upravljački sustav uključuje drugi spremnik na rad, au isključenom spremniku voda se hladi prirodnom izmjenom topline s hladnim tlom zemlje. Zatim se postupak ponavlja u istom nizu. Pod uvjetom da postrojenje radi 10 sati dnevno, dnevna količina proizvodnje vode za postrojenje vanjskog promjera 15 m s površinom kondenzacije od oko 2500 m 2 trebala bi biti od 15 do 25 tona.

Kako bi se potvrdila mogućnost dobivanja slatke vode korištenjem autonomne instalacije za dobivanje vode iz atmosferskog zraka, provedena su eksperimentalna istraživanja. Eksperimentalna istraživanja provedena su na području pilot proizvodnje Središnjeg aerohidrodinamičkog instituta nazvanog po N.E. Zhukovsky (grad Zhukovsky, Moskovska regija) u srpnju 2005. od 17:30 do 18:30 sati u djelomično oblačnim uvjetima s prosječnom temperaturom okoline od 25 ° C i relativnom vlagom od oko 70 % . Kao kondenzacijska površina korištena je ravna ploča izmjenjivača topline od čelika otpornog na koroziju debljine 0,3 mm ukupne površine 0,5 m2. Ploča je spojena na vodovodnu mrežu savitljivim crijevima i cijevi, a iz druge cijevi na ploči voda je odvedena u kanalizaciju. Za provođenje eksperimenta korištena je voda iz vodovoda čija temperatura na ulazu u panel nije prelazila 12-13 °C. Brzina dovoda vode u ploču bila je 5-6 l/min. Da bi se stvorio protok zraka, korišten je kućni ventilator za puhanje ploče brzinom od 2-3 m / s. Eksperiment je trajao jedan sat. Voda dobivena kondenzacijom skupljena je spužvom (zbog kratkog vremena trajanja pokusa) s površine u mjernu posudu. Kao rezultat, dobiveno je 0,28 litara vode u jednom satu. To jest, produktivnost instalacije za moskovske uvjete (vrlo nepovoljne s gledišta postizanja maksimalne produktivnosti) iznosi približno 0,56 l / h. Tako se s jednog četvornog metra u 10 sati može dobiti 10-12 litara svježe vode, a produktivnost industrijskog postrojenja s površinom kondenzacije od 2500-3000 m2 može doseći 32 tone vode dnevno. Ova instalacija ne zahtijeva nikakvu energiju osim solarne, radi automatski i apsolutno je ekološki prihvatljiva.

Provedeni pokusi potvrdili su ne samo mogućnost dobivanja svježe vode korištenjem autonomne instalacije za dobivanje svježe vode iz atmosferskog zraka, već i njegovu prilično visoku učinkovitost, ali, nažalost, danas ne postoji niti jedno industrijsko postrojenje za kondenzaciju vode iz atmosfere. , iako postoji nekoliko kućanskih rješenja za dobivanje 10-100 litara vode dnevno.

Glavna tržišta za takve industrijske instalacije bit će zemlje Perzijskog zaljeva, SAD (Kalifornija, itd.), Australija, središnja Azija, južna Europa, sjeverna Afrika, Indija, Kina.

Voda kondenzirana iz atmosfere potpuno je obnovljiv prirodni resurs, za proizvodnju se koriste obnovljivi izvori energije, cijena vode bit će znatno niža od vode iz postrojenja za desalinizaciju, istovremeno će cijena desalinizirane vode porasti nekoliko puta do 2030. .

Investicijska atraktivnost projekta. Za investitore i fondove koji odluče uložiti u projekt u ranoj fazi razvoja, otvaraju se izgledi za ostvarivanje prihoda od ulaganja, usporedivi s ulaganjima u ranim fazama u tvrtkama kao što su Facebook, WhatsApp, Skype, Instagram i druge. U sljedećem desetljeću na tržište će ući nove tvrtke s tehnologijama koje su danas na razini ranog istraživanja i razvoja. To će podrazumijevati stvaranje nove međunarodne industrije i razvoj novih tehnologija na različitim kontinentima.

Industrijska postrojenja za proizvodnju najmanje 20 tisuća litara vode dnevno planiraju se stvoriti korištenjem tehnologija koje nemaju analoga u svijetu.

Ove instalacije će biti potpuno energetski neovisne; kao izvor električne energije koristit će se električna energija iz fotonaponskih panela ili vjetrogeneratora (ovisi o regionalnim specifičnostima), a dio električne energije će se prodavati putem tradicionalnih energetskih mreža.

Kako bismo postigli maksimalnu energetsku i ekonomsku učinkovitost, planiramo instalirati ne pojedinačne instalacije, već instalirati AWG Farms^ od kojih će 15-30 instalacija raditi istovremeno, što će nam omogućiti da primimo od 300 tisuća do 600 tisuća litara vode dnevno , odnosno od 90 tisuća do 200 tisuća tona vode godišnje.

Patenti i know-how. Danas su spremni materijali i dokumenti za nekoliko patenata koji zahtijevaju međunarodnu patentnu zaštitu. U procesu uspostavljanja proizvodnje industrijskog bilja izradit će se i prijaviti najmanje nekoliko stotina patenata za zaštitu izuma i znanja.

Proizvodnja. Za stvaranje proizvodnje industrijskih postrojenja potrebno je imati visoko razvijenu infrastrukturu, modernu opremu za prešanje i zavarivanje, najnovija dostignuća u području nehrđajućih čelika, znanosti o materijalima, PV industriji, znanstvenicima za materijale, dizajnerima, inženjerima, inženjerima za grijanje, tehnolozi, logističari, OIE stručnjaci (obnovljivi izvori energije) i tako dalje. Nakon završetka rada s MVP-om, u roku od godinu dana planiramo stvoriti proizvodnju industrijskog dizajna.

Industrijska postrojenja za proizvodnju najmanje 20 tisuća litara vode dnevno planiraju se stvoriti korištenjem tehnologija koje nemaju analoga u svijetu. Ove instalacije bit će potpuno energetski neovisne (koristit će se struja iz PV panela ili vjetrogeneratora).

Marketing i prodaja. Glavne regije u svijetu u kojima postoji veliki interes za industrijska postrojenja za kondenzaciju vode su: MENA zemlje, Središnja Azija, Južna Europa, Indija, Australija, SAD, Kina, Sjeverna i Južna Amerika.

Kupcima i partnerima smatramo sljedeće vrste organizacija: privatne i javne tvrtke odgovorne za vodoopskrbu i komunalne usluge; privatne i javne tvrtke uključene u razvoj alternativne energije i obnovljivih prirodnih resursa; privatni i javni fondovi i agencije; međunarodne organizacije i zaklade; razne dobrotvorne i druge društveno usmjerene organizacije.

Do 2025. godine ukupna ulaganja svih zemalja u alternativne tehnologije proizvodnje vode procjenjuju se na 150-400 milijardi dolara.

Investicije, potreba za financiranjem. Za dovršetak testova i stvaranje MVP-a potrebno je 15-20 milijuna rubalja. Za stvaranje proizvodnje industrijskih jedinica potrebno je 2224 milijuna dolara.

1. Zakharov I.A. Ekološka genetika i problemi biosfere. - L.: Znanje, 1984.
2. Kuznjecova V.N. Ekologija Rusije: čitanka. - M.: AOMDS, 1995.
3. Nebel B. Znanost o okolišu: Kako svijet funkcionira. Po. iz engleskog - M.: Mir, 1993.
4. RF patent. br. 20564479 “Instalacija za kondenzaciju svježe vode iz atmosferskog zraka.”
5. RF patent. Br. 2131001 “Postrojenje za dobivanje svježe vode iz atmosferskog zraka.”
6. Patent Sjedinjenih Država br. 6,116,034 Sustav za slatku vodu iz atmosfere. ZRAK/rujan/2000.
7. RF patent br. 2256036. Autonomna instalacija za kondenzaciju slatke vode iz atmosferskog zraka.
8. Semenov I.E. Autonomna instalacija za kondenzaciju svježe vode iz atmosferskog zraka. Das int. Simpozij "Okologiche, technologiche und rechtlihe Aspekte der Lebensversorging". “ERO-EGO. Hannover. 2012.
9. Semenov I.E. Autonomna instalacija za kondenzaciju slatke vode iz atmosferskog zraka // ViST, br. 12/2007.
10. Semenov I.E. Voda iz zraka // Voda i ekologija, broj 4/2014.

Sažetak “Problem nestašice pitke vode”

Voda... Ona je sveprisutna i odavno smo je navikli viđati svaki dan, a da nas nimalo ne iznenadi. Ali vrijedilo bi...

Tisućama godina ljudi su imali ideju da piju vodu kao tvar vitalna, ali nikad iscrpljena, vječna. Međutim, s rastom stanovništva našeg planeta, s razvojem industrije i poljoprivrede, potreba za slatkom vodom naglo je porasla, a sada nestašica vode(puna kvaliteta) osjeća se u mnogim područjima.

Slatka voda danas čini oko 3% ukupne vode na Zemlji. Približno 75% svjetske slatke vode nalazi se voda u ledenjacima i ledenjacima, Gotovo sve ostale slatke vode nalaze se pod zemljom. Samo 1% rezervi vode lako je dostupno ljudima.

Struktura vodnih resursa:

Ako se potrošnja svježe vode nastavi istim tempom, tada će dvije trećine svjetske populacije doživjeti ogromne probleme s vodom. Znanstvenici kažu da će se u sljedećih 25-30 godina globalne rezerve slatke vode prepoloviti.

A ovo su samo najočitije posljedice. Zamislite što će se dogoditi od rijeke koje presušuju, to je jednostavno nemoguće, jer je slično pravom kraj svijeta.

Što reći o pustinjskoj Africi, kad je problem u najrazvijenijoj i, činilo se, prosperitetne regije. Prosperitetna Europa ima na svom teritoriju 41 milijun ljudi nema pitke vode. Ako je tako u Europi, što onda reći za ostatak svijeta? Na primjer, u prosjeku stanovnik SAD troši svježu vodu u četiri puta više od europskog.

Danas, sjeverna Azija, Bliski istok, veliki dio Afrike, sjeveroistočni Meksiko, većina zapadnih država Amerike, Argentina i Čile, i gotovo svi australski kontinent imaju nestabilnu opskrbu svježom vodom.

Posebno je teško državama kao što su Egipat, Kuvajt i UAE.

Regije u kojima žive ljudi koji nemaju čistu pitku vodu (milijuni ljudi):

Podsaharska Afrika (330)

Južna Azija (222)

Istočna Azija (151)

Jugoistočna Azija (83)

Latinska Amerika i Karibi (38)

Zapadna Azija (21)

Ostalo (39)

Ne čudi da je voda postala možda najviše unosan posao. I taj će profit rasti tako brzo da će za sljedećih dvadeset godina premašit će profite čak i od nafte.Čak je i farmaceutski biznis zaostao. U novčanom smislu, godišnja neto dobit od poslovanja s vodom iznosi 1 trilijun dolara godišnje. Svake godine se proda oko 100 milijardi samo flaširane vode. Situacija je toliko radikalna da će za samo 10 godina vodovodi najprofitabilniji, a što će se dogoditi za sljedećih 10-20 godina, teško je i zamisliti.

Tužno je, ali sami sebi stvaramo problem nedostatka vode. Okriviti sve neracionalno korištenje i sve veća potražnja za vodom. Smiješno je, ali neke od malih svježih rijeka potpuno su začepljene plastične boce od te vode, koji je nekada uzet iz istih ovih rijeka. To ukazuje na potpuno nerazumijevanje suštine problema. A budući da stanovništvo planeta čine milijarde ljudi, završili smo u katastrofalnoj situaciji.

Koji je razlog nestašice svježe vode? U nekim je područjima to objašnjeno prirodnih i klimatskih uvjeta(vrućina, suša, rijetke oborine, nedostatak velikih izvora vode), u drugima - intenzivno, i često neracionalno korištenje vode u industrijske svrhe i, što je posebno važno istaknuti, progresivnog onečišćenja vodnih resursa otpadom iz industrijske i poljoprivredne proizvodnje.

Znanstvenici mole povećati učinkovitost korištenja vode za navodnjavanje za najmanje 10%, koji troši 90% sve slatke vode. Činjenica je da će čak i tako beznačajan faktor gotovo udvostručiti svjetske resurse za piće, što će spasiti značajan dio civilizacije od strašnih problema.

Kako koristimo svježu vodu? Tijekom proteklih četrdeset godina količina čiste slatke vode po osobi smanjila se za gotovo 60%. Glavni potrošač vode je Poljoprivreda. Danas ovaj sektor gospodarstva troši više od 85% sve raspoložive slatke vode. Dakle, ako osoba Dnevno je potrebno oko 300-400 litara vode za piće i potrebe domaćinstva, zatim za proizvodnju 1 t šećera Utroši se 100 tisuća litara; za uzgoj 1 kg biljne hrane potrebno je u prosjeku 2000 litara vode.

Do danas, više 80 zemalja (2 milijarde ljudi 60% ukupne površine zemljišta) osjećate nedostatak svježe vode. 884 milijuna ljudi u svijetu pati od nedostatka pitke vode Problem pitke vode postaje svakim danom sve akutniji. Otprilike 95% vode je neprikladno za ljudsku potrošnju u zemljama u razvoju. Često zbog nestašice vode između država postoji politička napetost.

Zahtjevi rastu, ali se količina vode smanjuje . Samo u devet zemalja korištenje slatke vode premašuje njenu prirodnu stopu obnavljanja. Do 2025. godine gotovo 50 zemalja s ukupnom populacijom od 3 milijarde ljudi suočit će se s nedostatkom vode. Samo u Kina više od 300 gradova osjeća nedostatak svježe vode. Čak i usprkos obilju kiše koja pada u Kini, polovica stanovništva te zemlje nije redovito opskrbljena pitkom vodom.

Posebno su zabrinjavajuće činjenice pogoršanje higijenskih pokazatelja vode za piće, što negativno utječe stanje zdravlja značajne skupine stanovništva u nizu zemalja u razvoju i kapitalističkih zemalja te stoga zahtijeva hitne i odlučne mjere za ispravljanje postojećeg stanja.

Blizu 80% svih slučajeva bolesti u zemljama u razvoju povezana je s korištenjem vode koja ne zadovoljava sanitarne standarde. Svjetska zajednica odavno govori o tome "glad za vodom" planeti, o nadolazećem " vodena kriza."

Postotak stanovništva opskrbljenog pitkom vodom odgovarajuće kvalitete:

Dobra voda je postala predmet izvoza. Na primjer, Hong Kong dobiva vodu posebnim cjevovodima iz Kine, au sušnim godinama voda se ovamo doprema cisternama. U nekim europskim zemljama razmatraju se projekti nabave svježe vode.

Stručnjaci upozoravaju da će voda postati dominantan globalni problem u nadolazećem stoljeću, a poteškoće s opskrbom vodom mogu čak postati prijetnja društvenoj stabilnosti u svijetu.

U U zemljama u razvoju samo se pet posto industrijskog i kućnog otpada koji nastaje u gradovima obrađuje i obrađuje. Ostatak, uključujući većinu od dva milijuna tona ljudskog izmeta proizvedenog dnevno i sve otrovne i opasne nusproizvode industrijske proizvodnje, baca se u rijeke i zagađuje vodonosnike.

Treba naglasiti da vlade, stručnjaci i javnost mnogih visokorazvijenih zemalja shvaćaju opasnost od iscrpljivanja i onečišćenja vodnih resursa i poduzeti potrebne mjere za njihovu zaštitu. Značajan rad u tom smjeru provodi se u SAD, Njemačka, Engleska, Francuska, Australija, skandinavske zemlje. Učinkovita metoda za obradu i ponovno korištenje otpadnih voda implementiran u Stockholm.

Prisutnost svježe, čiste vode nužan je uvjet za postojanje svih živih organizama na planetu.

Udio slatke vode prikladne za konzumaciju iznosi samo 3% njezine ukupne količine.

Unatoč tome, ljudi ga nemilosrdno zagađuju u procesu svojih aktivnosti.

Tako je vrlo velika količina slatke vode postala potpuno neupotrebljiva. Do naglog pogoršanja kvalitete slatke vode došlo je kao posljedica njezine kontaminacije kemijskim i radioaktivnim tvarima, pesticidima, sintetičkim gnojivima i kanalizacijom, a to je već.

Vrste onečišćenja

Jasno je da su sve vrste onečišćenja koje postoje prisutne iu vodenom okolišu.

Ovo je prilično opsežan popis.

Na mnogo načina, rješenje problema onečišćenja bit će .

Teški metali

Tijekom rada velikih tvornica, industrijske otpadne vode ispuštaju se u slatke vode, čiji je sastav prepun raznih vrsta teških metala. Mnogi od njih, kada uđu u ljudsko tijelo, imaju štetan učinak na njega, što dovodi do teškog trovanja i smrti. Takve tvari nazivamo ksenobioticima, odnosno elementima koji su strani živom organizmu. Klasa ksenobiotika uključuje elemente kao što su kadmij, nikal, olovo, živa i mnogi drugi.

Poznati su izvori onečišćenja vode ovim tvarima. To su prvenstveno metalurška poduzeća i tvornice automobila.

Prirodni procesi na planetu također mogu pridonijeti zagađenju. Na primjer, štetni spojevi nalaze se u velikim količinama u proizvodima vulkanske aktivnosti, koji s vremena na vrijeme padaju u jezera, zagađujući ih.

No, naravno, ovdje je odlučujući antropogeni faktor.

Radioaktivne tvari

Razvoj nuklearne industrije prouzročio je značajnu štetu cjelokupnom životu na planetu, uključujući i rezervoare slatke vode. Tijekom aktivnosti nuklearnih poduzeća nastaju radioaktivni izotopi, uslijed čijeg se raspada oslobađaju čestice s različitim sposobnostima prodora (alfa, beta i gama čestice). Svi su oni sposobni nanijeti nepopravljivu štetu živim bićima, jer kada ti elementi uđu u tijelo, oštećuju njegove stanice i doprinose razvoju raka.

Izvori zagađenja mogu biti:

• atmosferske oborine koje padaju u područjima gdje se provode nuklearna ispitivanja;
• otpadne vode koje poduzeća nuklearne industrije ispuštaju u rezervoar.
• brodovi koji koriste nuklearne reaktore (u slučaju nesreće).

Anorganski kontaminanti

Glavni anorganski elementi koji pogoršavaju kvalitetu vode u akumulacijama smatraju se spojevima toksičnih kemijskih elemenata. To uključuje spojeve otrovnih metala, lužine i soli. Kao rezultat ulaska ovih tvari u vodu, njezin se sastav mijenja za konzumaciju živih organizama.

Glavni izvor onečišćenja su otpadne vode velikih poduzeća, tvornica i rudnika. Neki anorganski zagađivači povećavaju svoja negativna svojstva kada se nalaze u kiseloj sredini. Tako kisele otpadne vode iz rudnika sadrže aluminij, bakar i cink u koncentracijama koje su vrlo opasne za žive organizme.

Svakodnevno se ogromne količine vode iz kanalizacije slijevaju u akumulacije.

Ova voda sadrži mnogo zagađivača. Tu spadaju čestice deterdženata, sitni ostaci hrane i kućnog otpada te izmet. Ove tvari u procesu svoje razgradnje daju život brojnim patogenim mikroorganizmima.

Ako uđu u ljudsko tijelo, mogu izazvati niz ozbiljnih bolesti, poput dizenterije i trbušnog tifusa.

Iz velikih gradova takve otpadne vode otječu u rijeke i oceane.

Sintetička gnojiva

Sintetička gnojiva koja koriste ljudi sadrže mnoge štetne tvari poput nitrata i fosfata. Kada uđu u vodu, izazivaju pretjerani rast specifične modrozelene alge. Rastući do ogromnih veličina, ometa razvoj drugih biljaka u rezervoaru, dok same alge ne mogu poslužiti kao hrana za žive organizme koji žive u vodi. Sve to dovodi do nestanka života u rezervoaru i njegovog preplavljivanja.

Kako riješiti problem zagađenja vode

Naravno, postoje načini za rješavanje ovog problema.

Poznato je da većina onečišćujućih tvari ulazi u vodna tijela zajedno s otpadnom vodom velikih poduzeća. Pročišćavanje vode jedan je od načina rješavanja problema onečišćenja vode. Vlasnici tvrtki trebali bi se brinuti o instaliranju visokokvalitetnih uređaja za pročišćavanje otpadnih voda. Prisutnost takvih uređaja, naravno, nije u stanju potpuno zaustaviti oslobađanje otrovnih tvari, ali su prilično sposobni značajno smanjiti njihovu koncentraciju.

Filtri za kućanstvo također će pomoći u borbi protiv zagađivača u pitkoj vodi i pročistiti je u kući.

Ljudi sami moraju voditi računa o čistoći slatke vode. Slijedeći nekoliko jednostavnih pravila pomoći će značajno smanjiti razinu onečišćenja vode:

• Vodu iz slavine treba štedljivo koristiti.
• Izbjegavajte bacanje kućnog otpada u kanalizaciju.
• Ako je moguće, očistite ostatke s obližnjih vodenih tijela i plaža.
• Nemojte koristiti sintetička gnojiva. Najbolja gnojiva su organski kućni otpad, pokošena trava, otpalo lišće ili kompost.
• Bacite odbačeno smeće.

Unatoč činjenici da problem onečišćenja vode trenutno poprima alarmantne razmjere, sasvim ga je moguće riješiti. Da bi to učinio, svaka osoba mora uložiti neke napore i pažljivije se odnositi prema prirodi.