Опріснення води за допомогою використання сонячної енергії на острові Зміїний

Загальна характеристика енергетики України та поновлювальних джерел енергії. Потенційні можливості геліоенергетики. Сонячний колектор – основний елемент геліоустановки. Вплив використання сонячної енергії та геліоопріснювальних установок на довкілля.

Рубрика Физика и энергетика
Вид дипломная работа
Язык украинский
Дата добавления 30.03.2014
Размер файла 2,1 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ та НАУКИ УКРАЇНИ

МИКОЛАЇВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ГУМАНІТАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

імені ПЕТРА МОГИЛИ

комплексу “КИЄВО-МОГИЛЯНСЬКА АКАДЕМІЯ”

ФАКУЛЬТЕТ ЕКОЛОГО-МЕДИЧНИХ НАУК

Кафедра екології та природокористування

ДИПЛОМНА МАГІСТЕРСЬКА РОБОТА

на тему:

«Опріснення води за допомогою використання сонячної енергії на острові Зміїний»

Виконавець:

студентка 521 гр.

Воліченко А. М.

Керівник: професор, доктор технічних наук

Клименко Л. П.

Миколаїв - 2008

ЗМІСТ

Перелік умовних позначень

Вступ

Розділ 1. Аналіз літератури по темі

1.1 Альтернативні джерела енергії: використання сонячної енергії в Україні

1.2 Проблема прісної води. Методи опріснення води

1.3 Сонячні опріснювальні установки

1.4 Розвиток геліоопріснювачів у світі

Сонячний колектор - основний елемент геліоустановки

Розділ 2. Об'єкт і предмет дослідження

Розділ 3. Методика досліджень

Розділ 4. Результати особистих досліджень

4.1 Характеристика сучасних геліоопріснювальних установок

4.2 Вплив використання сонячної енергії та геліоопріснювальних установок на довкілля

4.3 Підбір конкретної установки для експериментального практичного дослідження

Розділ 5. Узагальнення досліджень

Розділ 6. Охорона праці, техніка безпеки та цивільна оборона

6.1 Урахування питань охорони праці та техніки безпеки при монтажу, випробуванні та експлуатації сонячної опріснювальної установки

6.2 Органи управління цивільної оборони України

Висновки і пропозиції

Література

опріснення вода колектор геліоустановка

ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ

ВДЕ - відновлювальні джерела енергії

ЗСПЕ - загальне споживання первинних енергоносіїв

НВДЕ - нетрадиційні відновлювальні джерела енергії

НДДКР - науково-дослідні та дослідно-конструкторські роботи

ПВЗР - проект виконання зварювальних робіт

ПВР - проект виконання робіт

ПЕБ - паливно-енергетичний баланс

ПЕР - паливно-енергетичні ресурси

ПОБ - проект організації будівництва

ТПВ - тверді побутові відходи

Т. У. П. - тонн умовного палива

ЦО - цивільна оборона

ВСТУП

Немає більш дорогоцінного скарбу,Ніж вода, без якої жити не можна. А.П. Карпінський

Нині всім добре відомо, що без води неможливий будь-який прояв життя. Вода забезпечує фізіологічні, біохімічні, хімічні процеси в організмі будь-якої живої істоти на Землі. Без води не можуть функціонувати ні промисловість, ні сільське господарство. Але при цьому вона має відповідати належній якості. Вода має геологічне, кліматичне, енергетичне, санітарно-гігієнічне, лікувальне, рекреаційне і навіть естетичне значення

Питання прісної води є однією з найважливіших екологічних проблем глобального характеру. Вже сьогодні у країнах, що розвиваються, кожен третій житель страждає від нестачі питної води і відсутності належних санітарних умов, без яких неможливе нормальне життя. Аналіз даних з водозабезпечення 180 різних країн світу, який був виконаний Інститутом Світових ресурсів (США) показав, що 51відсоток країн мають низьку та дуже низьку водозабезпеченість. Не краща ситуація склалася і в Україні: щорічна нестача питної води на цей час становить 0,4 кмі прісної води. Більше половини українських міст мають значні труднощі з водопостачанням (причому їх кількість постійно зростає), близько 1300 сіл постійно постачаються привізною питною водою.

Питання проблеми прісної води зазначено в багатьох документах, як на міжнародному, так і на регіональному рівнях, такими як: Всесвітня програма дій «Порядок денний на XXI століття» (1992 р.); «Про водну політику Європейського Союзу» (1996 р.); низка Директив ЄС, стосовно проблематики водного господарства; Закон України «Про Загальнодержавну програму розвитку водного господарства»; Закон України «Про загальнодержавну програму «Питна вода України» на 2006-2020 роки»;Закон України «Про питну воду та питне водопостачання» та ін.

Проблему прісної води можна вирішити як за допомогою „традиційних” методів опріснення так і з використанням альтернативних джерел енергії. А саме, використовувати сонячну енергію для опріснення води.

Сонце -- найпотужніше джерело екологічно чистої енергії. Воно являє собою віддалений від Землі на відстані 149,6 млн. км термоядерний реактор, який випромінює енергію при температурі більше 10000 К, центр Сонця має температуру ~15 млн. К. Україна міститься в тих географічних зонах, де річне надходження сонячного випромінювання складає 3500-5200 МДж/мІ, що знаходиться на одному рівні з країнами, які активно використовують сонячні колектори (США, Німеччина, Швеція та ін.). Тому за таких сприятливих умов доцільно розвивати сонячну енергетику [34]

В роботі досліджується проблема острова Зміїний, який розташований у північно-західній частині Чорного моря. Острів Зміїний - унікальний історико-археологічний об'єкт далекого минулого України. Він входить до «Державного реєстру національного надбання»(пам'ятки історії, монументального мистецтва та археології). Острів Зміїний є єдиним місцем, у межах території Причорноморської западини, де на денну поверхню виходять нижні горизонти осадового чохла, гірські породи, що сформувалися ще у палеозої.

Указом Президента України від 1998 р. “Про території та об'єкти природно-заповідного фонду загальнодержавного значення” створено загальнозоологічний заказник загальнодержавного значення “Острів Зміїний”. Прийнята постанова КМУ, від 2002, «Про затвердження Комплексної програми подальшого розвитку інфраструктури та провадження господарської діяльності на о. Зміїний і континентальному шельфі» [29]

На теперішній час вже створені деякі умови проживання на острові. Проте водопостачання острова, на жаль, так і не стало незалежним. З пробурених ще років п'ять тому експедицією інституту «Дніпрогеофізика» чотирьох свердловин тільки одна оснащена установкою очищення води до рівня питної. Дебет цієї свердловини 3 мі на годину. Вода із свердловини використовується для технічних потреб, а питна, в основному, привізна [33]

Тому питання прісної води на острові Зміїний є на сьогодні дуже актуальним.

Метою дипломної роботи є: дослідити доцільність опріснення води за допомогою використання сонячної енергії на острові Зміїний.

Для досягнення мети необхідно вирішити наступні завдання:

провести аналіз літератури з використання альтернативних джерел енергії, а особливо увагу приділити енергії Сонця;

ознайомитися з територією та дослідити кліматологічні фактори острова Зміїний;

провести аналіз літератури з використання геліоопріснювальних установок та вивчити принцип їхньої дії;

підібрати опріснювальну установку для подальшого практичного застосування;

зробити висновок щодо доцільності опріснення води за допомогою використання сонячної енергії на острові Зміїний.

РОЗДІЛ 1 АНАЛІЗ ЛІТЕРАТУРИ ПО ТЕМІ

1.1 Альтернативні джерела енергії. Використання сонячної енергії

Загальна характеристика енергетики України та поновлювальних джерел енергії.

Енергетика є базовою галуззю економіки. Ступінь забезпечення власними енергетичними ресурсами значною мірою визначає суверенітет будь-якої країни. Тому стратегічним завданням розвитку економіки є максимальне збільшення в її енергетичному балансі частки енергії, виробленої за рахунок власних енергетичних ресурсів. Енергетичні ресурси (джерела енергії) - це матеріальні об'єкти, в яких зосереджена енергія, придатна для практичного використання людиною. Енергоресурси поділяють на первинні та вторинні. Первинні енергоресурси - це природні ресурси, які не переробляли і не перетворювали: сира нафта, природний газ, вугілля, горючі сланці, вода річок і морів, гейзери, вітер тощо.

Енергетика України включає атомну енергетику, гідроенергетику і теплову енергетику. Гідроенергетика практично вичерпала можливості свого подальшого розвитку через обмеженість природних місць придатних для будівництва нових гідроелектростанцій. Паливо для роботи атомних і теплових електростанцій необхідно купувати за кордоном. Крім того, ці два напрями розвитку енергетики в промислово розвинених країнах вважаються за мало перспективних і екологічно небезпечних. Економічні прогнози показують, що до середини 21 століття споживання енергії буде в 15 разів більше енергії витраченої протягом всього 20 століття і потребує використання близько 80% можливих запасів рідкого і твердого палива планети. До 2100 року інтегральне споживання енергії більш ніж удвічі перевищить відомі оцінки економічно доступних природних ресурсів

Інтенсивне використання теплових електростанцій привело до появи низки екологічних проблем, серед яких найгостріші по своїх несприятливих наслідках - збільшення викидів в атмосферу вуглекислого газу і зменшення товщини озонового шару. Так, кожен кіловат потужності теплової електростанції за один рік виробляє в якості побічних продуктів в середньому 2,4 т золи, 30 кг окисли сірки і 3 кг окислу вуглецю. За останні 100 років концентрація вуглекислого газу в атмосфері Землі підвищилася на 13% [1]. Це збільшення може привести до розвитку парникового ефекту на планеті. Вуглекислий газ затримує інфрачервоне випромінювання нашої планети, порушуючи тим самим теплову рівновагу між Землею і навколишнім космічним простором. Це вже зумовило підвищення середньої температури землі і танення льодів в Арктиці і Антарктиці. Якщо цей процес не буде зупинений, то повне танення цих льодів приведе до підйому рівня світового океану на 80-90 метрів і планетарної катастрофи.

Деякі фахівці вважають, що атомні електростанції виробляють електроенергію, яка сьогодні є дешевшою, ніж електроенергія, що виробляється тепловими електростанціями. І цією тезою прихильники розвитку атомної енергетики намагаються виправдати цей шлях розвитку енергетичного комплексу України, не дивлячись на загальновизнану екологічну небезпеку забруднення навколишнього середовища радіоактивними відходами, про що свідчить трагедія на Чорнобильській АЕС. При роботі атомної електростанції близько 99% палива йде у відходи, які є радіоактивними продуктами розщеплювання. Проблема надійної герметизації відходів і визначення безпечного місця їх зберігання, на думку представників найбільшої американської компанії, „Ренд Корпорейшн“ практично ще не вирішена ні в одній країні світу. Тому утилізація радіоактивних відходів є дорогою операцією, що вимагає постійного екологічного нагляду. У більшості сучасних атомних електростанцій закінчується термін їх експлуатації. Тому в самий найближчий час будуть необхідні величезні капіталовкладення для будівництва гігантських захисних споруд. Прикладів вдалої практичної консервації відпрацьованих свій термін експлуатації атомних електростанцій немає ні в одній країні світу.

Одним з перспективних напрямів розвитку атомної енергетики є термоядерний синтез. Проте головною проблемою є незавершеність вельми дорогих експериментальних досліджень. При цьому в майбутньому, на думку учених, проблема промислового керованого термоядерного синтезу не буде вирішена

В даний час людство активно упроваджує нові екологічно чисті джерела енергії. Перший бурхливий перехід на нові джерела енергії відбувся з 1890 року по 1910 рік, коли каретно-кінна тяга була замінена автомобілями, а електричне освітлення змінило газові світильники. Цей перехід привів до промислової революції в більшості розвинених країн світу. В даний час людство знов переживає черговий етап переходу на нові джерела енергії, який почався в 1990 році і по прогнозах учених продовжиться до 2010 року. Особливість цього етапу полягає в його екологічній спрямованості - зменшення забруднення навколишнього середовища, істотне скорочення викиду в атмосферу вуглекислого і сірчистих газів. Протягом цього часу людство повинно упровадити в повсякденне життя поновлювані екологічно чисті джерела енергії, перш за все, такі як вітроенергетика і геліоенергетика. Інакше прийдешні екологічні катастрофи поставлять під загрозу можливість подальшого існування життя на нашій планеті [37]

Поновлювані джерела енергії - ті, відновлення яких постійно здійснюється в природі (сонячне випромінювання, біомаса, вітер, вода річок та океанів, гейзери тощо), і які існують на основі постійних чи періодично виникаючих в природі потоків енергії, наприклад: сонячне випромінювання (біо-маса, енергія сонця, вітру, хвиль); гравітаційна взаємодія Сонця, Місяця і Землі (наслідком якої є, наприклад, морські припливи та відпливи); теплова енергія ядра Землі, а також хімічних реакцій і радіоактивного розпаду в її надрах (геотермальна енергія джерел гарячої води - гейзерів). Крім природних джерел поновлюваних енергоресурсів, сьогодні дедалі більшого значення набувають антропогенні, до яких належать теплові, органічні та інші відходи діяльності людства.

Згідно з Законом України «Про альтернативні джерела енергії», альтернативні джерела енергії - це поновлювані джерела, до яких відносять енергію сонячного випромінювання, вітру, морів, річок, біомаси, теплоти Землі, та вторинні енергетичні ресурси, які існують постійно або виникають періодично у довкіллі [27]

Згідно з класифікацією Міжнародного енергетичного агентства до поновлюваних джерел енергії належать такі категорії:

- тверда біомаса і тваринні продукти: біологічна маса, у тому числі будь-які матеріали рослинного походження, що використовуються безпосередньо як паливо або перетворюються на інші форми перед спалюванням (деревина, рослинні відходи і відходи тваринного походження; деревне вугілля, яке одержують з твердої біомаси);

- газ/рідина з біомаси: біогаз, отриманий у процесі анаеробної ферментації біомаси і твердих відходів, який спалюється для виробництва електрики і тепла;

- муніципальні відходи: матеріали, що спалюються для продукування теплової та електричної енергії (відходи житлового, комерційного і громадського секторів). Утилізуються муніципальною владою з метою централізованого знищення;

- промислові відходи: тверді й рідкі матеріали (наприклад, автомобільні покришки), що спалюються безпосередньо, зазвичай на спеціалізованих підприємствах, для виробництва теплової й електричної енергії;

- гідроенергія: потенційна, або кінетична, енергія води, перетворена на електричну енергію за допомогою гідроелектростанцій, як великих, так і малих;

- геотермальна енергія: теплова енергія, що надходить із земних надр, зазвичай у вигляді гарячої води або пари. Використовується для виробництва або безпосередньо як джерело тепла для систем теплопостачання, потреб сільського господарства тощо;

- сонячна енергія: випромінювання Сонця, що використовується для одержання гарячої води й електричної енергії;

- енергія вітру: кінетична енергія вітру, що застосовується для виробництва електроенергії у вітрових турбінах;

- енергія припливів, морських хвиль і океану: механічна енергія припливних потоків , або хвиль, що використовується для виробництва електричної енергії;

У структурі світового виробництва електричної енергії ВДЕ посідають почесне друге місце. Вони забезпечили 19% світового виробництва електроенергії в 2000 р., слідом за вугіллям (39%), випередивши атомну енергетику (17%), природний газ (17%) і нафту (8%). Основну кількість електроенергії, що виробляється ВДЕ, отримано на гідроелектростанціях (92%). Незважаючи на значний прогрес у розвитку, геотермальна, сонячна й вітрова енергетика забезпечили в 2000 р. менше 3% від загального внеску ВДЕ, хоча вже у 2002 р. ця цифра зросла до 4% [38]

Використання відновлювальних джерел енергії в Україні

В умовах постійного росту цін на традиційні енергоносії перед новим урядом України стоїть дуже відповідальне і складне завдання: забезпечити якнайширше залучення нетрадиційних і відновлювальних джерел енергії (ВДЕ) в паливно-енергетичний баланс країни.

Виробництво енергії з відновлювальних джерел динамічно розвивається в більшості європейських країн. В 1995 році у країнах Європейського Союзу на частку ВДЕ припадало 74,3 млн. т. н. е., що ставило близько 6% від загального споживання первинних енергоносіїв (ЗСПЕ). З них частка біомаси складала понад 60%. Відповідно до затвердженої програми розвитку ВДЕ, у країнах ЄС визначено завдання досягти 12% ЗСПЕ із ВДЕ, при чому біомаса покриватиме близько 74% від загального внеску ВДЕ в 2010 році. Згідно з вимогами ЄС, частка відновлювальних джерел енергії у національному енерговиробництві країн, що прагнуть вступу в ЄС, повинна становити не менше 6%, або, з врахуванням великої гідроенергетики, не менше 12%.

Сьогодні біомаса вважається четвертим за значимістю паливом у світі, яке щорічно дає в середньому 2 млрд. т. у. п. енергії, що дорівнює близько 14% від загального світового споживання первинних енергоносіїв (у країнах, що розвиваються, - понад 30%, іноді до 50-80%).

В Україні практичне використання ВДЕ становить досить незначну частку в загальному енергоспоживанні - близько 2,8%, хоча енергетичний потенціал основних видів ВДЕ є досить високим.

Загальний річний технічно досяжний енергетичний потенціал відновлювальних і вторинних (позабалансових) джерел енергії України в перерахунку на умовне паливо приблизно дорівнює 73 млн. т у. п., в тому числі 63 млн. т у. п. - за рахунок освоєння відновлювальних джерел енергії, 10 млн. т у .п. - за рахунок використання вторинних (позабалансових) джерел енергії [6]

Розвиток нетрадиційних, відновлювальних і позабалансових джерел енергії дає можливість вирішити ряд завдань, а саме:

підвищити рівень енергетичної безпеки за рахунок використання НВДЕ замість органічного палива в паливно-енергетичному балансі (ПЕБ) країни;

знизити негативний вплив на довкілля, мінімізувати локальні, глобальні екологічні проблеми;

створити нові ринки товарів і послуг у сфері НВДЕ, впровадити науково-дослідні та дослідно-конструкторські роботи (НДДКР) у цій галузі тощо, що при максимальному використанні та власного потенціалу країни дає змогу ефективно вирішувати загальні завдання сталого розвитку економіки: розвиток машинобудування та суміжних галузей за сучасними технологіями, створення нових робочих місць тощо.

Проблемам використання НВДЕ реальну увагу в Україні почали надавати лише після проголошення незалежності, тоді як в розвинених країнах над цими проблемами працювали ще з середини 70-х рр. минулого століття і розвиток цих джерел енергії отримав значну фінансову державну політику. На жаль, Україна в умовах складної економічної ситуації цього не в змозі забезпечити. Разом з тим, значно нижчі ціни на електроенергію та тепло нашої країни та менш жорсткі, ніж в розвинених країнах світу (де НВДЕ використовуються широкомасштабно), екологічні вимоги, - все це об'єктивно стримує розвиток НВДЕ в Україні. Крім того, для цілого ряду технологій використання НВДЕ головний ефект обумовлюється екологічними чинниками, а не виробництвом паливно енергетичних ресурсів (ПЕР), - виробництво біогазу зі стічних вод, відходів тваринництва і птахівництва, спалювання відходів та утилізація метану зі звалищ твердих побутових відходів тощо. Деякі технології використання НВДЕ можуть лише доповнювати традиційну енергетику. Це в першу чергу стосується використання енергії вітру, оскільки потужність вітроелектростанцій потрібно практично на 100% резервувати традиційними електростанціями, щоб забезпечити надійність електропостачання та нормативну якість електричної енергії

У перспективі на темпи й масштаби розвитку НВДЕ в Україні впливатимуть головним чином такі взаємопов'язані фактори:

рівень політичної та громадської підтримки розвитку НВДЕ;

конкурентоспроможність НВДЕ відносно до традиційних джерел енергії та обсяги фінансової підтримки на загальнодержавному й місцевих рівнях для їх впровадження та розвитку;

жорсткість екологічних обмежень і вимог;

загальний стан економіки;

обсяги провадження НВДЕ на базі механізмів реалізації проектів спільного впровадження та торгівлі квотами на викиди газів, що викликають парниковий ефект, передбачені Кіотським протоколом до Рамкової конвенції ООН зі зміни клімату;

вступ України до ЄС, в якому країни-члени повинні забезпечувати постійне і досить швидке зростання частки НВДЕ в ПЕБ.

Враховуючи значну невизначеність цих факторів у перспективі, розроблено три сценарії розвитку НВДЕ: оптимістичний, базовий і песимістичний.

Основні напрямки розвитку ВДЕ вбачаються у використанні енергії вітру для виробництва електроенергії, сонячної та геотермальної енергії - для виробництва тепла, а також в утилізації відходів біомаси, ТПВ, стічних вод, лузги, фекальних стічних вод від птахофабрик і тваринницьких ферм тощо - шляхом безпосередньо спалювання або отримання біогазу для виробництва тепла й електроенергії та використання біогазу як моторного пального. Крім того, як моторне пальне передбачається використовувати біодизельне паливо з ріпаку та сої.

Відповідно до базового сценарію до 2010 року обсяг інвестицій складе 11 млрд. грн., протязі 2011-2020 років - 31,1 млрд. грн. та в 2021-2030 - 40,6 млрд. грн.

За рахунок розвитку НВДЕ прогнозується, що частка відновлювальної енергії в загальному паливно-енергетичному балансі країни для базового сценарію зросте з приблизно 4% на рівні 2010 року до порядку 10% на рівні 2030.

Залучення до ПЕБ країни НВДЕ забезпечить зниження викидів парникових газів приблизно з 2-3 млн. т на рік у вуглецевому еквіваленті на рівні 2010 року до 10-12 млн. т на рік на рівні 2030.

Засобом для досягнення окреслених цілей повинна стати державна політика, спрямована на підтримку розвитку й використання в довгостроковій перспективі. Це передбачає створення відповідної нормативно-правової бази та забезпечення фінансової підтримки розвитку НВДЕ на загальнодержавному, місцевому й галузевому рівнях [6]

Потенційні можливості геліоенергетики

Сонце являє собою вiддалений вiд Землi на вiдстань 149,6 млн. км термоядерний реактор, який випромiню енергiю при температурi 5785 К. Енергiя потрапля на Землю головним чином у формi електромагнiтного випромінювання в спектральному дiапазонi вiд коротких радiохвиль довжиною 30 м до рентгенівських променiв з довжиною хвилi 10-10 м [5]

Для оцінки можливостей сонячної енергетики приблизно вважають, що щільність потоку сонячної радіації поза атмосферою Землі рівна 1,4 кВт/м2, а на рівні океану на екваторі опівдні 1 кВт/м2 [19].

Спільна потужність сонячної радіації, що перехоплюється нашою планетою, складає 1,7·1014 кВт. Це колосальна потужність приблизно в 500 разів перевищує граничні і навряд чи досяжні потреби людської цивілізації, які за оцінкою Римського клубу, можуть скласти 3·1011 кВт. Якщо оцінити всю сонячну енергію, яку наша планета отримує за один рік, то вона складе 1018 кВт· год., що приблизно в 10 разів більше енергії всіх розвіданих і нерозвіданих викопних палив, включаючи і речовини, що розщеплюються. Із спільної кількості сонячної радіації, що поступає на Землю, близько 30% негайно відбивається в космос у вигляді короткохвильового випромінювання, 47% адсорбується атмосферою, поверхнею планети (сушею і океаном) і перетворюється на тепло, яке переважно розсівається в космос у вигляді інфрачервоного випромінювання, інші 23% залучаються до процесів випару, конвекції, осідань і кругообігу води в природі. Невелика частка, близько 0,2%, йде на утворення потоків в океані і атмосфері, включаючи океанські хвилі. І лише 0,02% захоплюється хлорофілом зелених рослин і підтримує життя на нашій планеті. Мала частка від цих 0,02% забезпечила мільйони років назад накопичення на Землі запасів викопного палива [37]

Потенцiал сонячної енергії можна охарактеризувати середньорiчним значенням надходження сонячної радiацiї на 1 м2 горизонтальної поверхнi. Нижче наводиться рiчне надходження сонячної енергiї на територiї деяких країн: СНД - 800-2000 кВт·год/м2; Німеччина, Польща, Чехiя, Словаччина - 950-1050 кВт·год/м2; Угорщина - 1200 кВт·год/м2; Монголiя - 1750 кВт·год/м2; Куба - 1900 кВт·год/м2, Болгарiя - 2000 кВт·год/м2 [22]

Масштаби використання сонячної енергiї залежать вiд метеорологiчних умов - кiлькостi сонячних днів на рiк, рiчної кiлькостi сонячної радiацiї та її розподiлу по сезонах тощо. В районах, котрi мають бiльше 1800 годин сонячного сiяння в рiк, треба використовувати сонячну енергiю для теплозабезпечення будiвель.

Сонячна енергія упевнено завойовує стійкі позиції в світовій енергетиці. Привабливість сонячної енергетики обумовлена низкою обставин:

сонячна енергетика доступна в кожній точці нашої планети, розрізняючись по щільності потоку випромінювання не більше ніж в два рази. Тому вона приваблива для всіх країн, відповідаючи їх інтересам в плані енергетичної незалежності;

сонячна енергія - це екологічно чисте джерело енергії, що дозволяє використовувати його у все зростаючих масштабах без негативного впливу на навколишнє середовище;

сонячна енергія - це практично невичерпне джерело енергії, яке буде доступне і через мільйони років [37]

На території України енергія сонячної радіації за один середньорічний світловий день складає в середньому 4 кВт· годину на 1мІ ( у літні дні - до 6 - 6.5 кВт· година ) тобто близько 1,5 тисяч кВт· год. за рік на кожен квадратний метр. Це приблизно стільки ж, скільки в середній Європі, де використання сонячної енергії носить найширший характер

За даними Проблемного інституту нетрадиційних енерготехнологій (м. Київ), на територію України щороку попадає 720 млрд. Мвт/годин сонячної енергії, що еквівалентно 88400 млн. тонн умовного палива.

Середньорічна кількість сонячного випромінювання, що попадає на 1 м2 поверхні, на території України коливається від 1070 кВт·год/м2 у північній її частині до 1400 кВт·год/м2 і вище в Криму

Тривалiсть сонячного сiяння (ТСС) в середньому за рiк найбiльших значень на Україні досягає на узбережжях морiв 2300-2400 годин, найменшi рiчнi величини ТСС спостерiгаються в захiдних районах Полiсся та лiсостепу. В Карпатах тривалість сонячного сiяння (iнсоляцiя) влiтку в 1,5-3 рази бiльше ніж взимку, при цьому в гiрських районах зi збiльшенням висоти мiсцевостi вона знижується. В цілому радіацiйний режим територiї України, особливо її пiвденних районiв, сприятливий для практичного використання сонячної енергiї [5]

Використання сонячної енергії.

Сонце здатне забезпечити нас такою кількістю енергії, яка значно перевищує наші потреби. З часом люди винаходили нові способи використання сонячного випромінювання. З'явилися навіси, що зберігають сонячне тепло взимку, теплиці, завдяки яким можна подовжувати тривалість сільськогосподарських робіт; зимові сади, високоефективні сушилки, сонячні пічки для приготування їжі та плавки металів, опріснювачі води. Завдяки сонячній енергії можна забезпечити гарячою водою житлові будинки і промислові підприємства; підігрів басейнів; опалення приміщень; охолодження й кондиціонування повітря. На енергії сонячних променів сьогодні рухаються машини.

Сонячну енергію використовують безпосередньо або за допомогою сонячних колекторів як дармове тепло для нагрівання води, сушіння різних матеріалів, у медицині. Однак таке використання сонячної енергії малоефективне і можливе лише у світлий період доби.

Більш ефективно використовувати сонячну енергію, перетворюючи її, наприклад, за допомогою фотовольтаїчних батарей на електричну енергію, котру зручніше використовувати, і за допомогою акумуляторів накопичувати й витрачати вночі, тобто при відсутності радіації.

Іншим напрямком використання сонячної енергії стала концентрація її на великій площі з подальшим перенаправленням на значно меншу площу з метою використання. Велика кількість концентрантів і фокусуючих колекторів умовно поділяються на низькотемпературні (сотні °С) та високотемпературні (до 1000°С і вище).

За допомогою низькотемпературних концентраторів і фокусуючих колекторів можна забезпечити гаряче водопостачання та опалення житлових будинків, промислове тепло для технологічних процесів на підприємствах, ефективне сушіння різних матеріалів, роботу насосів періодичної дії для підйому води зі свердловин, опріснення води, приготування їжі тощо.

Високотемпературні концентратори (звичайно великі за розміром) дозволяють одержати в фокусі дуже високу температуру, що стало підставою для сонячних технологій з використанням екологічно і технічно чистої енергії. Наприклад, для створення сонячних печей з температурою до 4000°С. У порівнянні до класичних печей сонячні мають низку суттєвих переваг. Вони дають змогу одержувати різкий стрибок температури [26]

В деяких країнах розробляються гелiоенергетичнi установки з використанням сонячних ставків. Використовують і сонячнi батареї, проте поки що в основному в космосi, а на Землi тiльки для електрозабезпечення автономних споживачiв потужнiстю до 1 кВт [22]

Світовий досвід розвитку геліоенергетики.

У ряді закордонних країн альтернативні джерела енергії з разючою активністю утягуються в енергобаланс, і відставання нашої країни становить не один десяток років.

Не дивлячись на своє географічне положення, Швеція являється Європейським лідером по використанню теплових колекторів (Рис. 1.1.1.5.1.) [32].

Рис.1.1.1.5.1. Загальна площа сонячних колекторів (мІ) на крупних теплостанціях в країнах Європи (SE - Швеція, DK - Данія, DE - Німеччина, NL - Голландія, AT - Австрія, CH -Швейцарія, FIN - Фінляндія)

З 46 Європейських великомасштабних теплових станцій Швеція має 15. Починаючи з 1997 року, в Німеччині і Австрії було побудовано 20 подібних теплостанцій. Спільний об'єм продажів сонячних теплових колекторів в 1998 році в Німеччині, Австрії, Швеції склав 1млн. мІ. До кінця 2000 року загальна площа теплових колекторів в Європі складе 8 млн. м2, що дозволить уникнути викиду в атмосферу 1,4 млн. тонн СО2, які виробляються при використанні на теплових електростанціях 450 тис. тонн нафти [32].

До лідерів використання сонячної теплової енергії відноситься Ізраїль. Згідно існуючому в цій країні „Сонячного Закону“, 80% населення країни використовує теплові колектори для отримання гарячої води. Все нові будівлі, що будуються, в Ізраїлі повинні мати теплові колектори для отримання гарячої води. При цьому для кожної 2-3 кімнатних квартири кількість гарячої води нагрітою до 50єС повинно складати 120 літрів. Застосування теплових колекторів вже зараз дозволяє економити 5% вироблюваній в Ізраїлі електроенергії.

Німеччина. Роботи із прискореного переходу на нетрадиційні джерела енергії ведуться вже досить давно, в основному через те, що країна відносно бідна паливом: вугілля добувається в основному буре, низькокалорійне, великі нафтові родовища відсутні; устаткування на АЕС по строках експлуатації підходить до критичної оцінки. Але справа навіть не в цьому - країна в стані закуповувати паливні ресурси, однак її турбують екологічні проблеми, і упор робиться на безпечні, екологічно чисті види енергії, при цьому низько витратні. До 1997 р. число електростанцій, що виробляють електроенергію з поновлюваних джерел, виросло до 18 тис., а в 1990 р. їх було 5600.

Китай. 75% енергетичних витрат покривається за рахунок самого «брудного» палива - кам'яного вугілля, що майже вдвічі вище середньосвітового рівня, 18% - за рахунок нафти (що, навпаки, значно нижче, ніж в інших країнах). Стало бути, на частку інших джерел - ТЕС на природному газі, ГЕС, АЕС - залишається всього 7%. Виявляється, Китай є світовим лідером у використанні сонячної енергії - самої чистої, дешевої й практично невичерпної. Місцем цього досить перспективного починання став «дах миру» - Тибетське нагір'я на висоті 3-5 тис. метрів, найближча до Сонця частина нашої планети. Тут ідеальні умови для практичного використання сонячного випромінювання - повітря чисте, сухе, інсоляція становить не менш 3000 ч/рік. Ось уже більше 15 років китайські вчені й інженери здійснюють прийняту Держрадою КНР «Програму використання сонячної енергії в Тибеті». Створений там геліоцентр займається як фундаментальними дослідженнями, так і дослідно-конструкторськими розробками [39]

У Тибеті, за даними на 1997 р., використовувалося 50 тис. побутових геліопечей. У нових міських селищах геліоустановками опалювалося понад 150 тис. квадратні метри житла. У пригородах Лхаси й Шигадзе функціонувало понад 100 га плівкових геліотеплиць, сонцем обігрівався плавальний басейн, на енергії світила працювала місцева наземна станція супутникового зв'язку. На цей період Тибетський автономний район щорічно заощаджував 100 тис. т вугілля. Це дозволило, крім явних економічних вигід, зберігати унікальну природу регіону.

Італія. На острові Сицилія ще на початку 80-х рр. дала струм СЕС потужністю 1 Мвт. Дзеркала фокусують сонячні промені на приймачі, розташованому на висоті 50 м. Там виробляється пара температурою більше 600 °С, що пускає в хід традиційну турбіну з підключеним до неї генератором струму. На такому принципі можуть працювати електростанції потужністю 10-20 МВт, а також набагато більше, якщо групувати подібні модулі, приєднуючи їх друг до друга.

Іспанія. СЕС в Алькерії працює по-іншому: сфокусуюче на вежі сонячне тепло запускає натрієвий круговорот, а той уже нагріває воду до утворення пари. У такого варіанта ряд переваг. Натрієвий акумулятор тепла забезпечує не тільки безперервну роботу електростанції, але дозволяє частково накопичувати надлишкову енергію для роботи в похмуру погоду й уночі. Потужність станції всього 0,5 МВт, але на тім же принципі можуть бути створені куди більші, до 300 Мвт. Також важливо, що КПД паротурбінного процесу тут нітрохи не гірше, ніж на традиційних електростанціях.

США. Першим штучним супутником, на якому були встановлені сонячні батареї, був «Авангард-1», виведений на орбіту 17 березня 1958 р.

Швейцарія. Тут побудовано близько 2600 геліоустановок на кремнієвих фотоперетворювачах потужністю 1-1000 кВт і сонячних колекторів для одержання теплової енергії. У селищі Грилцель сонячна установка забезпечує цілодобове висвітлення автодорожнього тунелю.

Україна. В загальному по Україні використання сонячних систем не набуло широкого впровадження, хоча є яскраві приклади їх застосування в Криму, Дніпропетровську та на Закарпатті.

З 1988 р. на Керченському півострові працює Кримська СЕС (потужність 5МВт )Уже якщо де й будувати такі станції, так це в першу чергу в краях курортів, санаторіїв, будинків відпочинку, туристських маршрутів - там, де треба багато енергії, але ще важливіше зберегти в чистоті навколишнє середовище, саме благополуччя якої, і насамперед повітря, цілюще для людини [39]

В Івано-Франківській області в м. Коломиї приватним підприємцем для власних потреб використовується сонячна фотоелектрична станція потужністю 8,8 кВт. За допомогою станції власник отримує щодобово 300 літрів води підігрітої до температури 60 градусів Цельсію. Установка оснащена автоматизованою системою орієнтації фотоелементів відносно сонця, при відсутності сонця в схему включено електробойлер, який живиться від загальної електромережі. Власник за рахунок використання установки отримує близько 3,5 тис. грн. на рік економії коштів по оплаті за електроенергію.

Основні потужності (більше 60%), а за деякими оцінками більше 80%, у колишньому СРСР по виробництву кремнію були і залишаються в Україні. В Україні зосереджено 10% десять відсотків світових потужностей, відсоток завантаження яких на сьогоднішній день незначний. Це такі підприємства як: Донецький хіміко-металургійний завод; Запорізький титано-магнієвий комбінат; Світловодський завод чистих металів. Проте, багато тон кремнію щомісяця експортується, що не може не позначитися на рівні цін на цей матеріал, а як результат - практична відсутність економічної вигоди від експорту сировини по своїй природі енергоємної, наукомісткої і дорогої [40]

Пошук фірм у The Europen Business Directory, які займаються проектуванням і розробкою устаткування і технологій по використанню і перетворенню енергії сонця, дав наступні результати (табл. 1) [25]

Таблиця 1.1.1.5.1.

Кількість закордонних фірм, які займаються проектуванням і розробкою устаткування і технологій по використанню і перетворенню енергії сонця.

Назва держави

Кількість фірм

Назва держави

Кількість фірм

Австрія

74

Німеччина

560

Бельгія

82

Норвегія

5

Великобританія

180

Польща

16

Греція

13

Португалія

14

Данія

41

Словенія

1

Єгипет

1

Туреччина

1

Ірландія

11

Угорщина

1

Іспанія

64

Фінляндія

15

Італія

272

Франція

217

Люксембург

7

Швейцарія

69

Нідерланди

82

Швеція

21

Як видно, у списку майже не представлені фірми із СНД, не представлена в ньому і Україна. Така ситуація вимагає змін. Україна може і повинна зробити свій внесок у вирішення глобальних проблем зміни клімату

1.2 Проблема прісної води. Методи опріснення води

Нерівномірність розподілу прісної води по регіонах планети, в тому числі в межах окремих країн, зростаючий обсяг споживання прісної води промисловим та аграрним виробництвами, також комунально-побутовою сферою на фоні безперервного зниження якості природних вод внаслідок їх антропогенного забруднення ставлять забезпечення населення планети якісною питною водою в ряд найважливіших соціально-економічних проблем світового співтовариства [2]

Довгий час вважалося, що запаси прісної води невичерпні, що вони мають здатність до самовідновлення. У результаті безконтрольної господарської діяльності кількість придатної для пиття води різко зменшилась. Так, якщо в 1900 році людством було використано лише 5% запасів прісних вод, то у 2005 році - вже 35%. Більше мільярда жителів нашої планети живуть в умовах постійного гострого дефіциту питної води, а до 2050 року біля 7 млрд. чоловік відчуватимуть нестачу якісної прісної води [35]

Проблема питної прісної води є однією з найважливіших екологічних проблем і України. Особливо це стосується південних її регіонів, а насамперед Криму. Ситуація ускладнюється ще тим, що найбільш водомісткі галузі промисловості (гірнича, металургійна, хімічна тощо) зосереджені також в південних регіонах України. Крім цього, якість прісної води в Дніпрі, за рахунок якої забезпечується питною водою до 4 % населення країни, за останні 40--50 років неухильно погіршується.

Міські водопровідні мережі, особливо в малих і середніх містах України, застарілі, незадовільно експлуатуються, а якість води, яка подається населенню міськими водопроводами, часто не відповідає вимогам, що пред'являються до якості питної води. Не менш складною є проблема забезпечення якісною питною водою сільських населених пунктів України, в більшості яких відсутнє централізоване водопостачання, а якість води в локальних джерелах (колодязі, свердловини тощо) також часто не відповідає вимогам, які пред'являються до питної води. Все викладене вище ставить проблему суттєвого покращання якості питних вод шляхом технічного і технологічного переозброєння цієї галузі господарства в ряд життєво важливих проблем України.

Одним з практично можливих шляхів покращання якості питної води, особливо для локального водопостачання і забезпечення питною водою

малих та середніх міст, є використання різноманітних технологій очистки та опріснення природних, в тому числі й морських, вод [2]

Питна вода -- це багатокомпонентний, складного фазово-дисперсного складу водний розчин, що містить розчинені мінеральні і органічні речовини, завислі колоїдні частинки і нешкідливі для здоров'я людини мікроорганізми, без запаху, безбарвний і приємний на смак. Загальний вміст і співвідношення розчинених і диспергованих в природній питній воді компонентів коливається в досить широких межах, однак вони не повинні перевищувати гранично допустимі концентрації (ГДК) по окремих компонентах, які встановлені нормативними документами, а також не повинні бути нижчі від фізіологічних (санітарно-гігієнічних) норм по ряду життєво необхідних мінеральних солей та мікроелементів. Вказані вимоги особливо важливі при використанні для одержання питної води таких технологій опріснення природної води, як зворотний осмос, нанофільтрування, мембранна дистиляція, електродіаліз та термічна дистиляція, оскільки вода, одержана зазначеними методами, непридатна для пиття без коригування її, щонайменше, мінерального складу [17]

Опріснення води - спосіб обробки води з метою зниження концентрації розчинених солей до ступеня (зазвичай до 1 г/л), при якій вода стає придатною для питних і господарських цілей.

На даний час запропоновано й використовується понад 15 типів технологій очистки, опріснення та знезараження природних вод з метою одержання якісної питної води (табл. 1.2.1.) [2]

Таблиця 1.2.1.

Типи технологій та установок для очищення, опріснення та знезараження води

Механічні методи

Фізико-хімічні методи

Сорбційні методи

Мембранні методи

Інші методи

Методи знезараження води

Фільтрування через зернисті шари (пісок, кварц, скло, вуглецеві та металічні порошки)

Коагуляція

Сорбція на природних сорбентах (цеоліти, глини)

Мікрофільтрування

Електро-

хімічна

УФ-опромінененя

Фільтрування через волокнисті не тканинні і тканинні матеріали

Флокуляція

Сорбція на активованому вугіллі

Ультрафільтрування

Магніто

еенергетична

Озонування

Фільтрування через пористі неорганічні матеріали

Флотація

Сорбція на іонообмінних смолах

Нанофільтрування

Хлорування

Зворотний осмос

Бактерицидні полімери

Електродіаліз

Мембранна дистиляція

Первапорація

Серед сучасних технологій одержання питної води найбільш економічними, екологічними, енерго- та матеріалозберігаючими є мембранні технології (зворотний осмос, електродіаліз, ультра- та нанофільтрування, мембранна дистиляція) [16]

Зворотний осмос - при створенні підвищеного тиску в ємності розділяють напівпроникною мембраною, прісна вода проходить через мембрану, а солі затримуються. Вода, рухома осмотичним тиском (завдяки різниці концентрацій) проходить через мембрану в концентрований розчин. Потік води продовжується до тих пір, поки не розведеться концентрований розчин, при цьому протитиск перешкоджає подальшій протоці води через мембрану (осмотична рівновага).

Якщо до концентрованої частки застосувати тиск вище осмотичного, нормальний тиск осмотичного потоку придбає зворотний напрям. Чиста вода проходить через мембрану з концентрованої частки, таким чином це і є основний принцип зворотного осмосу (раніше цей процес називався гіперфільтрацією) [36]

Для зворотноосмотичного опріснення морської води використовують мембранні елементи різноманітних типів: рулонні, порожнинно-волоконні та плоскокамерні . Найбільшого поширення набули рулонні мембранні установки. [3]

Опріснення морської, соленої та солонуватої води можливе також з використанням електродіалізу - через морську воду пропускають електричний струм, видаляючи солі, що перебувають у ній. Слід вказати, що електродіалізне опріснення найбільш ефективне при вмісті солей у воді 1-10 г/л. Однак відомі дослідження з електродіалізного опріснення морської води з загальним вмістом солей 35 г/л, при цьому пом'якшення води проводилося на Na-катіонітних фільтрах за одностадійною (залишкова карбонатна жорсткість 330мг/л) або двостадійною (повне пом'якшення) схемою. Загальний вміст солей в процесі електродіалізу знижувався до 1 г/л, а концентрація солей в розсолі досягала 75 г/л. Електродіаліз може бути ефективно використаний також для видалення з морської та соленої води надлишків бору, фтору та інших шкідливих домішок [7]

Нанофільтрування як мембранний процес, що відбувається при низьких робочих тисках (0,4 - 1,5 МПа), був розроблений, насамперед, для практичних потреб - обробки природних (головним чином річкових та підземних солонуватих) вод. Тепер це основна галузь використання нанофільтрування, завдяки якому затримується 90 - 100 % високомолекулярних та низькомолекулярних органічних сполук, колоїдів, радіонуклідів, солей жорсткості, мікроорганізмів та знижується забарвленість води. Іноді нанофільтрувальні мембрани називають мембранами для пом'якшення води, оскільки вони ефективно знижують загальну жорсткість природних вод.

Перспективними для очистки природних вод від колоїдів, іоногенних органічних речовин (ПАР, барвники, гумінові та фульвові речовини, білки, карбонові кислоти тощо) та мікроорганізмів, а також від солей жорсткості, важких металів та багатозарядних іонів неорганічних сполук є заряджені мікро- та ультрафільтрувальні мембрани. Причиною підвищеної затримувальної здатності цих мембран є різке зниження вірогідності попадання іоногенних частинок в пори мембрани внаслідок дії сил електростатичного відштовхування між однойменно зарядженими поверхнею мембрани та частинками. Причому ефект зростання затримки іоногенних речовин на заряджених мембранах найбільший у тому випадку, коли розмір частинок розчиненої речовини суттєво менший (на порядок і більше) від діаметра пор мембрани [2]

Ще одним перспективним методом для одержання чистої води, що після коригування її мінерального складу може використовуватися мембранна дистиляція.

Суттєвими перевагами мембранної дистиляції перед іншими, в тому числі й мембранними, методами є можливість отримання дуже чистої води в одну стадію з різної початкової якості, в яких, однак, містяться тільки нелеткі розчинені речовини і немає розчинених ПАР будь-якої хімічної природи та будови. Крім цього, мембранна дистиляція забезпечує високий ступінь відбору чистої води (90--95 %), концентрування домішок до утворення практично насичених їх розчинів при відсутності різниці тисків по обидва боки мембрани. Мембранна дистиляція була випробувана при одержанні чистої та знесоленої води з морської та артезіанської. Відзначено стабільно високу якість дистиляту незалежно від концентрації підживлюючого розчину.

Мембранно-дистиляційне опріснення води передбачає попереднє її очищення лише від механічних домішок. Тривала експлуатація, як правило, супроводжується зниженням продуктивності мембран внаслідок забруднення їх поверхні, однак цей процес відбувається набагато повільніше, ніж у випадку інших мембранних процесів (наприклад, зворотного осмосу). Відновлення продуктивності мембран після опріснення артезіанської води досягається їх обробкою солянокислим розчином . Необхідно зазначити, що оскільки цей метод опріснення вивчається порівняно недавно (5--10 років), то практично немає результатів довгострокових випробувань мембранної дистиляції стосовно забруднення і регенерації мембран.

Первапорація - це мембранний процес, який відбувається з використанням непористих мембран для вилучення з води невеликих домішок органічних речовин (спиртів, ацетону, бензолу, ароматичних вуглеводнів тощо) або для видалення домішок води з цих речовин.

Принципово важливою і необхідною умовою для одержання опрісненої морської води є її багатостадійна попередня очистка від домішок та забруднень різної дисперсності та природи. Після видалення грубих (механічних) домішок різними способами виникає необхідність очистки води від тонких (завислих) та колоїдних забруднень. Ця стадія попередньої очистки води може бути безреагентною з використанням різноманітних фільтрів (залежно від ступеня забрудненості води) або реагентною з використанням коагулянтів, флокулянтів та інших реагентів разом з обов'язковим фільтруванням крізь тонкі мікрофільтраційні патронні фільтри (табл. 1.2.2.) [2]

Таблиця 1.2.2.

Попереднє очищення природних вод

Очищення від грубих механічних забруднень

Очищення від тонких і колоїдних домішок

Поверхневі природні води

Способи видалення домішок

Морська вода

Поверхневі і підземні води

Реагентні методи

Безреагентні методи

Реагентні методи

Безреагентні методи

1.Предмети, що плавають

1. Ґрати на трубі водозабору

1. Коагуляція, флотація, фільтрування

1. Піщаний фільтр, намивний фільтр

1. Коагуляція, піщаний фільтр, патронний фільтр

1.Двошаровий фільтр, патронний фільтр

2. Частинки з розміром понад 1,5 мм

2.Ротаційний екран

2. Коагуляція в лінію

2. Піщаний фільтр, ультрафільтрування

2.Знезараження, патронний фільтр

2. Патронний фільтр

3. Дрібні піщинки

3. Пастка в трубі водозабору

3. Коагуляція, відстоювання, фільтрування

3. Двошаровий фільтр, піщаний фільтр, патронний фільтр

3. Підкислення

4. Завислі частинки

4. Басейн для відстоювання води

4.Знезараження, патронний фільтр

4. Піщаний фільтр, двошаровий фільтр, патронний фільтр

4. Пом'якшення

5. Підкислення

5. Двошаровий фільтр, патронний фільтр

6. Пом'якшення

6. Чотиришаровий фільтр, піщаний фільтр (<1 мкм)

Виділяють наступні фізико-хімічні процеси водоочистки і водопідготовки

Решітки. Перша стадія водоочистки полягає у видаленні з води великих плаваючих предметів і зваженого сміття. На подальших стадіях обробки води використовуються тонші решета, що дозволяють видалити з неї дрібний зважений матеріал.

Аерування води може здійснюватися різними способами, наприклад в каскадах водопадів. Цей процес приводить до видалення з води діоксиду вуглецю, сірководня і летких масел, які можуть надавати воді якого-небудь смаку або запаху. При аеруванні також відбувається окислення розчинних у воді іонів заліза і марганцю.

Флокуляція. Цей процес включає обережне збовтування води, що приводить до конгломерації дрібних часток з утворенням більших, таких, що швидко осідають на дно. До флокулянтів належать неорганічні або органічні високомолекулярні сполуки, які сприяють утворенню агрегатів у результаті об'єднання кількох часток за допомогою макромолекули адсорбованого або хімічно зв'язаного полімеру. Невеликі добавки цих речовин істотно змінюють стабільність дисперсій. Вони прискорюють утворення пластівців гідроксидів алюмінію і феруму, осадження пластівців, збільшують щільність коагулянту та ступінь прояснення води [9, с.141]

Флотація ґрунтується на різній змочуваності мінералів водою. Суть процесу полягає у специфічній взаємодії завислих речовин з бульбашками тонкодиспергованого у воді повітря з подальшим утворенням на поверхні води шару піни з речовинами, які вилучають. Флотацією можна очищувати воду від твердих завислих часток, нафтопродуктів, масел та інших емульгованих рідких речовин, а також від окремих йонів розчинених речовин. [9, с. 97]

Седиментація. У цьому процесі відбувається видалення зважених у воді часток в результаті їх осідання на дно.

Фільтруванням називають процес розділення неоднорідних систем (суспензій) за допомогою пористих перегородок, які затримують одну (тверду) фазу цих систем і пропускають іншу (рідку).

Хімічна підготовка води проводиться по-різному, залежно від якості води, що забирається з річки або іншого резервуару. Нижче вказані найбільш споживані форми хімічної підготовки води:

Коагуляція. Для коагуляції зважених у воді дрібних і колоїдних часток в неї додають спеціальні коагулянти, під дією яких у воді утворюються легкі суспензії. Вони характеризуються достатніми розмірами часток і щільністю, щоб їх можна було видалити седиментацією. Для видалення лужних речовин, що містяться у воді, зазвичай використовуються такі коагулянти, як алюмінат натрію і сульфат алюмінію.

Дезинфекція. Для руйнування мікроорганізмів, що містяться у воді, її дезинфікують, як правило, з використанням рідкого хлору, хлорного вапна або порошкоподібного гіпохлориту кальцію. Хлорування зазвичай є останньою стадією водопідготовки.

Зм'якшування води. У цьому процесі усувається жорсткість води, що викликається розчиненими в ній солями кальцію і магнію. З цією метою на водопровідних станціях у воду зазвичай додають гідроксид кальцію або карбонат натрію. Для зм'якшування води можуть використовуватися також іонообмінні смоли.


Подобные документы

  • Загальна характеристика основних видів альтернативних джерел енергії. Аналіз можливостей та перспектив використання сонячної енергії як енергетичного ресурсу. Особливості практичного використання "червоного вугілля" або ж енергії внутрішнього тепла Землі.

    доклад [13,2 K], добавлен 08.12.2010

  • Використання сонячної енергетики. Сонячний персональний комп'ютер (ПК): перетворення сонячного світла на обчислювальну потужність. Вітроенергетика як джерело енергії для ПК. Комбінована енергетична система. Основні споживачі енергії нетрадиційних джерел.

    курсовая работа [3,9 M], добавлен 27.01.2012

  • Загальні вимоги до систем сонячного теплопостачання. Принципи використання сонячної енегрії. Двоконтурна система з циркуляцією теплоносія. Схема роботи напівпровідникового кремнієвого фотоелемента. Розвиток альтернативних джерел енергії в Україні.

    реферат [738,1 K], добавлен 02.08.2012

  • Альтернативні джерела енергії: вода. Енергія води, приливів, гідроенергія. Біологічні і фізичні наслідки будівництва приливних електростанцій. Перспективи вітрової енергетики в Україні. Сонячна енергія та її використання. Перспективи сонячної енергетики.

    реферат [21,5 K], добавлен 07.12.2010

  • Коеволюція як процес існування умов, необхідних для збереження людства у складі біосфери. Застосування альтернативної енергії. Основні відомості про сонячну енергетику, її переваги, недоліки, розвиток в Україні. Принцип роботи сонячної електростанції.

    реферат [757,4 K], добавлен 14.04.2015

  • Обґрунтування необхідності дослідження альтернативних джерел видобування енергії. Переваги і недоліки вітро- та біоенергетики. Методи використання енергії сонця, річок та світового океану. Потенціальні можливості використання електроенергії зі сміття.

    презентация [1,9 M], добавлен 14.01.2011

  • Основні види альтернативних джерела енергії в Україні, технології їх використання: вітряна, сонячна та біогазу. Географія поширення відповідних станцій в Україні. Сучасні тенденції та оцінка подальших перспектив розвитку альтернативних джерел енергії.

    курсовая работа [1,4 M], добавлен 17.05.2015

  • Переваги та недоліки сонячних електростанцій різних типів, перспективні технології для покращення роботи як сонячних елементів, так і сонячних електростанцій. Аналіз розвитку малої енергетики у світі та в Україні на основі відновлюваних джерел енергії.

    статья [635,5 K], добавлен 22.02.2018

  • Швидкий розвиток енергетики на відновлюваних і невичерпних джерелах. Вітрова, сонячна, водна енергетика та енергія приливів. Вітрові електростанції в Україні. Перспективні регіони країни для розвитку сонячної енергетики. Гідравлічна енергія річок.

    презентация [195,6 K], добавлен 24.05.2012

  • Використання сонячних систем гарячого водопостачання в умовах півдня України. Проектування сонячної системи гарячого водопостачання головного корпусу ЧДУ ім. Петра Могили та вибір режиму її експлуатації. Надходження сонячної енергії на поверхню Землі.

    курсовая работа [1,1 M], добавлен 05.10.2011

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.