Опреснение как спасение. Когда в Крыму питьевой станет морская вода
Коллаж © LIFE. Фото © Shutterstock
» src=»https://static.life.ru/publications/2020/10/5/870551647781.1416.jpg» loading=»lazy» style=»width:100%;height:100%;object-fit:cover»/>
В Российском химико-технологическом университете предложили свой вариант успешной и проверенной в жарких странах технологии.
Что происходит с водой в Крыму
Происходит то, что после известных событий в 2014 году полуострову перекрыли Северо-Крымский канал и люди остались без источника практически всей своей питьевой воды. И на сегодняшний день у них есть только несколько водохранилищ. А поскольку минувшее лето оказалось засушливым, эти водохранилища обмелели и стало совсем плохо. В Симферополе воду включают лишь на несколько часов утром и вечером. К примеру, в микрорайоне «Загородный» с 6 до 9 утра и с 6 до 9 вечера, а, скажем, в «Каменках» вообще только с 18 до 22. Для нормальной жизни городу нужно около 160 тысяч кубометров воды в сутки, и 60 тысяч сейчас катастрофически не хватает.
На Украине вновь заявили, что не будут возобновлять поставку воды в Крым
Что делать собираются?
Во-первых, бурить скважины. Глава Крыма Сергей Аксёнов в конце октября сообщил, что сейчас активно работают три и они дают 11 тысяч кубометров в сутки. Принято решение о бурении ещё трёх, и это удвоит объём получаемой воды. Кроме того, по словам главы региона, в районе Вилинского водозабора бурят ещё пять скважин на 15 тысяч кубов в сутки (в общей сложности). Однако, как признаёт он сам, использование подземных вод в таких объёмах «чревато последствиями».
Далее — есть план по очистке воды из реки Салгир, куда сливают канализационные стоки. Надо сказать, это будет весьма непростая задача: уровень загрязнения в реке примерно в 1000 раз выше предельно допустимых норм. Крымское правительство направило федеральным властям свою программу по строительству под Симферополем очистных сооружений.
И, наконец, совершенно уникальный для России проект — опреснение морской воды. Как рассказал Аксёнов в эфире «Крым 24», этот процесс планируется запустить в селе Фрунзе Сакского района. Ранее сообщалось, что местом строительства будущей станции станет село Николаевка.
Сначала будут ставиться опытные образцы — две установки по 20 тысяч кубических метров в сутки
» ratio=»1/1″ src=»https://static.life.ru/publications/2020/10/5/698127206621.8346.jpg» loading=»lazy» style=»width:100%;height:100%;object-fit:cover»/>
» ratio=»1/1″ src=»https://static.life.ru/publications/2020/10/5/698127206621.8346.jpg» loading=»lazy» style=»width:100%;height:100%;object-fit:cover»/>
Ведущие российские университеты подключились к спасению полуострова и предложили свои варианты опреснительной станции. Одна из концепций разработана в Российском химико-технологическом университете. Там рассказали, что в любом случае будущий опреснитель должен работать по технологии обратного осмоса — она позволяет получать пресную воду при минимальных затратах электричества.
На данный момент энергопотребление для производства одного кубометра пресной воды по технологии обратного осмоса будет составлять для Черноморского побережья около двух киловатт на кубометр, в то время как другие альтернативные технологии, допустим установки мгновенного вскипания, будут тратить от 30 киловатт на кубометр и выше, то есть в 15–20 раз выше
Научный сотрудник Мембранного центра РХТУ им. Д.И. Менделеева
» ratio=»1/1″ src=»https://static.life.ru/publications/2020/10/5/1415285340290.2026.png» loading=»lazy» style=»width:100%;height:100%;object-fit:cover»/>
» ratio=»1/1″ src=»https://static.life.ru/publications/2020/10/5/1415285340290.2026.png» loading=»lazy» style=»width:100%;height:100%;object-fit:cover»/>
Соль жизни. Почему во время войны раненым переливали морскую воду
Что такое обратный осмос
Для начала так: бывает, так скажем, естественный осмос. По сути, вроде диффузии. Имеется некая ёмкость, и она разделена на две половины специальной полупроницаемой мембраной. Это значит, что мембрана воду пропускает, а то, что в этой воде плавает, — нет. Кстати говоря, такая мембрана — изобретение самой природы: она есть, например, у куриного яйца прямо под скорлупой.
Так вот, с одной стороны мы наливаем слабый раствор, допустим, той же соли. А с другой стороны наливаем ядрёный рассол. И вот он, осмос: если не предпринимать никаких дополнительных усилий, вода из слабого раствора естественным образом понемногу будет переходить сквозь мембрану туда, где находится суровый концентрат, и этот концентрат будет разбавляться. Из рассола вода на ту сторону тоже уходит, но сравнительно мало, потому что огромное количество кристалликов соли не даёт ей пройти. То есть в результате мы через какое-то время получаем с обеих сторон раствор в одинаковой концентрации.
Но нам-то надо наоборот, чтобы из рассола вода активно шла на другую сторону, а соль оставалась на мембране. Для этого надо что-то сделать. А именно — создать давление с той стороны, где рассол. Примерно в 50–100 атмосфер. Это будет продавливать концентрат через мембрану. Поэтому процесс и называют обратным осмосом.
Вода из воздуха. Инженеры придумали, как не умереть от жажды даже в пустыне
Как работает опреснительная станция
По обратноосмотическому принципу так: сначала морская вода собирается в специальный бак, а оттуда насосами закачивается, собственно, туда, где установлены мембраны и создано очень сильное давление.
Исходная вода, прежде чем поступить в аппарат обратного осмоса, должна пройти качественную очистку по коллоидным веществам. Это прежде всего фитопланктон, микроколлоиды органического и неорганического типа. И в дальнейшем после установки ультрафильтрации вода уже может поступать на обратноосмотическое опреснение
Научный сотрудник Мембранного центра РХТУ им. Д.И. Менделеева
» ratio=»1/1″ src=»https://static.life.ru/publications/2020/10/5/1415285340290.2026.png» loading=»lazy» style=»width:100%;height:100%;object-fit:cover»/>
» ratio=»1/1″ src=»https://static.life.ru/publications/2020/10/5/1415285340290.2026.png» loading=»lazy» style=»width:100%;height:100%;object-fit:cover»/>
В РХТУ отметили, что их проект опреснительной станции предусматривает использование только отечественных мембран. По словам Андрея Лойко, они уже не первый год успешно используются везде, где нужен обратный осмос.
Институт принимал активное участие в разработке мембран для обратного осмоса. В 2013–2014 годах под эгидой Роснанотеха было запущено современное перспективное производство этих мембран. Завод находится в городе Владимире
Научный сотрудник Мембранного центра РХТУ им. Д.И. Менделеева
» ratio=»1/1″ src=»https://static.life.ru/publications/2020/10/5/1415285340290.2026.png» loading=»lazy» style=»width:100%;height:100%;object-fit:cover»/>
» ratio=»1/1″ src=»https://static.life.ru/publications/2020/10/5/1415285340290.2026.png» loading=»lazy» style=»width:100%;height:100%;object-fit:cover»/>
Специалист подчеркнул, что вуз предлагает свою помощь и в решении важнейшего вопроса, куда девать рассол. Обычно его сливают в море подальше от берега — и он благополучно перемешивается с окружающей водой. Но не везде есть подходящая для этого скорость движения воды. Если он будет застаиваться, это может обернуться бедой для экологии.
Концентрированный рассол имеет существенно более высокую плотность. Естественно, при сбросе он будет опускаться на дно, и если конвективные потоки, перемешивающие общую массу, будут слабые, то с течением времени может получиться не очень хорошая ситуация
Научный сотрудник Мембранного центра РХТУ им. Д.И. Менделеева
» ratio=»1/1″ src=»https://static.life.ru/publications/2020/10/5/1415285340290.2026.png» loading=»lazy» style=»width:100%;height:100%;object-fit:cover»/>
» ratio=»1/1″ src=»https://static.life.ru/publications/2020/10/5/1415285340290.2026.png» loading=»lazy» style=»width:100%;height:100%;object-fit:cover»/>
Где в мире опресняют морскую воду
Естественно, там, где очень жарко. Крупнейшие в мире комплексы находятся в Саудовской Аравии. Они производят более миллиона кубометров пресной воды в сутки. Чуть менее мощную станцию — на 909 тысяч кубов — строят сейчас в Объединённых Арабских Эмиратах. А в Израиле путём опреснения получают около половины всей питьевой воды.
А вот в казахстанском Актау (в прошлом Шевченко) на берегу Каспийского моря вообще нет природных источников питьевой воды — город построили в безводной пустыне, он живёт только на опреснении. Ещё в конце 60-х здесь появились первые «самовары» — испарительные установки: станция работала на технологии выпаривания.
Опреснители морской воды с испарительными установками в городе Шевченко (ныне Актау). Фото © Википедия
Пар, идущий с ТЭЦ, использовали в качестве дистиллята и смешивали со слабоминерализованной артезианской водой. Получалась пригодная для питья вода. А с 1972 года станцию «подключили» к ядерному реактору БН-350. Так появился первый в мире атомный опреснитель. Он вырабатывал 120 тысяч кубов воды в сутки. Завод приготовления дистиллята в Актау существует и сейчас, только он работает уже не от атомной энергии, а от газовых ТЭС.
Когда построят в Крыму?
Как обещает глава Крыма, возведение опреснительной станции одновременно с прокладкой водовода займёт «ориентировочно один год и два месяца».
Если решения будут приняты в середине ноября, то ориентировочно мы ожидаем (в случае самого худшего варианта, что у нас вообще не будет осадков) вернуться к нормальному водоснабжению к концу 2021 года
» ratio=»1/1″ src=»https://static.life.ru/publications/2020/10/5/1525703821352.2476.jpg» loading=»lazy» style=»width:100%;height:100%;object-fit:cover»/>
» ratio=»1/1″ src=»https://static.life.ru/publications/2020/10/5/1525703821352.2476.jpg» loading=»lazy» style=»width:100%;height:100%;object-fit:cover»/>
Между тем, по расчётам специалиста РХТУ, на строительство может понадобиться примерно 2,5 года.
Основное время будет потрачено на проектирование и прохождение всех необходимых экспертиз. На это уйдёт не меньше года, может быть, и полтора года. А после утверждения проекта строительство может быть достаточно стремительным, в течение года эта станция может быть построена
Научный сотрудник Мембранного центра РХТУ им. Д.И. Менделеева
» ratio=»1/1″ src=»https://static.life.ru/publications/2020/10/5/1415285340290.2026.png» loading=»lazy» style=»width:100%;height:100%;object-fit:cover»/>
» ratio=»1/1″ src=»https://static.life.ru/publications/2020/10/5/1415285340290.2026.png» loading=»lazy» style=»width:100%;height:100%;object-fit:cover»/>
В РХТУ поведали, что удельные капитальные затраты на производство одной тонны пресной воды в час по технологии обратного осмоса составляют 15–20 тысяч долларов. Заявленная общая мощность двух будущих «пробных» опреснителей — 40 тысяч тонн в сутки (тонна и кубометр — одно и то же), значит, 1,6 тысячи тонн в час. Получается, что на их строительство понадобится минимум 25 миллионов долларов, это около двух миллиардов рублей. Ранее были названы более внушительные цифры: 20–30 миллиардов рублей на опреснитель только для нужд Симферополя. В любом случае, как заверили в химико-технологическом, это не слишком дорогостоящий проект, с учётом острейшей нехватки питьевой воды расходы быстро окупятся.
Все водохранилища Крыма
Крым хронически испытывает проблемы с водой. Связано это с географическими особенностями региона. А с недавних пор и с политическими причинами.
Как Крым борется с нехваткой воды:
После 2014 года второй способ приказал долго жить и крымчане уже 6-й год живут в режиме дефицита воды. Восемь крымских водохранилищ наполнялись днепровской водой: Межгорное (самое большое из них), Зеленоярское, Керченское, Самарлинское, Сокольское, Феодосийское, Фронтовое и Юзмакское. Семь из них располагаются в восточном Крыму. Они питают города на востоке – Феодосию, Щелкино, Керчь.
Сейчас все их наполняют за счет перекачки через Новоивановский гидроузел воды из Белогорского и Тайганского водохранилищ, ранее использовавшихся для снабжения Белогорска. Также используют артезианские водозаборы, первым из которых стал Нежинский. Строится новый водовод в Феодосию и Керчь для обеспечения бесперебойной подачи воды.
Нередко запасов воды хватает буквально впритык. К концу года уровень воды в Белогорском и Тайганском водохранилищах падает почти до критических отметок.
Засушливые северные, восточные и западные регионы потихоньку превращаются в пустыню. Ежегодно в эксплуатацию вводятся новые артезианские скважины. Но на место выкачанной из недр пресной воды приходит соленая морская. Например, в поселке Оленевка вода уже давно имеет характерный соленый привкус.
В селах ситуация с водой не лучше, чем в городах. Поэтому в каждом селе есть 1-2 искусственных озера или пруда, в которых собирается талая и дождевая вода из рек, ручьев, балок. Некоторые из таких водоемов принято называть водохранилищами – Хмелевское, Горлинское, Пятое (Пашала). Многие из них очень живописны, к ним приезжают на фотосессии и пикники.
В селах степного Крыма озера преимущественно соленые, поэтому не годятся для питья и полива.
Дальше пойдет рассказ про основные водохранилища Крыма, о том, какие города и населенные пункты они питают, каков их запас и источники наполнения.
Крымские водохранилища намного меньше по площади и объему чем крупнейшие искусственные водоемы России. Так, Братское водохранилище на вытекающей из Байкала Ангаре больше самого крупного из крымских в 2640 раз.
Всего в Крыму построено 23 водохранилища общим объемом 399,47 млн м³. Из них 15 – водоемы естественного стока (объём – 249,97 млн м³), а 8 – наливные водоемы Северо-Крымского канала (объёмом 149,5 млн м³). Водохранилища находятся в ведении Госкомводхоз РК, министерства жилищно-коммунального хозяйства РК, управлении Северо-Крымского канала, государственного комитета по водному хозяйству и мелиорации РК и муниципальных образований городов и районов.
Общие годовые объемы потребления воды в Крыму (без учета Севастополя и района) составляют 310 млн м³ – почти весь запас водохранилищ. Кстати, а вот и текущие тарифы на воду в Крыму и Севастополе.
Чернореченское водохранилище
Самым крупным водохранилищем Крыма является Чернореченское – 64,2 млн м³. Оно питает Севастополь и села Байдарской долины. Построили его в 1956 году, затопив для этого часть Байдарской долины. Вначале объем водоема составлял 33,2 млн м³ при высоте плотины в 28 метров. В 1977-1984 годах плотина выросла до 36 метров, а объем достиг текущих отметок.
Питают его реки Черная (в которую впадает Узунджа), Арманка, Верхняя Бага, Нижняя Бага, Боса. Больше всего воды в Чернореченское водохранилище поставляет Скельский источник, расположенный в русле реки Черная. Это второй по мощности карстовый источник Крыма (среднегодовой дебит – 1380 л/с). Из озера вытекает Черная река, которая течет по живописному каньону.
Симферопольское водохранилище
Создано в 1954 году в русле Салгира. Хотя первые идеи о его строительстве высказывались еще в период Первой Мировой войны.
При строительстве выбирали среди 3 вариантов его расположения – текущим, в районе Пионерского и в районе Заречного ниже слияния Ангары и Кизилкобинки.
Симферопольское водохранилище используется для орошения и питания Симферополя и ГРЭСа. Объём водоема – 36 млн м³. Высота плотины – 40 метра. При её строительстве применялось бурение скважин для их заполнения цементом. Всего пробурили 250 скважин по 25 метров.
Вначале воду использовали для орошения, потому в первые годы эксплуатации по водной глади ходили катера, на левом берегу оборудовали пляж (даже завезли песок), открыли заведения общепита. Но в 1961 году водохранилище стали использовать для питья, потому пляж закрыли.
Партизанское водохранилище
Построено в верховьях реки Альма в 1966 году для орошения и нужд Симферополя. Его водами пользуется Центральный район города. Площадь водоема — 34,4 млн м³.
Партизанское – не единственное водохранилище на Альме. Ниже по течению, около села Почтовое, расположено Альминское водохранилище – самое первое в Крыму, построенное в 1926 году. Туда вода подается из русла реки по 5-ти километровому каналу. На его базе была реализована первая крупная гидромелиоративная система Крыма.
Счастливенское водохранилище
Это не одиночное водохранилище, а целый комплекс из 3-х водоемов – Счастливое-1 (на реке Биюк-Узеньбаш), Счастливое-2 (на реке Манаготра), Ключевское (на ручье Карстовом). Воды всех водоемов собираются по системе тоннелей в Счастливенском (Счастливое-2). Общий объем – 11,8 млн м³.
Несмотря на то, что Счастливенское водохранилище расположено на северных склонах главной гряды Крымских гор, именно его воды питают Ялту. Это обеспечивается благодаря сквозному туннелю, пробитому в толще гор в 1964 году. Длина Ялтинского тоннельного водовода – 7216 метров.
В конце 80-х начали пробивать второй тоннель, но развал СССР остановил работу после бурения 2,2 км из 7 запланированных.
Также для питания ЮБК используют воды соседнего Загорского водохранилища, которые перекачивают в Счастливенское по 18-ти километровому водоводу.
Загорское водохранилище
Водоем построен на реках Кача и Стиля недалеко от села Синапное. Из-за того, что в него впадают 2 реки, водохранилище напоминает большие штаны. Объем водоема 27,85 млн м³, а его глубина – 43 метра. Расположено в живописном месте. С берега видны горы главной гряды – Кемаль-Эгерек, Гурзуфская яйла, а может быть и Роман-Кош.
Кача – еще одна (кроме Альмы и Биюк-Карасу) река полуострова, на которой построено больше 1 водохранилища. Под Бахчисараем на реке есть небольшое водохранилище Эгиз-Оба.
Изобильненское водохранилище
Из-за особенностей рельефа на южном берегу в Крыму есть только 1 крупное водохранилище – Изобильненское (объем – 13,25 млн м³). Расположен водоем в широкой Алуштинской долине у подножия горных массивов Бабуган и Чатыр-Даг. Его воды питают Алушту.
Наполняется оно водами реки Улу-Узень. Изобильненское водохранилище – самое глубокое в Крыму (70 метров). Высота плотины – 70 метров.
Тайганское водохранилище
Первое из водохранилищ на реке Биюк-Карасу. Получило название по селу Тайган (сейчас упразднено). Построено в 1938 году в Джайваганской балке. Объем 13,8 млн м³. Первоначально использовалось для орошения, после – для нужд Белогорска. Теперь применяется для переброски воды на восток Крыма.
Раньше водоем сразу наполнялся водами Биюк-Карасу, а после строительства Белогорского водохранилища вода вначале проходит 620-метровое перепускное сооружение.
Белогорское водохранилище
Когда объемов Тайганского водохранилища перестало хватать для орошения началось строительство дублирующего водоема. Второе водохранилище на Биюк-Карасу введено в эксплуатацию в 1970 году. Объем 23,3 млн. м³. Вода из него использовалась для орошения земель Белогорского, Нижнегорского и Советского районов.
Теперь применяется для нужд Белогорска и переброски воды на восток Крыма. Питается за счёт самого мощного карстового источника Крыма – Карасу-Баши.
Аянское водохранилище
Первое из водохранилищ, построенных для нужд Симферополя. Строительство продолжалось в 1927-1928 годы. После этого несколько раз модернизировалось. Текущий объем составляет 3,9 млн м³.
Питает водохранилище самый крупный источник Чатыр-Дага – Аянский. Из водохранилища вода поступает самотёком прямо на очистные сооружения столицы Крыма. До наших дней вдоль водовода сохранилось 2 каптажных здания.
Также в Крыму есть Льговское (на реке Мокрый Индол), Балановское (на Зуе), Старокрымское (на Чурук-Су) и Кутузовское (на реке Демерджи) водохранилища. Отдельно упомянем про самое необычное водохранилище Крыма.
Водохранилище Сикорского
Создание водосборников на плоских вершинах крымских яйл было популярно в связи с большими объемами выпаса скота на них. До сих пор на яйлах можно увидеть десятки таких «голей».
В 1906 году на Ай-Петринской яйле, недалеко от Таракташа, по проекту инженера И. К. Сикорского была построена стена-плотина единственного водохранилища на яйле. Причем оно было построено на основе инженерного расчета и научных данных. Наполнялось талой и дождевой водой и применялось для питания отар овец на яйлах. Просуществовало до землетрясения 1927 года. Тогда на дне водоема образовалась трещина и вода ушла в карстовые полости.
Периодически в Крыму появляются идеи о создании новых водохранилищ или об использовании для этих нужд вод крупных рек. Так несколько лет назад активно хотели использовать воды реки Коккозка для питания Севастополя. Теперь планируется наполнять Межгорное водохранилище за счет разворота вод Салгира, Бельбека, Качи и Альмы. Планы хотят воплотить в жизнь в 2024 году. Это позволит питать Саки, Евпаторию, Симферополь и северную сторону Севастополя.