Использование атомной энергетики для решения проблем дефицита пресной воды.

 Согласно данным ЮНЕСКО к 2050 году 7 миллиардов человек в 60 странах (по пессимистическим прогнозам) или 2 миллиарда человек в 48 странах (по оптимистическим прогнозам) столкнутся с проблемой нехватки воды. Пресная вода стремительно превращается в дефицитный природный ресурс. За XX столетие ее потребление увеличилось в 7 раз, тогда как население планеты выросло всего втрое. Не случайно 2003 год был объявлен ООН Международным годом пресной воды. Недостаток пресной воды становится ограничением на пути развития многих стран Азии и Северной Африки и периодически приводит к вооруженным конфликтам за право обладания ресурсами. В свое время генсек ООН Бутрос Бутрос-Гали предположил, что следующая война на Ближнем Востоке будет уже из-за воды: по данным ООН, в этом регионе около 50 млн. человек не имеют возможность потреблять качественно очищенную воду, еще 100 млн. чел – вообще не имеют доступа к пресной воде. Нехватка пресной воды все больше ощущается даже в таких странах, как Соединенные Штаты, где с ежегодным уровнем осадков дело обстоит совсем неплохо. Во многих областях Соединенных Штатов потребность в пресной воде для бытовых нужд, сельского хозяйства и промышленности превышает ее имеющиеся запасы. В таких странах, как Израиль или Кувейт, где уровень осадков очень низок, запасы пресной воды совершенно не соответствуют потребностям в ней, которые; возрастают в связи с модернизацией хозяйства и приростом населения. В конце концов, все человечество окажется перед необходимостью рассматривать океаны как источник воды. Растущий дефицит пресной воды во многих регионах мера, отсутствие или недостаток ее в засушливых и пустынных районах, богатых природными ресурсами и перспективных для освоения, поставили перед мировым сообществом задачу искусственного производства пресной воды из морской. Запасы морской воды в обозримом будущем практически не ограничены. Иначе говоря, выход из ситуации заключается в опреснении и дальнейшем использовании морских и грунтовых вод. На береговых территориях опреснение морской воды предлагает реальную альтернативу решения проблемы водного дефицита. Опреснение морской воды уже стало реальным и надежным промышленным процессом. В связи с этим к настоящему времени в мире получили широкое распространение опреснительные установки различных типов, и все они для своей работы требуют энергию в виде тепловой, механической или электрической. Все эти виды энергии сегодня получают сжиганием органического топлива, т.е. невозобновимых природных ресурсов - неэкономичны, неэкологичны. А в соответствии с прогнозами мирового рынка, потребности в опреснении морской воды неуклонно возрастают. Сегодня ядерное оружие представляет собой огромную опасность; в то же время в этой сфере открывается исторический шанс. Для того, чтобы всей планетой перейти на следующую ступень - ступень твердого всеобщего согласованного отказа от ядерного оружия и предотвращения его попадания в опасные руки, а в перспективе и вовсе исключения исходящей от него угрозы миру – использовать его только в мирных целях. И один из вариантов мирного использование его для опреснения морской воды.

 Поэтому, целевыми установками работы является: выявление  перспектив развития опреснения морской воды на атомных установках.

Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи:

 1.Изучить различные технологии опреснения морской воды и выявить проблемы их использования.

2. Охарактеризовать способы опреснения морской воды на атомных установках.

3. Познакомиться с опытом опреснения морской воды в различных странах мира.

  Водный кризис и водный стресс.

В связи с крайней неравномерностью распределения водных ресурсов в мире и столь же неравномерным развитием экономики значительная часть стран мира испытывает недостаток воды. В современной науке о воде широко используются термины "водный стресс" и "водный кризис". В соответствии с Всемирной программой оценки воды, водный стресс определяется как ситуация нехватки воды удовлетворительного качества и количества для обеспечения нужд людей и окружающей среды, а водный кризис - как текущий распространенный и хронический недостаток безопасного и достаточного количества питьевой воды. Примерно треть населения мира испытывает водный стресс. В качестве критерия стрессированности региона принята удельная (на душу населения) водообеспеченность менее 1700куб.м в год. Высокая концентрация солей делает морскую воду непригодной для питья и для большинства других целей. Морская вода губительна для человека, пить её нельзя даже в крайних случаях. Морская вода не утоляет жажду, а лишь ускоряет обезвоживание организма и тем самым приближает его гибель. Снижение содержания солей в морской воде или солоноватых водах до уровня, при котором вода становится пригодной к использованию, называется опреснением воды Сегодня наиболее распространены две технологии опреснения: многоступенчатый процесс дистилляции, или паровой компрессии, и обратный осмос, который осуществляется при помощи электрических насосов. Опреснение воды энергозатратно. Процесс обычно сопровождается сжиганием полезных ископаемых. Это не выгодно не только экономически, но и вредит экологии планеты из-за выброса больших объемов парниковых газов в атмосферу. Большая часть таких заводов расположена на Ближнем Востоке; крупнейшие из них производит более 400 тыс. куб.м. пресной воды в день.

ОПРЕСНЕНИЕ ПУТЕМ ДИСТИЛЛЯЦИИ (ПЕРЕГОНКИ)

Воду можно отделить от растворенных в ней солей дистилляцией (перегонкой). Этот процесс основан на том принципе, что вода представляет собой летучее вещество, а соли являются нелетучими веществами. Принцип дистилляции довольно прост, но с его промышленным использованием связано много проблем  Одна из наиболее успешных попыток обойти ряд таких трудностей привела к разработке процесса многостадийной флеш-дистилляции, который схематически изображен и подробно рассказана на рис. 1. (приложения).  На рис. 2 (приложения) показана большая промышленная установка по опреснению морской воды методом многостадийной флеш-дистилляции. Такая установка способна вырабатывать ежедневно около 9 миллионов литров пресной воды. Основная часть затрат при осуществлении любого варианта процесса дистилляции связана с большими потребностями в тепловой энергии. Для типичной установки многостадийной флеш-дистилляции стоимость пара составляет приблизительно 40% от стоимости получаемой пресной воды. В связи с этим предложено множество других способов опреснения воды, которые не связаны с необходимостью ее испарения. В одном из способов пресную воду удаляют из морской воды путем ее замораживания. При образовании льда из морской воды растворенные в ней соли не попадают в него. Однако, процесс замораживания тоже требует затрат энергии. Таким образом, мы пришли к выводу, что опреснение путем дистилляции (перегонки) энергозатратно, т.е. неэффективно.

ОПРЕСНЕНИЕ ВОДЫ МЕТОДОМ ОБРАТНОГО ОСМОСА

При опреснении воды методом обратного осмоса пресную воду отделяют от растворенных в ней солей при помощи мембраны, проницаемой для воды, но непроницаемой для солей. Если прикладываемое к рассолу давление превысит осмотическое, то вода будет проходить через мембрану в обратном направлении, другими словами, пресная вода будет выдавливаться из рассола через мембрану. Этот процесс, называемый обратным осмосом, схематически показан на рис. 3. (приложения). При выявлении различных технологий опреснения морской воды мы выявили некоторые проблемы:

- все они используют тепловую энергию, т.е. невозобновляемые природные ресурсы;

- все они энергозатратны;

- все они неэкологичны.

На главную