Экономия запасов пресной воды

Человечество потребляет на свои нужды огромное количество пресной воды. Основными её потребителями являются промышленность и сельское хозяйство. Сильно увеличивается потребность человека в воде на коммунально-бытовые нужды. При сохранении наших темпов потребления и с учётом прироста населения и объёмов производства человечество может исчерпать все запасы пресной воды В своей работе я произвожу некоторые математические расчёты показывающие, как человек может сохранить водные ресурсы нашей планеты.

Сегодня человечество вплотную столкнулось с острейшими глобальными проблемами современности, угрожающими самому существованию цивилизации и даже самой жизни на нашей планете. Проблема взаимоотношения общества и природы – одна из самых острых среди множества проблем, волнующих человечество. Серьёзной глобальной проблемой в настоящее время становится ограничение запасов пресной воды на Земле.

В условиях бурного развития промышленности, интенсификации сельского хозяйства, расширения площади орошаемых земель, а так же улучшения культурно-бытовых условий жизни людей постоянно значительно растут водопотребление и другие формы использования водных ресурсов.

Увеличение расхода воды промышленностью связано не только с быстрым её развитием, но и с ростом водоёмкости производств, т. е. с ростом расхода воды на единицу продукции. Так, на производство 1 т хлопчатобумажной ткани фабрики расходуют около 250 м³ воды, на производство 1 т синтетического волокна – 2500-5000м ³. Много воды требуется химической промышленности. Так на производство 1 т аммиака затрачивается около 1000 м³ воды, 1 т синтетического каучука – 2000 м³ воды. Весьма водоёмка цветная металлургия: на выплавку 1 т никеля расходуется 4000 м³ воды.

Огромное количество воды потребляют современные крупные теплоэлектростанции. Только одна станция мощностью в 300 тыс. кВт расходует до 120 м³/с воды, или более 300 млн. м³/год. Валовое потребление воды для этих станций в перспективе возрастёт примерно в 9-10 раз.

Воду для охлаждения используют многие предприятия машиностроения, металлообработки, коксохимии, сланцепереработки, тепловые электростанции. Расход воды на этих предприятиях для охлаждения достигает 80% от всего количества воды, используемой в производстве.

Главный потребитель пресной воды – сельское хозяйство: на его нужды уходит 60 – 80% всей пресной воды.

В современных условиях сильно увеличиваются потребности человека в воде на коммунально-бытовые нужды. Объем потребляемой воды для этих целей зависит от региона и уровня жизни, составляя от 3 до 700 литров на одного человека. У нас в Надыме, например, на каждого жителя приходится около 600 литров воды.

Человек использует очень большие запасы воды, не задумываясь о том, что на нашей планете их не так много. Общие запасы воды на Земле составляют около 1386 млн. км³. Большая часть (около 97,5%) – вода солёная или в значительной мере минерализованная. На Мировой океан приходится 96,5% объёма водной массы. Объём пресных вод составляет около 35 млн. км³, или 2,5% общих запасов воды на Земле. Большая часть пресных вод (68,7%) сосредоточена в ледниках и снежном покрове (основные запасы находятся в Антарктиде). Приток материковых вод в Мировой океан (ежегодно возобновляемые водные ресурсы) составляет 45 тыс. км³.

Из анализа водопользования за 5 – 6 прошедших десятилетий вытекает, что ежегодный прирост безвозвратного водопотребления, при котором использованная вода безвозвратно теряется для природы, составляет 4 – 5%. Перспективные расчеты показывают, что при сохранении таких темпов потребления с учетом прироста населения и объемов производства к 2100 году человечество может исчерпать все запасы пресной воды.

Человечество стоит на пороге экологической катастрофы. В связи с этим возникает вопрос, есть ли пути выхода из сложившегося положения? Несмотря на трудности, экологическую проблему решить можно.

Например, в промышленности ряд «мокрых» технологических процессов успешно можно заменить «сухими». Наиболее существенная экономия воды при этом достигается заменой водяного охлаждения воздушным. Так, на современных нефтеперерабатывающих заводах внедрение воздушного охлаждения позволяет сократить производительность оборотных систем на 60-70%, а это обеспечивает снижение расхода потребляемой воды в 3-4 раза и сточной воды на 25-30%. Расход оборотной воды при применении воздушного охлаждения на нужды заводов азотной промышленности сокращается на 40-45%, заводов хлорорганической промышленности – на 65-70%

Комбинирование аппаратов воздушного охлаждения с энерготехническими комплексами с использованием теплоты химических реакций даёт возможность сократить водопотребление, например, на получение 1 т аммиака с 32 до 8 м³, на 1 т слабой азотной кислоты – с 10 до 0,3 м³, на 1 т серной кислоты – с 5,3 до 3,1 м³, на 1 т экстракционной фосфорной кислоты – с 77 до 3 м³ и т. д.

Большими резервами сокращения потребления воды обладают существующие системы гидротранспорта. Так, удельный расход воды на предприятиях теплоэнергетики для транспортировки 1 т золы при замене гидравлической системы на пневмогидравлическую сокращается с 20-40 до 3-4 м³. Можно сократить потребление свежей воды промышленными предприятиями за счёт развития оборотного и последовательного водоснабжения.

Процесс замены современных технологий на безотходные и даже малоотходные потребует нескольких десятилетий, а техногенное воздействие на природную среду в связи с постоянным ростом промышленного роста непрерывно увеличивается. В связи с этим наряду с разработкой безотходных технологий разрабатываются и внедряются такие системы водного хозяйства предприятий, промышленных узлов и территориально-производственных комплексов, при которых все жидкие отходы после соответствующей обработки возвращаются для повторного использования или перерабатываются во вторичное сырьё.

Основной базой для создания замкнутых систем хозяйства являются оборотные системы водоснабжения. Широкое применение систем оборотного использования воды на промышленных предприятиях позволяет отказаться от забора из водоёмов более 220 км³ воды ежегодно. В настоящее время около 70% потребности предприятий в воде на производственные нужды уже обеспечивается из систем оборотного и повторного водоснабжения.

Преимущество замкнутой системы водоиспользования в полном предотвращении загрязнения водоёмов сточными водами, значительном сокращении потребления природной воды и создании благоприятных условий для утилизации отходов производств, сбрасываемых со сточными водами.

Бытовые сточные воды включают воды от кухонь, туалетных комнат, душевых, бань, прачечных, столовых, больниц, хозяйственные воды, которые образуются при мытье помещений, и др. Они поступают из жилых и общественных зданий, от бытовых помещений промышленных предприятий и др. В бытовых сточных водах органическое вещество в загрязнениях составляет 58%, минеральные вещества – 42%.

Суммарные затраты на очистку сточных вод в среднем составляют 10-15, иногда 20-25% общей сметной стоимости промышленных предприятий. Высокая стоимость сооружений для очистки сточных вод, а также тот факт, что с помощью очистных сооружений не всегда можно решить проблему защиты биосферы от вредного воздействия непрерывно развивающегося промышленного производства, привели к необходимости поиска более эффективных способов охраны водоёмов от загрязнения. Эта проблемы может быть успешно решена путём создания экологически безопасных, малоотходных и там, где это возможно, безотходных технологических процессов и территориально-производственных комплексов.

Даже те факторы, которые мы не замечаем в повседневной жизни, могут принести огромный ущерб количеству пресной воды.

Не каждый вспомнит про неплотно закрытый вчера вечером кран. Мы не задумываемся о том, сколько при этом можно потерять воды. Оказывается, в одну минуту утекает 14 капель воды. Объем одной капельки 0,1 см, таким образом можно потерять за 6 часов 0,5 литров воды. И это только в одной квартире! В городе Надыме население составляет 48564 человека. Если каждый житель города на ночь не закроет хорошо кран, то израсходуется 24282 л воды. Это только за одну ночь, а за месяц можно потерять 728460 л воды. В Москве население составляет 13 млн. человек и если в столице России каждый оставит на ночь не полностью закрытый кран, то уйдёт 6500000 л воды. А за месяц мы потеряем 195000000 л воды. Если посчитать, сколько воды мы потеряем в России, то получатся такие цифры: за одну ночь 70000000 л воды, за неделю 490000000 л воды, за месяц 2100000000 л воды, за пол года 12600000000 л воды, за год 25200000000 л воды, а за пять лет 126000000000 л воды. Это ещё в России, а в мире население составляет 6,5 млрд. человек и получаются такие цифры: за ночь 3250000000 л воды, за месяц 97500000000 л воды, за год 1170000000000 л воды, а за пять лет 5850000000000 л воды

Количество воды, потерянное при не перекрытом хорошо кране

Надым Москва Россия Земля

1 ночь 24 282 л 6,5 млн. л 70 млн. л 3,25 млрд. л

1 неделя 169 974 л 45,5 млн. л 490 млн. л 22,75 млрд. л

1 месяц 728 460 л 195 млн. л 2,1 млрд. л 97,5 млрд. л

6 месяцев 4 370 760 л 1,17 млрд. л 12,6 млрд. л 585 млрд. л

1 год 8 741 520 л 2,34 млрд. л 25,2 млрд. л 1 170 млрд. л

5 лет 43 707 600 л 11,7 млрд. л 126 млрд. л 5 850 млрд. л

По истине цифры астрономические, но мною, конечно, не было учтено, что большинство людей живут семьями и имеют общий кран на 2-6 человек. Поэтому цифры можно сократить в 3 раза. Но это мало меняет ситуацию.

Есть выход спасти человечество от этой трагедии – найти способ использовать морскую воду или воду, содержащуюся в ледниках, в качестве питьевой. Последние исследования на Марсе показали что, вода, заключённая в его ледниках, является экологически-чистой. Но, даже если человек сможет использовать эту воду в качестве питьевой, но не научится расходовать её экономично, то воды хватит на гораздо меньший период времени, чем с разумным её использованием.