Рассмотрим возможность использовать для станции водоподготовки технологический процесс аналогичный примененному при очистке бытовых сточных вод с получением на выходе дистиллированной воды.

Технически «модульные» блоки очистки бытовых сточных вод — механическая очистка → тонкая фильтрация/мембраны (УФ/НФ/ОО) → дистилляция (MED / вакуумные испарители) — вполне применимы для станции водозабора и способны дать дистиллят.

Однако есть важные различия и практические оговорки, которые нужно учитывать при переносе «как есть»:

1. Что из процесса очистки сточных вод можно использовать прямо

   • Модули тонкой очистки: ультрафильтрация → нанофильтрация/обратный осмос полезны и для сырой воды — удаляют микроорганизмы, коллоиды, растворённые вещества.

   • Многоступенчатая дистилляция (MED) с рекуперацией тепла — эффективно даёт дистиллят при правильной организации тепловых контуров (тепловой насос + MED).

   • Системы рекуперации тепла, CIP для мембран и схемы утилизации концентрата/шлама — применимы также.

2. Что нецелесообразно копировать без изменений

   • Биологическая очистка «активный ил» (аэротенки, анаэробные/денитрификация и т.п.) — применяется при очистке сточных вод для разрушения растворённой органики. Для исходной (сырой) природной воды биологические реакторы обычно не нужны и могут лишь добавить «биологический шлам», увеличить расходы на управление биомассой и риск вторичного загрязнения.

   • Станции для удаления жиров/грубого ила и сложной утилизации иловых масс — эти блоки нужны при обработке сточных вод; для нормальной поверхностной/подземной воды их роль минимальна.

3. Риски и технические требования при адаптации

   • Состав исходной воды. Для поверхностной воды важны мутность, органика, железо/марганец, биоугрозы, цвет, растворённые соли. Подбор предобработки (коагуляция/флокуляция, песчаная фильтрация, окисление для железа/мангана) обязателен — мембраны и дистилляторы нужно защищать.

   • Концентрат/шламы. RO и MED дают концентрат (солевой шлам). Для водозабора (особенно если вблизи населённых пунктов) потребуется схема безопасной утилизации/обезвоживания концентрата.

   • Энергетика. Дистилляция энергоёмка; только MED + рекуперация / тепловой насос делают её экономичной. Если планируется большой поток питьевой воды, часто выбирают RO (с последующей полировкой и обеззараживанием) как менее энергоёмкий путь до требуемого качества; MED чаще применяют когда нужен абсолютно высокий уровень дистиллята или когда есть доступ к дешёвому теплу.

   • Регламенты и санитария. Для водопроводной/питьевой воды существуют нормативы (параметры, методы контроля, дезинфекция). Система, изначально рассчитанная на сточные воды, должна быть перепроектирована и сертифицирована под требования питьевой/технической воды.

4. Практическая рекомендованная схема для станции водозабора

   • Приём/усреднение → грубая механика (решётки, песколов) → коагуляция/флокуляция → первичное осветление/седиментация → песчаная/многослойная фильтрация → УФ/О₃ (при необходимости для окисления железа/органики) → УФ/ультрафильтрация (защита мембран) → обратный осмос (при необходимости для деионизации) → MED (если нужен дистиллят) или альтернативно: пермеат ОО → полировка (ионный обмен/УФ/Cl₂) → хранение/распределение. Утилизация концентрата → обезвоживание/сушка.

Рассмотрим подробную поэтапную технологическую схему станции водозабора, которая на выходе даёт дистиллированную воду и обеспечивает её подачу в замкнутый цикл водоснабжения мегаполиса. Схема опирается на блоки и методы, описанные для технологического процесса очистки бытовых сточных вод (мембраны → MED → утилизация осадков → АСУТП и рекуперация тепла), но адаптирована под исходную (сырью для водозабора) и требования к циклу. .

Краткая логика системы

Приём сырой воды → механическая пред-очистка → физико-химическая подготовка (коагуляция/окисление) → тонкая фильтрация → мембранная ступень (УФ/УФильтрация → НФ/RO) → буферный резервуар пермеата → MED (многоступенчатая дистилляция) с рекуперацией тепла → полировка/обеззараживание → хранение дистиллята и подача в замкнутую сеть; концентраты/шламы направляются в модуль упаривания/обезвоживания/кристаллизации и безопасной утилизации.

Поэтапная схема (детально)

Этап 0 — Входные данные, мониторинг и буфер

1. Пункт приёма сырой воды: водозабор с реки/водохранилища/скважины с измерением дебита, датчиками мутности, температуры, электропроводности, уровня H₂S/Cl₂ и т.д. Поток идёт в усреднительный (буферный) резервуар-усреднитель для сглаживания колебаний качества и расхода.

Этап 1 — Первичная механическая очистка (защита оборудования)

1. Грубая механика: автоматические решётки (удаление >15–20 мм), шнековый транспортёр, пресс-компактор для твердого мусора.

2. Тонкие решётки / барабанные ситовые фильтры (5–10 мм).

3. Песколовки (горизонтальные аэрируемые) — удаление песка/минеральных частиц; шнековая подача в бункер.

4. Жироуловители / лямельные отстойники — при наличии жиров/масел.

Цель: удалить твердые фракции и грубые загрязнения, защитить мембраны и испарители от абразивной и органической нагрузки.

Этап 2 — Физико-химическая подготовка (если нужно)

1. Дозирование коагулянта/флокулянта и флокуляция (реакторы/камеры смешения) → снижение мутности и органики, формирование хлопьев. (Нужно при высокой мутности/органике в исходной воде.)

2. Осветление/радиальные отстойники → удаление флоков, часть фосфатов/коллоидов.

Примечание: биологические аэротенки (активный ил) обычно не применяются в процессе подготовки поверхностной/подземной воды для последующей дистилляции (они характерны для сточных вод); вместо этого — упор на коагуляцию, окисление (Cl₂/О₃/перманганат) для железа/марганца/органики.

Этап 3 — Фильтрация и защита мембран

1. Многослойная фильтрация (гравий/песок/антракит) и/или картриджные предфильтры для удаления оставшихся взвесей (защита мембран).

2. Угольные фильтры (GAC) — удаление летучих ОВ, вкуса/запаха, ОВ org. (опционально).

3. УФ-обеззараживание перед мембранами (для снижения биологической нагрузки и риска биообрастания).

Этап 4 — Мембранная очистка (основной объём растворённых веществ)

1. Ультрафильтрация (УФ) / нанофильтрация — удаление коллоидов, вирусов, большинства органики.

2. Обратный осмос (RO) — удаление растворённых солей; пермеат идёт далее, концентрат — в обработку/утилизацию. Ожидаемый коэффициент извлечения пермеата в зависимости от солёности: 50–85% (проектный подбор).

Примечание: для получения экономичного дистиллята часто комбинируют RO (удаляет ~99% солей) и затем MED — это снижает энергозатраты на испарение.

Этап 5 — Буфер пермеата и подготовка к дистилляции

1. Буферный резервуар чистой воды (пермеат RO) с насосами высокого давления и теплообменниками рекуперации. Контроль качества (TDS, органика, бактерии).

Этап 6 — Финишная очистка — дистилляция (MED)

1. Преднагрев через рекуперативные теплообменники: пермеат прогревается за счёт тепла конденсата/дистиллята (максимально использовать внутреннюю энергию). Температура предварительного подогрева обычно 40–60 °C (в зависимости от схемы).

2. Буфер тепла + высокоэффективный тепловой насос (COP ≈ 3–5) нагревает первую ступень MED; дальше идёт каскад многоступенчатого испарения (MED) в вакуумных камерах. Это даёт дистиллят высокой степени очистки

3. В MED применяются деаэрация, каплеуловители, вакуумные уплотнения; пар/аэросоли проходит через скрубберы и активуголь/УФ для предотвращения выбросов.

Ключевые проектные показатели MED: эффективность MED при оптимизации рекуперации — порядка 6–12 кг воды на 1 кВт·ч; тепловой насос с COP 3–5 активно снижает внешнее энергопотребление.

Этап 7 — Отводы и обработка концентратов / шламов

1. Концентрат RO и концентраты/шламы из MED направляются в модуль обработки твёрдых остатков: сгущение → обезвоживание (центрифуги / ленточные прессы) → опциональная термическая сушка. Часть солей можно направлять на кристаллизацию/улавливание технических солей (при чистом составе).

2. Остаточные потоки (CIP, промывочные воды) нейтрализуются и утилизируются согласно регламенту.

Для замкнутого цикла в мегаполисе важно стремиться к «нулевому сбросу»: последовательность упаривания → кристаллизация → утилизация/вторичное использование твёрдых солей/минералов. Это снижает нагрузку на водные источники и окружающую среду.

Этап 8 — Полировка дистиллята и распределение

1. Полировка дистиллята (если требуется по стандартам сети): вакуумная дегазация, ионообменные смолы (при необходимости), УФ-обеззараживание, озонирование/контроль по TOC. Если город требует дистиллированную воду (например, для ТЭЦ/промышленных нужд), подача идёт напрямую; для бытового водоснабжения можно вводить контрольное дозирование минералов — в замкнутом цикле это делается централизованно и тонко регулируется.

2. Хранилище дистиллята: герметичные резервуары с аэрацией/вакуумом по проекту, мониторинг качества, сигнализация по любым отклонениям.

Этап 9 — Замкнутый цикл распределения и возврата

1. Сеть распределения — из хранилища дистиллята создаётся кольцевая сеть с насосными узлами, резервными линиями и станциями подкачки. Важно: проектировать отдельные контуры для технологических нужд (пара, котлы), питьевой воды (если подаётся дистиллят с последующей минерализацией), пожарного контура и т.д.

2. Сбор стоков / утечек: в замкнутом цикле все возвратные потоки (технические сточные воды, конденсат с теплообменников и т.д.) собираются и возвращаются на станцию для повторной обработки (предварительный осмотр — удаление жира/мусора → повторный цикл мембран/дистилляции). Это требует автоматизации уровня и качества входящих вторичных потоков.

Этап 10 — АСУТП, мониторинг качества и интеграция с городской инфраструктурой

1. Полная SCADA-система: визуализация, управление пуско-наладкой, прогнозирование загрузок (по погоде/времени суток), переключение мощности (масштабирование), планирование техобслуживания, журналы инцидентов. Станция должна передавать поточные параметры в диспетчерский центр мегаполиса через защищённые каналы.

2. Лаборатория контроля качества: непрерывный онлайн-мониторинг TDS, TOC, мутности, бактериологии (точечный анализ), хлор/озон, РН; периодические расширенные анализы.
   

Энергетика и тепловая интеграция

• MED + рекуперация конденсата и тепловой насос — основа энергоэффективности: тепловой насос COP 3–5, MED даёт ~6–12 кг/кВт·ч при коррекции на проект. Нужно предусмотреть тепловые буферы, контуры теплоснабжения и возможность интеграции с городской системой теплоснабжения (возвращаем тепло в сеть или используем тепло низкопотенциально).
  

Утилизация отходов и вторичные продукты

• Твердые остатки (шламы, осадки) — сгущение → обезвоживание → сушка → либо на захоронение/сжигание/переработку, либо на промышленную переработку солей (если их состав позволяет). Мембраны/фильтры — сбор и специализированная утилизация/регenerация.
  

Надёжность, резервирование, безопасность

• Дублирование основных насосов/модулей (N+1), критичные линии — резервные параллельные модули.

• Локальные автоматические режимы для работы в изолированном режиме.

• Система дегазации и скруббер для пара/воздуха из MED, контроль выбросов и VOC.
  

Особенности для замкнутого цикла мегаполиса (важные замечания)

1. Контроль утечек и возвратных потоков. Для устойчивого замкнутого контура нужно минимизировать потери (утечка, испарение) и организовать сбор всех технологических стоков для повторной переработки.

2. Минерализация/полировка для потребителей. Чистый дистиллят не всегда пригоден для прямого бытового использования (вкус, отсутствие минералов, коррозия). Решение: централизованное дозирование минералов перед подачей в бытовую сеть или выдача дистиллята для промышленных нужд и отдельной обработки питьевой воды.

3. Регламенты и сертификация. Система должна быть спроектирована и сертифицирована под нормативы питьевой и технологической воды; ЛР, санитарные документы и экологические требования.

На основании данных о себестоимости 1 м³ дистиллированной воды при очистке бытовых сточных вод выполним упрощённый, но количественно обоснованный расчет  себестоимости 1 м³ дистиллированной воды для станции водоподготовки.

Короткий вывод:

• Ориентировочная средняя себестоимость для станции очистки бытовых сточных вод  — ≈ 19,3 ₽/м³.

• Ориентировочная средняя себестоимость для станции водозабора (сырой поверхностный/подземный источник) с аналогичным выходом дистиллята — ≈ 10,6…15,8 ₽/м³ в зависимости от CAPEX / энерготарифа / расходников (базовый расчёт — ≈ 13,3 ₽/м³).

Данные о станции очистки сточных вод, используемые для расчета

• Годовой объём/режим работы и итоговый расчёт себестоимости для станции очистки сточных вод (35,580,000 м³/год; итоговые годовые затраты ≈ 687 млн ₽ → 19,3 ₽/м³).

• Электротариф : 6 ₽/кВт·ч (промпотребители).

• Ориентиры по удельному электропотреблению по этапам, в т.ч. вклад «биологической» стадии (0,15–0,25 кВт·ч/м³) и общая удельная энергоёмкость 0,53–0,83 кВт·ч/м³.
  (эти величины позволили оценить уменьшение энергопотребления при отсутствии биологической стадии для сырой воды).

Методика (упрощённо)

1. Берём за эталон годовой объём и режим работы станции очистки сточных вод (для честного сравнения — одинаковый объём).

2. Для сточной станции используем итоговые годовые затраты  (CAPEX-амортизация + OPEX) — 687 млн ₽/год → 19,3 ₽/м³.

3. Для станции водозабора строим аналогичный упрощённый годовой бюджет из базовых статей:

   • амортизация CAPEX (предполагаем CAPEX ≈ 4,500 млн ₽ ), срок 20 лет;

   • электроэнергия: берем удельное энергопотребление сравнительно ниже, потому что отсутствует «биологическая» аэрация (вычитаем вклад 0,15–0,25 кВт·ч/м³ из общего удельного потребления).

   • расходные материалы (коагулянты/антискаланты/CIP и т.п.) — ниже, чем для сточных (оценочно 1,5 ₽/м³ вместо ~2.8 ₽/м³);

   • персонал/ремонт/прочие — берем немного ниже значений для сточных.

4. Рассчитываем годовые суммы и переводим в ₽/м³.

Конкретные числовые допущения (базовый сценарий)

Для сточной станции:

• Годовой объём: 35 580 000 м³.

• Годовые затраты: ≈ 687 000 000 ₽ → 19,3 ₽/м³.

Для станции водозабора (сырой воды → UF/RO → MED → полировка) — базовые допущения:

• CAPEX (строительство + оборудование): 4 500 млн ₽ (предположение: ниже, чем у комплекта для полной очистки сточных вод — т.к. отсутствуют большие биоблоки, резервуары и специфичные установки). (CAPEX для сточных  ≈ 6 700 млн ₽, поэтому 4,5 млрд — реалистичный ориентир в сравнении).

• Амортизация: 20 лет → annual CAPEX = 225 млн ₽/год.

• Удельное электропотребление (базовое): принимаем ~0,48 кВт·ч/м³ (после исключения биологической стадии из среднего значения 0,57–0,89).

• Тариф электроэнергии: 6 ₽/кВт·ч.

• Расходные материалы: 1,5 ₽/м³ (коагулянты, антисептик, антискалант, CIP и т.п.). (для сточных  ≈ 2.8 ₽/м³).

• Персонал: 20 млн ₽/год; ремонт и обслуживание 45 млн ₽/год; прочие 15 млн ₽/год (в сумме — сопоставимо, но чуть ниже, чем у сточных).

С этими числами получаем (базовый расчёт):

• Годовая электроэнергия = 0.48 кВт·ч/м³ × 35 580 000 м³ × 6 ₽/кВт·ч ≈ 102,7 млн ₽/год.

• Annual CAPEX (амортизация) = 225 млн ₽/год.

• Annual reagents = 1.5 ₽/м³ × 35 580 000 м³ = 53,37 млн ₽/год.

• Остальные статьи ≈ 20 + 45 + 15 = 80 млн ₽/год.

• Итого годовые затраты ≈ 225 + 102.7 + 53.37 + 80 ≈ 461,1 млн ₽/год.

• → Себестоимость ≈ 461,1 / 35,580,000 ≈ 13,25 ₽/м³.
  

Чувствительность (диапазон возможных значений)

Если менять ключевые параметры (CAPEX ±20%, удельное энергопотребление 0.38–0.58 кВт·ч/м³, расходные материалы 1,0–2,5 ₽/м³), то диапазон получившейся себестоимости для станции водозабора примерно:

• Минимум ≈ 10,6 ₽/м³ (при наиболее благоприятных допущениях),

• Максимум ≈ 15,8 ₽/м³ (при худших допущениях).

Таким образом базовый результат ≈13,3 ₽/м³ лежит в разумном диапазоне 10,6–15,8 ₽/м³ в зависимости от проекта.

Почему очистка сточных вод выходит дороже (~19,3 ₽/м³)

Ключевые причины:

1. Биологическая стадия (аэрация, управление илом) — крупный потребитель электроэнергии и материалов ( 0,15–0,25 кВт·ч/м³ и значительные OPEX).

2. Больший объём расходных материалов и операций (флокулянты, стабилизация ила, утилизация осадков и пр.).

3. Выше CAPEX (ориентировочно 6,700 млн ₽ для полной станции сточных вод против допущенных 4,500 млн ₽ для «чистой» водоподготовки).

Кроме того, схема очистки сточных вод при получении дистиллята включает операции, специфичные для удаления продуктов жизнедеятельности и сложных органических комплексов — это увеличивает эксплуатационные расходы и требования к утилизации концентратов/шлаков (и, соответственно, стоимость).

Важные оговорки и риски

• Это упрощённый ориентировочный расчёт — для точной экономики нужны: реальный CAPEX по сметам/котировкам, точный химический/бактериологический состав исходной воды, реальные тарифы электро/тепла, режимы работы, коэффициенты восстановления RO/MED, доходы от побочных продуктов, стоимость утилизации концентратов и местные регуляции.

• Для водозабора может потребоваться дополнительная подготовка (коагуляция, окисление железа/марганца), что увеличит reagents и CAPEX — это учтено лишь ориентировочно.

• Дистиллят без последующей минерализации/полировки — не всегда оптимален для прямой подачи в бытовую сеть (вкус, коррозия). Централизованная минерализация добавит небольшую, но немалую статью OPEX/CAPEX.

Предыдущие части:

Строительство бани-мечты ч.1
Строительство бани-мечты ч.2
Строительство бани-мечты ч.3 Кровля
Строительство бани-мечты ч.4 Печь
Строительство бани-мечты ч.5 Утепление потолка
Строительство бани-мечты ч.6 Окна,дверь
Строительство бани-мечты ч.7 Полы и отопление


Всем привет,этот пост будет скорее не о проделанной работе,а о том,что хотелось бы услышать мнение о моей может быть неправильной идее,хотя она мне кажется довольно-таки рациональной.
Короче,помещение парной у меня имеет размеры 4 на 2,что,конечно,же является немаленьким и ,скорее всего, потребует чуть большего времени для выхода на нужный режим парения. В связи с этим,уже который день хожу в раздумьях что с этим делать:оставлять так или всё-таки сделать по-другому.
У меня на участке есть скважина,которая расположена в доме под лестницей на второй этаж.Заселившись в дом,сразу заметили,что качество воды оставляет желать лучшего.Превышение ПДК по железу было в десятки раз,что очень сказывалось на всех водопотребителях.Бедная жена почти каждый день драила душевую и сантехнику всякой химозой,иначе все было жёлтое.Самое интересное,что ни у одного соседа железа в воде нет,у всех известь.А у меня она отсутствует.
Спустя какое-то время, была установлена система водоподготовки,которая заняла свое место под лестницей.
Да,показатели воды пришли в норму,но все же напрягает постоянно покупать соль для регенерации и следить за всем этим.Колонны встают на промывку по истечении 6 кубов водопотребления и сбрасывают в выгребную яму большой объем воды.Что тоже не радует

Поэтому сейчас возникла следующая мысль:а что если на следующий год пробурить новую скважину (по окончании бурения сделать пробы воды и если вода такого же качества,то бурить глубже), расположив ее на месте будущего гаража

"Откусить" два квадрата от парного помещения,поставив стену,а в образовавшееся помещение перенести систему водоподготовки,а также частотник для скважинного насоса (шумит,зараза,в доме его слышно)
Схематично это выглядит так

Естественно,организовать дверной проем,чтобы попадать в это помещение из гаража.
Эта новая комната будет отапливаемая (трубы теплого пола у меня же смонтированы уже), площади в 2кв.м для всего этого достаточно,дренажную трубу заведу на старое место дислокации водоподготовки.А трубы подачи уже подготовленной воды подключу к этим:

Как вам идейка?Или я что-то упустил?

Кода они точно появились впервые мне не известно, но пример реализованного проекта есть в книге по водоподготовке от 1905 года. Это как раз промежуток между 19 и 20 веком.

Станция, описываемая в посте, ещё старше, а значит время постройки 19 век. Рассмотрим станцию Elmira в Нью-Йорке. В ней использовались песчаные фильтры (медленные или скорые история умалчивает) радиальной формы с нисходящим потоком очищаемой воды и водяной промывкой восходящим потоком с одновременным перемешиванием загрузки механическими мешалками.

Канал на Дзене: https://dzen.ru/hydroprepod Канал в Telegram: https://t.me/HYDReducation

Схема 1 - работа фильтра в режиме очистки, очищаемая вода подаётся с левого трубопровода в центр фильтра и распределяется в верхнем слое жидкости, после прохождения загрузки уходит по правому трубопроводу. Загрузка фильтра - дробленый кварцевый песок. Обратите внимание, все маховики задвижек вынесены на верх, станция фильтрования двухэтажная и благодаря этому нужда спускаться вниз отсутствует.

Схема 2 - работа фильтра в режиме промывки. Механические мешалки удерживаются в верхней части гидравлическим подъемником и при промывке опускаются, перемешивают песок, ускоряя процесс и увеличивая качество промывки.

Источник - книга 1905 года издания Allen Hazen "The filtration of public water-supplies", USA и England.

Канал на Дзене: https://dzen.ru/hydroprepod Канал в Telegram: https://t.me/HYDReducation

Строительство станций водоподготовки в XIX веке велось максимально простыми способами. На обоих фотографиях строительство песчаных фильтров на станции в Гамбурге.

Первое фото - подготовка загрузки фильтра - доставка песка на площадку. Так как фильтр занимал большую площадь, то для быстрой доставки песка строилась микро железная дорога, по ней вагонетками рабочие вручную возили песок.

Второе фото - более раннее - железная дорожка еще в стадии возведения и рабочие делают засыпку дренажной системы фильтра. Укладывают слой гравия - обсыпку дренажных трубопроводов.

Привет всем местным, пришёл к вам за советом.

Если в кратце: имеется объект с центральным хвс. Запустили его примерно 2 года назад. Имеется котельная с двумя бойлерами косвенного нагрева. За чуть менее чем год было несколько аварийных ситуаций. 5 месяцев назад я пришёл сюда и начал знакомиться. Не буду вдаваться в подробности, коих и на самом деле много, опишу лишь текущую ситуацию.

По проведённым испытаниям системы я выяснил, что змеевики в бойлерах прогнили, как результат - при отключении центрального ХВС падает полностью и давление в системе котла, что однажды взорвёт мне котельную, думаю. Но кроме этого, разумеется, нагртая вода имеет характерный окрас - желто-коричневый и слегка пахнет. Косвенники eldom fv 75010s если верить информации в сети - эмаль. Не задолго до меня был установлен ещё один бойлер, но со своим теном для отдельных целей, как говорят сотрудники - проработал адекватно он не больше 4 месяцев. Внутри увидел, что эмали почти не осталось, анод скорее оброс ржавчиной, чем был утончился. Бойлер я поменял, на дурака сунул бб20 на 10микрон, что б хоть что-то было и начал думать над анализами воды. Почитал в одном месте, в другом, посоветовал в лаборатории и заказал основной набор. Результаты ниже

По всему выходит, что окисляемость перманганатная могла дать такой эффект, но она, судя по исследованию, не перешла верхнюю границу. Кстати, местные жители говорят, что вода у них идеальная и пьют прямо испод крана. А я как переехал сюда, сразу почувствал, что после душа кожа сухая и сразу начинает шелушиться.

Подскажите знатоки, куда копать? Понятно, что косвенники под замену, но прежде чем их менять, хочу сделать нормальную систему фильров, что бы продлить им жизнь, а то стоят они, мягко говоря, не дёшево.

Всем мир и благодарю за советы