Пожалуй, всем известно, что огромные котлы-градирни и испускающие дым полосатые трубы, что видны с любой точки города, принадлежат ТЭЦ. Более того, многие знают, что эти махины обеспечивают наши дома светом, отоплением и горячим водоснабжением. Но что именно представляет собой процесс образования тепла и как в нем задействованы колонны градирен – вопрос довольно запутанный.
Расходные материалы
Весь процесс работы ТЭЦ начинается с подготовки воды. Поскольку она используется здесь в качестве основного теплоносителя, то перед попаданием в паровой котел, где с ней будут происходить основные метаморфозы, требует предварительной очистки. Чтобы предупредить накипь на стенках котлов, воду сначала смягчают – ее жесткость порой необходимо уменьшить в 4000 раз, также ее нужно избавить от различных примесей и взвесей.
В качестве топлива для подогрева котлов с водой на различных электростанциях используют, как правило, газ, уголь или торф. Сгорание этих материалов выделяет тепловую энергию, которую на станции и используют для работы всего энергоблока. Уголь перед использованием перемалывают, а поступающий газ очищают от механических примесей, сероводорода и углекислого газа.
Производство пара
Огромный паровой котел в машинном зале – высота с 9-этажный дом не предел – можно назвать сердцем ТЭЦ. Его питает подготовленное топливо, выделяя при этом огромное количество энергии. Под ее силой вода в котле превращается в пар с температурой на выходе почти в 600 градусов. Под давлением этого пара вращаются лопасти генератора, в результате чего создается электричество.
ТЭЦ вырабатывает также тепловую энергию, предназначенную для отопления и горячего водоснабжения района и города. Для этого на турбине существуют отборы, которые выводят часть нагретого пара, пока тот еще не дошел до конденсатора. Выведенный пар передается в сетевой подогреватель, выступающий в качестве теплообменника.
Тепловые сети
Попав в трубки сетевых подогревателей, вода нагревается и передается по подземным трубопроводам дальше в тепловую сеть за счет насосов, гоняющих воду по трубам. Теплосети, как правило, несут воду 70-150 градусов – все зависит от температуры снаружи: чем ниже градус на улице, тем горячее теплоноситель.
Перевалочным пунктом для теплоносителя становится центральный тепловой пункт (ЦТП) . Он обслуживает сразу целую систему зданий, предприятие или микрорайон. Это своеобразный посредник между объектом, создающим тепло и непосредственным потребителем. Если в котельной вода нагревается благодаря сгоранию топлива, то ЦТП работает с уже нагретым теплоносителем.
Рецепт горячей воды
Поставка теплоносителя заканчивается на входе в ЦТП или ИТП (индивидуальный ТП) – так, теплоноситель передается для дальнейших действий в руки ТСЖ или другой управляющей компании. Именно в тепловом пункте создается та горячая вода, с которой мы привыкли иметь дело – поступающая сюда с ТЭЦ вода греет в теплообменнике чистую холодную воду из водозаборников и превращает ее в ту самую горячую, что течет в наших кранах.
Обогрев здания и комнаты, эта вода постепенно остывает, ее температура падает до 40-70 градусов. Часть такой воды идет на смешение с теплоносителем и подается в наши краны с горячей водой. Дорога же другой части – снова на станцию, здесь остывшую воду согреют сетевые теплообменники.
Для чего же нужны градирни?
Величественные и массивные башни, называемые градирнями, не являются реакторами и центрами событий на ТЭЦ и на самом деле играют вспомогательную роль. Как это ни удивительно, но они применяются на теплостанции для охлаждения воды. Но зачем давать остывать той воде, которую постоянно нагревают?
В градирнях используется вторая часть « обратки», прошедшей цикл нагревания-охлаждения. Но ее температура еще довольно велика: 50 градусов для дальнейшего применения – слишком высокий показатель. Используют же побывавшую в градирнях воду для охлаждения конденсаторов паровых турбин. Это необходимо для того, чтобы пар, прошедший через паровую турбину, смог попасть в конденсатор и на холодных трубах внутри него сконденсироваться. Эти трубы как раз и охлаждаются водой, прошедшей градирни, температура которой теперь около 20 градусов. Если их не остудить, то не будет и потока пара через турбину, тогда и работать она не сможет. Конденсатор же снова превратит пар в воду, которая будет вновь пущена по циклу.
Жизнь всего живого на Земле зависит от так необходимой прозрачной жидкости, но при этом никто достоверно не знает, откуда берется вода и как она появилась на нашей планете. Некоторую надежду внушают последние находки, подтверждающие наличие воды в том или ином виде на многих других небесных телах. Это дает небольшую надежду на то, что во Вселенной мы не одиноки.
Зачем нужна вода человеку?
Ежедневная потребность взрослого человека в воде составляет ~2 л:
- Жидкость необходима для нормального протекания процессов метаболизма.
- Частично благодаря воде пополняется кровоток и запасы жидкости в клетках и межклеточном пространстве.
- Она необходима для регуляции электролитного баланса. Его нарушения могут привести к прекращению проведения нервных импульсов.
- Без жидкости среднестатистический человек не проживет больше нескольких дней.
Все это заставляет задуматься о том, что на планете не так уж много пригодной для питья воды.
Большую часть составляет морская вода , наличие в ее составе соли исключает возможность утоления жажды. И это если учесть, что живительная не только людям, но и всем представителям флоры и фауны .
Откуда появилась вода?
По своему химическому составу вода представляет собой соединение кислорода и водорода . Атомов водорода во Вселенной огромное множество, ведь все звезды - его «кузницы». С кислородом уже немного сложнее, но конкретно на нашей планете он был, чуть ли не с первых дней. Остается только дождаться соединения двух элементов в нечто уникальное и абсолютно новое, но когда впереди есть миллиарды лет, можно и подождать немного.
Ученые до сих пор не могут понять природу теплоемкости и теплоотдачи воды. По всем законам химии, у этого вещества должны были быть совершенно другие показатели.
Может дело в уровне наших знаний, а может дело обстоит куда интересней. Но на сегодняшний день мы можем уверенно сказать про воду следующее :
- Вода есть не только на Земле, но и во множестве других уголков Вселенной.
- Образовалась она в результате соединения водорода и кислорода в пропорциях 2 к 1.
- Вода находится как на планетах, так и на астероидах и кометах.
- Она даже присутствует в открытом космосе. Чаще всего встречается в твердом виде.
Откуда на земле вода?
Касательно появления воды на нашей родной планете есть две противоположные теории:
|
Земное происхождение воды |
Внеземное происхождение воды |
|
Появилась за счет контакта водорода и выделяемого магмой кислорода. |
Вода занесена в результате бомбардировки миллионами комет и астероидов. |
|
Образовалась в первые несколько сотен миллионов лет формирования планеты. |
Возникла за счет притяжения рассеянной в космосе мелкодисперсной пыли, содержащей воду. |
|
Существование и круговорот воды поддерживались за счет изменения орбиты и неравномерной освещенности. |
Все это происходило уже после завершения формирования Земли, что может объяснить тектонические особенности. |
|
Подтверждается последними исследованиями. |
На данный момент нет никаких подтверждений, только гипотезы. |
Окончательную точку в этом споре не может поставить никто, наши представления об окружающем мире еще во многом фрагментированные. Но наиболее перспективно выглядит именно первая теория.
Земное происхождение воды
На сегодняшний день мы достоверно знаем, что Земля не уникальна в плане наличия воды. В тех же самых кометах и метеоритах H2O должна была хоть как-то образоваться. Значит, механизм продукции воды во Вселенной существует, что добавляет бал в копилку сторонников теории земного происхождения воды.
Человечество благополучно исследовало Луну и не нашло там никаких следов воды . И это на ближайшем спутнике, до которого, по астрономическим меркам, «рукой подать». Какие-то избирательные кометы и метеориты, на Землю воду завезли, а на Луну - нет. Можно заявить, что на Луне нет собственной атмосферы , но вот практически полное отсутствие атмосферы на Марсе не помешало существованию на его полюсах целых «ледяных шапок».
Что уже говорить о количестве небесных тел, необходимых для того, чтобы «заправить» Землю всей водой, что сейчас на ней есть. К тому же это никоим образом не объясняет, почему большая часть воды соленая и лишь малая доля - пресная (по статистике 3% пресной и 97% соленой ).
А вот если H2O образовывалась на Земле в результате цепи химических реакций, пару вариантов ответа на этот вопрос можно рассмотреть.
Откуда берется вода в водопроводе?
Но чаще всего нас волнуют более насущные проблемы, чем природа происхождения воды. Гораздо интересней, как она попадает в наши краны и дальше «перекочевывает» в чайники и кастрюли.
Согласно разработанным гигиеническим стандартам существует:
- Резервуар, из которого под нужды населения забирается вода.
- Целый ряд водозаборных сооружений, которые осуществляют забор и фильтрацию жидкости.
- Разветвленная система водоснабжения. Те самые трубы, по которым жидкость течет в наши дома.
За качеством воды регулярно следят, соблюдая ГОСТ и прочие нормы. Вот только качество водопроводных труб оставляет желать лучшего .
Даже если «на входе» в систему вода была идеально чистой, «на выходе» она не всегда пригодная для употребления. Поэтому воду с крана лучше отфильтровать и прокипятить .
Некоторые увлекаются отстаиванием, замораживанием и прочими сложными системами фильтрации. Если бы мы находились где-то в Нигерии, такие меры предосторожности имели бы право на существование. Но на постсоветском пространстве с водой из трубопровода все не так плохо.
Откуда взялась вода?
Существование воды на нашей планете обеспечивается за счет:
- Сложных климатических изменений.
- Разному количеству тепла, которое получает поверхность.
- Процесса испарения и конденсации жидкости.
- Наличия Солнца, которое обеспечило приток водорода.
- Выделения магмой кислорода и его слияния с водородом.
Если рассматривать вопрос с немного приземленной точки зрения:
- В квартиры и дома вода поступает по трубам.
- В них она дается под давлением из водозаборных сооружений.
- Там же вода и фильтруется.
- А забирается из ближайшего водоема - реки, озера, водохранилища.
Но важно не только знать, откуда появляется вода, но и поддерживать нормальный водно-солевой баланс собственного организма.
Некоторые вопросы на самом деле сложнее, чем кажется на первый взгляд. С научной точки зрения не так много людей сможет объяснить, откуда берется вода. Теперь и вы знаете, что эта жидкость возникла не просто из крана.
Видео о возникновении воды на Земле
Представим обычное утро в одной из многоэтажек спального района нашего любимого города: унитаз, душ, побриться, чай, почистить зубы, воды коту (или в любом другом порядке) - и на работу… Все на автомате и не задумываясь. До тех пор, пока из крана холодной воды - течет холдная вода, а из грячей - горячая. А бывает откроешь холодную, а оттуда - кипяток!!11#^*¿>.
Давайте разбираться.
Холодное водоснабжение или ХВС
Местная насосная станция подаёт воду в магистраль из сети водоканала. Большая подающая труба входит в дом и заканчивается задвижкой, после которой идёт водомерный узел.
Если говорить коротко, то водомерный узел состоит из двух задвижек, сетчатого фильтра и счётчика.
В некоторых есть дополнительно обратный клапан
и обвод водомера.
Обвод водомера представляет из себя дополнительный счётчик с задвижками, который может питать систему, если основной водомер обслуживается. После счётчиков вода подаётся в домовую магистраль
где распределяется по стоякам, которые ведут воду в квартиры по этажам.
Какое давление в системе?
9-ти этажки
Дома высотой до 9 этажей имеют нижний розлив снизу вверх. Т.е. от водомера по большой трубе вода уходит по стоякам до 9-го этажа. Если у водоканала настроение хорошее, то на вводе нижней зоны должно быть примерно 4 кг/см2 . С учётом падения давления в один килограмм на каждые 10 метров водяного столба жители 9-го этажа получат приблизительно 1 кг давления, что считается нормой. На практике же в старых домах давление на вводе составляет всего 3,6 кг. И жители 9го этажа довольствуются ещё меньшим давлением чем 1кг/см2
12-20 этажей
Если дом выше 9-ти этажей, например 16 этажей, то такая система делится 2 зоны. Верхняя и нижняя. Где для нижней зоны сохраняются те же условия, а для верхней давление поднимают примерно до 6 кг. Чтобы воду поднять на самый верх в подающую магистраль, а с ней вода стояками идёт до 10-го этажа. В домах выше 20-ти этажей подача воды может делится на 3 зоны. При такой схеме подачи, вода в системе не циркулирует, стоит на подпоре. В квартире многоэтажки в среднем мы получаем давление от 1 до 4 кг. Бывают и другие значения но сейчас мы их рассматривать не будем.
Горячее водоснабжение или ГВС
В некоторых малоэтажных домах горячая вода подключена по такой же схеме, стоит на подпоре без циркуляции, этим и объясняется то, что при открытии крана с горячей водой, какое-то время идёт холодная, остывшая вода. Если взять тот же дом в 16 этажей то в таком доме система ГВС устроена иначе. Горячая вода как и холодная так же подаётся в дом по большой трубе, и после счётчика идёт в домовую магистраль
которая поднимает воду, на чердак где она распределяется по стоякам и опускается в самый низ в обратную магистраль. Кстати, счётчики ГВС считают не только объём утерянной (потреблённой) воды в доме. Эти счётчикитак же считают потери температуры (гигоколории)
Температура теряется при проходе воды через квартирные полотенцесушители, которые и играют роль стояков.
При такой схеме, горячая вода всегда циркулирует. Стоит вам открыть кран, горячая вода уже здесь. Давление в такой системе примерно 6-7 кг. на подаче и чуть ниже на обратке для обеспечения циркуляции.
За счтёт циркуляции мы получаем давление в стояке, в квартире 5-6 кг. и тут же видим разницу в давлении между холодной и горячей водой, от 2 кг. Именно в этом и кроется суть передавливания горячей воды в холодную при неисправности сантехприборов. Если вы обратили внимание, что на горячей воде у вас давление всё же больше чем на холодной, то на вводе холодной обязательно установите обратный клапан, а на вводе горячей можно включить в систему регулирующую арматуру, которая поможет выровнять давление примерно в одну цифру с холодной. Пример установки регулятора давления
Люди не мыслят своей жизни без воды. Хозяева земельных участков имеют возможность построить колодец и брать из него воду на все хозяйственные нужды.
Совсем другая ситуация складывается в многоквартирных домах и городских районах. Для обеспечения жителей водой, городские власти выделяют существенный процент бюджетных денежных средств. Эти деньги идут на устройство водопроводных систем и их поточный ремонт. Незначительная поломка в системе может иметь катастрофические последствия.
Всю жизнь человека окружает вода: в виде питья, ингредиента для приготовления пищи и как средство гигиены. Природные резервуары, искусственно созданные пруды, скважины и колодцы имеют различное назначение, но их важность неоценима. Жители пустынь и кочевые племена ценят воду превыше всего.
Рассмотрим, как вода попадает в краны городской квартиры. Первой ступенькой на этом пути являются водозаборные станции. Они выкачивают воду из природных источников или из водохранилищ. После этого она попадает в специальные большие резервуары. В них стоят сложные очистительные фильтры для воды Аквафор, способные очистить большие объёмы жидкости. Загрязнения, в виде осадочных пород и других механических частиц, остаются снаружи и не попадают в ёмкости. Вода, находящаяся в этих резервуарах, подвергается дополнительной очистке специальными растворами, которые очищают её от органических соединений и обеззараживают.
Очищенная вода, с помощью мощных насосных коммуникаций, под большим напором проходит в трубы. Каждая водозаборная станция рассчитана на определённую мощность и может поставлять, как минимальное количество воды, так и максимально возможное. Для этого ведутся наблюдения за расходом воды в определённые временные отрезки и в зависимости от времени года. На станциях обязательно должны находиться резервные насосы и другое оборудование, необходимое в случаях поломки основного и во время ремонта. Если возникают аварийные ситуации, то их присутствие является жизненно важным для людей, которые обеспечиваются водой из этого источника снабжения.
Насосная станция состоит из системы насосов, на которые установлены фильтры обратного осмоса, внутренних двигателей и электрического обеспечения. Для бесперебойной работы насосного и фильтровального оборудования необходимо электрическое питание. Оно не должно прерываться потому, что водоснабжение населения входит в первоочередную задачу. Равными по значению, с водоснабжением, являются пожарная безопасность и служба скорой медицинской помощи.
Источники питания каждой водозаборной станции, это центральное электроснабжение и стационарное, включающееся в аварийные моменты. На территории станции располагаются генераторы, которые могут иметь дизельный и бензиновый принцип работы. Мощности генераторов рассчитаны на обеспечение в минимальном режиме, всех потребностей людей не только в "спальных районах", но и в производственных зонах города.
Оборудование водозаборных станций постоянно осматривается. Если возникают неисправности, они устраняются в минимальные сроки. Каждый день берут пробы воды на выходе в городскую систему. Санитарно- эпидемиологические станции проводят анализы, в которых рассматривается наличие опасных химических элементов и болезнетворных бактерий.
Бесперебойная работа систем водоснабжения и отличные показатели качества воды, это залог здоровья населения.
Наверное, многим знакома ситуация, когда, пытаясь ответить на, казалось бы, простой вопрос, становится ясно, что довольно сложно сформулировать точный ответ и досконально объяснить некоторые элементарные нюансы дела. Это же правило касается и несложного вопроса: откуда берется вода в кране? На первый взгляд, вопрос совершенно простой и даже детский, но на деле оказывается, что не многие могут описать в деталях весь технологический процесс, который предшествует тому моменту, когда вода, уже очищенная и подготовленная, вытекает из крана.
Зачастую вода в кран поступает из обычного водоёма, предварительно прошедшая очистку.
Часто, отдыхая на водоемах, мало кто задумывается, что может быть именно из этого источника, куда по праздникам удается вырваться из со своими друзьями. Даже зная об этом, мало кому придет в голову утолить жажду этой водой, ежедневно употребляемой из-под крана, но, конечно, очищенной.
Чтобы ответить на вопрос: откуда берется вода, стоит проследить весь процесс ее перемещения, начиная от поверхностных вод, каковыми являются водохранилища и другие водоемы, и заканчивая тем моментом, когда, уже готовая к потреблению, вода направляется по трубопроводам в жилые дома.
Итак, сначала вода поступает на станции водоподготовки, где она проходит очистку до пригодного для питья состояния.
Этот процесс состоит из нескольких этапов, в ходе каждого из которых вода лишается определенного вида вредных загрязнителей.
На станции водоподготовки вода очищается до пригодного для питья состояния.
На начальном этапе вода проходит механическую очистку и очищается от грубого мусора, такого как крупная органика, песок, ил и др. Затем, посредством добавления в воду химических реагентов, которые связывают и осаждают микроскопические примеси, вода очищается вторично. Для очищения воды активно применяются и сорбционные средства, способные поглощать широкий диапазон загрязнителей, в число которых также входят тяжелые металлы и многие бактерии. Для умягчения воды используются ионообменные материалы. Вода в кране перед поступлением к потребителю в обязательном порядке проходит детерминированный процесс обеззараживания.
Стоит добавить, что способы и уровень очистительных процедур напрямую зависят от технологических возможностей водоочистительной станции и от степени загрязненности поступающей воды. Наверное, многим знакома ситуация, когда, дегустируя воду на новом месте, чувствуется новый привкус и совершенно другое качество, отличные от тех, к которым привыкли. Специфический вкус и запах воды характерны для каждого отдельного региона, города и даже районов одного города. Основной причиной такого различия является источник поставки водных ресурсов, методы очистки на водоочистительных станциях и состояние труб водораспределительной системы.
Вернуться к оглавлению
Традиционные и современные методы
Принципиальная схема очистки воды.
Если рассматривать технологии водоочистки отечественных станций, то здесь, конечно, не очень оптимистическая ситуация, поскольку на внедрение современных технологий, как всегда, не хватает средств, поэтому процесс обеззараживания воды по-прежнему осуществляется посредством хлорирования. А о том, насколько пагубно сказывается на здоровье попадание в организм этого реагента, каждому известно еще со школьной скамьи. Неприятный запах и специфический вкус прошедшей через хлорирование воды – это лишь “цветочки”. Медикам уже давно известны все коварные последствия от потребления хлорированной воды, поэтому, зная, откуда берется вода и какой небезопасный путь она проходит, медики рекомендуют отказаться от потребления водопроводной воды в качестве питьевой, а в крайнем случае пользоваться дополнительными фильтрами для очистки.
Конечно, в более развитых странах процесс обеззараживания воды выглядит совсем иначе. Там активно используются более эффективные и безвредные методы, такие как обработка ультрафиолетом и озонирование. А в Белоруссии вода дополнительно обрабатывается на предмет обезжелезивания путем предварительного окисления железосодержащих фрагментов и дальнейшей их нейтрализации и отфильтровывания.
Вернуться к оглавлению
Подземные резервуары
Схема обеззараживания воды с помощью УФ – фильтра.
В последнее время все большей популярностью стала пользоваться вода из подземных источников, откуда и берется вода в кране для некоторых регионов. Главным и неоспоримым преимуществом подземных вод, конечно же, является отсутствие в них органики и микроорганизмов, в избытке содержащихся в поверхностных водах. Данное достоинство исключает необходимость хлорирования воды и делает ее на несколько порядков безопасней из-за отсутствия содержания хлора. Единственным недостатком подземных вод является повышенное содержание в их составе солей жесткости, минералов, тяжелых металлов и неорганических примесей. Поэтому на водоочистительных станциях осуществляется процедура очистки воды от этих соединений до существующих норм минимально допустимых концентраций (ПДК).
После завершения всего технологического процесса очистки в лабораторных условиях вода тестируется на содержание вредных примесей, которое должно соответствовать их ПДК (то есть допускается наличие загрязнителей, но в строго определенных концентрациях).
