Экологические аспекты в строительстве. Решение экологических задач при строительстве ряда автономных объектов

Целью работы является экспериментальная оценка и доказательство возможности сокращения расходов стоков систем водоподготовки, а также ливневых и бытовых стоков до объемов, позволяющих вывоз их автотранспортом, что позволило бы избежать загрязнения окружающей среды и затрат на строительство водоотводящих сетей. В работе описаны основные экологические проблемы, часто возникающие при организации систем водоснабжения и водоотведения новых строящихся объектов, удаленных от водоотводящих сетей. Рассмотрены новые мембранные технологии обратного осмоса и нанофильтрации, позволяющие обеспечить высокое качество очищенной воды как при подготовке питьевой и технической воды, так и при очистке сточных вод, делающие возможным повторное использование последних в технических целях. Основное преимущество новых технологий состоит в возможности значительного сокращения расходов воды на собственные нужды установок, что позволяет отказаться от сбросов в канализацию. В исследовании представлены технологические схемы и эксперименты, демонстрирующие возможности снижения объема концентратов. Предложены технологии для строящихся жилых комплексов, позволяющие создать автономные системы водоснабжения и вывоза отходов (стоков и осадков) автотранспортом. При этом объемы отходов не превышают 0,5 % от объемов воды, потребляемой для хозяйственно-питьевых нужд. Описанный подход к созданию систем водоснабжения и очистки сточных вод может быть использован при создании систем водного хозяйства объектов, удаленных от водопроводных и канализационных сетей, а также водоемов, в которые может быть осуществлен сброс очищенных сточных вод. Очищенная с применением обратного осмоса сточная вода может использоваться для подпитки сети оборотного водоснабжения (охлаждения оборудования) и полива зеленых насаждений.

1. Lei Jiang, Yue Tu, Xiangmin Li, Haixiang Li. Application of reverse osmosis in purifying drinking water // E3S Web of Conferences. 2018. Vol. 38. p. 01037. https://doi.org/10.1051/e3sconf/20183801037.

2. Ghoufi A., Dražević E., Szymczyk A. Interactions of Organics within Hydrated Selective Layer of Reverse Osmosis Desalination Membrane: A Combined Experimental and Computational Study // Environmental Science and Technology. 2017. Vol. 51 (5). p. 2714-2719. https://doi.org/10.1021/acs.est.6b05153.

3. Scholes R. C., Stiegler A. N., Anderson C. M., Sedlak D. L. Enabling Water Reuse by Treatment of Reverse Osmosis Concentrate: The Promise of Constructed Wetlands // ACS Environmental Au. 2021. Vol. 1 (1). p. 7-17. https://doi.org/10.1021/acsenvironau.1c00013.

4. Ngai Yin Yip, Brogioli D., Hamelers H. V. M., Nijmeijer K. Salinity Gradients for Sustainable Energy: Primer, Progress, and Prospects // Environmental Science and Technology. 2016. Vol. 50 (22). p. 12072-12094. https://doi.org/10.1021/acs.est.6b03448.

5. Marron E. L., Mitch W. A., von Gunten U., Sedlak D. L. A Tale of Two Treatments: The Multiple Barrier Approach to Removing Chemical Contaminants During Potable Water Reuse // Accounts of Chemical Research. 2019. Vol. 52 (3). p. 615-622. https://doi.org/10.1021/acs.accounts.8b00612.

6. Mahto A., Mondal D., Polisetti V., Bhatt J., Nidhi M. R., Prasad K., et al. Sustainable Water Reclamation from Different Feed Streams by Forward Osmosis Process Using Deep Eutectic Solvents as Reusable Draw Solution // Industrial and Engineering Chemistry Research. 2017. Vol. 56 (49). p. 14623-14632. https://doi.org/10.1021/acs.iecr.7b03046.

7. Yawei Du, Haoran Gu, Xinyu Sun, Huining Deng, Lixin Xie, Yan Liu. Simultaneous Optimization of Size and Operation for Seawater Reverse Osmosis Network with Permeate Split and Inter-stage Permeate Split Designs // Industrial and Engineering Chemistry Research. 2021. Vol. 60 (10). p. 4041-4059. https://doi.org/10.1021/acs.iecr.0c06163.

8. Pervov A., Xuan Quyet Nguyen. Application of reverse osmosis and nanofiltration techniques at municipal drinking water facilities // E3S Web of Conferences. 2019. Vol. 97. p. 06004. https://doi.org/10.1051/e3sconf/20199706004.

9. Pranić M., Kimani E. M., Biesheuvel P. M., Porada S. Desalination of Complex Multi-Ionic Solutions by Reverse Osmosis at Different pH Values, Temperatures, and Compositions // ACS Omega. 2021. Vol. 6 (30). p. 19946-19955. https://doi.org/10.1021/acsomega.1c02931.

10. Davenport D. M., Deshmukh A., Werber J. R., Elimelech M. High-Pressure Reverse Osmosis for Energy-Efficient Hypersaline Brine Desalination: Current Status, Design Considerations, and Research Needs // Environmental Science and Technology Letters. 2018. Vol. 5 (8). p. 467-475. https://doi.org/10.1021/acs.estlett.8b00274.

11. Zhangxin Wang, Dejun Feng, Yuanmiaoliang Chen, Di He, Elimelech M. Comparison of Energy Consumption of Osmotically Assisted Reverse Osmosis and Low-Salt-Rejection Reverse Osmosis for Brine Management // Environmental Science and Technology. 2021. Vol. 55 (15). p. 10714-10723. https://doi.org/10.1021/acs.est.1c01638.

12. Cappelle M., Walker W. Sh., Davis T. A. Improving Desalination Recovery Using Zero Discharge Desalination (ZDD): A Process Model for Evaluating Technical Feasibility // Industrial and Engineering Chemistry Research. 2017. Vol. 56 (37). p. 10448-10460. https://doi.org/10.1021/acs.iecr.7b02472.

13. Bartholomew T. V., Siefert N. S., Mauter M. S. Cost Optimization of Osmotically Assisted Reverse Osmosis // Environmental Science and Technology. 2018. Vol. 52 (20). p. 11813-11821. https://doi.org/10.1021/acs.est.8b02771.

14. Xianhui Li, Hasson D., Semiat R., Shemer H. Intermediate concentrate demineralization techniques for enhanced brackish water reverse osmosis water recovery – A review // Desalination. 2019. Vol. 466. p. 24-35. https://doi.org/10.1016/j.desal.2019.05.004.

15. Fengmin Du, Warsinger D. M., Urmi T. I., Thiel G. P., Kumar A., Lienhard V J. H. Sodium Hydroxide Production from Seawater Desalination Brine: Process Design and Energy Efficiency // Environmental Science and Technology. 2018. Vol. 52 (10). p. 5949-5958. https://doi.org/10.1021/acs.est.8b01195.

16. Massons-Gassol G., Gilabert-Oriol G., Johnson J., Arrowood T. Comparing Biofouling Development in Membrane Fouling Simulators and Spiral-Wound Reverse Osmosis Elements Using River Water and Municipal Wastewater // Industrial and Engineering Chemistry Research. 2017. Vol. 56 (40). p. 11628-11633. https://doi.org/10.1021/acs.iecr.7b03219.

17. Kaili Zhang, Yuehong Zhao, Hongbin Cao, Hao Wen. Optimization of the Water Network with Single and Double Outlet Treatment Units // Industrial and Engineering Chemistry Research. 2017. Vol. 56 (10). p. 2865-2871. https://doi.org/10.1021/acs.iecr.6b04263.