среда, 18 апреля 2012 г.

Канализация нового поколения поможет снизить потребление воды, одновременно генерируя биогаз

Канализация нового поколения поможет снизить потребление воды, одновременно генерируя биогазИсследователи из германского Общества Фраунгофера представят на Ганноверской выставке, которая пройдёт 23–27 апреля, проект экологически устойчивого дома (House of Sustainability). В его концепции сочетаются вакуумная канализация, вторичное использование воды и мембранный реактор для выработки биогаза на базе отходов человеческой жизнедеятельности.

Общим местом стало утверждение о том, что 40% населения Земли не имеют доступа к канализации, а 11% — и к питьевой воде, заслуживающей этого наименования. На секунду забудем об этих ужасах и окинем взглядом развитые страны. Ситуация здесь напоминает пир во время чумы. Житель Германии потребляет в среднем 120 л воды в день. Выпить из них ему удаётся лишь три литра, а треть (40 л!) в прямом смысле сливается в унитаз. В масштабе всей страны отхожее место поглощает более миллиарда тонн питьевой воды в год.

Учёные из Института междисциплинарного инжиниринга и биотехнологии Общества Фраунгофера (Штутгарт) разработали комплексный проект «Децентрализованной городской инфраструктурной системы водоснабжения» (DEUS 21), включающей как известные, так и несколько необычные технические решения.

Среди основных черт концепции следует отметить использование вакуумной канализации. В отличие от гравитационной (Мохенджо-Даро, Клоака Максима и т. д.) и напорной (основная сейчас), вакуумная работает за счёт разницы давления в системе труб, где оно близко к нулю (воздух отсутствует) и в приёмных устройствах (унитазах и пр.), где оно атмосферное. Такая канализация всасывает отходы человеческой жизнедеятельности, как обычный (тоже вакуумный) пылесос. Основное преимущество — в 2–3 раза более узкий диаметр труб и радикально меньший расход воды. Именно потому вакуумную канализацию (урезанную по эффективности) устанавливают на самолётах. В новой разработке на градуировочный смыв уходит от 0,5 (первый вариант) до 1 литра (второй вариант), в то время как в стандартных унитазах — 6 л (в ряде стран есть двухрежимные устройства, на 4 и 8 л). По словам изобретателей, у системы есть и другие преимущества: она требует меньшей мощности и количества насосов, чем традиционная напорная канализация; в вакуумных трубах не бывает крыс, тараканов и иных милых спутников венца природы.

Есть в системе и компонент очистки дождевой воды, собираемой с участка чем-то вроде рудиментарной ливневой канализации. Это малогабаритная установка биологической анаэробной очистки. Хотя на выходе она гарантирует получение питьевой воды (по германскому стандарту TVO), разработчики понимают, что психологические предубеждения не позволят применять её как питьевую. По их словам, она может быть использована для полива сада, смыва унитазов, мытья в душе и ванной. Впрочем, с последним мы не советовали бы торопиться: прежде стоит поинтересоваться уровнем развития химпрома в окрестностях домовладения.

Для вторичной переработки воды, попадающей в вакуумную канализацию, предусмотрен отдельный полностью анаэробный септик, основным компонентом которого является мембранный безнасосный биореактор. Он разлагает отходы, содержащиеся в воде, и выделяет при этом биогаз — смесь метана и углекислого газа. Реактор содержит вращающиеся диски с керамическими мембранами, движение которых препятствует образованию бактериальных плёнок. Это позволит устройству работать многие десятилетия. Вода, выходящая из реактора, также минует систему мембран с отверстиями от 60 нм до 0,2 мкм. Здесь отцеживаются как все взвешенные частицы, так и бактерии, возвращаемые обратно в биореактор. Биогаз предлагается использовать тут же для подогрева воды в адаптированном газовом котле отопления.

Несколько необычной чертой системы является расчёт биореактора под большее количество органических отходов на единицу воды, чем это принято в сегодняшних септиках. При более ответственном водорасходе, полагают авторы DEUS, процентное содержание в воде органических отходов значительно возрастёт. При этом для максимизации выхода биогаза бóльшая устойчивость биореактора к загрязнениям позволит смывать с водой, сливаемой в канализацию, кухонные органические отходы, твёрдая часть которых пройдёт через специальный шредер под раковиной, призванный заменить помойное ведро.

Неразлагаемые отходы будут представлять собой соли фосфора и аммоний, который раз в год можно будет извлекать из мембранного биореактора и использовать как удобрение.

Разработка проходит сейчас испытания в Книтлингене (город в земле Баден-Вюртемберг). По мнению исследователей, несмотря на то что система требует серьёзных инвестиций, в условиях текущей стоимости воды и газа в Германии она должна окупаться за 7–8 лет, а при массовом производстве её компонентов — ещё быстрее.

Подготовлено по материалам Общества Фраунгофера.

Оригинальная статья

Поделитесь этой новостью с Вашими друзьями!

Ранее в рубрике "Другие новости науки и техники":

Найден ген, включающий процесс цветения растений
Цветение — пожалуй, самый ответственный этап в жизни растения. Без преувеличения, от его плодов — скажем, урожая зерновых — зависит весь мир, а также, конечно, воспроизводство семян для обеспечения будущих посевов. Хотя классические эксперименты давно и наглядно продемонстрировали способность растений подстраивать время начала цветения под существующие условия среды, такие как свет, температура ...
  (читать дальше)

Возможно, обнаружена статуэтка женщины-гладиатора
Альфонсо Манас из Гранадского университета (Испания) обнаружил в Музее искусств и ремёсел Гамбурга (ФРГ) небольшую бронзовую статую, подозрительно похожую на изображение женщины-гладиатора. Если он прав, то это лишь второе подобное произведение, известный науке. Тот факт, что это представительница прекрасного пола, сомнений не вызывает, ибо из одежды на ней лишь набедренная повязка и повязка н...
  (читать дальше)

Японию ждут ещё более мощные землетрясения и цунами
Правительство Японии прислушивается к эху прошлогоднего землетрясения и цунами: подводные разломы, которые окружают страну, могут привести к более серьёзным катаклизмам, чем считалось. На прошлой неделе чиновники, отвечающие за ликвидацию последствий стихийных бедствий, проинформировали кабинет о результатах моделирования, которое показало, что существует опасность ещё более страшного цунами, че...
  (читать дальше)

Георадар отследит коррозию мостов
Инженеры из Федеральной политехнической школы Лозанны (Швейцария) разработали новую технологию, позволяющую «видеть» внутренние части массивных бетонных конструкций. Она поможет вести постоянный мониторинг критически важных строений, например мостов и туннелей. Сама технология представляет собой очередную вариацию на тему георадара. По принципу действия это обычный импульсный радар, только вмест...
  (читать дальше)

Солнечные лучи и немного лаймового сока обезопасят воду
Ищите недорогой и эффективный способ быстрого улучшения качества питьевой воды? Обратите внимание на исследование учёных медицинского факультета Университета Джонса Хопкинса (США). Они обнаружили, что солнечный свет и лаймовый сок очищают воду от опасных бактерий, таких как E.coli, существенно быстрее, чем солнечный свет сам по себе. Результаты работы представлены в журнале American Journal of T...
  (читать дальше)

Почему динозавры были большими?
Два исследования пришли к выводу, что некоторые динозавры достигали гигантских размеров, дабы избежать конкуренции со своим собственным молодняком, а вовсе не для того, чтобы получать больше кислорода, иметь более высокую температуру тела и передвигаться на солидные расстояния. Возможно, именно это в конечном итоге их и погубило. Экологическое объяснение гигантизма среди динозавров — самое поп...
  (читать дальше)

Мы недооцениваем количество сахара в популярных напитках
Британцы сильно заблуждаются относительно количества сахара в популярных напитках. К такому выводу пришли учёные из Университета Глазго. Исследователи опросили 2 005 человек, проживающих буквально по всей стране. Респонденты должны были сообщить, сколько, по их мнению, чайных ложек сахара содержится в самых популярных в Соединённом Королевстве напитках. Выяснилось, что в целом люди слегка переоц...
  (читать дальше)

В Чечне, возможно, найдены крупнейшие в мире яйца динозавров
Чеченский государственный университет сообщает об обнаружении окаменелых яиц динозавров. «Найдено около сорока штук, — говорит геолог Саид-Эмин Джабраилов. — Точное число не установлено. Под землёй их может быть ещё больше». Находка сделана во время строительства дороги близ границы с Грузией, для чего потребовалось взорвать склон горы. Геологи оказались там случайно. Взору специалистов открылис...
  (читать дальше)

Лекарственные ионные жидкости как альтернатива таблеткам
Ионные жидкости на основе фармацевтических средств более растворимы и стабильны, чем препараты в форме таблеток и порошков, и они куда лучше проникают сквозь клеточные мембраны. В то же время их сложнее готовить и с ними сложнее обращаться. Для устранения одного из этих досадных недостатков Робин Роджерс и его коллеги из Университета Алабамы (США) предложили иммобилизовывать подобные ионные жидкос...
  (читать дальше)
НАСА и ЕКА будут осваивать Марс в четыре этапа
Группа учёных из Европы, Канады и США, включая специалистов НАСА и ЕКА, выделила четыре главных требования к будущим проектам, посвящённым доставке образцов марсианского грунта на Землю. Во главу угла поставлены поиск следов прошлой или нынешней жизни. Отправка человека — на последнем месте. Хотя выполнение первоочередной задачи — всё равно что поиск иголки в стоге сена, учёные полагают, что и...
  (читать дальше)

Как природа осуществляет наноразмерный контроль за солнечной энергией
Начало природного процесса захвата солнечной энергии происходит в абсорбирующих свет протеиновых комплексах, называемых фотосинтетическими реакционными центрами (РЦ). Даже после миллиардов лет эволюции Природа и не думает отказываться от находящегося в центре РЦ абсорбирующего свет гексамерного кофактора, нужного для проведения самой первой химической реакции фотосинтеза — индуцированного светом э...
  (читать дальше)

Почему секс и красный цвет взаимосвязаны
Исследователи пришли к выводу, что красные женские гениталии не возбуждают мужчин — следовательно, для сексуальной символики красного цвета нужно искать иное, менее наглядное объяснение. Обычно поведенческие эксперименты такого рода проводят на млекопитающих. Поэтому то, что в исследовании участвовали не самцы обезьян, а обычные мужчины, добавляет результатам ещё и солидную долю пикантности. С...
  (читать дальше)

Как мысли о смерти нам жить помогают
Размышления о смерти делают нас добрее и внимательнее, а вид на кладбище способен помочь с пошатнувшимся здоровьем. Общество обычно табуирует тему смерти. Считается (и тому есть подтверждения в работах психологов), что мысли о смерти негативно влияют на психику, способствуют асоциальному и даже антисоциальному поведению, и что нормальной жизни «размышления о вечном» следует держать в узде. С пси...
  (читать дальше)

Королевство кривых лучей
Обычно свет распространяется по прямой. Конечно, при помощи сред с различными коэффициентами преломления его можно отклонить. Однако новые исследования двух независимых научных групп показывают, что и сам по себе пучок света может изгибаться до 360˚. Часто новое — это хорошо забытое, но не обязательно старое. В конце 1970-х физики Майкл Берри из Бристольского университета (Великобритания) и Нанд...
  (читать дальше)

Объявлены победители конкурса подводной фотографии
Подведены итоги ежегодного конкурса подводной фотографии, который проходит под эгидой Школы морских и атмосферных наук Университета Майами (США). До участия допускаются только любители, которые зарабатывают на фотографии не более 20% своего дохода. Второе место в категории «Макросъёмка»: «фарфоровый» краб из семейства Porcellanidae, зацепившийся за полип морское перо в национальном парк...
  (читать дальше)

Заболевания дёсен, оказывается, не имеют отношения ни к инфарктам, ни к инсультам
Вот уже два десятка лет учёные твердят о связи между заболеваниями дёсен, инфарктами и инсультами. И вдруг новый анализ данных показывает, что эти заявления ошибочны. Американская кардиологическая ассоциация опубликовала в AHA journal Circulation «научный рапорт», заключающий, что периодонтит не повышает риска возникновения сердечно-сосудистых хворей и не является их причиной. Более того, нет ни м...
  (читать дальше)

Аспирин, возможно, помогает против ожирения
Салициловая кислота, образующаяся в результате расщепления аспирина, активирует расщепление жиров в клетке. Кажется, человечество вот уже более полутораста лет живёт с лекарством от всех болезней, не догадываясь о его чудодейственном всемогуществе. Не так давно проходило сообщение о том, что аспирин можно пить для профилактики рака; полным ходом исследуется его благотворное влияние при сердечно-...
  (читать дальше)

Как звучит симметрия субатомного мира?
Хотите услышать песнь позитрона? Итальянский инженер Доменико Вичинанца, кажется, готов воплотить вашу мечту. Этот человек уже экспериментировал с вулканической активностью и даже играл древнегреческую музыку с «Оркестром забытых звуков». Теперь его влечёт субатомный мир туманных и пузырьковых камер — предшественников современных детекторов частиц. Туманную камеру изобрёл в 1895 году шотландск...
  (читать дальше)

Нам бы расписания взять и отменить
Исследователи из Технологического института Джорджии (США) обнаружили, что отмена управления наземным общественным транспортом при помощи расписания и использование децентрализованной самоуправляющейся схемы позволяет сделать движение более эффективным. В работе, опубликованной в журнале Transportation Research, описан алгоритм, позволяющий минимизировать интервалы между появлениями автобусов на о...
  (читать дальше)