дорожная карта «использование нанотехнологий в сфере
advertisement
ДОРОЖНАЯ КАРТА «ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НАНОТЕХНОЛОГИЙ В СФЕРЕ ОЧИСТКИ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ ДЛЯ НАСЕЛЕНИЯ» ПРОЦЕССЫ И ТЕХНОЛОГИИ КП 2* БФ 1 ОПП СПП 3 1 МС 2 1 ПС 3 Снижение цены нанопродуктов Ц КП БФ 4 2 1 ОПП СПП 7 МС ПС 2 5 1 БП Баромембранные процессы очистка от высокодисперсных загрязнений КП БФ 3 4 5 ОПП СПП 2 ПС 3 1 3 КП БФ 1 3 4 ОПП СПП 4 МС ПС 4 2 6 эффективна при очистке от органических низкомолекулярных соединений удаляет микроорганизмы КП 5 БФ 2 ОПП СПП 6 4 МС 3 КП БФ 6 6 - ОПП СПП 3 ПС 6 7 7 КП 7 БФ - ОПП СПП 5 5 МС 7 Повышение уровня автоматизации в процессах очистки Ц 8 КП 8 БФ - ОПП СПП 8 8 МС 8 ПС 8 * цифра означает степень важности технологической задачи для сегмента рынка (1 - наивысшая значимость, 8 - наименьшая значимость). МД КП установки коллективного пользования БФ ПВ ПВ СПП специальное применение в производстве МС ПС промышленные стоки Нанокатализаторы неустойчивая структура требуется дополнительное изучение Транспортировка воды Очистка воды Водопроводная сеть Потребители объект Схема системы водоотведения вероятная токсичность высокая стоимость сложность удаления из воды требуется дополнительное изучение Коллекторная сеть Очистка воды Потребители Транспортировка воды широко используется относительно невысокая стоимость использования широкий спектр применения Водный объект Утилизация осадка сточных вод вероятная токсичность высокая стоимость требуется дополнительное изучение Окружающая среда С после очистки могут оставаться примеси коагулянта ограничения по температуре воды требует больших резервуаров для очистки Сорбция относительно невысокая стоимость использования возможность индивидуального применения необходимость замены сорбентов эффективны для низких концентраций загрязнений в сорбционных фильтрах могут развиваться бактерии, грибки, плесень высокая степень очистки 2500 250 2900 3500 С ПВ 2015 25 30 440 690 С 2010 45 750 800 180 100 50 1300 1600 1050 ПВ 2015 34 45 690 1000 90 2020 180 1150 1300 260 150 80 1500 2000 1450 ЭД ЭДИ МД К С 2015 2010 ПВ 2020 70 90 140 170 100 3430 4100 4500 4900 4500 К 220 350 5100 6000 С установки с трубчатыми элементами ПЭ установки с половолоконными элементами ПЛЭ установки с плоскими элементами РЭ установки с рулонными элементами ЭДУ электродиализная установка факторы, способствующие развитию факторы, тормозящие развитие 2010 Освоение новых рынков (например, медицина — гемодиализ) 2015 13 20 235 600 Промышленные стоки 30 650 700 К С 20 40 70 750 850 950 ПВ 2015 21 30 710 1420 35 20 1500 1650 1700 Муниципальные стоки МБР К Стратегия: Объем рынка, млн $: 2010 Активизация внедрения МБР Высокая С 45 510 750 Перспективность рынков 50 50 90 2650 3000 МБР К МД 30 60 100 850 870 1000 1500 1700 0 инерционный 0 сценарий 0 умеренный 0 активный 0 сценарий 0 сценарий Барьеры и ограничения Консерва­тизм служб по очистке воды Утечка кадров и недостаток дипломи­рованных специалистов Недостаток научных центров Недостаточное техническое оснащение лабораторий Сильный износ водопро­водной системы Низкий уровень менеджмента и общей культуры водопотребления Недоста­точная защита интел­лектуальной собст­венности Несовершенные системы контроля качества воды Отсутствие комплексного подхода к мониторингу сферы водоснабжения Отсутствие сбалансированной нормативной и правовой базы в сфере очистки воды и промышленных стоков Отсутствие программ инновационного развития сферы водоочистки Недоста­точное государ­ственное финанси­рование Актуальность образование вредных побочных продуктов отсутствие последействия высокие эксплуатационные затраты обладает последействием эффективно для обеззараживания разрушает органические соединения образование вредных побочных продуктов (улучшено в гипохлорите натрия) повышенные требования к перевозке и хранению возможность обработки больших объемов воды относительная дешевизна эффективность очистки ниже, чем при использовании мембран минимальное количество реагентов высокое качество очистки взвесей удаление растворенных газов необходимость предподготовки большие энергозатраты высокие капитальные затраты высокая степень очистки воды надежность возможность получения горячей очищенной воды (важно для лекарственных средств) высокая стоимость высокие энергозатраты необходимость водоподготовки Ультрафиолет С ЭП Озонирование сильный дезинфектант эффективен против вирусов удаляет посторонние вкусы и запахи Термический метод 2020 60 БП ПВ проблема регенерации возможность развития микробиологической флоры ПВ 2015 35 широкий спектр применения возможность применения на разных стадиях очистки воды возможность варьирования эффективности отсеивания частиц Флотация 2020 40 Фильтрация Дистилляция установка мембранной дегазации Оценка перспективности процессов и технологий МБР 2010 Активизация внедрения МБР Средняя высокий расход агрессивных реагентов высокие эксплуатационные расходы необходимость обработки регенератов Хлорирование 2020 40 Объем рынка, млн $: Стратегия: Низкая возможность получения сверхчистой воды отработанность и надежность минимальные энергозатраты минимальный объем вторичных отходов ПВ Объем рынка, млн $: Стратегия: высокая стоимость возможно образование вредных соединений в результате очистки Ионный обмен 2020 60 Объем рынка, млн $: Целесообразны инвестиции в НИОКР высокой степени готовности для будущей коммерциализации отсутствие типовых решений высокая стоимость Электрохимическая активация и электроимпульсная обработка • экономичность Специальное применение в производстве высокая стоимость точное удовлетворение потребностей ТЭ УМД необходимость дополнительной обработки воды после использования катализатора Коагуляция НФ ОО эффективно очищает многокомпонентные стоки Инновационные сорбенты Традиционные с возможностью использования нанотехнологий К 1750 1800 Объем рынка, млн $: Стратегия: УФ МФ Катализ повышает эффективность мембранной водоочистки и озонирования высокая стоимость Инновационные коагулянты Значимость Водный 1690 Общее применение в производстве УФ МФ Перспективные вспомогательные технологии увеличение производительности мембран снижение засоряемости удаление многих видов загрязнений хорошая способность сорбирования бактерий и вирусов 1075 180 Очистка сточных вод Первапорация Введение цеолитов Схема системы водоснабжения обеспечение требуемых показателей очистки воды снижение эксплуатационных расходов Мембраны на основе молекулярного цеолитового сита сфера активного применения на сегодняшний день ограничена очисткой стоков высокая реакционная активность высокая окисляющая способность, как следствие - дезинфекция препятствует накоплению бактерий и микроорганизмов в мембранах, как следствие снижение периодичности замены мембран и труб 100 2010 Стратегия: Целесообразны инвестиции в НИОКР высокие барьеры входа на рынок УФ НФ МФ ОО Мембраны с углеродными нанотрубками и фуллеренами Введение углеродных нанотрубок и фуллеренов муниципальные стоки 110 200 Бытовые фильтры компактность и доступность населению Мембраны с дендримерами ЭДИ Введение дендримеров общее применение в производстве 60 Очистка воды для промышленности сфера активного применения на сегодняшний день ограничена подготовкой обессоленной воды в энергетике, микроэлектронике и медицине удаление органических контаминантов противомикробное действие повышение абсорбционной мощности мембран не забивают мембраны, как следствие снижение энергопотребления 2020 2015 70 Объем рынка, млн $: Стратегия: Развитие децентрализованного потребления в районах без центрального водоснабжения высокая стоимость необходимость кооперации для работы системы Мембраны для мембранной дегазации МБР Технологии мембранных биореакторов бытовые фильтры ОПП Ионообменные мембраны Мембранные биореакторы высокий расход агрессивных реагентов загрязенность сточных вод высокая эффективность очистки стоков предотвращение вторичного загрязнения стоков уменьшение габаритов очистных сооружений 2010 Коллективного пользования МФ МД УМД Мембранная дегазация высокая эффективность удаления из воды растворенных газов (кислорода, углекислого газа и т.п.) централизованная очистка воды Ц Обратноосмотические мембраны корродирование элементов потребность в частой регенерации невысокая производительность используется на финишной стадии глубоко обессоленной воды низкие энергозатраты точное удовлетворение потребностей ОО РЭ ПЛЭ ЭД ЭДУ Традиционные, широко используемые Объем рынка, млн $: Стратегия: Масштабное финансирование модернизации системы со стороны государства высокая стоимость и большой масштаб модернизации УФ МФ ЭД Электродеионизация возможность интеграции в существующую систему С К Централизованная Децентрализованная Нанофильтра­ ционные мембраны невозможность удаления незаряженных компонентов, которые могут присутствовать в сточных водах Электродиализ ПС 4 НФ РЭ Электромембранные процессы глубокая степень обессоливания и умягчения получение насыщенных растворов Очистка воды для населения УФ МФ Ультрафильтрационные мембраны ОО очищенная вода непригодна для питья большие энергозатраты низкая удельная производительность возможность удаления из раствора следов ионов Повышение стойкости нанопродуктов к температурным и химическим реагентам Ц 7 не удаляет растворенные в воде органические, коллоидные вещества и многие микроорганизмы высокая степень очистки от неорганических веществ и микроорганизмов обессоливание УФ ТЭ ПЭ РЭ ПЛЭ МФ Обратный осмос ЭП МС подвержена высокому биозагрязнению не удаляет все соли удаляет только многозарядные ионы удаляет взвешенные частицы эффективна при предподготовке воды ПС 6 Снижение энергозатрат процессов очистки Ц НФ Микрофильтрация Повышение срока службы нанопродуктов Ц 5 не удаляет растворенные в воде неорганические вещества и некоторые микроорганизмы эффективна при предподготовке воды устойчива к воздействию хлора и биообрастаниям Снижение цены литра очищенной воды Ц УФ Ультрафильтрация Нанофильтрация МС Микрофильтрационные мембраны неспособны подавить все микробиологические загрязнения и заменить хлорирование и органических примесей позволяют избежать попадания в воду хлорорганики Увеличение удельной производительности нанопродуктов Ц МФ ТЭ 2015-2020 Ц Год введения в эксплуатацию: Мембранные процессы и технологии А Л ЬТ Е Р Н А Т И В Н Ы Е И ДОПОЛНЯЮЩИЕ ПРОЦЕССЫ И ТЕХНОЛОГИИ РЫНКИ 2013-2015 Снижение стоимости владения и содержания очистных систем ПРОДУКТЫ 2012-2013 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ЗА ДАЧИ не требует хранения и транспортировки химикатов не образует побочных продуктов эффективен против микроорганизмов отсутствие последействия высокие эксплуатационные и энергетические затраты невозможность оперативного контроля
