Опреснение воды в промышленных, домашних и походных условиях
Вода – главный источник жизни на планете, основа всего живого и всех организмов. Без нее человек не может долго прожить, однако, для питья годится далеко не всякая вода. Начнем с того, что она может быть загрязнена, в таком случае, Вы рискуете получить проблемы со здоровьем, поэтому, ее необходимо фильтровать и обеззараживать. А еще может случиться так, что вся вода, которая окажется в Вашем распоряжении, будет соленой, морской. Ну, мало ли, может Вы пережили кораблекрушение и дрейфуете на плоту в море. Или оказались на необитаемом острове. Или же Вы – гордый сын пустыни, в которой миллионы нефти и при этом нет пресной воды. На морской воде человек долго не протянет, так что же делать в такой ситуации? К счастью, человечество, очевидно, не от хорошей жизни, изобрело несколько способов опреснить морскую воду. Вам останется лишь выбрать из них наиболее подходящий.
Способы опреснения морской воды
Химический метод ионного обмена
Это относительно новый способ, который позволял открыть новые перспективы в области опреснения воды. Заключается он в прогоне воды через фильтры, содержащие в себе иониты. Иониты — это особые вещества, имеющие зернистую структуру и представляют собой органические кислоты и основания. Нерастворимы в воде и имеют свойство обменивать свои ионы на ионы, входящие в состав исходной воды. Между собой разделяются по типу обмениваемого иона на те, которые обменивают катионы, сюда относятся Са
Ионные фильтры бывают либо напорные, либо безнапорные. Их главное отличие в том, что напорные фильтры устанавливаются на подземные источники воды, не требующие предварительной очистки, а безнапорные – на поверхностные воды. Здесь уже требуется предварительная очистка и обеззараживание.
К ионитам предъявляются определенные требования. Они не должны изменять свойств воды и приводить к появлению вредных для здоровья человека веществ.
Электродиализ
Сводится к помещению воды в электрическое поле. При этом, катионы и анионы воды движутся к предварительно погруженному в нее катоду и аноду. Опресняющая установка оборудована специальными мембранами, проницаемыми для катионов и анионов. Это позволяет скапливать между этими перегородками опресненную воду. Изначально, все это было просто научным экспериментом. Однако, со временем, стоимость электроэнергии значительно снизилась, что сделало возможным применение электродиализа в крупных масштабах. Также, этот способ комбинируется с предыдущим, когда пропускающие мембраны изготавливаются с включением ионитов.
Указанные методы пригодны для промышленного опреснения. Используются в засушливых регионах, где наблюдается острая нехватка пригодной для питья воды. Эти способы требуют специального и весьма дорогостоящего оборудования и поэтому малопригодны в домашних, не говоря уже о походных, условиях. Здесь используются другие способы. Так, в домашних условиях, соленую воду можно дистиллировать и частично замораживать. А в походных – собирать конденсат с помощью открытого источника огня, солнечных лучей и топить снег и лед. Рассмотрим это более подробно.
Опреснение воды в домашних и походных условиях
Для преобразования морской воды в пресную в домашних условиях, используется дистилляция и заморозка. И то и другое приводит к изменению агрегатного состояния воды – либо превращению ее в пар, либо в лед, в результате которого вода избавляется от значительной части содержащихся в ней солей.
Дистилляция воды
Дистилляция заключается в нагреве воды, ее дальнейшему испарению и сбору конденсата в отдельной емкости. Лучше всего для дистилляции подходит самогонный аппарат. Существуют специальные дистиллирующие установки, которые работают при температуре, близкой к 100 градусам, попутно обеззараживая ее. Минусом дистиллируемой воды является то, что она не имеет ни вкуса ни запаха. Пить ее, мягко говоря, неприятно. Благо, некоторые современные установки имеют функцию добавления в такую воду минеральной воды, для придания хоть какого-то вкуса.
Конденсация воды
Если же самогонного аппарата нет под рукой, то можно воспользоваться методом конденсации. Соедините бутылку с водой с пустой бутылкой скотчем и уложите их в самое теплое или солнечное место. При этом, пустую бутылку следует установить чуть выше чем полную. Спустя определенное время будет собираться чистый конденсат, который будет пригоден для питья.
Для опреснения сгодится и широкий таз. В таз заливается вода, а в его середину устанавливается пустая емкость. Поверх всего этого натягивается пакет или пленка и герметично закрепляется. Посередине кладется небольшой груз, и вся эта конструкция размещается в самом теплом или солнечном месте. Спустя некоторое время в емкость будет собираться конденсат.
Замораживание воды
Замораживание соленой воды требует наличия морозильной камеры. Способ этот прост и легок, поскольку понятен и не требует сооружения каких-либо конструкций. Просто налейте в емкость соленую воду и разместите ее в морозилке. Затем, необходимо тщательно следить за ней, чтобы она не замерзла полностью. Пресной водой будет лишь лед на поверхности, и если емкость промерзнет целиком, то соль никуда не денется. Поэтому, следим за процессом и собираем образующийся ледок. Соль будет скапливаться и поэтому не нужно вычерпывать из емкости всю воду. Как только Вы опреснили две трети емкости с соленой водой, вылейте остаток и наберите новую.
В экстремальных ситуациях придется импровизировать, потому что вряд ли кто-то додумается взять с собой в поход портативный опреснитель. Но голь на выдумки хитра, поэтому, если Вы оказались в безвыходном положении, то включите свою фантазию – можно соорудить импровизированный дистиллятор из подручных средств, буквально из желудей и шишек и выпаривать воду на открытом огне, либо же воспользоваться способом с тазом, но вместо таза использовать вырытую яму.
Вкус опресненной воды
Да, вот это уже действительно проблема. Вода, которая прошла дистилляцию и перегонку не имеет ни вкуса ни запаха, она просто никакая. Конечно, она чистая и безопасная для здоровья, да, без жидкости человек долго не проживет, однако, употребление безвкусной пресной воды способно отбить волю к жизни даже у самого заядлого выживальщика. Разумеется, если Вы оказались один на необитаемом острове и из веток с палками смогли соорудить себе дистиллятор, а потом еще полдня ждали, пока он осилит перегнать кружку воды, то выбор-то у Вас небольшой: либо пить, что есть, либо искать нормальный источник пресной воды, либо садиться и помирать от жажды. Помирать никому не хочется, а источником может и не оказаться, тогда придется пить, что есть. Вашу горькую участь можно слегка скрасить, добавив в жидкость что-то, что способно придать вкус или запах, да хоть ту же соленую воду, в разумных пропорциях.
Оцените статью!
buduactiv.ru
Как опреснить воду в домашних условиях: лучшие способы
Одним из наиважнейших факторов, влияющих на качество питьевой воды, является содержание в ней солей. При слишком высокой минерализации вода приобретает солёно-горький привкус. Если количество соли превосходит допустимые нормы, это может сказаться крайне негативно на здоровье людей, употребляющих такую воду.
Также воду, содержащую большое количество соли, крайне нежелательно использовать в бытовых целях. Стиральные и посудомоечные машины, а также другая домашняя техника быстро выйдут из строя под воздействием солевых отложений. Но как опреснить воду и избежать подобных последствий?
Способы опреснения воды
В жилые дома вода поступает из артезианских скважин. Такая вода по всем параметрам не допускается для употребления, но за неимением другой воды люди всё равно её пьют, готовят на ней еду, используют в хозяйственных нуждах. Поэтому вода, поступающая в дома, должна быть обязательно опреснена. Артезианскую воду можно опреснить различными способами. Проблема заключается только в том, что все они являются дорогостоящими.
Самым простым методом считается дистилляция воды, но соли, образующиеся в процессе выпаривания пресной воды, засоряют трубы и ухудшают теплопроводность. Наиболее эффективный способ – это термохимическое смягчение воды. Способ довольно действенный, но и дорогой. Он существенно увеличивает себестоимость пресной воды, получаемой в процессе, а кроме того, в ходе работ образуется большое количество побочных продуктов, которые необходимо утилизировать. Всем известно, что утилизация вредных веществ очень дорогая, что также не лучшим образом сказывается на конечной цене.






Обратный осмос – это отделение с помощью мембраны пресной воды и солей, которые в ней находятся. При этом способе артезианскую воду качают под высоким давлением. Недостатками этого метода является то, что мембрана под высоким давлением может быть разорвана, а кроме того, она часто забивается, и может пропускать какое-то количество растворённой в воде соли.
Гелиоопреснение – метод, при котором в большой ёмкости с артезианской водой происходит испарение под воздействием солнечной радиации. Этот способ используется не только для опреснения пресной воды, но и для грунтовых вод. Сложности заключаются в слишком большом количестве дорогостоящей техники. Используют этот метод, как правило, в странах с большим солнечным излучением.
Как опреснить морскую воду
Люди сами начали изменять окружающую среду, активно вмешиваться в природные процессы, и как результат, получили огромные проблемы. Одной из актуальных проблем является то, что многие страны страдают от нехватки пресной воды. Чистой питьевой воды становится всё меньше и меньше. И это способствует развитию производства специализированной техники, открытию новых технологий, что позволяет опреснить морскую воду. Страны Африки, Израиль, север Европы находятся вблизи морской воды, но её невозможно использовать как питьевую. Приходится морскую воду опреснять.
Для того чтобы очистить морскую воду от примесей соли, необходимо использование дорогостоящего оборудования, которое требует больших энергозатрат. И даже несмотря на это, по всему миру имеется большое количество опреснительных установок.
Способы опреснения морской воды следующие: дистилляция, обратный осмос, вымораживание, ионный обмен, электродиализ. Дистилляция может быть мембранной, многоколонной, компрессионной. Метод вымораживания – ещё один вариант очистить морскую воду. Она охлаждается до кристаллизации, из кристаллов потом выделяется пресная вода.
В данное время наиболее распространёнными способами опреснения морской воды являются обратноосмотические фильтры для очистки, а также дистилляция. Менее востребованными методами считаются вымораживание и электродиализ.
Опреснение воды в домашних условиях
Самый лёгкий способ очистить воду дома – это использование фильтров для воды. С их помощью вода очищается от вредных примесей и солей. Однако бытовые фильтры не способны очистить воду от всех вредных веществ. Перед тем, как приобрести и установить фильтр, необходимо получить точную информацию, какая по качеству вода поступает из водопровода. Также понадобится консультация компетентного специалиста, который посоветует, какой именно фильтр потребуется с учётом потребностей, возможностей и изначального качества воды.
Опреснение воды в домашних условиях
Всем известна польза талой воды для здоровья человека. В домашних условиях её очень просто приготовить. В морозильную камеру помещаются стеклянные или пластиковые ёмкости с водопроводной, а ещё лучше, колодезной водой, закрытые полиэтиленовыми крышками. После того, как вода замёрзнет на треть, воду, которая не замёрзла, необходимо слить – как раз в ней остались все вредные вещества и соли. Лёд должен растаять при комнатной температуре, и вот эту талую воду следует пить.
Ещё один простой метод избавиться от вредных веществ в воде состоит в простом кипячении. Кипятить воду нужно не менее 5 минут, а охлаждать её следует в закрытой посуде.
Если водопроводная вода обладает характерным неприятным запахом, её можно очистить с помощью активированного угля.
ПРОСТОЙ ОПРЕСНИТЕЛЬ ВОДЫ СВОИМИ РУКАМИ. ВСЕ ГЕНИАЛЬНОЕ ПРОСТО
Watch this video on YouTube
Важно помнить, что воду из-под крана пить крайне нежелательно. Альтернативой считается бутилированная питьевая вода, которая продаётся в магазинах. Если покупать воду проверенных производителей, отвечающих за качество своей продукции, можно быть уверенными, что вода действительно чистая и пригодна для употребления.
No votes yet.
Please wait…
www.ladykiss.ru
делаем пресную воду из соленой
Люди давно придумали, как опреснить морскую воду в отсутствие доступа к пригодной для питья, ведь питьевая влага — основа существования живого организма.
Сегодня получить из морской воды опреснённую можно разными способами и в разных условиях — промышленных, домашних и даже экстремальных. Такие навыки позволят утолить муки жажды, когда пресная питьевая вода недосягаема по какой-то причине.
Существующие методы опреснения воды
В некоторых регионах планеты дефицит пресной воды наиболее ощутим — обычно это засушливые ландшафты. В такой местности применяют промышленное опреснение.
В домашних условиях производить из соленой воды опреснённую заставляют тяжёлые бытовые условия, временные или постоянные, когда население испытывает острейшую нехватку пригодной для питья влаги.
Навыки, как сделать питьевую воду, имея только морскую, не единожды спасали жизнь в условиях природных катаклизмов, потерявшимся в море рыбакам, а также экстремальным путешественникам.
- Методы промышленного опреснения — химический с помощью реагентов, промышленная перегонка в дистилляторе, ионный с помощью установки и ионита, обратный осмос через мембранные фильтры, электродиализ и промышленное вымораживание;
- Методы домашнего опреснения — дистилляция и частичная заморозка;
- Методы экстремального опреснения — сбор конденсата с помощью огня или солнца, а также растопка пресного льда.
Способы опреснения в промышленных масштабах не наша тема, а вот варианты, как дома или на природе получить вполне пригодную для питья влагу, опишем подробнее — они могут оказаться полезными.
Опреснение воды в домашних условиях
Дома всегда есть источник огня или тепла, посуда и приспособления, которые пригодятся для превращения морской воды в опреснённый дистиллят, в крайнем случае имеется морозилка.
Лучше всего перегоняет морскую воду в дистиллят бытовой самогонный аппарат, если имеется источник огня, но сработает и сделанный на скорую руку его аналог. Задача такая:
- заставить морскую воду обильно испаряться от нагрева;
- отводить собранный конденсат;
- охлаждая капли пара, собирать их в отдельную ёмкость.
В качестве заменителя самогонного змеевика подойдёт любая посуда, которую можно поставить на огонь. В нее вливается морская жидкость, затем посудина накрывается крышкой с отверстием, в которое вставлена отводящая пар трубочка. Осталось на трубочку надеть пластиковый шланг, его кончик опустить в ту ёмкость, где будет скапливаться пресная водичка, а его накрыть мокрой тряпкой, чтобы пар скорее охлаждался.
Иногда при бедствии в уцелевшем жилье нет ни воды, ни газа, ни электроэнергии, но есть какая-то непригодная к питью вода. В таком случае есть 2 варианта не умереть от жажды.
Вариант №1.
- Исходная жидкость наливается в пластиковую бутылку.
- Её уровень должен быть таким, чтобы он не доходил до горлышка бутылки, если её положить плашмя.
- Горлышко бутылки с исходной жидкостью соединяется с горлышком пустой бутылки с помощью скотча.
- Конструкция помещается плашмя в самое тёплое место, какое найдётся в доме — к примеру, батарея или залитый солнцем подоконник.
- Под пустую бутылку подкладывается любой предмет, чтобы она была немного выше, чем бутыль с жидкостью.
- Вскоре наверху пустой бутыли будут скапливаться капли испаряемого конденсата и стекать вниз.
- Останется разрезать скотч и разъединить ёмкости — в пустой окажется пригодная к питью вода.
Вариант №2.
- Нам понадобится небольшой таз с высокими стенками.
- По центру ставится небольшая емкость (подойдет простой стакан).
- В таз наливается вода для опреснения, ее уровень должен быть ниже уровня стакана.
- Сверху таза натягивается полиэтилен либо целлофановая плёнка.
- На плёнку, прямо над стаканом, кладется небольшой груз.
- Конструкция перемещается поближе к источнику тепла.
- Вскоре на пленке будут скапливаться капли испаряемого конденсата и стекать вниз.
Останется снять целлофан с таза — в стакане окажется пригодная к питью вода.
Опреснитель воды
Обратите внимание! Эти способы замечательно работают и в природных условиях.
Третий вариант добыть питьевую воду — это частичное замораживание в морозильной камере.
- Налейте в широкую ёмкость морскую водичку.
- Поместите в морозилку.
- Периодически следите за процессом заморозки.
- Как только появился тонкий слой льда — аккуратно его соберите, это и будет пресная вода.
- Снимайте всякий раз только небольшой слой льда — его кристаллы почти не содержат соли.
Обратите внимание! Полностью замороженная морская вода даст солёный лёд.
Опреснение воды в экстремальных условиях
Разжиться питьевой водой, имея в обилии морскую, в экстремальной обстановке, когда до естественного пресного источника километры, — это вопрос выживания.
Самый быстрый вариант — это соорудить на костре примитивный дистиллятор.
- Для этого на огонь ставится наполненная морской водой ёмкость и сверху накрывается крышкой.
- Желательно проделать в крышке отверстие и вставить туда отводящую пар трубочку.
- Если отверстия нет и пробить его нечем, значит трубочка просто зажимается крышкой.
- Другой кончик трубочки, по которой будут стекать капли конденсата, необходимо опустить в чистую посудину.
- Чтобы отход пара ускорить, трубочка накрывается мокрой тканью или постоянно поливается холодной морской водой.
- В отсутствие крышки из посуды сооружается «крыша» под наклоном из металла, к самому низкому краю подставляется чистая посудина, куда будет стекать дистиллят.
Если дело происходит в летнюю жару — есть очень простой вариант опреснить воду, но по времени он не будет такой быстрый, как с помощью огня. Для этого понадобится всего одна ёмкость, плёнка и вырытая яма.
- Нужно вырыть ямку чуть глубже, чем высота вашей ёмкости.
- Дно ямы обильно поливается морской водой.
- В центр углубления ставится пустая ёмкость.
- Яма полностью накрывается плёнкой, а её края плотно фиксируются песком, галькой, землёй.
- На центр плёнки, прямо над посудиной, кладётся груз — камешек, палочка, ком почвы или пригоршня песка, чтобы покрытие стало вогнутым.
- Вода, испаряясь, начнёт оседать на крыше из плёнки и по наклонной стекать прямиком в размещенную ёмкость.
- На жаре за пару часов в посудине соберется достаточно воды, чтобы напиться.
Обратите внимание! Конденсат абсолютно лишён солей, поэтому чтобы быстрей утолить жажду, опытные экстремалы советуют добавить немного морской воды.
Еще один способ опреснения — замораживание, годится для суровых зимних условий. Его алгоритм аналогичен домашней заморозке, только в качестве морозильника здесь выступит уличный мороз. Нужно зачерпнуть морскую воду и подождать появления на поверхности кристаллов льда — они на вкус будут пресными, и такой водой вполне можно напиться.
pohod.info
3. Методы опреснения и обессоливания воды
Методы опреснения и обессоливания воды подразделяются на две основные группы, с изменением и без изменения агрегатного состояния. К первой группе относятся дистилляция, вымораживание (т.е. изменяют свое агрегатное состояние), ко второй – ионный обмен, электродиализ, обратный осмос. Выбор метода обуславливается качеством исходной воды, требованием к качеству очищенной воды, производительностью установки и технико-экономическими соображениями. Очистка воды методом дистилляции. Дистилляция – процесс подогрева водного раствора до кипения, отбора образующегося водяного пара и его конденсации. Полученный конденсат водяного пара называют дистиллятом (дистиллированной водой). Если процесс дистилляции повторить, то получим бидистиллят. Дистилляция – традиционный и самый распространенный способ опреснения воды, этим методом получают 96 % всей опресняемой в мире воды. Дистилляция используется для очистки воды от любых загрязнений (взвешенных и растворенных), кроме летучих и газообразных. Данный метод в связи с его большими экономич. затратами использ. только в очистке радиоактивных веществ, исп. на уст-ках СВО-3, СВО-6, СВО-7. Вымораживание – метод опреснения воды, заключающийся в охлаждении соленой воды ниже температуры замерзания, отделении образовавшегося льда и последующем его плавлении. Вымораживания– исп. на СВО-3, СВО-5, СВО-6. Метод ионного обмена основан на явлении обмена ионов, при контакте некоторых твердых вещ-в с растворами, эти твердые вещ-ва загружаются в ионно-обменные фильтры (Они нерастворимы в воде). Метод ионного обмена происходит в 2 этапа: –катионирование (КУ-2-8 (чс))(обмен положительно заряженных ионов в растворах на положительные ионы водорода). R–H++Na+Cl– – R–Na++H+Cl–
–анионирование (АВ-17-8 (чс)) (-//- на отрицательно -//-). R+OH–+H+Cl– – R+Cl–+H2O. Метод обратного осмоса. Метод деминерализации воды обратным осмосом основан на прохождении чистого растворителя через полупроницаемую мембрану. Разность давлений. Электродиализ – процесс удаления из растворов (проводников второго рода) ионизированных веществ путем переноса их через мембраны в поле постоянного электрического тока. В такой системе возникает направленное движение ионов Н+ и ОН–, причем катионы движутся к катоду, а анионы – к аноду.
4. Очистка воды от растворенных газов
В воде растворяются практически все газы. В контурах присутствуют газы:,H2, NH3, N2 – (O2 ,CO2 агрессивные газы). В деаэраторе удаляется CO2 ,O2, бикарбонаты, карбонаты. главные эжектора удаляют O2 (примерно 98% [100кг/час]). Методы удаления из воды агрессивных газов подразделяется на физические и химические. К физическим методам удаления из воды агрессивных газов (О2 и СО2) относят дегазацию с помощью аэрации и деаэрации и десорбционного обескислороживания. При дефектах трубок в конденсаторе появляется приток охлаждающей воды в конденсатор => появление хлоридов, бикарбонатов, карбонатов, кремниевой кислоты, при повыш. температурах NaHCO3->Na2CO2 +H2O+CO2. Кислород и диоксид углерода присутствуют в воде в результате растворения при контакте воды с атмосферным воздухом. Аэрация. Удаление из воды углекислоты осуществляется методом аэрации. Сущность метода аэрации заключается в продувании через воду свободного от углекислоты воздуха. Так же как и при термической деаэрации воды, над поверхностью обрабатываемой воды создается атмосфера, в которой парциальное давление углекислоты ничтожно мало по сравнению с парциальным давлением углекислоты в воде. Деаэрация. Термическая деаэрация сочетает процессы подогрева воды до температуры насыщения и удаления диоксида углерода и кислорода из воды в паровую среду, т.е. термич.деаэрция зависит только от растворенных газов в воде. (З-н Генри Дальтона – количество растворенного газа в жидкости прямо пропорцнионально его упругости, а в случае смеси газов, находящихся над жидкостью, количество поглощенного газа пропорционально его парциальному давлению). Дегазация происходит за счет двух факторов: образования и удаления пузырьков газа и его диффузии через поверхность контакта фаз. С пузырьками удаляется до 90…95 % растворенного в воде газа. Химический способ основан на связывании О2 различными реагентами и применяется преимущественно для устранения проскоков О2 через Д-7 в случае нарушения его работы (гидразин-гидрат).
studfiles.net
опреснение воды
Опреснение воды замораживанием – новый метод, разработка которого началась во второй половине 70-х годов. В настоящее время проводятся детальные исследования различных процессов, в результате которых выделены три типа процессов замораживания: при контакте соляной вода с теплопередаюшей поверхностью, охлаждаемой с помощью холодильной установки; при испарении охлажденной вода в вакууме; и при непосредственном контакте воды с хладагентом, не смешивающимся с водой. Основными стадиями в опреснительных установках всех трех типов являются кристаллизация-льдообразование; сепарация льда и рассола и отмывка льда от рассола; и плавление льда. В установках третьего типа добавляется процесс разделения хладагента и пресной вода.[ …]
Опреснение воды методом обратного осмоса (гиперфильтрации) происходит без фазовых превращений. Энергия при этом в основном расходуется на создание давления исходной воды — среды практически несжимаемой. Осмотическое давление растворов, близких по составу к природным водам, даже при их небольшой минерализации достаточно велико, например для морской воды, содержащей до 3,5% солей, оно составляет примерно 25 ат. Рабочее давление в установках по опреснению рекомендуется поддерживать не менее 50—100 ат и даже выше, так как производительность их определяется разностью между рабочим и осмотическим давлениями.[ …]
Опреснение воды состоит в полном или частичном удалении растворенных солей из морской или любой другой соленой воды. В настоящее время опреснение используется при производстве деминерализованной воды для промышленных химических процес- сов и, в ограниченных количествах, для Ъужд человека в безводных районах (например, в областях, прилегающих к Аравийскому морю, и на некоторых островах в Карибском море) . С увеличением населения в США также возросли потребности в пресной воде до такой степени, что они не могут быть удовлетворены лишь запасами природной пресной воды. Таким образом, опреснение становится очень важным способом получения пресной воды.[ …]
При опреснении воды открытых морей задача удаления рассолов решается проще. В случае их рассредоточенного сброса в море можно не опасаться сколько-нибудь существенных отрицательных последствий. Сброс рассолов также возможен при сооружении опреснительных установок на берегах внутренних морей (Каспийского или Азовского).[ …]
С идеями опреснения воды мы сталкиваемся в «Естественной истории» Плиния Старшего (23 или 24—79) — античного историка, жившего в I в. н. э. Он описывает два метода опреснения. Первый, древнейший, состоит в том, что руна (овечьи шкуры), вывешенные на ночь за борт корабля, впитывают влагу, и утром ее можно отжать, получив таким образом пресную воду. Второй метод излагается им как легенда, имеющая многовековую историю. Суть ее в получении пресной воды внутри воскового шара, опущенного в море. Однако обнаружить экспериментальное подтверждение этого «способа» не удалось ни автору «Естественной истории», ни другим исследователям, обращавшимся к истории опреснения.[ …]
Обычно при опреснении воды в качестве экстрагентов используются амины (диизопропиламин, триэтиламин, смеси последнего с диэтил-метиламином), спирты (бутиловый и др.), эфиры и др. По экстракционным свойствам и экономичности одним из лучших растворителей является триэтиламин. Диаграмма взаимной растворимости триэтиламина и воды различного солесодержания представлена на рис. 273 [128].[ …]
Растворенные в воде соли удаляют путем дистилляции, электродиализа, ионного обмена и обратного осмоса. Дистилляция — это процесс превращения поступающей на обработку воды в водяной пар, который затем конденсируется. Дистилляция представляет собой один из способов, применяемых для опреснения морской воды. Электродиализ состоит в разделении положительных и отрицательных ионов с помощью селективных мембран, пропускающих при прохождении постоянного электрического тока ионы из обрабатываемого раствора, находящегося по одну сторону мембраны, к концентрированному раствору, находящемуся по другую сторону мембраны. Проблемы, возникающие при электродиализном способе опреснения воды, сопряжены с химическим осаждением слаборастворимых солей и засорением мембраны коллоидными массами. Для предотвращения засорения мембран опресняемая вода из поверхностных источников должна пройти предварительную обработку (химическое осаждение и очистка с использованием активного угля для извлечения из воды молекул органических веществ и коллоидов). Обессоливание, проводимое путем ионного обмена, описано в п. 7.9. Вследствие высокой стоимости этих процессов, по-видимому, ни один из них не найдет широкого применения в практике очистки воды.[ …]
Солевой состав воды. Под солевым составом воды понимают совокупность растворенных в ней минеральных и органических соединений. В зависимости от количества растворенных солей различают воду пресную (до 0,5 %о) (%о — промилле — содержание солей в г/л воды), солоноватую (0,5-16,0 %о), морскую (16—47 %о) и пересоленную (более 47 %о). Морская вода содержит в основном хлориды, а пресная — карбонаты и сульфаты. Поэтому пресная вода бывает жесткой и мягкой. Слишком опресненные, так же как и пересоленные, водоемы малопродуктивны. Соленость воды — один из основных факторов, обусловливающих обитание рыб. Одни рыбы живут только в пресной воде (пресноводные), другие — в морской (морские). Проходные рыбы сменяют морскую воду на пресную и наоборот. Осолонение или опреснение вод обычно сопровождается изменением состава ихтиофауны, кормовой базы, а нередко приводит к изменению всего биоценоза водоема.[ …]
При выборе способа опреснения и обеесоливания воды следует учитывать: солесодержание исходной воды, заданную производительность опреснительной установки, а также стоимость источников тепла, электроэнергии и потребных химических реагентов и материалов. На практике встречается необходимость опреснения воды с общим солесодержанием от 2000 до 35 000 мг/л.[ …]
Весьма перспективным для опреснения воды является использование атомной энергии. Работы в этом направлении уже проводятся. В настоящее время в СССР на берегу Каспийского моря сооружается реактор на быстрых нейтронах, который будет сочетаться с дистилляционной опреснительной установкой. В США предполагается строительство такого типа станции мощностью 150—750 Мет, имеющей установку для опреснения производительностью 225—675 тыс. м3/сутки [125].[ …]
Процесс удаления солей из воды в зависимости от степени их извлечения называется опреснением или обессоливанием. При опреснении воды концентрацию растворенных солей доводят до предела, близкого к содержанию их в пресных водах, при обессоливании — до содержания их в дистиллированной воде.[ …]
Высокая стоимость процесса опреснения воды — основной недостаток и препятствие широкому его внедрению. Пресная вода традиционно является одним из наиболее дешевых продуктов и продавалась по цене несколько центов за тонну. Цена воды, полученной любым из методов опреснения, в несколько раз превышает стоимость природной воды в промышленных районах США. Исследования, проведенные в 50-х и 60-х годах, привели к снижению стоимости дистиллированной воды от 1,30 в 1950 г. до 0,23 долл./м3 в 1974 г. (для сравнения: стоимость природной пресной воды в городах США составляет 0,05 долл./м3).[ …]
В центральную камеру подается вода, подлежащая очистке. При включении тока ионы проникают сквозь диафрагмы в катодное и анодное пространства. Обратная диффузия их затруднена диафрагмами. Аппарат для опреснения воды состоит из десяти последовательно соединенных ячеек. Вода Рис. 62.[ …]
Значительный интерес представляет опреснение воды методом электроадсорбции ионов пористыми электродами. Оно основано на том, что образование двойных электрических слоев на разноименно заряжаемых от источника постоянного тока инертных электродах, обладающих сильно развитой поверхностью, сопровождается извлечением весьма значительных количеств растворенной соли.[ …]
В Израиле используется установка для опреснения воды при вакуум-замораживании. Чистые ледяные кристаллы образуются в солевом растворе одновременно с испарением части жидкости. Эти ледяные кристаллы затем сепарируют от раствора и промывают. Промытые кристаллы приводят в соприкосновение со сжатым паром. По мере конденсации пара лед тает. Одним из преимуществ этой системы является очень низкое потребление энергии —11 —14 кВт-ч на 1 м3 получаемой воды, причем с усовершенствованием проекта эту цифру легко понизить до 7—9 кВт-ч на 1 м3. Израильская установка состоит из четырех блоков каждый мощностью 10 м3/ч. Она обрабатывает воду, забираемую из Красного моря, с концентрацией солей 4,2%. Каждый блок состоит из двух прилегающих цилиндрических сосудов диаметром 4 м. Один действует в режиме промывки, другой — как морозильник и оттаиватель. Под куполом установки имеется паровой компрессор, который отсасывает водяные пары из морозильника и сжимает их, далее они поступают в оттаиватель, а лед спускается вниз по желобу.[ …]
Мы уже говорили об истории опреснения воды, и нетрудно было заметить, что его развитие было прежде всего связано с флотом. К 60-м годам нашего века были уже решены многие технические задачи получения больших количеств опресненной воды на судах.[ …]
Важнейшими требованиями к экстрагентам для опреснения воды являются высокая селективность (вода, растворенная в растворителе, должна содержать значительно меньше солей, чем нерастворенная часть воды), высокая экстракционная емкость, чувствительность взаимной растворимости в системе вода — экстрагент к температуре, малая растворимость экстрагента в воде, легкость его регенерации, достаточно большая разность плотностей воды и экстрагента, стабильность экстрагента при взаимодействии с водными растворами солей и пр. Из известных растворителей наилучшими экстракционными свойствами обладают вторичные и третичные амины, содержащие в молекуле от четырех до шести атомов углерода [196].[ …]
Более перспективной мембранной технологией опреснения вод повышенной минерализации является обратный осмос (гиперфильтрация). Данный метод опреснения основан на явлении осмотического переноса, т. е. на фильтровании воды через набор полупроницаемых мембран, пропускающих молекулы воды, но задерживающих ионы солей. Сущность процесса можно представить следующим образом. Если полупроницаемой мембраной разделить растворы различной концентрации, то молекулы воды будут двигаться в сторону выравнивания концентраций, т. е. из более пресной воды в более соленую. Этот переход будет наблюдаться до тех пор, пока концентрация растворов по обе стороны мембраны не станет одинаковой. Однако при этом объем изначально более соленой воды увеличится. Разность уровней воды по обе стороны мембраны, соответствующая равновесной концентрации, и характеризует осмотическое давление. Совершенно очевидно, что для опреснения соленой воды необходимо процесс направить в другую сторону.[ …]
Ведь мы имеем дело с довольно энергоемким производством, требующим вложения значительных материальных ресурсов. На первый взгляд это так. Тем не менее уже во многих странах идут на существенные материальные затраты, решая с помощью опреснения воды задачи жизнеобеспечения населения и развития хозяйства. Эти затраты, как можно было убедиться на приведенных нами ранее примерах, себя оправдывают. Важен и тот факт, что совершенствование технологии дистиляционного опреснения постоянно учитывает экономическую сторону этого процесса, снижая год от года стоимость получаемой воды. Аналогично сейчас развивается мембранная технология.[ …]
В данной книге не рассматриваются подробно способы опреснения воды, изменяющие ее агрегатное состояние ‘. Отметим, что в настоящее время при высоком солесодержании воды наибольшим распространением пользуются дистилляционные опреснители. Основная функция их состоит в испарении воды с последующей конденсацией пара, которая и приводит к получению пресной воды.[ …]
Но, что бы ни утверждал Керодрэн, отношение моряков к опресненной воде не изменилось.[ …]
Такой фильтр, казалось бы, давал возможность обогащать опресненную воду ионами кальция, хлора, в какой-то мере гидрокарбонат-, карбонат- и сульфат-ионами, что должно было делать минерализованную воду более насыщенной по химическому составу. Обогащение ионом магния в этом случае не было предусмотрено, хотя в природных водах его содержание достаточно высокое.[ …]
Юб.Розвал К.С. Особенности действия на организм человека опресненных вод различной степени минерализации // Ж. Гигиена и санитария. 1971. №8.[ …]
На свои нужды человечество использует, главным образом, пресные воды, которые составляют 1 % от общего объема гидросферы. Для решения этой проблемы следует привлечь опреснение воды Мирового океана, подземные воды и воды ледников (опреснительные установки АО «Комсомолец» – пищевое олово). Из-за дороговизны и высокой энергоемкости опресненных установок доля опресненных вод в общем объеме водоснабжения незначительна (США – 7 %, у нас – 1 %).[ …]
Наилучшими гидратообразующими веществами из применявшихся для опреснения воды являются пропан С3Н8 и фторхлорпро-изводные углеводородов жирного ряда — фреоны. Эти вещества нетоксичны и одновременно используются в качестве хладагентов для поддержания температуры, необходимой для гидратообразова-ния. Так, фреон-12 (дифтордихлорметан CF2C12), имеющий т. кип. —23,7°, образует с водой газгидрат со структурой II. При использовании пропана (т. кип. —42,Г С), образующего газгидрат со структурой II, опреснение воды ведется при 2—5° С и давлении до 500 кПа. Интервалы температур и давления, при котором возможно формирование газгидратов, зависит от солесодержания воды. Так как образование газгидратов сопровождается выделением теплоты, то в процессе кристаллизации систему необходимо охлаждать. Для ускорения образования зародышевых кристаллов смесь газа с водой переохлаждают. Образующиеся газгидраты удерживают на поверхности кристаллов слой рассола, поэтому после отделения их необходимо промывать опресненной водой.[ …]
Таким образом, при подходе к выбору сплрялгп состава для придания опресненной воде питьевых качеств можно было исходить из суммы известных в то время гигиенических знаний о нормировании химических веществ в питьевой воде, биологической роли отдельных микро- и макрокомпонентов воды, определяющих как органолептические, так и физиологические ее свойства.[ …]
Сущность метода состоит в том, что при пропуске постоянного тока через воду на пути направленного движения ионов ставят ионитовые мембраны, обладающие селективной способностью пропускать ионы с определенным знаком заряда. В результате этого в одной части ячеек, образованных мембранами, происходит опреснение воды, а в другой — концентрирование солей.[ …]
Некоторым видоизменением описанного процесса кристаллизации является опреснение воды при помощи получения кристаллогидратов пропана. Первый этап состоит в связывании части воды соленого раствора в кристаллогидраты пропана. Затем производится сепарация кристаллов от маточного раствора, очистка их от рассола и, наконец, плавление кристаллов для получения пресной воды.[ …]
Степень проработки различных технологических процессов очистки сточных вод неодинакова. Часть из них находится на стадии опытных, другая — опытно-промышленных испытаний. Наиболее отработанным является мембранный обратноосмотический метод обессоливания и опреснения воды с доведением солесодержания до уровня питьевой воды (500 мг/л). Тысячи обратноосмотических установок по обессоливанию воды эксплуатируются в мире в настоящее время. Этот пример широкомасштабного внедрения мембранного метода для очистки воды свидетельствует о реальности доработки до широкомасштабного применения и других близких по технологическим процессам методов. Мембранные методы очистки сточных вод хорошо зарекомендовали себя также на небольших установках (стационарных и передвижных), на судах и морских платформах.[ …]
Опреснительная установка состоит из блока электродиализаторов, насосов, баков опресненной воды (дилюата), баков рассола (концентрата), кислотного бака, блока переполюсовки и пульта управления.[ …]
Принципиальная схема установки, одинаковая для всех возможных технологических вариантов опреснения воды методом электроадсорбции ионов, приведена на рис. 347. Во избежание разложения воды и побочных окислительно-восстановительных реакций на электродах процесс адсорбции проводят при напряжении не более 1,5 В. Десорбцию поглощенных ионов (регенерацию электродов) осуществляют переключением полярности электродов. В период регенерации адсорбированные ионы переходят в соленую воду, сбрасываемую в дренаж.[ …]
Отдельные этапы научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по созданию средств опреснения вод повышенной минерализации, выполняемых в нашей стране, обсуждались в Государственном комитете СССР по науке и технике на уровне временных научно-технических комиссий. Такие комиссии, включавшие высококвалифицированных специалистов из различных ведомств, созывались в 1970 и 1978 гг. Их функция состояла главным образом в выработке единой технической политики в области опреснения и обессоливания воды. Этот подход основывался на оценке мирового научно-технического уровня существующей технологии опреснения и тенденциях ее развития в зарубежных странах. Были также определены ключевые технические проблемы в области опреснения вод повышенной минерализации в СССР и намечены основные пути их решения. При этом большое внимание было уделено мембранной технологии.[ …]
Заказаны опреснители, которые будут вырабатывать на о. Аруба еще 10 тыс. т и на о. Кюрасао — 4 тыс. т пресной воды в сутки. На обоих островах пресная вода является побочным продуктом силовых станций, потому что тепло отработанного пара используется для опреснения воды. Сочетание силовой станции и опреснителя является результатом многолетней работы фирмы Уэйра. Установка на о. Кюрасао ко времени издания этой книги проработала на полную мощность 26 000 часов (три года) и не имеет накипи.[ …]
В настоящее время наиболее изученным агентом является пропан, на использовании которого основана схема опреснения воды гидратным методом, представленная на рис. 280.[ …]
Установки первого типа представляют собой небольшие емкости со светопоглощающим дном, заполняемые соленой водой. Над ними устанавливается наклонное перекрытие из стекла или прозрачной пластмассы (рис. 327 и 328). Пары воды, охлаждаясь за счет более холодного атмосферного воздуха, конденсируются на внутренней поверхности установки; капли опресненной воды стекают в периферийные лотки. В зависимости от конструкции и использованных материалов производительность опреснителей этого типа в условиях среднеазиатских республик достигает 10 л воды в сутки с 1 м2 [189].[ …]
Основная зона разгрузки вод приурочена к южно-ставропольской зоне поднятий (Убеженское месторождение), где имеются благоприятные условия для перетока вод в вышележащие отложения. Здесь распространены воды пестрого состава с минерализацией менее 10 г/л. В пределах Терско-Каспийского прогиба, Ногайской ступени и частично Чернолесской впадины выделяется зона АВПД, для которой характерно преобладание вод с минерализацией 35—60 г/л. В нижней части верхнемелового комплекса часто встречаются воды повышенной минерализации (60—90 г/л, гЫа/гС1 0,8—0,97). Такое изменение минерализации вод по разрезу комплекса связывается с поступлением опресненных вод из вышележащих глинистых отложений палеогена при их уплотнении.[ …]
В настоящее время разработаны и эксплуатируются электродиализные установки большой производительности для обессоливания пресной воды. Так, в работе [66] сообщается о результатах наладки электродпализной установки призводительностью 250 м3/ч для опреснения воды с солесодержанием 500—2000 мг/л. Установка состоит из двух модулей с 300 парами ячеек размером 1500X1500 мм. Оборудование установки выполнено из пластиков. Вода проходит предварительную декарбонизацию на слабокислотном катионите и умягчается на сильнокислотном катионите. Слабокислотный катионит регенерируется НС1, а сильнокислотный также НС1, но с добавлением части рассола от электродиализатора. Расход энергии составил 1,77 кВт-ч/м3. Снижение соле-содержания составило в среднем 40% исходного.[ …]
Электродиализные опреснительные установки разделяются на прямоточные и циркуляционные. В одно- и многоступенчатых прямоточных установках заданное опреснение воды происходит в процессе ее протекания через ячейки ванны. В циркуляционных – опресняемая вода пропускается через ячейки ванны до тех пор, пока содержание в ней солей не снизится до заданного, они бывают порционного и непрерывного действия. Выбор установки осуществляется на основе технико-экономических расчетов.[ …]
Вопрос этот не нов. Он возник почти одновременно с появлением перегонных аппаратов, предназначенных для морских судов. И первыми задали его сами моряки. Опресненная вода оказалась безвкусной. Она не утоляла жажды, вызывала неприятные ощущения. Моряки отказывались ее пить. В XVIII в. перегонные кубы на судах установило морское министерство Франции. И именно это ведомство первым отреагировало на жалобы моряков. Для эксперимента были отобраны арестанты. На островке Эне посреди рейда порта Рошфор были заключены на 30 дней шесть человек. Единственной водой для питья был дистиллят. Никто из арестантов не умер, внешне все были здоровы. И 29 декабря 1817 г. генерал-инспектор французского флота Керодрэн опубликовал в «Мониторе» статью, полностью реабилитирующую опресненную воду.[ …]
Промышленные электродиализные установки состоят из большого числа параллельно работающих камер. В многокамерных установках рассольные камеры и камеры опреснения воды (рабочие дилюатные камеры) образованы чередующимися катио-но- и анионоактивными мембранами. Первые пропускают в электрическое поле катионы, но задерживают анионы, вторые, наоборот, пропускают анионы, но задерживают катионы.[ …]
Установка для гидратного разделения во многом подобна установке УРУС (см. Х1Х-21). Реактор для гидратации заменяет морозильную камеру системы УРУС. Соленая вода и гидратирующая жидкость инжектируются в эту камеру при определенных давлении и температуре. Часть гидратирующего агента превращается в пар и при поглощении тепла вызывает образование гид-ратных кристаллов. Кристаллы затем промываются от рассола и направляются в плавильную камеру, где необходимое для плавления тепло получается при конденсации сжатого пара из реактора. Основной проблемой, как и в системе ЯРУС, является проблема разделения опресненной воды и части гидратирующего агента. В данной системе плавильная камера располагается вне реакционного сосуда в отличие от системы УРУС, где она помещена в объединенную ячейку (гидроконвертор).[ …]
Избыточное количество пропана, выходящее из главного компрессора, дополнительно сжимается во вторичном компрессоре, затем конденсируется в теплообменнике при охлаждении опресненной водой и переохлаждается стоковым рассолом и исходной морской водой. Переохлажденный пропан, попадая в реактор, мгновенно испаряется, компенсируя тепловые потери реакторной системы. Полученная пресная вода и рассол проходят через турбины, предназначенные для возврата части энергии, расходуемой на приведение в действие насосов подачи морской воды.[ …]
Сибирская ряпушка на территории Якутии – главный промысловый вид во всех реках, впадающих в моря Северного Ледовитого океана. Значительную часть своей жизни ряпушка проводит в опресненных водах приморской зоны и придельтовых участках, т.е. на шельфе. Основу промысла составляют половозрелые особи с длинной тела (ас) 270-350 мм, чаще 300-330 мм, массой 100-250 г. За период 1991-1999 гг. ежегодный вылов ряпушки в водоемах Якутии составил в среднем 750 т.[ …]
Озтегив и Меэориэ, если не считать их жилых пресноводных форм, являются типичными обитателями солоноватых вод, не уходящими далеко от берегов вглубь моря. Мойва уже является типичной пелагической рыбкой, проводящей значительную часть своей жизни в море, где ее частенько наблюдают китоловы, когда она выпрыгивает из воды при преследовании китов.[ …]
Этот метод основан на фильтрации растворов под высоким давлением через соответственно приготовленные ацетилцеллюлозные мембраны на пористых трубах. При этом фильтрат имеет значительно меньшую концентрацию растворенных веществ, чем в исходном растворе. Метод опреснения воды гиперфильтрацией основан на фильтрации соленой воды через полупроницаемые мембраны, пропускающие воду, но задерживающие гидратированные ионы растворенных в воде солей.[ …]
В 1907 г. на Аравийском берегу Красного моря, в Джидде, входившей в то время в состав Османской империи, было установлено два опреспптеля. Работали -они на твердом топливе. В 1928 г. они были заменены на более совершенные испарители с погружными трубами мощностью по пресной воде 135 м3/сут каждый. Для этого города использование опресненной воды и по сей день является важнейшим элементом жизнеобеспечения. Память о первых его опреснительных установках хранят смонтированные из их частей своеобразные скульптуры.[ …]
Во время отлива грунт значительно подсыхает и содержание соли в нем возрастает в несколько раз. Деревья мангров обладают удивительной способностью выносить большие колебания концентрации солей (главным образом поваренной соли) в почве. Корни их обеспечивают всасывание опресненной воды путем ультрафильтрации, как показали исследования П. Ф. С к о л а и д е р а, проведенные в 1968 г. Жидкость, поступающая в сосуды древесины мангровых, содержит всего около 0,03% соли. И все же соль накапливается в тканях, особенно сильно в старых листьях за счет длительной транспирации.[ …]
Однако ни один из указанных способов удаления остаточных рассолов нельзя рассматривать как универсальный, пригодный для любого района. Более того, удаление отходов опреснительных установок даже при их малой производительности в ряде мест становится трудной задачей, от решения которой зависит иногда сама возможность опреснения вод повышенной минерализации.[ …]
Следует отметить, что в вымораживающих и газогидратных установках с прямоконтактными аппаратами достигаются наибольшие коэффициенты тепло- и массообмена при небольшом тепловом напоре, что позволяет значительно уменьшить энергозатраты и, следовательно, капиталовложения на оборудование. При использовании этих процессов опреснения воды отсутствуют интенсивная коррозия материалов и накипеобразование. Поскольку эксплуатационной проверки газогидратные установки не прошли, приводимые в литературе экономические оценки способа можно принять как ориентировочные. По имеющимся данным [216] энергетические затраты при опреснении с помощью фреона-31 составят 4,5 кВт-ч на 1 м3 пресной воды.[ …]
Перспективными гидратообразующими газами являются пропан и различные типы фреонов. При относительно небольшом избыточном давлении и температурах выше 0°С создаются условия для выпадения газгидра-тов в виде легкой снегоподобной массы. Последующая отмывка кристаллов от рассола, выделение газа и возвращение его в цикл дает возможность получить опресненную воду из растворов с солесодержанием самого широкого спектра. Для расплавления кристаллогидратов можно в установках подобного типа использовать так называемое бросовое тепло (отработанную горячую воду, выхлопные газы, низкопотенциальный пар). Для повышения экономичности установок технологию опреснения совершенствуют с тем, чтобы попутно извлекать из рассолов ценные компоненты — например, магний, йод, бром, вольфрам — и утилизировать оставшиеся соли.[ …]
ru-ecology.info
Рынок технологий опреснения морской воды. Cleandex
За последние 40 лет количество пресной воды на каждого человека в мире уменьшилось на 60%. Недостаток пресной воды к настоящему моменту испытывают более 80 стран мира, расположенных преимущественно в аридных, а также засушенных областях и составляющих около 60% всей поверхности земной суши.
Проблема
Треть населения мира живет в странах с напряженной ситуацией с водой. Согласно прогнозам экспертов, к 2025 году этот показатель увеличится до двух третей.
Рисунок 1. Глобальная ситуация с водой на планете
Кризис будет спровоцирован ростом населения планеты. По оценкам ООН, к 2030 году оно увеличится с 6 до 8.5 млрд человек. Сейчас на обеспечение пищей одного человека, имеющего традиционный для индустриальной развитых стран рацион, ежегодно расходуется 2.5–3 тыс. литров воды. Если же численность населения увеличится на 2.5 млрд, то на их пропитание потребуется изыскать дополнительные 2 тыс. куб. км воды.
В подобных условиях острого дефицита пресной воды особую актуальность приобретают альтернативные технологии пополнения водных ресурсов, в том числе и за счет опреснения морской воды.
Запасы воды
Общий объем воды на Земле составляет примерно 1400 млн куб. км, из которых только 2.5% (около 35 млн куб. км) – пресная вода. Морская вода составляет около 98% всех водных ресурсов планеты.
Таблица 1. Крупнейшие запасы воды в мире (источник: www.unep.org)
Одним из наиболее перспективных путей обеспечения пресной водой является опреснение соленых вод Мирового океана. Целесообразность данного пути подтверждается тем фактом, что 60% населения планеты живет в приморской полосе шириной 65 миль. Кроме того большие площади засушливых и малообводненных территорий примыкают к океанским берегам или находятся поблизости от них.
Таким образом, океанские и морские воды могут стать ценным источником водных ресурсов для промышленного использования. Их огромные запасы практически неисчерпаемы. Однако на современном уровне технологического развития применение технологий опреснения не везде экономически оправдано.
Применяемые технологии
Промышленное опреснение морской воды осуществляется одним из следующих методов: дистилляция, обратный осмос, электродиализ, вымораживание и ионный обмен.
Рассмотрим более подробно особенности каждой из технологий.
1. MSF (Multi-Stage Flash Distillation) – многоступенчатое мгновенное выпаривание (дистилляция).
В этом типе установок исходная вода, перед тем как быть пропущенной через специальное сопло внутрь большой камеры, подается насосом внутрь нагревателя при таком давлении, при котором еще не происходит кипение, т. е. вода находится в перегретом состоянии. Уменьшение давления влечет за собой моментальное превращение части воды в пар. Затем опресняемая вода пропускается через другое сопло в соседнюю «камеру моментального испарения», где продолжается процесс моментального парообразования и так далее до нижней части установки.
2. MD (Membrane Distillation) – мембранная дистилляция.
Предполагает нагрев воды с одной стороны гидрофобной мембраны. Такая мембрана пропускает только пар, который охлаждается с другой ее стороны, образуя пресную воду, но не пропускает воду.
3. MED (Multi-Effect Distillation) – метод многоколонной дистилляции.
Морская вода нагревается в первой колонне, а образовавшийся пар идет на нагрев в последующих колоннах.
4. MVC (Mechanical Vapour Compression) – механическое сжатие пара.
Заключается в сжатии пара, получаемого при обычной стадии дистилляции прежде, чем он сконденсируется. Эффект сжатия пара предполагает нагрев его до температуры выше температуры кипения подаваемой на опреснение воды (из которой он был получен). Затем сжатый пар может быть возвращен в ту же дистилляционную камеру, из которой он был выделен и использован для замещения первичного пара. Цикл повторяется непрерывно.
Использование сжатого пара позволяет уменьшить энергоемкость процесса, но препятствует обработке больших объемов воды.
5. FP (Freezing Process) – метод вымораживания.
Морская вода охлаждается до кристаллизации влаги. Полученные кристаллы выделяются и растворяются для получения пресной воды.
6. RO (Reverse Osmosis) – обратный осмос.
Предусматривает использование полупроницаемой мембраны, пропускающей под давлением воду и задерживающую молекулы примесей.
7. ED (Electrodialysis) – электродиализ.
Требуются две мембраны: одна пропускает только катион, вторая – только анион. Между ними включается напряжение постоянного тока, что позволяет убирать, к примеру, натриевый и хлорный анион из морской воды.
По оценкам экспертов, каждая из обозначенных технологий имеет существенные недостатки, к числу которых относятся:
- значительные отложения на поверхностях теплообмена, мембран и т. п.
- большие удельные энергетические затраты
- наличие большого количества сменных материалов, комплектующих, дополнительного расхода химических реагентов
- экологическая опасность в процессе эксплуатации установок
- необходимость в высокой квалификации обслуживающего персонала.
В связи с этим актуальным остается вопрос разработки более эффективных и экологически безопасных методов опреснения морской воды.
Рынок
По состоянию на конец 2009 года в мире представлено 14 451 опреснительных заводов совокупной мощностью 59,9 млн куб. м в день. По сравнению с 2008 годом прирост мощности составил 12,3%. Кроме того, 244 опреснительных установок (дополнительно 9,1 млн куб. м в день) находятся в стадии строительства.
Всего технологии опреснения морской воды применяются в 150 странах мира. Средний объем производства пресной воды составляет около 38 млн тонн в год.
Рынок технологий опреснения соленой воды стремительно развивается. Около 62,4% общего объема промышленного производства пресной воды составляют воды Мирового океана.
Рисунок 2. Структура применения технологий получения пресной воды в зависимости от типа используемых водных ресурсов (источник: IDA)
Структура потребления пресной воды, полученной промышленным способом, распределяется следующим образом:
- муниципалитеты – 66,2%;
- промышленные объекты – 23,5%;
- энергообъекты – 5,5%;
- сельское хозяйство – 1,7%;
- другие – 3,1%.
Наиболее востребована на рынке технология обратного осмоса.
Рисунок 3. Структура производства пресной воды по типу используемых технологий (источник: IDA)
Самые мощные опреснительные установки расположены в странах Ближнего Востока. В качестве примера крупнейшей системы опреснения можно привести Shoabia 3 (западное побережье Саудовской Аравии), выпускающей 880 000 куб. м пресной воды в день. Также в регионе на стадии строительства находятся 7 установок мощностью более 400 000 куб.м в день для каждой.
Вместе с тем тенденцией последних лет стало расширение географических рамок рынка опреснения морской воды. Ближний Восток по-прежнему является крупнейшим потребителем пресной воды из Мирового океана. Однако масштабные программы государственной поддержки отрасли стимулировали спрос на технологии в таких регионах, как Австралия, Алжир и Испания.
Таблица 2. Топ-10 стран по объему установленных мощностей по опреснению морской воды в 2009 году (источник: IDA)
По оценкам экспертов, в ближайшие 10 лет рынок технологий опреснения морской воды вырастет на 60%: с текущих 10 млрд долларов до 16 млрд долларов в 2020 году. Основными драйверами роста станут Алжир, Испания и Австралия. Кроме того, рост спроса ожидается на развивающихся рынках Китая, Индии и США.
Ситуация в России
Рынок технологий опреснения морской воды в России неразвит. Отсутствует серийное производство опреснительных систем. Последняя установка производительностью 10 тыс. тонн в час была изготовлена на «Уралхиммаше» в 1988 году. Индивидуальное изготовление подобного оборудования в России ориентировано в основном на зарубежные рынки. Однако, по оценкам участников рынка, иностранные компании предъявляют крайне жесткие условия проведения тендеров, что снижает вероятность поставки из России даже при условии превосходных технико-экономических показателей систем. Продажи за рубеж возможны в настоящее время только по государственному контракту.
Источник: Cleandex
www.cleandex.ru
сравнение методов и выбор опреснительной установки
Одной из насущных проблем, которые приходится решать человечеству – это добыча водных ресурсов. Соль здесь в том, что на земле много источников, но все они в основном соленые. Пресных источников воды не так много на планете, и не во всех странах они есть. И как результат многие люди стали задумываться над тем. что же сделать с соленой водой, чтобы ее можно было использовать для питья. Так возникло опреснение воды – как очень нужный способ решения еще одной глобальной проблемы.
Особенности опреснения, варианты работы с водой
Из названия уже становится понятно, что опреснение – это устранение из воды лишнего количества соли. Причем не соли жесткости, а обычной соли, которая делает воду соленой. С помощью опреснения морскую воду делают пресной и тогда ее можно использовать для питья и готовки. Причем опреснением воды можно доводить до нужных параметров и воду из артезианской скважины. То есть вода в природе тоже может подвергаться опреснению. Пригодной к употреблению человеком вода может считаться, если содержание соли в ней не превышает одну тысячу миллиграмм на литр.
Опреснение могут проводить с помощью самых разных методов очищения воды. Здесь чаще всего применяют обычный реагентный ионный обмен. Зернистые иониты очень качественно пропускают через себя соленую воду. Если говорить в цифрах, то фильтрование через зернистую смолу помогает получить пресную воду при первоначальной солености примерно 2-3 грамма на литр.
Второй популярный вариант опреснения воды – электродиализ. Довольно сложная процедура. В воду вставляют анод и катод. Внутри воды есть свои заряженные частицы, которые могут притягиваться либо к положительным либо к отрицательным элементам. Когда через воду пускают электрическое поле, все катионы движутся к аноду, а анионы к катоду. Электродиализ – это только процесс. Конструкция прибора представляет собой катод анод, перегородки между ними, вот именно между этими перегородками после создания электрического поля и накапливается опресненная вода.
Следующий популярный вариант опреснить воду – воспользоваться электромагнитными фильтрами. Эту группу методов еще называют безреагентными. Здесь могут применять как сам обратный осмос, так и нанофильтрацию.
Можно привести воду к состоянию опресненной и с помощью кипячения и последующей конденсации. Понятно, что соли вещества не летучие и с поверхности воды они точно не испарятся. Ученные этим и воспользовались. При этом методе, воду кипятят, ждут, чтобы она выпарилась, а потом этот пар помещают в специальные охладительные камеры, где он превращается в воду и стекает по стенкам, уже без лишней соли в составе.
Схожий по действию с выпариванием еще один метод опреснения – вымораживание. Здесь все идет схоже с выпариванием, только при нем воду кипитят, а при вымораживании, ее доводят до замороженного состояния. Особенность состоит в том, что пресная вода замерзает раньше соли. Это помогает выбрать замерзшие кубики до того, как замерзнет вся поверхность.
Да и когда воду начнешь греть в замороженном состоянии, соли растаят быстрее, чем пресная основа. Однако не важно, какой метод опреснения воды избирается, но воду в любом случае придется обеззаразить после процедуры опреснения.
Правда, нужно сказать, что просто опресненная вода использоваться для питья не может. Особенно, если обработку она проходила с помощью мембранных методов. Как правило, после того же обратного осмоса воду придется доводить до состояния полезной. Очистка имеет очень высокую степень и из воды убирают и полезные минералы. Так, что для получения питьевой воды, нужно обязательно воду еще и обогатить минералами.
Появились в последнее время и другие, новые более продвинутые методы опреснения воды. Предыстория появления опреснительных ядерных установок такая. Еще в 60-е годы двадцатого века проводили конференции по мирному использованию ядерной энергии. Там и предложили впервые использовать комбинированные ядерные установки для опреснения воды.
Главное преимущество от применения подобных установок заключалось в том, что они помогали не только воду опреснить, но еще и необходимую городам электроэнергию. Ядерный прибор хорош тем, что позволяет использовать несколько вариантов привести воду к нужным параметрам. Это и электродиализ, и дистилляция, и вымораживание. На сегодня больше всего используют ядерные установки с дистилляцией.
Целесообразность использования таких установок с двойным назначением была доказана еще тогда в 60-е года. Во время холодной войны между США и СССР. Опресняющая установка, которая была изобретена советскими учеными, давала 120 тысяч кубов воды в сутки и генерировала при этом 150 мегаватт электроэнергии.
Стоимость такой генерации весьма приятная. На установке большого масштаба стоимость куба воды составила 7 центов, а на малых установках 14.
Только вот в опресненной воде плохо то, что вместе с солями уходят и полезные элементы. Чтобы использовать кондиционирование, нужно будет сперва провести анализ полученной воды, и потом выявить, какими именно минеральными солями ее следует обогащать.
Сравнение опреснительных установок
Сегодня выпускается довольно много опреснительных приборов. И каждому потребителю, будь то база отдыха или завод, приходится выбирать, какой именно вариант опреснителя ему более всего подойдет. Ведь установки сегодня производят и израильтяне, и французы, да и в России установок тоже хватает. Причем по качеству они не уступают иностранным аналогам.
Ниже приведены таблицы сравнения израильских и российских вариантов опреснителей.
Показатель | Приборы российского производства | Приборы израильского производства |
Производительность – кубов в сутки | 2000-2400 | 2000-2400 |
Содержание минералов – грамм на литр | 30-50 | 15-20 |
Энергопотребление – киловатт час – метр кубический | 3-3,8 (Суточное потребление – 6000 – 9120) | До 9 (суточное потребление 18000 – 21600) |
Срок использования одного картриджа без замен | До 5 лет (при показании минерализации 50 миллиграмм на литр) | Нет данных |
Цена – Опреснителя |
1 200 тыс. евро Итого около 3 млн. евро |
4 875 000 евро за две установки производительностью до 1000 кубов в сутки |
Показатели питьевой воды | 70 микроэлементов | Нет данных |
Получается, на сегодня особых преимуществ у иностранных систем опреснения воды нет. И стоят они иногда дороже, да и показатели по ним есть далеко не все. Но главное. В случае поломки, такую мощную установку водоподготовки будет сложно починить. Специалистов из-за границы конечно вызвать можно, но они обойдутся в баснословные деньги, что установки отнюдь не удешевляет.
Немного об опреснении морской воды
Более всего в России используют опреснение морской воды. Настоящая пресная вода хоть и находится в России, но озера Байкал на всю Россию не хватит. Потому имея выход и к черному, и к азовскому, и к каспийскому морям, Россия не могла обойти вниманием такие способы.
Здесь в ходу более всего два метода из вышеперечисленных:
- Дистилляция – но она требует слишком много электроэнергии в работе;
- Обратный осмос или применение полупроницаемых мембран – один из самых эффективных методов обессоливания воды при малом расходе электроэнергии.
Использование опреснения именно морской воды влечет за собой определенный набор особенностей. Виной тому большое количество солей в воде. То есть тут опреснение воды будет основательным, при 45 граммах то на литр! Потому здесь и используют специальные морские мембраны и особенные материалы, которые в состоянии устранить такое высокое солесодержание.
Но есть еще и другие неприятности, к которым приводит такое опреснение. При работе с такой водой очень часто оборудование подвержено быстрому развитию коррозии. Оборудование и трубопроводы сильно страдают от этого. Чтобы избежать развития коррозии, сегодня часто используют коррозионостойкие материалы. Это стеклопластик, полимеры. Правда, последние используют только для тех участков в оборудовании, где низкое давление. Высокий показатель давления полимер не выдержит.
Еще один вариант коррозионностойкие специальные стали типа дуплекс или аустенит.
Из особенностей работы обратного осмоса с морской водой можно еще отметить высокую планку давления. 50-80 бар необходимы для поддержания высокой степени минерализации. Правда такое давление может обеспечить только постоянная подача электроэнергии. И расходы ее растут при использовании такого мощного оборудования. Но в этом случае помогают рекуперационные устройства.
Создать правильную систему опреснения морской воды можно только с помощью правильного проектирования. Здесь тоже есть несколько особенностей, которые нельзя не упомянуть.
Как и при любом обустройстве любой системы очищения воды, начинать опреснение морской воды следует с оценки состояния жидкости. Нельзя составить проектно-сметную документацию по созданию опреснительной системы, не зная, какие примеси содержаться в исходной морской воде. Потому проектирование создания системы всегда будет включать химический анализ, бактериологический, химический. Здесь же будут указывать требования к составу воды, параметры величин, режим водопотребления после опреснения.
Когда уже пишут непосредственно проект, в обязательном порядке, описывают возможность привязки системы к определенному месту, определенному имеющемуся оборудованию. Ведь система подачи морской воды и слива уже есть и все это отражается в проектной документации.
Здесь же важную роль играют правила прокладки что водоснабжения, так и правила прокладки проводов, пуско-наладочных работ.
Сегодня, слава богу, изучать вручную все законы не нужно, для этого есть специальное программное обеспечение. Потому составить проектную документацию даже для нестандартных ситуаций не составит труда. Так, что опреснение воды в любом районе, с любыми исходными данными сегодня не проблема.
vodopodgotovka-vodi.ru