Опреснение воды — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 27 сентября 2014; проверки требует 21 правка. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 27 сентября 2014; проверки требует 21 правка.

Опресне́ние воды — удаление из воды растворённых в ней солей с целью сделать её пригодной для питья или для выполнения определённых технических задач.

Для питьевого водоснабжения пригодна вода с содержанием растворимых солей не более 1 г/л. Поэтому практической задачей при опреснении воды (главным образом, морской) является уменьшение её избыточной солёности. Достигается это различными способами:

В стадии исследований:

• электрохимический способ (англ. Electrochemically Mediated Seawater Desalination), в котором специальная микросхема разделяет поток солёной воды на два потока с повышенным и пониженным содержанием солей, соответственно ^[2]

Опреснение воды для промышленных и бытовых нужд осуществляется на опреснительных установках. В зависимости от используемого метода, энергозатраты на кубический метр составляют от 0,7 кВт∙ч до 20 кВт∙ч (2,5-72 МДж)^[3].

Опреснение в странах Аравийского полуострова[править | править код]

Аравийский полуостров — одно из самых засушливых мест мира, поэтому проблема пресной воды там всегда стояла особенно остро. Высокие доходы от экспорта углеводородов позволяют монархиям Персидского залива опреснять воду в большом объёме (в 2000-е годы на опреснение одного м³ воды тратилось в них 3,5 кВт·ч). Показатели опреснения в 2000-е годы были следующие (в миллионах м³, в скобках указан год): Саудовская Аравия — 1033 (2006), ОАЭ — 950 (2005), Кувейт — 254 (2008), Катар — 180 (2005), Оман — 109 (2006), Бахрейн — 102 (2003)

[4].

В 1972 году в городе Шевченко (ныне город Актау), Казахстан, была введена в строй и действовала почти 30 лет единственная в мире атомная опреснительная установка, работавшая от реактора на быстрых нейтронах (БН-350) — Шевченковская АЭС.

Опреснение морской воды: технологии современного мира

Вопросы, рассмотренные в материале:

• Почему назрела необходимость в опреснении морской воды
• Какие существуют способы опреснения морской воды
• Как опреснить морскую воду в домашних условиях
• Какие проблемы присущи процессу опреснения морской воды

Очищение и опреснение морской воды – это промышленный процесс, в результате которого из неё удаляются соли и получается продукт, пригодный для использования в быту и употребления. Наша статья расскажет о методах и технологиях опреснения морской воды.

Насколько актуально опреснение морской воды

Земная поверхность на 60 % состоит из территорий, где источников пресной воды или нет совсем, или есть, но очень небольшое количество. Поскольку во многих засушливых областях мало пресноводных водоемов, возникают проблемы с поливом почвы. Их можно было бы решить благодаря возможности использовать для этих целей опресненную морскую воду. На Земле присутствуют значительные запасы такой воды, но из-за высокого содержания солей ее невозможно применять в хозяйственных целях.

Чтобы выращивать сельскохозяйственные культуры, необходимо поливать их водой с очень низким содержанием солей. Если растения получат с влагой более 0,25 % солей, они просто не будут расти. Также на них отрицательно скажется присутствие в воде щелочей. Многие государства, в том числе и Россия, ищут пути опреснения соленых водных источников, что помогло бы справиться с проблемами засухи в областях, расположенных недалеко от моря.

В странах с хорошо развитой промышленностью все острее ощущается нехватка пресных водных запасов. В частности, это касается США и Японии, где требуемые для промышленности, сельского хозяйства и бытовых нужд объемы воды давно превысили имеющиеся.

Количество пресной воды не соответствует потребностям и в развитых странах с низким уровнем осадков, таких как Израиль и Кувейт.

Первое место в мире по наземным пресноводным ресурсам занимает Россия. Достаточно одного только Байкала, чтобы удовлетворить сегодняшнюю потребность российского населения и промышленности в пресной воде. Это озеро настолько глубокое, что если направить в его котловину потоки всех рек земного шара, то заполняться она будет почти 300 дней.

Однако большая часть водных ресурсов России сосредоточена в практически не заселенных и не освоенных районах Сибири, Севера и Дальнего Востока. На высокоразвитые центральные и южные регионы с высоким уровнем промышленности, сельского хозяйства и плотности населения приходится только 20 % пресноводных запасов.

Определенные страны Средней Азии (Туркмения, Казахстан), а также Кавказ, Донбасс и юго-восточная часть РФ обладают огромными минерально-сырьевыми ресурсами, а пресноводных источников не имеют.

Рекомендуемые статьи по данной теме:

В России есть большое количество подземных источников, уровень минерализации которых составляет от 1 до 35г/л. Они не могут применяться для нужд населения, так как содержат большое количество солей, но после опреснения их вполне можно будет использовать.

В процессе опреснения морской воды важным параметром является её соленость, под которой понимается масса сухих солей в граммах на 1 кг вещества. Количество солей в единице объема жидкости может существенно колебаться в зависимости от моря. Например, Черное, Каспийское и Азовское моря характеризуются как слабосоленые. Средний показатель солености Мирового океана составляет 35г/кг.

Кроме поваренной соли (NaCl), морская вода содержит и ряд других химических элементов, в основном в виде ионов, которые можно получать из нее в промышленных масштабах: K+, Mg2+, Ca2+, Sr2+, Br-, F-, h4BO3. Всего в морских недрах обнаружено около 50 химических элементов в разной концентрации, среди которых литий (Li), рубидий (Rb), фосфор (P), йод (J), железо (Fe), цинк (Zn) и молибден (Mo).

Способы опреснения морской воды

Морские водные запасы содержат в своем составе более 50 химических элементов. Концентрация каждого из них крайне мала, но их общая масса определяет соленость жидкости. Для пищи может быть пригодна только вода, в которой содержится не более 0,001г/мл солей. Для того чтобы достичь подобной концентрации, применяются различные технологии опреснения морской воды. Специалисты пытаются разработать такие системы опреснения, которые бы потребляли мало энергии, но при этом максимально очищали воду для использования населением.

Сегодня применяются следующие методы опреснения морской воды: дистилляция, обратный осмос, ионизация и электродиализ.

• Обычная, или многостадийная дистилляция – наиболее популярный способ, в основе которого лежит использование свойства воды закипать и образовывать пар при высоких температурах. Более половины пресных водных ресурсов получают именно путём дистилляционного опреснения морской воды.
• Мембранная дистилляция – метод, при котором производится нагрев воды с одной стороны мембраны, которая пропускает только пар и образует из него пресную воду.
• Метод обратного осмоса – довольно дешевая технология: один вложенный доллар позволяет получить 16 тонн пресной воды.
  Технология обратного осмоса для опреснения морской воды заключается в том, что вода под давлением проходит через мельчайшие фильтры, в результате чего содержание солей становится очень низким. Степень очищения и производительность мембраны зависят от таких факторов как количество соли в исходном сырье, солевой состав, температура и давление. 
• Электродиализ – метод, при котором водный поток пропускают через камеру с электродами, в результате чего катионы и анионы распределяются на соответствующих электродах. Плюсом подобного способа опреснения морской воды является использование химически и термически стойких мембран, что дает возможность осуществлять очистку при высокой температуре.
• Газогидратный метод основывается на способности углеродных газов при определенном давлении и температуре создавать с участием воды соединения клатратного типа. Соленую воду замораживают, затем обрабатывают газом, вследствие чего формируются кристаллы. Эти кристаллы отделяют от рассола, промывают, плавят и в итоге получают чистую пресную воду.

В южных регионах активно используют солнечные опреснители, в которых происходит нагрев и испарение морской воды. Существует и противоположный способ, при котором солёную воду замораживают, а затем отделяют от нее пресную, поскольку она замерзает быстрее.

По какому принципу работают установки для опреснения морской воды

Опреснитель морской воды – устройство, которое может удалить из воды соли, растворенные в ней. После процедуры очистки получают воду, которую можно использовать не только для хозяйственных нужд, но и для питья. Конструкцию аппарата отличает удобство и практичность в эксплуатации.

Однако опреснённая вода не является вместе с этим чистой, ведь в ней сохраняются и другие компоненты, от плотности которых и зависит область ее применения. Так, на морских судах требуются разные виды водных запасов:

• питьевая, которая используется только для готовки и питья;
• вода для личной гигиены и мытья палубы;
• вода для парогенераторов, или питательная;
• техническая вода, которая применяется в качестве охлаждающей жидкости для двигателей;
• дистиллированная вода.

Для получения всех этих видов используют разные судовые опреснители.

Среди технологий опреснения выделяют следующие:

1. Дистилляционная, при которой опреснитель нагревает и испаряет морскую воду. Полученный пар «ловится» и доводится до необходимой температуры.
2. Фильтрационная, при которой устройство работает по принципу обратного осмоса. Соленая вода очищается без перехода из одного состояния в другое. Работа такого аппарата основывается на доведении концентрации растворенных примесей до оптимальной. Очень высокое давление позволяет «выдавить» лишние частицы солей.

В израильском городе Хадере находится самый большой на планете опреснитель. Этот агрегат по размеру соизмерим с целым заводом. Каждый год он опресняет около тридцати трех миллиардов галлонов морской воды. Работает опреснитель по принципу обратного осмоса, вследствие чего средиземноморские воды не подвергаются тепловой обработке.

Установка полностью герметична, в ней создается эффект парника, при этом не допускается утечка испарений наружу. В итоге чистый водный остаток сохраняется в большем объеме. В конце откручивается пробка, и очищенная жидкость сливается в какую-либо емкость.

Подобные аппараты применяются в морском флоте. Они используют тепло жидкости, которая служит для охлаждения главных и вспомогательных дизелей. Очищенная вода, подогретая до 60 °С, на входе поступает через трубы батареи нагрева. При выходе температура жидкости снижается примерно до 10 °С.

Вакуумный опреснитель вырабатывает в час порядка 800 литров дистиллированной воды. Он может удовлетворить всю потребность в пресном водном запасе без излишних трат на топливную энергию, а полная автоматизация позволяет сэкономить на сервисном обслуживании. Поскольку температура испарений довольно низкая, водоопреснитель может работать от шести до двенадцати месяцев, не требуя очистки.

Известно, что население Израиля страдает от серьезной нехватки питьевых запасов. Работа описанного выше аппарата позволяет покрыть почти две трети потребности в воде целой страны.

Сегодня для опреснения морской воды используется самое разное оборудование, в том числе уникальные опреснители, работающие на солнечной энергии. В них заливается вода, которая под воздействием солнечного тепла превращается в пар, конденсируется на стенках корпуса и затем оседает в нижней части прибора.

Какие технологии используются в промышленном опреснении морской воды

На сегодняшний день в промышленности широко применяются два метода опреснения: мембранный (механический) и термальный (дистилляционный). В первом случае используется технология обратного осмоса. Морская вода пропускается через полунепроницаемые мембраны под давлением, существенно превышающим разницу давления пресной и морской воды (для последней это 25-50 атм.).

Микроскопические поры фильтров свободно пропускают только небольшие водные молекулы, задерживая более крупные ионы соли и других примесей. Материалом для таких мембран служит полиамид или ацетат целлюлозы, выпускают их в виде полых волокон или рулонов.

Метод глубокого обратноосмического опреснения воды обладает рядом плюсов по сравнению с другими способами. Во-первых, аппараты просты и компактны, а во-вторых, не требуют больших затрат энергии. К тому же, управление системой обратного осмоса происходит в полуавтоматическом и автоматическом режиме.

Но все же данный способ имеет и свои минусы. Качество очистки здесь зависит от того, насколько эффективной была предварительная обработка. Помимо этого, полученная питьевая вода всё равно содержит достаточно большое количество соли (500 мг/м3 общей концентрации солей). Также этот способ требует повышенных эксплуатационных расходов, поскольку необходима регулярная закупка сопутствующих химикатов и смена мембранных фильтров.

Wonthaggi Desalination Plant – самый большой в мире завод по опреснению воды с помощью мембранных фильтров, расположенный в Мельбурне. Он способен перерабатывать в день 440 тысяч кубометров воды. В израильском городе Ашкелоне располагается завод, где воду очищают от солей методом обратного осмоса. Он обрабатывает в день 330 тысяч кубометров воды.

Суть термального способа (дистилляции) в том, что на станции опреснения морской воды жидкость кипятят, а полученный в итоге пар аккумулируют и конденсируют. Так образуется дистиллят – пресная вода. Выпаривать воду можно и не доводя до кипения. В этом случае её нагревают при более высоком давлении, чем в камере испарения. Для образования пара используют теплоту самой воды. При этом она охлаждается до температуры насыщения оставшегося рассола. Минусы этого способа – затратность, высокая энергоемкость, наличие внешнего источника пара. Однако именно он дает самый большой объем пресной воды за единицу времени. К примеру, завод Shoaiba 3 (Саудовская Аравия) производит дистилляционным методом до 880 тысяч кубометров пресной воды в день.

Эти два метода можно сравнить по нескольким ключевым параметрам:

Параметры	Обратный осмос	Термальный метод
Физико-химический принцип	Мембранная диффузия	Термальное испарение и конденсация
Потребление энергии (с учетом потребления вспомогательных устройств)	Электроэнергия: 3,5-4,5 кВ-ч/м3	Электроэнергия: 2,5-5 кВ-ч/м3, термальная 40-120 кВ-ч/м3
Наивысшая температура в процессе опреснения	Температура морской воды	До 120ºC
Качество воды (содержание солей мг/л)	250-350	от 1 до 50
Средняя производительность одного модуля опреснения	6000-24000 м3/день	120000 м3/день
Основные устройства	Насосы, мембраны	Насосы, клапаны, вакуумные установки
Общая стоимость	Низкая	Высокая
Уровень автоматизации производства	Высокий	Высокий
Возможность изменения состава морской воды	Не рекомендуется	Средне-высокая
Требования к техническому обслуживания	Высокие	Средние
Потенциал масштабирования	Высокий	Средне-низкий
Требования к занимаемой площади	Низкие	Средние
Наиболее необходимые усовершенствования	Улучшение предварительной обработки воды, улучшение свойств мембран	Более дешевые материалы и способы теплопередачи

Российские технологии опреснения морской воды

Трудности с пресным водоснабжением возникли в Крыму после известных событий в 2014 году. Тогда Украина перекрыла канал, по которому на полуостров поступала пресная вода, вследствие чего образовался дефицит технического и питьевого водного запаса.

Есть сведения о планируемой установке в Керчи системы для опреснения, которая будет производить около 50 тонн воды в час. Очищенные от солей водные ресурсы будут использоваться в основном для технических нужд: подпитки теплосетей и паровых котлов. Это поможет снизить нагрузку на общее водоснабжение.

Очищение воды на этой установке будет проходить в несколько этапов. Для осветления предполагается использовать комбинированную мембранную технологию, для очищения от солей – метод обратного осмоса, для полировочного умягчения – ионообменный.

Система будет работать в автоматическом режиме, понадобится лишь один оператор для контроля процесса.

Сегодня рентабельность полива культур опресненной морской водой стоит под большим вопросом: к сожалению, существующие технологии не позволяют получить одновременно и качественную, и дешевую пресную воду из соленой. Но разные страны мира постоянно ведут работу в этом направлении, потому что экологические проблемы опреснения морской воды касаются всего человечества и требуют разрешения.

Ученые возлагают большие надежды на использование для очистки водных ресурсов атомной энергии, что позволило бы сделать опреснительные технологии значительно дешевле.

Опреснение морской воды своими руками в домашних и экстремальных условиях

1. Экстремальные условия

 

Если вам понадобится очистить от солей морскую воду в условиях похода, для этого лучше всего подойдет самодельный дистиллятор, по устройству похожий на всем известные перегонные аппараты.

Сущность процесса в обычном опреснителе заключается следующем: соленая жидкость нагревается до кипения, затем образовавшийся пар аккумулируется в емкости и охлаждается. После процедуры на стенках камеры оседают охлажденные капельки воды, очищенной от солевых примесей.

Соли выделяются из смеси потому, что точка кипения у соляного раствора немного выше, чем у чистой воды. Поэтому пресная составляющая испаряется быстрее и оседает в емкость для сбора.

Для опреснения морской воды в походных условиях вам понадобятся:

• в первую очередь – сама вода, которая всегда в избытке на берегу моря или солёного озера;
• котелок или чайник в качестве ёмкости для нагрева;
• трубка из алюминия, которую следует приготовить еще до начала похода;
• вырытая в песке глубокая яма: она будет выполнять функцию охлаждающего устройства;
• еще одна емкость (стеклянная бутылка, банка из нержавейки и т.п.), куда будет собираться очищенная от примесей вода.

На берегу озера или моря следует выкопать яму глубиной до метра, под небольшим углом поместить в нее емкость (бутылку), в горлышко которой необходимо вставить трубку.

Заранее припасите прокладку из резины: с ее помощью вы надежно уплотните место соединения алюминиевой трубки с горлышком бутылки.

Затем конструкцию следует засыпать песком таким образом, чтобы открытой осталась лишь верхняя часть горлышка со вставленной трубкой. Конец трубки нужно будет расположить над котелком или открытым чайником с морской водой. При этом костёр разводят в небольшом удалении от бутыли с трубкой.

После того, как огонь разгорится, вода в емкости разогреется и начнет бурлить, а пар – постепенно распространяться по трубке в бутыль, зарытую в песке, где и осядет как конденсат. Постепенно на дне емкости образуется до 200-300 граммов чистой пресной жидкости.

2. Опреснение в домашних условиях

 

Самым простым способом очистить воду от соли в домашних условиях считается применение системы, состоящей из ряда фильтров, соединенных в определенной последовательности. Но даже сложная многоступенчатая комбинация не может удалить из воды абсолютно все вредные примеси. Поэтому большой популярностью в народе пользуются давно известные домашние методы опреснения.

Например, воду наливают в бутыль и помещают в морозилку, где через некоторое время замерзает чистая составляющая. Та часть, которая не замерзнет, как раз и содержит все вредные примеси, поэтому ее сливают. Замороженный водный остаток, когда тот растает при комнатной температуре, можно будет употреблять для питья и других нужд.

Есть еще два способа очистки воды от соли, которые можно легко реализовать в домашних условиях. Первый – долгое кипячение, в результате которого соль оседает на стенках в виде накипи. Второй – фильтрация с помощью активированного угля. В данном случае количество используемого материала будет зависеть от концентрации соли.

С какими проблемами опреснения морской воды сталкивается человечество

Сегодня из всех способов опреснения наиболее востребована технология обратного осмоса. Но для ее использования необходимы большие затраты на производство и эксплуатацию мембран, а также существенные энергетические мощности. Кроме того, после опреснения подобным способом остается высококонцентрированный солевой раствор, который возвращают в море или океан, что повышает соленость водных ресурсов. Из-за этого процесс очистки становится ещё более сложным, а себестоимость опреснения морской воды с каждым годом только возрастает.

Кроме того, в почве находится лишь 1/3 мировых пресноводных запасов (2/3 заморожены в снежных покровах и ледниках). И они используются человеком настолько быстро, что природа не успевает восполнить утраченное.

В связи с этим дефицит пресной воды возрастает в мировом масштабе.

По прогнозам экспертов, нехватку водных ресурсов к 2030 году будут испытывать более двух миллиардов человек. Эта проблема усугубляется еще и тем, что в каждой стране используют разные объемы пресной воды.

К примеру, американец в среднем расходует в день около 400 литров, в то время как житель малоразвитой страны – всего лишь 19 литров. У половины населения планеты в доме вообще нет водопровода. Все это однажды приведет к тому, что люди обратят особенное внимание на океаны как на источники воды.

Главная задача при опреснении морской воды – свести к минимуму энергетические затраты и расходы на оборудование. Это особенно важно, поскольку страна, которая больше нуждается в очищенной воде, должна при этом выдержать экономическую конкуренцию с государствами, имеющими более дешевые и многочисленные пресноводные источники.

По результатам проектных разработок выходит, что только для небольшого количества потребителей транспортировать воду из естественного водоема на расстояние до 400-500 км будет дешевле, чем опреснить её. Оценивая подземные запасы различной степени солености в засушливых районах, можно сделать вывод, что опреснение является для них единственным экономически оправданным способом водообеспечения, учитывая их удаленность от пресноводных источников естественного происхождения.

Применяемые сегодня методы опреснения могут быть продуктивно использованы для того, чтобы вернуть природе использованные водные ресурсы, не ухудшив при этом состояние пресных водоемов.

Если качество воды оставляет желать лучшего…

Проблему грязной воды в доме можно частично решить установкой качественного фильтра, но в таких системах периодически возникает необходимость замены комплектующих, ведь от этого напрямую зависит, насколько хорошо будет очищена жидкость для питья.

В то же время остается нерешенным вопрос: как добиться того, чтобы на нашем рабочем месте или у ребенка в школе была вода наилучшего качества? Лучшее решение – купить ее с доставкой.

Компания «Айсберг» предлагает выгодные условия для обслуживания своих клиентов:

• бесплатная доставка воды на дом или в офис: покупатели оплачивают только стоимость товара;
• скважины, из которых набирается наша вода, имеют документы регистрации в Государственном водном кадастре РФ;
• для добычи и бутилирования воды используются передовые технологии, что помогает сохранять и преумножать ее качество и природную чистоту;
• мы также реализуем современные кулеры для воды и другое оборудование, изготовленное известными европейскими брендами с учетом существующих стандартов качества. Размеры помп и стеллажей для бутылей варьируются, позволяя установить приборы даже в небольших помещениях;
• доставка питьевой воды на дом или в офис осуществляется по минимальной цене, благодаря постоянным акциям от нашей компании;
• вместе с водой вы можете приобрести одноразовую посуду, чай, кофе и прочую вспомогательную продукцию.

Наша компания производит быструю и выгодную доставку питьевой воды по Самаре и Тольятти. Оформить заявку можно как в телефонном режиме, так и через онлайн-форму на сайте фирмы.

Чистая вода – это ценность, но она не должна быть на вес золота. Наша миссия – обеспечить каждый дом и рабочее место качественной питьевой водой, поэтому мы приготовили для наших клиентов самые выгодные условия.

Судовые опреснители морской воды для яхт и кораблей

Развитие технологий в области очистки воды позволяет получать деминерализованную воду в любых условиях. В последнее время набирают популярность судовые опреснительные установки.

Описание и принцип работы судовых опреснителей на основе обратного осмоса

Технология обратного осмоса получила свою популярность в конце 20-го века и не сбавляет позиций до сих пор. Такие установки используются практически во всех отраслях промышленности: микроэлектроника, пищевые предприятия, фармацевтика, гостиничные комплексы, ТЭЦ, в научно-исследовательских центрах, в аграрном комплексе и т.д. Обратноосмотические системы способны очистить даже морскую воду от целого комплекса загрязнений: различные соли, бактерии, тяжелые металлы, пестициды и т.д. Опреснители применяются на яхтах, кораблях и даже подводных лодках.

Необходимость опреснения забортной воды на морских судах обусловлена потребностью в чистой воде, которая идет на хозяйственные и технические нужды. Обессоленная на осмосе вода также используется в качестве питьевой. Вода разного назначения накапливается и хранится в отдельных резервуарах. Для получения деминерализованной воды устанавливаются судовые опреснительные установки на морскую воду различных типов и производительности. Этот вариант пока не нашёл широкого применения, однако является весьма перспективным для использования на морских судах.

Основные типы судовых опреснителей

Все существующие модели судовых опреснительных установок, по реализованному в них способу опреснения, подразделяются на:

• дистилляционные (термические) судовые опреснители морской воды — в этом случае морская вода подвергается кипячению, а конденсирующийся пар собирают, и в итоге получают дистиллят. Этот процесс достаточно трудоемкий и занимает большое количество времени.
• устройства электродиализного типа (химические) — такой метод опреснения применяется только в экстренных случаях на морских судах. Неточная дозировка химических реагентов может привести к отравлению всей команды на судне.
• обратноосмические (физические) корабельные опреснители. На сегодняшний день самые эффективные и практичные. Разберем их поподробнее.

Под процессом обратного осмоса на морском судне подразумевается перемещение более солёного раствора (забортной воды) к менее солёному сквозь специальную полупроницаемую мембрану. Забортная вода под высоким давлением прогоняется через морскую мембрану. Чистая направляется в ёмкость-накопитель. А загрязнённая, со значительным содержанием ионов солей, сбрасывается за борт.

Опреснители на яхте, корабле, подводной лодке работают с водой, прошедшей предварительную обработку. Суть последней заключается в её механической очистке. В блок предварительной очистки входят фильтры: механический и угольный. Далее вода подается на морские мембраны для дальнейшего опреснения соленой воды.

Морские мембраны судовых опреснителей

Поскольку морская вода на порядок соленее пресной и содержит большое количество растворенных веществ, обычные обратноосмотические мембраны здесь не справятся. Это происходит за счет того, что у морской воды очень высокое осмотическое давление. Высокоселективные морские мембраны отличаются возможность работы при повышенном давлении до 60 бар. Мембраны для морской воды служат меньше обычных, всего 1,5-3 года. Морские мембраны являются более плотными и не деформируются при высоких давлениях.

Судовые опреснители схема и принцип работы

Работающая судовая опреснительная установка требует постоянного контроля и регулировки установленных норм водного режима. Работа опреснителя на корабле или яхте осуществляется с помощью контроллера, на котором выставляются необходимые показатели. Вся система опреснения воды для яхты или корабля полностью автоматизирована, вмешательство со стороны человека в работу системы минимально.

Все корабельные опреснительные установки являются модульными и производятся с учётом действующих нормативных и санитарных требований к обессоливанию забортной воды. Судовые опреснители для морской воды отличаются высокой производительностью и компактностью (благодаря небольшим размерам установка отлично помещается даже на малых суднах).
Преимущества морского опреснителя для яхты, корабля, подводной лодки.

К преимуществам судового опреснителя воды относят:

• прост в установке и монтаже;
• надёжен и долговечен;
• значительная работоспособность мембран до срока очередной плановой замены;
• минимальные затраты энергии;
• малошумность работы;
• существенная производительность при приемлемых расходах на эксплуатацию;
• наличие автоматики, контролирующей создаваемое давление согласно степени солёности поступающей забортной воды;
• адаптированность для обработки забортной воды любого типа (река, море, иная, включая портовую).

Опреснение морской воды для яхты, лодки, корабля от Diasel

Простота, невысокая стоимость и существенная производительность судового опреснителя с обратным осмосом позволяет говорить о том, что данное решение является одним из наиболее перспективных для использования на судах различного назначения в целях их обеспечения технической и питьевой пресной водой. Можно с уверенностью сказать, что судовой обратный осмос в скором времени станет основным способом опреснения воды на морских судах, яхтах и подводных лодках.
Узнать цену и купить опреснитель для яхт, кораблей и лодок можно по телефону 8-499-391-39-59 или электронной почте [email protected].

Заявка на подбор оборудования

Портативный опреснитель воды своими руками

Здравствуйте, уважаемые читатели и самоделкины!
В данной статье, автор YouTube канала «NightHawkInLight», предложит Вашему вниманию ещё один вариант агрегата по опреснению воды.


По известной технологии опреснения воды, жидкость обычно подвергается кипячению, в результате которого вода превращается в пар, оставляя все минеральные вещества и соли на дне ёмкости. Если же удастся собрать этот пар, и конденсировать его обратно в воду, она будет пресной и абсолютно чистой. Но здесь же кроется небольшая проблема: вода без минералов губительна для человеческого здоровья, так как она истощает электролитный состав организма. В этой статье автор поделится с нами опытом того, как он решает эту проблему.

Материалы.
— Медная трубка 5 мм диаметром
— Бутылка из нержавеющей стали
— Уголок
— Припой, флюс, спирт
— Наждачная бумага.

Инструменты, использованные автором.
— Молоток, гаечные ключи
— Шуруповерт
— Газовая горелка
— Паяльник.

Процесс изготовления.
Для данного эксперимента понадобится бутылка из нержавеющей стали. Часто такие бутылки бывают с двойной стенкой, изолирующей содержимое от внешней среды, по типу термоса. Но в нашем случае это должна быть обычная однокамерная ёмкость со стальной крышкой.


Конденсирующая спираль будет сделана из медной трубки 5 мм диаметром. Чтобы прикрепить его к бутылке, автор прежде учится припаивать медь к нержавеющей стали. Это был отдельный опыт. Первая попытка показала не очень хороший результат.

В этом случае важно очистить оба материала, как медь, так и сталь. Это делается небольшим кусочком наждачной бумаги.

Сам процесс пайки требует большого количества флюса, наносимого на место соединения. Соединение должно быть герметичным, ведь оно будет контактировать с питьевой водой. Также важно использовать бессвинцовый припой. Это не тот материал, который используется для электроники.

Наилучшие результаты были достигнуты автором, когда он производил не очень сильный нагрев припоя газовой горелкой. Он нагревал металл ровно до той степени, когда припой начинал таять и тем самым соединять обе детали.

После этого автор промыл место спайки спиртовым раствором из бутылочки-спрея, чтобы удалить излишки флюса.

И вот навык приобретён. Первым делом автор снимает крышку с бутылки, а также силиконовую уплотнительную прокладку.

Далее на сверлильном станке он сверлит сквозное отверстие в крышке. Оно должно быть того же диаметра, что и медная трубка.

Рядом, ближе к краю крышки, он делает ещё одно маленькое отверстие, через которое впоследствии будет выходить воздух во время прогрева крышки.


После зачистки поверхностей наждачной бумагой, медная трубка погружается в крышку таким образом, чтобы с обеих сторон крышки она выступала примерно на полдюйма.

Затем автор припаивает трубку с двух сторон, пользуясь уже приобретённым навыком.


Второе отверстие, сделанное под сброс давления в крышке, достаточно маленькое, для того чтобы можно было применить паяльник вместо горелки. В остальном же технология пайки остаётся той же. Его необходимо запаять.

После всего силиконовая прокладка вновь водружается на крышку, а та, в свою очередь, навинчивается на бутылку.


К небольшой секции медной трубки сверху крышки присоединяется быстрозажимной латунный уголок. Он надевается на край медной трубки, и прижимается гайкой.


Небольшая трубка на другом конце уголка может быть удалена.

Вместо этого автор берёт небольшую резиновую прокладку и вставляет её в зажимную гайку, перед тем, как привинтить её на место. Так получается герметичная прокладка на тот случай, если ёмкость будет использоваться как бутылочка для воды. И тогда, если нужно будет превратить её вновь в элемент опреснительной системы, достаточно будет просто удалить эту прокладку с клапана.

Для данного проекта автору понадобилась медная трубка диаметром 5 мм, из которой будет сооружёна конденсационная спираль.

Чтобы придать трубке форму змеевика, автор просто плотно обматывает ею бутылку, делая 8-9 витков.

Концы змеевика он выгибает наружу.

Итак, настало время испытаний. Автор удаляет герметичную прокладку с уголка, без особого усилия присоединяет к нему змеевик.
На крышке бутылки имеется стальное кольцо, благодаря которому бутылку можно зацепить на крючок или проволоку и подвесить над огнём.


В этом мерном стакане солёная вода, эквивалентная той, что имеется в океане. Автор заливает её в подготовленную бутылку, завинчивает крышку и размещает сосуд над источником тепла.

В ветреный, холодный день пламя постоянно сдувает. Пришлось автору воспользоваться более глубокой печью. В спокойный день нагревание можно осуществлять и на обычном походном костре.


Сосуд нагрелся слишком сильно, так что образование пара превысило объём, который способен охладить змеевик.
Чтобы поспособствовать конденсации, автор оборачивает трубку кусочком мокрой ткани.

Но ещё более продуктивным является погружение змеевика в прохладную воду. Вода практически струйкой начинает течь из трубки.
Есть ещё один эффективный совет: после того, как в стакане образовалось достаточное количество очищенной воды, в неё заглубляется конец трубки — в этом случае сама вода будет действовать как конденсатор для всего пара, который образуется в трубке. Это отличный способ остановить процесс кипения воды в опреснителе, до того, как он пересохнет.


Первоначально в бутылку было залито 250 мл воды, на выходе получилось 175 мл. Неплохой результат! Но, как уже замечал автор в начале статьи, абсолютно чистая вода вредна для организма. Чтобы вернуть ей прежние свойства, он вливает в неё несколько капель концентрированного соляного раствора. Если в вашем распоряжении имеется только морская вода, вот это количество пресной влаги может спасти вашу жизнь!

Теоретически эта система могла бы работать и на солнечном источнике тепла. Только для этого понадобятся линзы Френеля, или параболическое зеркало. Бутылку в этом случае желательно покрасить в чёрный цвет для максимального поглощения тепла.
А вот и тест воды на соленость — она идеально чистая!


Спасибо автору за простую, но весьма эффективную идею по изготовлению небольшого опреснителя воды!

Всем хорошего настроения, удачи, и интересных идей!

Авторское видео можно найти здесь.

Источник Доставка новых самоделок на почту

Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!

*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Опреснение морской воды обратным осмосом

Одной из глобальных проблем современной цивилизации является нехватка пресной воды. Запасы мирового океана неисчерпаемы, однако такую воду нельзя употреблять ни для областей экономики, ни для нужд человека. Ежегодно от нехватки пресной воды страдают миллионы людей. Морская вода имеет высокую концентрацию различных примесей и считается соленой. Ее употребление в чистом виде просто невозможно. Но развитие технологий не стоит на месте, и ученые находят все новые и новые способы для опреснения морской воды. Пример системы опреснения морской воды, произведенной нашей компанией, установленной в г. Геленджик Краснодарского края.

Технология по опреснению морской воды

В настоящее время изучено множество способов очистки морской воды от солей с помощью химических, физических и биологических методов. Современные компании по водоочистке предлагают 5 основных способов опреснения воды.

Обратный осмос для морской воды. Это наиболее эффективный и выгодный метод опреснения морской воды осмосом. Отличием обратного осмоса для опреснения морской воды от обычного является другой тип мембран с давлением 25-60 атмосфер, предназначенных для очистки воды из мирового океана. Такие мембраны имеют другую структуру и наиболее эффективны для опреснения морской воды обратным осмосом. Поток солевой воды под определенным давлением пропускают через полупроницаемые мембраны, после которых выходит потом пермеата и концентрата. Для долгой службы мембранных элементов используется блок дозации ингибитора осадкообразования и последующей химической мойки.

Дистилляция. Принцип данного метода основан на выпаривание воды. На специальных установках по опреснению морской воды в процессе нагревания происходит разделение объема исходной воды на пар (дистиллят) и концентрированный раствор, в котором остались все примеси. Такой способ имеет ряд недостатков, которые ограничивают его использование. В условиях гигантского промышленного производства это высокие энергетические затраты для выпаривания больших объемов воды, размеры оборудования, которые занимают много места, дополнительная система утилизации концентрированного остатка.

Ионный обмен. Основным показателем солености воды является содержание NaCl. Для очистки воды от поваренной соли применяются фильтры с ионообменной смолой. Ионы Na⁺ заменяются ионами водорода H⁺, а ионы Cl^— на OH^—. Такой процесс опреснения морской воды применяется в условиях низкой концентрации соли до 2,5 г/л. Еще одним недостатком фильтров по очистке морской воды является большой расход реагентов, которые используются в фильтрах.

Замораживание, в т.ч. газогидратный метод. Процесс опреснения из морской воды основан на естественном вымораживании пресной воды в природных условиях. В первую очередь образуется лед из чистой воды, через который далее прогоняют специальный газ. Он помогает очистить воду оставшегося соленого раствора. Однако для широкого использования этот метод очистки соленой воды не походит, по причине дорогостоящего оборудования огромных масштабов.

Электродиализ. Поток воды прогоняется через заряженные мембраны, которые изготовлены из ионообменных смол. С одной стороны расположен катод (отрицательно заряженный), к которому движутся катионы. На противоположной стороне — анод (положительно заряженный), для притягивания анионов. Внутри специальной камеры катионитовые мембраны пропускают только катионы, а анионитовые соответственно анионы. Под действием электрического тока в итоге получается деионизованная вода и 2 потока концентрированного раствора. Ионообменные мембраны имеют высокую селективность и долгий срок эксплуатации. Однако энергозатраты установки опреснения морской воды путем электродиализа варьируются прямо пропорционально содержанию в воде солей (чем выше минерализация воды, тем требуется больше энергии для ее очистки). Такие станции опреснения морской воды предназначены для маленькой производительности при содержании солей не более 10 г/л.

Проблема обессоливания морской воды

Многие страны не имеют доступ к ледникам, в которых сосредоточена большая часть пресной воды. Загрязнение подземных источников водоснабжения уменьшают количество ресурсов для их возможного потребления. Поэтому единственным решением для их проблемы является опреснение морской и использованной воды.

Где необходима установка для опреснения морской воды

В процессе опреснения соленой воды происходит удаление солей до необходимого уровня. Обессоленную воду можно применять в питьевых и технологических целях.

Основные направления, где используют установки по опреснению морской воды:

1. Промышленные предприятия, для технологического процесса которых требуются большие объемы пресной воды;
2. В аграрном хозяйстве, где для полива растений, содержания животноводческого комплекса и приготовления раствора для удобрений необходимо использование чистой пресной воды;
3. Для получения пресной воды на нефтяных платформах в мировом океане. Постоянное снабжение работников и оборудования водой с континента невозможно в сложных условиях морей и океанов;
4. Для кораблей дальнего плавания и подводных лодок. Для обеспечения моряков всем необходимым в условиях длительных командировок в открытое море важно учитывать необходимость в чистой воде для питья, приготовления пищи и хозяйственно-бытовых нужд. Также обессоленная вода применяется в парогенераторах и для охлаждения двигателей.
5. Гостиницы, санатории и пансионаты на морских курортах. Например, наиболее актуально опреснение морской воды в Крыму, на Черноморском побережье (Сочи, Геленджик, Новороссийск, Анапа, Туапсе и пр.).
6. Очистка соленой воды из скважины. Очень часто в регионах, находящихся на морском побережье или прилегающих к нему (Ставропольский край, Ростовская обл. и другие) даже из скважин идет соленая вода. Необходимо устанавливать фильтры очистки соленой воды для получения питьевой воды в доме или на предприятии.

Большинство развитых стран, которые шагают в ногу с научным прогрессом, используют для своих промышленных предприятий целые станции по опреснению морской воды.  Россия находится на первом месте по запасам пресной воды, однако основные источники сосредоточены в северной части страны. Южные районы, где 90% территории занято в аграрном комплексе, страдают от дефицита воды, пригодной для сельского хозяйства.

Почему выбирают осмос для морской воды

Основным преимуществом установок обратного осмоса для опреснения морской воды является его соотношение цены и качества:

• Возможно применение для опреснения больших объемов воды в непрерывном режиме;
• Небольшие затраты на энергетические расходы в системах опреснения морской воды;
• Установки обессоливания морской воды полностью автоматизированы и не требуют вмешательства со стороны человека;
• Высокий процент очистки до 97-99% и хорошее качество опреснения морской воды.

Компания Diasel Enginering — надёжный партнер в области опреснения морской воды! У нас работают только лучшие специалисты и мы можем предложить оптимальный цены опреснения морской воды. Мы знаем все о методах опреснения воды осмосом. Мы устанавливаем фильтры для очистки солёной воды во всех регионах (Крым, Сочи, Новороссийск, Мурманск, Калининград, Владивосток и тд.).

Узнать стоимость опреснения морских вод и получить проект опреснения морской воды Вы можете по телефону 8-499-391-39-59, по электронной почте [email protected] или на нашем сайте в разделе обратной связи.

Опреснение морской воды — способы, установки и проблемы

Начнем с определения терминологии. Итак, что же такое опреснение морской воды и зачем это нужно? Это процесс, заключающийся в удалении из воды различных солей, дабы ее можно было пить или использовать для решения некоторых технических задач.

В море обычно содержится 3,5% солей, тогда как солевая концентрация в водопроводной воде, например, в США всего лишь 0,05%. Высокая концентрация нелетучих твердых веществ, растворенных в морской воде, исключает возможность ее использования в каких-либо целях.

Способы опреснения морской воды

Актуальные на сегодняшний день способы опреснения морской воды подразделяются на две группы:

1. Без вмешательства в агрегатное состояние воды.
2. Преобразование воды в газообразное или твердое состояние

Химическое опреснение морской воды

В соленую воду добавляют реагенты, которые соединяются с ионами солей, образовывая нерастворимые вещества. Для успешного завершения процесса объем реагентов обычно составляет около 5% от имеющегося объема воды. В качестве реагентов используют ионы бария и серебра.

Химическое опреснение применяется весьма редко из-за относительной дороговизны реагентов, больших временных затрат и ядовитости солей.

Электродиализ морской воды

Для электродиализа используются специальные активные диафрагмы. Их изготавливают из пластмассы, катионитовых или анионитовых смол и резиновых наполнителей.

Ванна, наполненная морской водой, ограничивается положительной и отрицательной диафрагмами. Самые главные камеры, предназначенные для опреснения, отделяются от остальных отсеков ионитовыми полупроницаемыми мембранами.

Ультрафильтрация или обратный осмос морской воды

Метод, также известный как «обратный осмос». Его суть состоит в оказании давления на раствор с той стороны мембраны, где соль не будет проникать вместе с водой.

Специальные обратноосмотические системы, имеющие производительность 4 кубических метра в сутки и оказывающие на соленую воду давление примерно 160 кгс/см₂, оснащены мембранами из ацетилцеллюлозы. С обратной стороны мембран находятся пористые плиты из бронзы, способные оказывать сопротивление сильному давлению.

Среди недостатков ультрафильтрации отмечаются короткий эксплуатационный срок мембран и внушительные размеры поверхности, предназначенные для фильтрации.

Вымораживание морской воды

Поскольку океанский и морской лед не содержит солей, этот способ опреснения является довольно распространенным. Ради более качественного опреснения замороженную морскую воду плавят при температуре 20 градусов: таящая вода вымывает соли изо льда гораздо тщательнее.

Этот метод отличается простотой и экономичностью, однако для вымораживания необходимо громоздкое и профессиональное оборудование.

Дистилляция или термическое опреснение морской воды

Термическое опреснение морской воды — самый популярный способ вывода солей из морской воды.

Суть процесса довольно проста: во время кипячения выходящий пар подвергается конденсации, вследствие чего получается опресненная вода (дистиллят).

Опреснительные установки

В продаже наиболее часто встречаются установки, работающие по принципу обратного осмоса. Они идеально подходят для обработки жидкости из любых источников: рек, озер, морей и т.д. Тем не менее производительность установки зависит от уровня солености и температуры воды, предполагаемой к обработке.

Опреснительные установки состоят из теплообменных устройств (водонагреватели, испарители, конденсаторы), насосов для циркуляции и дистилляции воды, трубопроводов для соленой и пресной воды, а также различных приборов для управления и слежения за работой.

Исходя из способа обессоливания, соответствующее оборудование разделяется на установки поверхностного и бесповерхностного типа. Помимо этого, они классифицируются по назначению (опреснительные, испарительные, комбинированные), типу теплоносителя (паровые, газовые, водяные, электрические), методу выработки тепла (компрессионные и ступенчатые) и условиям работы (автономные и неавтономные).

Катера и яхты малых габаритов, как правило, оснащаются опреснительными установками с системой рекуперации энергии, которые работают от напряжения 12/24 вольта. Подобное оборудование может выдавать примерно 100 литров обессоленной воды в час.

Коммерческие, промысловые и рабочие судна оборудуются более производительными опреснителями, производящими до 30.000 литров чистой воды в сутки. Такие установки часто эксплуатируются на нефтяных платформах, в курортных зонах и прибрежных поселениях.

Проблемы опреснения морской воды

Наиболее востребованная на текущий момент технология обратного осмоса требует существенных затрат на производство и эксплуатацию мембран, а также большие энергетические мощности для работы установок. К тому же после опреснения остается соляной раствор высокой концентрации, который зачастую возвращают в океан или море, тем самым повышая уровень солености воды. С каждым годом эти обстоятельства делают опреснение все более сложным и дорогостоящим занятием.

Помимо этого, около 2/3 запасов пресной воды в мире заморожены в ледниках и снежных покровах. Остальная часть находится в почве, откуда ее выкачивают настолько быстро, что природа просто не успевает восполнять потери.

В связи с этим прогнозируется рост дефицита пресной воды в мировом масштабе.

По оценкам экспертов, к 2030 году более двух миллиардов человек, вероятно, будут испытывать ее нехватку.Тем более что количество пресной воды, используемое жителями в разных странах, имеет радикальные различия.

Например, американцы ежедневно расходуют около 400 литров на человека, тогда как в ряде малоразвитых стран потребляется всего лишь 19 литров, а дома почти половины всего населения планеты и вовсе не имеют водопровода.Все эти проблемы вскоре заставят человечество обратить пристальное внимание на океаны как источник воды для последующего опреснения.

Опреснители. Виды и устройство. Работа. Достоинства и недостатки

Ежедневно для человека требуется пресная вода для поддержания нормальной жизни, его организм большей частью состоит из воды. Возрастание численности населения способствует увеличению количества источников воды, которая пригодна для жизни. В результате возникает нехватка пресной воды, что заставляет людей искать различные искусственные способы.

Единственным таким источником стала морская вода, содержащая много солей, и не пригодная для употребления. Она проходит специальную технологию очистки, состоящую из нескольких этапов. Жидкость очищается от лишних и ненужных для человека солей. Для этого применяют специальное оборудование – опреснители.

Их использование дает возможность получать из соленой воды годную для жизни людей питьевую воду. В промышленности опреснение производится по разным технологиям. Большинство таких процессов основывается на применении громоздких энергозатратных установок. К ним относятся специальные дистилляторы и фильтры различных видов.

Виды опреснителей

В последнее время внедряются новые альтернативные разработки оборудования опреснения воды из моря. Многообразие способов опреснения можно объяснить тем, что они индивидуальны для определенных условий. Рассмотрим основные наиболее распространенные способы и виды оборудования.

Химический

В морскую воду добавляют специальные реагенты, взаимодействующие с ионами солей в виде сульфатов и хлоридов, и образующие нерастворимый осадок. В этой воде много растворенных солей, поэтому расход химических реагентов значительный, и может достигать 5% от объема полученной пресной воды. К таким реагентам, способным создавать нерастворимый осадок, относятся соли бария и серебра.

Недостатки химического способа:

• Реагенты являются дорогостоящими химическими веществами.
• Реакция выпадения осадка происходит медленно.
• Опасность этого способа состоит в токсичности солей бария.

Ввиду этих недостатков, применение химических опреснителей в промышленности ограничено.

Дистилляторы

Эти устройства работают по принципу перегонки, которая основана на разнице состава водяного пара и воды. Перегонка проходит в специальных установках – дистилляторах, методом испарения воды и дальнейшей конденсации пара. Наиболее летучий компонент превращается в пар в большем объеме, по сравнению с менее летучим, что способствует конденсации в большей степени низкокипящих компонентов.

Если перегонка осуществляется с получением нескольких фракций, то такую дистилляцию называют дробной. Существует два вида перегонки – простая и молекулярная.

Новые виды дистилляторов делятся на:

• 1-ступенчатые опреснители.
• Многоступенчатые опреснители с ТЭНами, с быстрым закипанием.

Основным достоинством многоступенчатых опреснителей является значительно больший выход пресной воды, в отличие от одноступенчатых. Расходы при любом способе перегонки связаны с большим потреблением тепла, стоимость которого достигает 40% от стоимости полученной воды.

Источниками тепла служат тепловые электростанции. Эффективность дистилляторов часто ограничивается большим объемом накипи в оборудовании. Это снижает теплопроводность теплообменника, это способствует разрушению трубопроводов. Это в свою очередь требует использования специальных присадок против накипи, что повышает стоимость пресной воды. В последнее время больше используют другие методы.

Ионные опреснители

Этот способ заключается в использовании характеристик полимерных смол обмена ионами солей, содержащихся в воде. Процесс ионного опреснения происходит следующим образом: вода постепенно проходит через прослойку ионита. Ионы солей воды соединяются с ионитами. В итоге содержание солей уменьшается.

На быстродействие ионного опреснения влияет доступность ионов в ионите, величина гранул, рабочая температура. Основным фактором, влияющим на скорость процесса, является ионная диффузия.

Ионное очищение используется для получения пресной и мягкой воды в различных отраслях производства, атомной энергетике, металлургии, в пищевой промышленности. Для получения антибиотиков в медицинской промышленности также применяется ионный обмен.

Промышленное ионное оборудование делится на:

• Смесители-отстойники.
• Опреснители с подвижными и стационарными слоями ионита.

Первый вид применяется в гидрометаллургии. В устройствах со стационарным слоем ионита растворы поступают в одном или другом направлении. В зависимости от необходимой степени очистки воды создают установки с несколькими ступенями.

Преимущества ионной очистки

• Простое устройство оборудования.
• Небольшой расход воды.
• Малое потребление электричества.

Недостатки

• Большой расход химикатов.
• Сложность процесса.

Устройства обратного осмоса

По этому способу очищаемая вода проходит по специальным мембранам под большим давлением. Эти полупроницаемые мембраны производятся из ацетата целлюлозы, упакованные в рулонах. По микроскопическим порам мембран могут пройти молекулы воды. Ионы соли и примеси, имеющие больший размер, не проходят через эти мембраны.

Этот способ применяется в России с 70-х годов прошлого века для опреснения воды. Производственное оборудование, очищающее воду обратным осмосом, состоит из фильтров, насоса, системы реагентов и устройства химической промывки. Трубы производят из пористого материала, который внутри имеет тонкую пленку, выполненную из ацетата целлюлозы. Она играет роль полупроницаемой мембраны.

Интенсивность потока воды, проходящей через мембрану, зависит от величины давления. Если создавать слишком большое давление, то мембрана может разрушиться, засориться примесями, и начать пропускать соли. Если давление низкое, то очистка воды будет происходить длительное время.

Этот способ опреснения имеет большие достоинства, в отличие от других способов:

• Небольшое потребление электроэнергии.
• Компактная и простая конструкция оборудования.
• Возможность автоматизации.

Для снижения отложений в трубах используются специальные ингибиторы. Мембраны очищают от осадка солей путем химической очистки. Для проверки качества воды используют проточные индикаторы содержания соли.

Электродиализное оборудование

Способ электрического диализа заключается в протекании ионов солей через мембрану, под действием электрического поля. Катионы двигаются к катоду, а анионы в другом направлении. Эти частицы разделяют путем ионоселективных мембран. В итоге концентрация солей уменьшается.

Ионоселективные мембраны производят из полимерного пористого материала. Мембраны отличаются высокой прочностью, электропроводимостью и ионной проницаемостью. Срок эксплуатации таких мембран не более 5 лет.

Опреснители на основе электродиализа изготавливают в виде многокамерных устройств. Камеры ограничены катионной и анионной мембраной, которые делят объем устройства на несколько полостей. К аноду и катоду подключают постоянный ток.

Морская вода заходит в опреснительные емкости. Электрическое поле заставляет ионы солей двигаться в разных направлениях к соответствующим электродам. В конечном итоге осуществляется отделение ионов солей, скапливающихся в специальных рассольных камерах, очищаемых промывочной водой.

Потребление электроэнергии для электродиализного опреснения зависит от первоначального содержания солей. Выход опресненной воды в таком оборудовании обычно составляет от 90 до 95%. Существуют опреснители производительностью до 1000 кубометров в сутки. Они используются для промышленных и бытовых целей, получения технической воды, очистки производственных стоков.

Процесс электрического диализа экономичнее, в отличие от других методов, например, обратного осмоса. Электродиализное оборудование позволяет концентрировать растворы, а также выделять из морской воды разные соли, например, хлористый натрий.

Достоинством этого способа является применение химически стойких и термостойких мембран, что дает возможность опреснять воду при высоких температурах.

Кристаллизаторы

Работа таких опреснителей заключается в эффекте пресного льда. При кристаллизации воды кристаллы льда могут образоваться только из молекул воды. Это явление называется криоскопией. При постепенной кристаллизации соленой воды пресный лед появляется вокруг центров кристаллизации, имеющих игольчатую структуру. В промежутках между иглами льда концентрация раствора возрастает. Этот более плотный и тяжелый раствор по мере замерзания оседает вниз.

При плавлении льда получается опресненная вода с небольшим содержанием солей, не превышающем допустимые нормы.

Замораживание производится в специальных устройствах – кристаллизаторах, воздействующих на воду жидким или газообразным охлаждающим веществом. Для более качественного опреснения льда используется его плавление при 20 градусах с сепарацией и очисткой кристаллов от маточного раствора с помощью фильтрации, прессования или вращения на центрифуге.

Этот способ применяется для очистки морской воды, отделения химических реагентов и других целей. Замораживание является простой технологией, однако для этого необходимо энергоемкое и сложное технологическое оснащение, поэтому применяется довольно редко.

Газогидратные устройства

Сравнительно недавно разработаны газогидратные опреснители, которые по конструкции аналогичны кристаллизаторам с хладагентом. Эта очистка заключается в возможности углеводородных газов при заданной температуре создавать при реакции с водой газогидраты, их очистки от соли и расплавления.

Газогидратный процесс протекает при более высокой температуре, что дает возможность снизить потребление электроэнергии и отдачи холода во внешнюю среду. Подвидом этого способа является очистка соленой воды природным газом. Производят заморозку соленой воды газом. Застывшую ледяную массу разделяют путем снижения давления и увеличения температуры. При этом углеводороды испаряются, а пресная вода остается на месте. Испарившиеся углеводороды улавливаются, и снова используются в рабочем процессе.

Похожие темы: