Опреснение воды методом обратного осмоса реферат

Обновлено: 07.07.2024

Обратный осмос разработали как метод очистки воды более чем 40 лет назад. Он впервые был представлен как технология опреснения морской воды. Как только возможности этого метода были оценены, системы обратного осмоса начали производить для очистки воды в домашних условиях. Использование мембран для отделения одних компонентов раствора от других имеет очень давнюю историю, восходящую еще к Аристотелю, впервые обнаружившему, что морская вода опресняется, если ее пропустить через стенки воскового сосуда. Изучение этого явления и других мембранных процессов началось гораздо позже, в начале XVIII века, когда Реомюр использовал для научных целей полупроницаемые мембраны природного происхождения.

Содержание

Вложенные файлы: 1 файл

метод обратного осмоса.docx

Установка обратного осмоса,
6 м 3 /час

Установка обратного осмоса,
450 л/час

Установка обратного осмоса,
48 м 3 /час

При подготовке питьевой, котловой, технологической и другой воды обратный осмос используют в качестве стадии обессоливания. Этот метод обеспечивает высокоэффективное удаление из воды основной массы растворенных солей, органики, микроорганизмов, коллоидных примесей и т.п. Основой для изготовления любой установки обратного осмоса являются мембранные элементы самого разного исполнения и конструкции. Наиболее распространенными являются рулонные мембранные элементы, при производстве которых применяются самые современные технологии, обеспечивающие стабильно высокое качество и характеристики. Широкий модельный ряд и стандартизированные характеристики (размеры, рабочие площади, селективность и т.п.) позволяют быстро и качественно производить сборку установок обратного осмоса различной производительности и назначения. Компания "Гелиос Стар" на своих производственных мощностях осуществляет сборку подобных установок различной производительности. Использование самого современного оборудования и комплектующих, высокий уровень инженерного персонала, хорошо налаженное производство установок с использованием технологии обратный осмос обеспечили достойную репутацию компании среди ее клиентов. На сегодняшний день можно смело утверждать, что обратный осмос является визитной картой компании "Гелиос Стар".

Изометрия установки обратного осмоса

3D модель установки обратного осмоса

Хотя обратный осмос является достаточно сложной технологией, установки производства компании "Гелиос Стар" отличаются простотой и надежностью в эксплуатации. По сравнению с конкурирующими методами, обратный осмос обеспечивает более высокий экономический и экологический эффект. В совокупности все эти факторы выводят мембранные методы очистки воды в лидирующие по сравнению с традиционными технологиями.

Основные требования к качеству исходной воды для работы промышленных систем обратного осмоса

Диапазоны и максимально допустимые концентрации показателей входной воды для стандартных систем обратного осмоса, предназначенных для обработки воды питьевого качества (водопроводная вода)*:

• pH - 4-11;
• мутность - 0,1 мг/л (0,2 NTU);
• индекс плотности осадка ** (SDI) - 3,0;
• общая жесткость *** - 0,2 мг-экв/л;
• железо общее (Fe) - 0,1 мг/л;
• марганец (Mn) - 0,05 мг/л;
• окисляемость - 5 мгO2/л;
• свободный хлор - 0,1 мг/л;
• перманганат калия (KMnO4) - 10 мг/л;
• кремний (SiO2) - 22 мг/л;
• максимальное солесодержание (TDS) - 1000 мг/л;
• температура - 1-35°C.

* Качество воды после обработки системой обратного осмоса для обессоливания зависит от параметров
обрабатываемой воды.
** В этом случае количество химических промывок обратного осмоса минимальное. Производитель мембран вводит
ограничения на этот показатель до 5.
*** При применении антискалантов значение общей жесткости воды может достигать значений 15-20 мг-экв/л.

Основные условия применения промышленных систем обратного осмоса

• рабочее давление - от 3,0 до 6,0 атм.;
• электрические параметры - 380 В, 50 Гц, 1-45 кВт;
• температура воздуха в помещении 5-35°C;
• влажность - не более 70%;
• наличие дренажной системы и накопительной емкости.

5. Предварительные фильтры механических примесей

Сетчатые фильтры YAMIT

Фильтры засыпного типа

Удаление крупных взвешенных частиц производится при так называемом предварительном фильтровании (макрофильтрование или "грубая" очистка). Для этого на магистральную трубу, подающую воду к потребителю, устанавливают фильтры предварительной грубой очистки. Процесс фильтрования может осуществляться либо на поверхности, либо в глубине фильтрующего материала. Исходя из этого, данные фильтры имеют различное конструктивное исполнение. Например, в сетчатых фильтрах в качестве фильтрующего элемента используются металлические сетки с различными размерами ячеек, фильтрование осуществляется на поверхности сетки, а в дисковых или картриджных фильтрах используется принцип глубинного (объемного) фильтрования. В большинстве случаев дисковые фильтры имеют неоспоримое преимущество перед сетчатыми вследствие их более высокой "грязеёмкости" (при этом, размер удаляемых частиц не менее 25 мкм). Основным достоинством дисковых фильтров является сочетание поверхностной и объемной фильтрации, а так же возможность 100% отмывки пакета дисков.

Для грубого предварительного фильтрования применяются так же фильтры засыпного типа. Принцип работы засыпных механических фильтров основан на фильтрации вышеуказанных загрязнений через слои зернистых и пористых фильтрующих материалов различной структуры, плотности. Возможно применение как однослойных, так и многослойных схем фильтрования. Такие фильтры применяют для эффективного удаления загрязнений с рейтингом частиц более 5 мкм. Настройка засыпных фильтров сводится к установке гидравлических режимов, периодичности и длительности взрыхляющей промывки. Регенерация, как правило, не требует применения химреагентов и весьма кратковремена. Частота и время регенерационной промывки фильтра рассчитывается специалистами на основе параметров исходной воды и характеристик применяемой фильтрующей загрузки.

6. Свойства очищенной воды

Вода, полученная из установки очистки методом обратного осмоса, практически полностью лишена минеральных солей.

Если с пищей не поступает их достаточное количество, то воду для питья и приготовления пищи можно дополнительно целенаправленно минерализовать добавляя соли NaF, KI, CaCl и MgCl, а также, если нужно, другие микроэлементы, причём состав и степень минерализации можно подбирать индивидуально по региону проживания, личным анализам и т. д. Корректирующие порошки солей можно заказать в аптеке. Можно также просто пользоваться качественными витаминно-минеральными комплексами

В системах обратного осмоса бытового назначения давление входной воды на мембрану соответствует давлению воды в трубопроводе. В случае, если давление возрастает, поток воды через мембрану также возрастает.

На практике, мембрана не полностью задерживает растворенные в воде вещества. Они проникают через мембрану, но в ничтожно малых количествах. Поэтому очищенная вода все-таки содержит незначительное количество растворенных веществ. Важно, что повышение давления на входе не приводит к росту содержания солей в воде после мембраны. Наоборот, большее давление воды не только увеличивает производительность мембраны, но и улучшает качество очистки. Другими словами, чем выше давление воды на мембране, тем больше чистой воды лучшего качества можно получить.

В процессе очищения воды концентрация солей со стороны входа возрастает, из-за чего мембрана может засориться и перестать работать. Для предотвращения этого вдоль мембраны создается принудительный поток воды, смывающий "рассол" в дренаж.

Эффективность процесса обратного осмоса в отношении различных примесей и растворенных веществ зависит от ряда факторов. Давление, температура, уровень рН, материал, из которого изготовлена мембрана, и химический состав входной воды, влияют на эффективность работы систем обратного осмоса.

Неорганические вещества очень хорошо отделяются обратноосмотической мембраной. В зависимости от типа применяемой мембраны (ацетатцеллюлозная или тонкопленочная композитная) степень очистки составляет по большинству неорганических элементов 85%-98%.
Мембрана обратного осмоса также удаляет из воды и органические вещества . Органические вещества с молекулярным весом более 100-200 удаляются полностью; а с меньшим - могут проникать через мембрану в незначительных количествах. Большой размер вирусов и бактерий практически исключает вероятность их проникновения через мембрану.

В то же время, мембрана пропускает растворенные в воде кислород и другие газы, определяющие ее вкус. В результате, на выходе системы обратного осмоса вода получается свежая и вкусная.

Системы обратного осмоса (фильтры обратноосмотической очитски воды) – самые эфектиыне фильтры для бытового использования. Удаляются такие вредные вещества как магний, ртуть, нитраты, нитриты, стронций, мышьяк, цианиты, асбест, фтор, свинец, сульфаты, железо, хлор,…. и т.д…., все бактерии и вирусы.

Сравнительная таблица системы обратного осмоса по сравнению с другими методами очистки воды - здесь

Пермеат - поток обессоленной воды, выходящий из установки системы обратного осмоса или ультрафильтрации

Содержание ионов в воде, очищенной методом обратного осмоса (Пермеат) и потоке воды ,выходящей в дренаж ( Концентрат),( мг/л )

Вода - важнейший элемент жизни, которая составляет 71% поверхности планеты. К 2030 году почти половина населения мира, или четыре миллиарда человек, будут испытывать нехватку пресной воды. Как ни парадоксально, только 3,5% этой воды пригодно для потребления человеком, которое можно найти в озерах, реках и родниках для удовлетворения наших физических и гигиенических потребностей. Остальные 96,5%, расположенные в морях и океанах, не пригодны для питья из-за высокого уровня солей. Поэтому соленая вода является незаменимым природным ресурсом для производства питьевой воды.

Вы ищете инновационные решения для обеспечения долгосрочного снабжения питьевой водой? - Опреснение воды путем обратного осмоса отвечает требованиям к экономическим и экологическим характеристикам.

Одним из направлений нашей компании является производство опреснительных установок на заказ. На протяжении 11 лет работы мы произвели и ввели в эксплуатацию по всей территории РФ наше оборудование, обеспечив около 5 млн. жителей качественной водой.

Каждое оборудование спроектировано как уникальное и оригинальное решение для отдельных проблем, но все они имеют одинаковые стремления к экономическим и экологическим показателям благодаря использованию высокоточных технологий. Ваш проект ждет Вас! Звоните прямо сейчас!

Наши идеально спроектированные опреснительные установки:

Опреснительные установки, которые производят питьевую, поливную или промышленную воду – Блочно-модульные станции водоподготовки Вагнер;
Стандартизированные малые или большие объекты – Промышленные системы обратного осмоса Вагнер;
И многие другие.

1. Сущность метода опреснения воды обратным осмосом.

Обессоливание - это процесс разделения, используемый для снижения содержания растворенных солей в соленой воде до приемлемого уровня. Во всех процессах опреснения воды используются три потока жидкости: соленая питательная вода (солоноватая вода, либо морская вода), вода с низким содержанием солей и очень солевой концентрат (рассол, либо отбракованная вода).

Соленая вода обратного осмоса относится к опреснению воды с более низким содержанием соли, чем морская вода, обычно из устьев рек или соленых скважин. Процесс, в принципе такой же, как обратный осмос морской воды, но требует более низкого давления и, следовательно, меньше энергии.

Как использовать этот неиссякаемый источник жизни?

Технология опреснения воды делает это возможным. Человек разработал множество систем для преобразования морской воды в питьевую. Такие методы, как электродиализ, обратный электродиализ, многостадийная флэш-перегонка или многоэтапная перегонка, работают на опреснительных установках, действующих по всему миру. Однако наиболее распространенной и наиболее совершенной системой является опреснение воды методом обратного осмоса, внедрение которого составляет 61% по сравнению с другими системами.

Соленая питательная вода берется из океанических или подземных источников. Процесс обессоливания разделяется на два выходных потока: низко соленую воду и очень концентрированный солевой поток. Использование опреснения воды преодолевает парадокс, с которым сталкиваются многие, - доступ к практически неисчерпаемым запасам соленой воды, но нет возможности ее использовать. Хотя некоторые вещества, растворенные в воде, такие как карбонат кальция, могут быть удалены химической обработкой, другие распространенные компоненты, такие как хлорид натрия, требуют более технически сложных методов, которые в совокупности известны как опреснение.

Продуктовая вода процесса опреснения, как правило, представляет собой воду с менее чем 500 мг/л растворенных твердых веществ, которая подходит для большинства бытовых, промышленных и сельскохозяйственных целей.

Побочным продуктом опреснения является рассол. Рассол представляет собой концентрированный солевой раствор (с более чем 35000 мг/л растворенных твердых веществ), который необходимо утилизировать, как правило, путем сброса в глубокие соленые водоносные горизонты или поверхностные воды с более высоким содержанием соли.

1.1. Техническое описание

Существует два типа мембранных процессов, используемых для опреснения:

Нас, конечно же, интересует RO. Технология обратного осмоса заключается в том, что вода из солевого раствора под давлением отделяется от растворенных солей путем протекания через водопроницаемую мембрану. Пермеат (жидкость, протекающая сквозь мембрану) стимулируется протекать через мембрану за счет разности давлений, создаваемой между находящейся под давлением питательной водой и продуктовой водой, которая находится под давлением, близким к атмосферному. Оставшаяся питательная вода проникает через находящуюся под давлением сторону реактора в виде рассола. Никакого нагрева или изменения фазы не происходит. Обязательным требованием к энергии является начальное повышение давления питательной воды.

Рис. 2 Схема мембранного процесса на основе обратного осмоса

1.2. Области применения

В настоящее время технологии RO используются в каждом уголке земного шара для опреснения грунтовых вод. Новые мембраны разрабатываются для работы при более высоких давлениях и с большей эффективностью (удаление от 60% до 75% соли и почти все органические вещества, вирусы, бактерии и другие химические загрязнители).

Промышленное использование: Промышленные применения, где требуется чистая вода, например, производство электронных деталей, специальных пищевых продуктов и фармацевтических препаратов, используют обратный осмос как элемент производственного процесса, где необходимо концентрирование и фракционирование влажного технологического потока.
Использование в сельском хозяйстве: фермеры, работающие в теплицах, начинают использовать обратный осмос для опреснения и очистки поливной воды для использования в теплицах, так как в продуктах RO содержится меньше бактерий, что также предотвращает болезни растений. Технология обратного осмоса была использована для этого типа применения фермером из штата Флорида, США, чье производство европейских огурцов в 22 га. Теплица увеличилась с примерно 4000 дюжин огурцов в день до 7000 дюжин, когда фермер изменил подачу оросительной воды с источника загрязненного поверхностного водного канала на источник солоноватых подземных вод, опресненный RO. Использовали систему обратного осмоса с 300 литров/день, производящую воду с содержанием натрия менее 15 мг/л.

2. Обратный осмос – интересная технология.

Ключевым моментом в процессе опреснения воды является обратный осмос. В этом процессе морская вода прижимается к полупроницаемым мембранам под давлением в условиях непрерывного потока. Высокое содержание соли в морской воде требует, чтобы рабочее давление для обратного осмоса было в пределах 60-70 бар. По мере того как вода проникает через мембрану, большая часть растворенных примесей удаляется, и удаляется 99,5% всей соли. Примеси остаются в текущей воде, и концентрированный поток из мембран сбрасывается. Конструкция сей системы - должна оптимизировать потоки, площадь мембран и другие условия, чтобы поддерживать работу системы с максимально возможной эффективностью.

Рис. 3 Технология обратного осмоса

Прикладные мембраны установили ряд систем обратного осмоса для опреснения морской воды. Типичная система состоит из фильтрации, ультрафиолета, химического впрыска с последующим обратным осмосом мембран. В таблице ниже приведены типичные характеристики системы морской воды:

Актуальность темы в том, что наиболее ценной составной частью морской воды является пресная вода. Нехватка пресной воды все больше ощущается даже в таких странах, как Соединенные Штаты, где с ежегодным уровнем осадков дело обстоит совсем неплохо. Во многих областях Соединенных Штатов потребность в пресной воде для бытовых нужд, сельского хозяйства и промышленности превышает ее имеющиеся запасы. В таких странах, как Израиль или Кувейт, где уровень осадков очень низок, запасы пресной воды совершенно не соответствуют потребностям в ней, которые; возрастают в связи с модернизацией хозяйства и приростом населения. В конце концов все человечество окажется перед необходимостью рассматривать океаны как источник воды.

Несмотря на то, что источники чистой питьевой воды постепенно истощаются, все же планета имеет достаточные океанические ресурсы воды. Это привело к тому, что большинство политических деятелей и инвесторов начали изучение возможности использования морской воды в качестве источника пресной воды при помощи технологий по ее очистке, таких как опреснение.

Интерес к опреснению – процесс удаления соли из морской или солоноватой воды для производства питьевой воды – появился из-за страха погибнуть от жажды на море в конце восемнадцатого века.

Степень изученности. В разработке данной темы были использованы работы таких авторов как: Шилов И. А., Валова В. Д., Маринченко А. В., Бродский А. К., Марфенин Н. Н., Коробкин В. И., Почекаева Е. И. и др.

Целью данной работы является изучение сущности и методов опреснения воды.

Фрагмент работы для ознакомления

1 Сущность опреснения воды

Опреснение или другими словами “обессоливание” представляет собой процесс удаления растворенных солей из воды. Опреснение – это получение пресной воды из морской или соленой воды.

Технология обессоливания может быть использована в разных сферах жизни. Наиболее распространенный способ использования технологий опреснения является производство питьевой воды для бытовых и муниципальных целей, однако сейчас такие технологии используют и промышленный сектор: нефтяная и газовая промышленность.

Опреснение на самом деле является неотъемлемой частью естественного и непрерывного процесса круговорота воды. Дождевые капли воды падают на землю и в море, по пути растворяя минералы, соли и другие вещества. Когда вода начинает испаряться от солнечной энергии, она освобождается от соли и создает новые водяные пары облаков, которые воспроизводят дождь, таким образом, продолжая цикл круговорота воды на Земле.

2 Методы опреснения воды

Опреснение воды – это методы удаления из нее растворенных солей и других примесей. Эту группу можно в свою очередь разделить на химические и физические методы. Рассмотрим их поподробнее.

2.1 Химическое осаждение

Этот метод основан на переводе растворенных солей в нерастворимые соединения, которые выпадают в осадок и удаляются. Применяемые реактивы меняются в зависимости от солевого состава опресняемой воды. К примеру, избыток солей магния осаждается содой, а сульфаты могут быть удалены обработкой гидратом окиси бария.

2.4 Опреснение вымораживанием

Этот метод основан на том, что образование кристаллов льда при снижении температуры ниже 0 градусов происходит только из молекул воды (явление криоскопии). Вследствие этого пресная вода выделяется в виде льда из раствора. Раствор становится все более и более концентрированным. Если затем слить образовавшийся рассол и растопить лед, то получится обессоленная вода.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, опреснение воды - способ обработки воды с целью снижения концентрации растворённых солей до степени (обычно до 1 г/л), при которой вода становится пригодной для питьевых и хозяйственных целей. Дефицит пресной воды ощущается на территории более 40 стран, расположенных главным образом в аридных, а также засушливых областях и составляющих около 60% всей поверхности земной суши (по расчётам, к началу 21 в. достигнет 120—150·109 м3 в год). Этот дефицит может быть покрыт опреснением солёных (солесодержание более 10 г/л) и солоноватых (2—10 г/л) океанических, морских и подземных вод, запасы которых составляют 98% всей воды на земном шаре.

Список литературы [ всего 12]

Бродский А. К. Экология / А. К. Бродский. - М.: КноРус, 2012. - 272 с
Валова В. Д. Экология / В. Д. Валова. - М.: Дашков и Ко, 2012. - 360 с.
Загвязинский В. И. Экология / В. И. Загвязинский, И. Н. Емельянова. - М.: Юрайт, 2012. - 416 с.
Коробкин, В. И. Экология / В. И. Коробкин, Л. В. Передельский. - М.: Феникс, 2012. - 608 с.
.

Пожалуйста, внимательно изучайте содержание и фрагменты работы. Деньги за приобретённые готовые работы по причине несоответствия данной работы вашим требованиям или её уникальности не возвращаются.

* Категория работы носит оценочный характер в соответствии с качественными и количественными параметрами предоставляемого материала. Данный материал ни целиком, ни любая из его частей не является готовым научным трудом, выпускной квалификационной работой, научным докладом или иной работой, предусмотренной государственной системой научной аттестации или необходимой для прохождения промежуточной или итоговой аттестации. Данный материал представляет собой субъективный результат обработки, структурирования и форматирования собранной его автором информации и предназначен, прежде всего, для использования в качестве источника для самостоятельной подготовки работы указанной тематики.

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.

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.

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-, H3BO3. 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:

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.

Читайте также: