Опреснение моря это

Водные запасы нашей планеты составляют около 72% всей территории, однако большая часть находится в форме соленой воды акватории Мирового океана. Она не пригодна для использования в питьевых и хозяйственно-бытовых целях ввиду высокой концентрации растворенных солей. Интенсивное развитие промышленности и рост населения требует огромных запасов опресненной и обессоленной воды. В XXI веке проблема нехватки пресной воды встает даже в тех районах планеты, где такой вопрос никогда не поднимался. Системы для опреснения воды стремительно набирают популярность.

Что такое опреснение воды

Солесодержание – это суммарное содержание в воде природного источника минеральных неорганических солей, которое характеризует степень минерализации воды. Морская вода содержит в основном растворенные ионы соединений Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2, CaSO4, MgSO4, MgCl2, NaCl в следующем соотношении: HCO3- + SO42- ˂ Ca2+ + Mg2+, Cl- ˃ Na+. Концентрация солей колеблется в зависимости от расположения моря. Средний показатель солености Мирового океана – 35 г/л.

Опреснение воды – это комплекс мероприятий, позволяющих уменьшить концентрацию солей в воде до показателей, соответствующих нормативам питьевого водоснабжения и промышленного водопотребления. Для питьевых целей показатель минерализации воды не должен превышать 1000 мг/л.

Технологический цикл может включать разные способы опреснения воды, в основе которых лежат химические методы осаждения, ионный обмен, фильтрация на мембранных установках обратного осмоса, воздействие температурой и постоянным электрическим током. Часть из них основана на изменении агрегатного состояния воды – замораживание или переход в газообразное состояние с последующим возвращением в форму жидкости.

Проблемы с опреснением морских и соленых вод

По статистике сегодня десятки стран на планете испытывают дефицит чистой питьевой воды. Львиная доля запасов дистиллированной воды сосредоточена в ледниках за полярным поясом, однако добыча их оттуда затруднена. Загрязнение грунтовых и подземных вод уменьшает количество источников водоснабжения. Каждый день ученые ищут новые средства очистки и опреснения воды из имеющихся ресурсов: сбор дождевой и талой воды, плавление доступного льда айсбергов, замкнутые циклы водоснабжения и водоочистки на производствах.

Еще острее ощущается необходимость получения питьевой воды методом опреснения морей и океанов в прибрежных районах, на засушливых пустынных территориях с минимальным количеством пресных водоносных горизонтов. Этим объясняется востребованность и усовершенствование методов для опреснения морской воды путем удаления повышенной концентрации солей.

История возникновения метода опреснение морской воды в мире

О качестве воды для питья человечество задумывалось еще на заре цивилизации. Опреснение воды от соли было необходимостью для многих народов. Во времена Аристотеля моряки кипятили морскую воду, а пар собирали губкой. Затем из губки высасывали уже пресную воду, пригодную для питья. В средние века процесс получения дистиллированной воды в перегонном кубе описывал Леонардо да Винчи. В России первая установка дистилляции появилась в Красноводске на берегу Каспийского моря в конце XIX века и могла переработать 67 куб. метров воды в сутки.

Какие страны на сегодняшний день широко используют опреснение морской воды? Сегодня дефицит пресной воды приобретает планетарные масштабы. Развитые страны разрабатывают новые стратегии опреснения морской воды, чтобы минимизировать проблему засушливости почвы и недостатка пресной воды в прибрежных районах соленых водоемов. Индустриальные США и Япония давно стали потреблять в разы больше пресной воды на бытовые и промышленные нужды, чем есть у них в запасе. В восточных странах Аравийского полуострова, где проблема стоит очень остро ввиду крайней засушливости региона, налажены опреснительные комплексы на основе обратного осмоса с большой производительностью – до 1000 млн м3 в год (Саудовская Аравия и ОАЭ). В Израиле мощности опреснительных станций путем мембранного фильтрования и перегонки воды из Средиземного моря обеспечивают страну на 15% питьевой водой и 50% технической от необходимого количества.

Россия по запасам пресной воды занимает первое место в мире. Только акватория Байкала способна обеспечить всех россиян пресной водой на сегодняшний день. Проблема в том, что 80% этих запасов приходится на незаселенные области Сибири и Дальнего Востока. Добыча и транспортировка пресной воды в юго-восточную часть страны, в северные приморские регионы обернется высокими затратами. Остро строит проблема опреснения воды в Крыму, Приморском крае, Поволжье и Черноморском побережье. Внедрение на прибрежных территориях комплексов по опреснению морской воды на основе ультрафильтрации, обратного осмоса и ионного обмена позволяют получить качественную воду для хозяйственно-бытовых нужд. Главным вопросом остается удешевление технологии для повышения рентабельности водоочистных мероприятий.

Как происходит процесс опреснение воды

Процесс обессоливания и опреснения воды основан на удалении солей из морской воды химическими или физическими способами. В зависимости от этого установки делят на дистилляционные и фильтрационные. Обычные или многостадийные дистилляторы работают на основе принципа перегонки: нагревают воду до перехода в газообразное состояние и конденсируют чистый пар в другом сосуде. Более половины установок опреснения соленой воды работают на этой основе.

Фильтрационные установки опреснения очищают воду без изменения ее агрегатного состояния и основаны на методе обратного осмоса. Нагнетаемое насосом давление продавливает в большей степени молекулы воды через наноотверстия осмотической мембраны, обеспечивая на выходе воду со степенью чистоты 98%. То есть, если исходная минерализация воды 18 г/л (именно такая у Черного моря в Краснодарском крае или Крыме), то вода на выходе будет иметь минерализацию 360 мг/л. Абсолютно питьевая вода! Производительность мембраны и степень обессоливания и опреснения зависят от исходного состава морской воды, температуры и давления в системе.

Альтернативными процессами опреснения воды из морей и океанов являются электродиализ и вымораживание, но они связаны с высокими затратами на обеспечение работы оборудования и не предназначены для опреснения больших объемов воды. При электродиализе под воздействием постоянного электрического поля катионы и анионы осаждаются на электродах. Преимущество данного метода по опреснению морской воды – в возможности опреснять воду при высоких рабочих температурах, так как используются химически и термически стойкие мембраны.

Где используется опреснение морской и использованной воды

Технология опреснения воды в мире направлена на уменьшение солесодержания водного раствора до концентрационных пределов, которые устанавливают технические регламенты водопотребления в определенной отрасли народного хозяйства или промышленного производства. В зависимости от степени удаления солей различают обессоливание и опреснение. При обессоливании концентрация катионов и анионов снижается до величин, соответствующих содержанию их в дистиллированной воде. При опреснении – до показателей, допускающих использование воды в технических и питьевых целях.

Спектр применения комплексов по опреснению морской воды включает практически все направления деятельности человека:

Методы и способы опреснения соленых вод

Методы опреснения воды разделяют на две основные группы: с обратимым переходом в другое агрегатное состояние и без. К первой группе относятся дистилляция и вымораживание, ко второй – обратный осмос, ионный обмен, электродиализ, химическое опреснение. В настоящее время компании-производители опреснительного оборудования предлагают в качестве самостоятельных или в комбинации друг с другом 5 методов опреснения и обессоливания морской воды.

Процесс опреснения воды с помощью обратного осмоса

Самым выгодным и эффективным способом очистки морской воды от солей до показателей питьевого водоснабжения является обратный осмос. Главный элемент – селективная мембрана – предназначен именно для опреснения морской воды. Под действием давления в 30 – 65 атмосфер поток разделяется на фильтрат, проходящий сквозь мембранные элементы, и концентрат, сливаемый в дренаж. Опресненная вода идет на нужды производства или употребляется в качестве питьевой. Для продления срока службы мембран в систему вводят специальные вещества, которые замедляют процесс образования осадка, и проводят периодическую химическую мойку мембран.

Процесс опреснения морской воды с помощью дистилляции

Это старейший способ опреснения морской воды. Сущность его заключается в переводе молекул воды в газообразное состояние при температуре кипения, перегонке и конденсации пара в другой емкости. Метод достаточно эффективный и позволяет получать до 90% пресной воды в сборниках дистиллята. Системы могут быть одноступенчатые и многоступенчатые. Способ термического опреснения сопряжен с большими энергозатратами особенно в условиях крупных производств, требующих больших объемов воды.

Химическая очистка и опреснение воды

Метод опреснение воды с помощью химических веществ основан на дозированном добавлении реагентов, направленном на связывание растворенных ионов в нерастворимые соли и последующей фильтрацией осадка. В качестве связующих химических соединений применяют соли серебра и бария в концентрации 5% к общему объему воды. Образуются в результате реакций осаждения хлористое серебро AgCl и сернокислый барий BaSO4. Соли бария токсичны, а реакция осаждения с их участием протекает с малой скоростью, что обуславливает редкое применение данного способа в промышленных масштабах опреснения морской воды.

Вымораживание и газогидратный метод опреснения вод мирового океана

Способ вымораживания основан на медленном искусственном замораживании воды. Для формирования кристаллов льда применяют дополнительное пропускание углеводородных газов (пропан, бутан, этилен, фреон-31 и др.) через соленый водный раствор. При определенной температуре и давлении они образуют с молекулами воды газогидраты. В дальнейшем их отделяют от рассола и, растапливая лед, получают пресную воду. Газ, выделяющийся при топлении льда, подвергают рекуперации и отправляют в следующий цикл вымораживания. Газогидратный метод опреснения воды имеет все плюсы стандартного замораживания, но позволяет снизить энергозатраты и потери холода за счет более высокой рабочей температуры.

Ионообменное умягчение и опреснение воды

Для опреснения воды также используют ионообменные фильтры. Опреснение способом ионообмена применяется только для морской воды с солесодержанием менее 2,0 г/л и общей концентрацией сульфатов и хлоридов до 5 мг/л, взвешенных веществ – до 7 мг/л. Применяют методы Na и H-Na катионирования, Na-Cl ионирование воды. Объединение в одном фильтре смешанного действия анионита и катионита оптимизирует показатели чистоты получаемого раствора: за одну фильтрацию связываются практически все растворенные ионы. На выходе имеем опресненную воду с низкой минерализацией и нейтральным рН. К минусам ионообменного опреснения можно отнести большой расход реагентов, необходимость восстановления сорбционной емкости ионитов и невысокую скорость фильтрации.

Почему обратный осмос наиболее востребован для опреснения морской воды

Сегодня в мировой практике наиболее востребованы два метода опреснения и обессоливания воды: механический или мембранный (обратный осмос) и термический на основе дистилляции. В первом случае речь идет о технологии обратного осмоса. Станции обратного осмоса работают на основе физико-химического процесса баромембранного разделения. Полупроницаемые мембраны из полиамида и ацетата целлюлозы в виде пустых волокон задерживают практически все соединения, растворенные в воде. Чистота очистки достигает 98%. Надо помнить, что на эффективность и скорость опреснения соленых вод способом обратного осмоса, а также на долговечность мембраны влияет предварительная первичная подготовка воды.

Современные производственные обратноосмотические станции состоят из:

Установки обратного осмоса просты, легко монтируются, не требуют больших энергозатрат, удобны в обслуживании за счет практически полной автоматизации процесса. Главным контролируемым параметром является стабильность давления при подаче воды на мембрану.

Опреснение морской воды – технология будущего

По прогнозам ученых к 2035 году более 2 миллиардов людей на планете будут испытывать нехватку чистой питьевой воды, не говоря о производственных мощностях. Основная часть пресной воды остается недоступной, замороженная в полярных льдах, а грунтовые и подземные воды все больше загрязняются отходами жизнедеятельности. Ввиду этого человечеству очень скоро придется обратить пристальное внимание на ресурсы Мирового океана как неисчерпаемый источник получения пресной воды. При выборе метода опреснения морской воды следует учитывать степень минерализации, требования к качеству пресной воды на выходе, энергетические и экологические ограничения.

Несмотря на то, что большую часть земной поверхности занимают природные водоемы, дефицит пресной воды остается огромной проблемой во многих государствах. Около 60% сухопутных территорий вообще не имеют пресноводных источников, либо их мощности не хватает даже на основные нужды.

В России эта проблема стоит не так остро, ведь страна богата надземными и подземными пресноводными ресурсами. Нопостоянный рост водопотребления и загрязнение природных источников заставляют задуматься о необходимости применения технологии опреснения морской воды.

Метод опреснения воды – это технологический процесс, в результате которого из жидкости удаляется большинство содержащихся солей. Такая процедура проводится для морской воды или грунтовой воды, с высокимсодержанием минеральных соединений.
После обработки в опреснителе морская вода может использоваться для бытовых и промышленных целей. В зависимости от назначения и химического состава различают такие виды очищенной воды:

Общий уровень минерализации сырой воды из подземных источников может достигать 1-35 мг/л. В таком виде ее нельзя использовать ни для питья, ни в технических целях. После опреснения вода становится пригодной к употреблению.

Когда применяется технология по опреснению воды

Очистка воды от ионов солей требуется в различных сферах жизни. Основные области,где необходимо применять технологии по опреснению морской воды:

Опреснение воды выполняется промышленным образом. Процесс очистки включает ряд технологических операций.Выбор технологии опреснения зависит от назначения готовой воды, изначальной концентрации солей и наличия других примесей (железо, марганец, сероводород, аммоний, болезнетворные бактерии), нужной производительности опреснительной установки.

Методы и способы опреснения воды

Для очисткижидкости используют химические и биологические способы опреснения морской воды. Чаще всего применяетсяобратный осмос, дистилляцию (выпаривание), замораживание, ионный обмен, электрохимическую обработку (электродиализ).

Обратный осмос – один из основных способов опреснения

Технология опреснения морской воды обратным осмосом основана на механическом улавливании ионов солей с помощью мелкоячеистых мембран. Солевой раствор под воздействием избыточного давления прокачивается через полупроницаемую мембрану с микроскопическими порами, которые пропускают воду, но задерживают ионы соли и примесей. В результате получается чистая вода (пермеат) и высококонцентрированный солевой раствор.

В отличие от обычных обратноосмотических установок, работающих при давлении до 20 атм., в опреснителях обратного осмоса для морской воды создается давление до 25-60 атм.Мембраныпроизводят из волокнистого полиамида или ацетата целлюлозы. Для более долгого срока службы мембран применяются ингибиторы осадкообразования, проводится периодическая химическая мойка.

Дистилляция – еще один способ опреснения воды

Многостадийная (обычная) дистилляция – это термальный метод очистки морской воды, основанный на нагревании и дальнейшем выпаривании соленой воды. При такой перегонке образуется чистый пар, который после конденсации преобразуется в дистиллят, и солевой раствор.

Дистилляция – это простой и быстрый способ, широко применяемый для получения пресной воды высокого качества. Но у него есть значительные минусы. Дистилляционные установки большой производительности очень громоздкие и энергозатратные. Метод не используют, если требуется большой объем пресной воды.

Ионообмен – эффективный способ опреснения воды

Ионный обмен используется для очистки воды от хлорида натрия (NaCl), преобладающего в соленой воде. При очистке раствор пропускается через фильтры со специальной ионообменной смолой. В результате ионы натрия и хлора замещаются ионами водорода и гидроксид-ионами.

Такой метод опреснения соленой воды достаточно дорогой, проведение ионного обмена требует значительного расхода реагентов. К тому же, его можно использовать лишь при небольшой исходной концентрации солей (до 2,5 мг/л).

Электродиализ – еще один способ очистки морской воды

Морская вода пропускается через специальную камеру с заряженными мембранами, изготовленными из ионообменных смол. С одной стороны камеры располагают положительно заряженные электроды (катоды), а с другой – отрицательно заряженные (аноды). Под воздействием электрического тока катионитовые и анионитовые мембраны пропускают, соответственно, только катионы или анионы. После прохождения через камеру образуется деионизированная чистая вода и два вида концентрированного раствора.

Принцип работы такого опреснителя морской воды основан на использовании прочных, долговечных мембраны, устойчивых к химическим и термическим воздействиям. Благодаря этому, электродиализ можно проводить при повышенных температурах, что повышает качество очистки. Минус метода очистки морской воды от солей – значительный расход электроэнергии, пропорционально увеличивающийся при повышении концентрации солей в исходном составе. Максимально допустимая степень минерализации – 10 мг/л.

Опреснение морской воды с помощью вымораживания

Способ, обратный дистилляции. При замораживании морской воды лед вначале образуется из чистой воды, а примеси остаются в концентрированном жидком остатке. Для окончательной очистки солевого раствора через него дополнительно пропускают специальный газ. Такой способ подходит для опреснения небольших объемов жидкости, не требующих применения габаритного дорогостоящего оборудования.

Купить опреснитель на основе обратного осмоса можно в нашей компании

На сегодняшний день для опреснения в промышленных объемах используется преимущественно метод обратного осмоса. Эта технология наиболее универсальна и экономически оправдана. Плюсы метода опреснения обратным осмосом:

Одна из самых сложных проблем человечества состоит во все нарастающем дефиците питьевой воды. Парадокс заключается в том, что на Земле имеются неисчерпаемые запасы соленой воды морской и океанской, пресной же явно недостаточно. Высокая концентрация примесей в первой не позволяет ее использовать ни в хозяйственной деятельности, ни для питья, ни для бытовых нужд.

Проблема решается переработкой пресной воды из морской воды с использованием разных технологий. Оборудование для опреснения воды позволяет удалять из жидкости большую часть солей и химических соединений в промышленных масштабах. Выпускаются также небольшие установки использования в быту, производительности которых достаточно для удовлетворения потребностей жильцов частного дома или коттеджа.

Основные понятия и определения

Технологии деминерализации соленых вод в последние годы стремительно развиваются, особенно в последние годы с появлением материалов с уникальными свойствами. Для понимания, что такое пресная вода и морская или солоноватая следует привести определения той и другой:

К первой категории относят природные воды, находящиеся в жидком или твердом агрегатном состоянии, с низким содержанием солей и других растворенных соединений. К пресным относят воды рек, озер, ручьев, а также природные осадки в форме дождя или снега и все виды льда и ледяного покрова. Это ограниченный, но возобновляемый ресурс.

Другая категория морских, океанских и солоноватых вод включает воды, соленость которых варьируется в пределах от 3,4% до 3,6%. В составе примесей наибольшую часть составляет и другие NaCl , также другие химические элементы магний (0,1350%), сера (0,0885%), кальций (0,04%), калий (0,0380%), бром (0,0065%) и углерод (0,0026%).

Процесс опреснения воды подразумевает ее деминерализацию с использованием различных физико-химических принципов. Наиболее примитивный и доступный метод – термальная дистилляция известен с давних времен, и состоит он в нагреве солевого раствора и последующей его конденсации с помощью змеевика или холодильника иной конструкции.

Опресненная вода является возобновляемым природным ресурсом, который может использоваться в промышленности, для хозяйственных и санитарно-бытовых нужд. По органолептическим свойствам она вполне пригодна для питья и приготовления пищи.

История развития и опыт опреснения воды в России и за рубежом

Во многих странах водные ресурсы, пригодные для жизнедеятельности человека, крайне скудны. Опресненная морская вода составляет значительную долю потребления в таких странах, как Израиль, Кувейт, ОАЭ и Саудовская Аравия. Промышленные установки активно эксплуатируются в Калифорнии (Соединенные Штаты Америки). Семь крупнейших станций деминерализации построены на Ближнем Востоке, и каждая из них способна выдавать до 400 тыс. куб. метров в сутки.

В нашей стране темпы роста опреснительной индустрии довольно скромные. В последние годы наблюдается рост спроса, а соответственно и цен на опреснительные установки морской воды в оренбургских и прикаспийских степях. Значительные средства вкладываются в строительство промышленных установок на Ставрополье, Краснодарском крае, Республике Крым и других регионах. Дебета природных источников водоснабжения в этих зонах явно недостаточно.

Процессы опреснения воды

Для водоснабжения пригодны водные ресурс из открытых и подземных источников, содержание солей в которых не превышает 1 г/дм3. Процесс опреснения – это очистка морской воды от солей с использованием той или иной технологии. Существующие методы деминерализации отличаются высокой энергозатратностью, которая достигает от 0,7 до 20 кВт∙ч на один куб. метр жидкости (от 2,5 до 72 Дж).

Для работы больших промышленных установок строятся собственные электростанции. Так на полуострове Мангышлак в 70-е года прошлого века была возведена Шевченковская АЭС, обеспечивающая работу опреснителя.

Для того чтобы опреснить соленую воду морей и океанов применяются различные методы:

В настоящее время проходит испытания промышленная установка опреснительная для морской воды, в которой реализован перспективный электрохимический метод. Технология обеспечивает разделение потока на две части со сниженным содержанием солей и концентрированный раствор с помощью специальной микросхемы.

Сферы применения опреснительных установок

Станции деминерализации соленой воды, работающие на различных принципах, получают все более широкое распространение в нашей стране. В России высокопроизводительные установки применяются в коммунальном хозяйстве, промышленности, гостиничном деле, агробизнесе и на морских судах. Сравнительно невысокая цена опресненной воды делает их использование рентабельным. Основная часть затрат составляет оплату электроэнергии, заменяемых компонентов и расходных материалов.

Коттеджные поселки Краснодарский край, Крым и Приморье

Во многих регионах Российской Федерации отмечается растущий дефицит водных ресурсов. Для обеспечения качественной питьевой и технической водой планируется строительство опреснительных установок морской воды в Крыму в Ялте и Севастополе. В них будут использоваться сверхкомпактный модуль с аксиально-плунжерным насосом, скомбинированный с эффективным рекуператором.

Станции переработки морской воды в пресную обеспечивают надежное и качественное водоснабжение ряда коттеджных поселков к Краснодарском крае и в Приморье. В, частности в Геленджике, разрабатывается проект строительства установки опреснения на побережье Черного моря. Планируемая производительность будет достигать 20 тыс. куб. метром воды в сутки. Кампус Дальневосточного университета на острове Русский снабжается водой из мембранного опреснителя, выдающего до 10 тыс. куб. метров в сутки.

Гостиницы, санатории и дома отдыха в рекреационных зонах

Применение опреснительных станций воды позволяет решить проблемы водоснабжения во многих прибрежных районах, где нет крупных рек и других водоемов. Во многих гостиничных комплексах в Анапе, Новороссийске, Туапсе и Сочи применяются бытовые дистилляторы разной производительности. Для создания запасов пресной воды устанавливаются большие емкости.

В небольших домах отдыха и санаториях Крыма и черноморского побережья Кавказа с успехом применяются мембранные фильтры морской воды в пресную разных конструкций. Установки работают с использованием метода обратного или прямого осмоса. С их помощью обеспечивается питьевое и санитарно-бытовое водоснабжение упомянутых объектов.

Для промышленных предприятий (технологические цели)

Станции по переработке пресной воды из морской применяются в самых разных отраслях производства. Такие установки строятся в прибрежных зонах, где имеется дефицит водных ресурсов с необходимыми показателями минерализации. Преимущественно используются две технологии удаления избыточных солей:

Технологии, с помощью которых опресняют морскую воду в промышленных масштабах, применяются в Российской Федерации на ряде предприятий. Высокую эффективность обеспечивает метод Multi-effect Distillation (MED), многоколонной дистилляции и последовательным нагревом каждой из ступеней паром от предыдущей. Такие установки часто интегрируются с АЭС, что позволяет минимизировать затраты.

Для сельскохозяйственных предприятий

В аграрных комплексах часто сталкиваются с проблемой засоления почв, когда в них происходит накапливание легкорастворимых соединений в концентрациях, опасных для растений. Регулярный полив опресненной водой сельскохозяйственных угодий в местах, где наблюдается недостаток влаги, позволяет уменьшить негативные последствия от искусственного орошения. Этот метод применяется для вымывания избыточных солей из корневой системы растения посредством обильных проливов участков.

Полив сельхозугодий обеспечивается опреснительными установками морской воды, которые производят дистиллят термальным или мембранным методом. Деминерализованная вода применяется также для приготовления растворов удобрений, стимуляторов роста или средств защиты растений. Используется также для содержания животных на мясомолочных фермах.

Судовые опреснители для морских судов и яхт

Во время плавания необходимо обеспечивать экипаж и корабельные механизмы достаточным количеством воды для санитарно-бытовых и технических нужд. Современные методы получения пресной воды из морской воды отличаются достаточно большой производительностью и высоким уровнем деминерализации. На судах применяются установки преимущественно мембранных типов с невысоким уровнем энергозатрат.

Обратноосмотический фильтр из морской в пресную воду перерабатывает в количествах, необходимых для команды и иных потребностей. Полученная при этом жидкость используется в парогенераторах и для охлаждения силовых установок и вспомогательных систем. Установки работают в движении и во время стоянок, они подключаются к бортовой электросети.

Промышленные методы опреснения воды

Ведущие производители оборудования для водоподготовки предлагают ряд эффективных технологий деминерализации. Наибольшее распространение получили пять способов превращения морской воды в пресную:

Применение той или иной технологии обусловлено несколькими факторами: концентрацией солей в исходной воде, требованиями заказчика к дистилляту и объемами потребления. Подбор оборудования осуществляется с учетом его технических характеристик и особенностей эксплуатации.

В морской воде содержится значительное количество хлорида натрия, которое и определяет ее горько-соленный вкус. Ионообменные фильтры для морской воды в пресную обеспечивают ее очистку путем замены положительно заряженных ионов натрия (Na+) ионами водорода (H+), а отрицательно заряженные частицы хлора (Cl-) на гидратные группы (OH-). Данная технология эффективна при уровне минерализации не более 2,5 г/л.

Таким способом можно опреснить солоноватую воду скважины в частном доме, на даче или в коттедже. Одним из основных недостатков ионообменного метода является огромный расход химических реагентов, применяемых для регенерации фильтров. Большинство современных моделей установок автоматизировано и работает без участия человека.

Технология обеспечивает эффективную деминерализацию насыщенных растворов. Химические опреснительные установки воды оснащаются емкостями для реагентов на основе серебра и бария и дозирующей системой. Эти вещества вступают в реакцию с солями, и образует нерастворимые соединения, выпадающие в осадок.

Химический метод позволяет опреснять морскую воду с высоким уровнем минерализации до 3,5 г/дм3. Основной недостаток этой технологии – высокая токсичность используемых реагентов. Работа с нами должна осуществляется с использованием средств защиты органов дыхания и зрения. Другой минус состоит в дороговизне применяемых химических соединений.

Термальная перегонка морской воды в пресную обеспечивается методом выпаривания при повышенном, нормальном или пониженном давлении. В опреснительных установках происходит нагрев исходного раствора, который разделяется в конечном итоге на дистиллят и концентрат. Пар после конденсации и охлаждения используется для питья, хозяйственно-бытовых или технологических нужд, концентрированный раствор солей сливается в дренаж.

Дистилляционная технология получения пресной воды из морской отличается исключительно высокой энергозатратностью. Промышленные установки имеют большие размеры, кроме того требуются оборудование для безопасной утилизации концентрата. Лучшие показатели обеспечивает метод мембранной дистилляции. Сквозь пористую мембрану проходит чистый пар, который превращается в питьевую воду.

При замерзании морской воды происходит ее кристаллизация, а концентрированный солевой раствор остается в нижней части емкости. Дополнительная очистка опресненной воды для питья производится газогидратным способом. Образующийся лед обрабатывается углеродным газом при заданных параметрах температуры среды и давления. В результате создаются кристаллические соединения клатратного типа, которые легко отделяются от рассола и после промывка плавятся для получения дистиллята.

Эффективно опреснять соленую воду с помощью газовых гидратов возможно при невысоких энергетических затратах. Еще одно преимущество этого метода состоит в отсутствии процессов поверхностного массо- и теплообмена. Соответственно на внутренних частях оборудования не образуется отложений нерастворимых солей или вредных биологических загрязнений.

Мембранная фильтрация морской воды в пресную пригодна для больших объемов и способна работать в постоянном режиме. Широкое распространение установок обратного осмоса обусловлено:

Получение качественной питьевой пресной вода из морской фильтрацией с использованием обратноосмотических мембран происходит при высоком давлении от 25 до 60 бар. Установки водоподготовки комплектуются компрессорами с электрическим приводом и автоматическим управлением.

Опреснение воды методом обратного осмоса

Инновационные системы очистки морской вода с полупроницаемой мембраной обеспечивают разделение жидкости на две части с различным уровнем концентрации примесей. Пористая структура пропускает молекулы H2O и задерживает более крупные молекулы солей и металлов. В результате на входе образуется насыщенный раствор с большим содержанием вредных соединений, который утилизируется.

Обратноосмотический метод очистки морской воды от солей позволяет удалять из нее частицы размеры, которых составляют от 0,0001 до 0,001 мкм:

Качественные мембранные фильтры по очистке морской воды состоят из следующих элементов:

При использовании этого метода очистки воды в море и на суше перед мембраной создается давление превышающее осмотическое. Модуль отфильтровывает все высокомолекулярные соединения, но пропускает растворенные газы. Благодаря этому свойству очищенная вода имеет слабокислый вкус, который обеспечивается содержащейся в ней углекислотой.

Диасел – производитель опреснительных установок воды

Компания ООО “НПК “Диасел” предлагает опреснители морской воды дистилляционного или мембранного типа. Наши специалисты готовы спроектировать установку необходимой производительности с учетом технических требований заказчика. Приемлемая стоимость опресненной воды обеспечивается за счет оптимизации затрат на закупку оборудования без посредников и минимизации энергозатрат. Сотрудники предприятия обеспечивают доставку и монтаж системы водоподготовки “под ключ”. При необходимости заключаются договора на регламентное обслуживание.

Что это и для чего нужно?

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.

Естественный процесс

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.

В поисках питьевой воды

Люди опресняли воду веками. Одно из самых ранних упоминаний об опреснении воды относится к Аристотелю – 320 год до н.э. Разные технологии менялись с годами: Плиний Старший описал дистилляцию морской воды с конденсацией на шерсти в 70 г. н.э. в Риме, в Греции Александр Афродисийский описал дистилляцию с конденсацией на губке 130 лет спустя, французский исследователь Жан Де Леры сообщил об успешной дистилляции морской воды во время плавания в Бразилию в 1565 году, и, наконец, Джеймс Кук рассказал об опреснении морской воды во время его кругосветного плавания по миру.

Эволюция технологии опреснения

Вплоть до середины 1900-х годов н.э. в обиходе воду опресняли двумя способами: выпаривание и дистилляция. Большой прорыв в технологии опреснения произошел в период Второй Мировой войны, когда военные нуждались в питьевой воде в недоступных местностях. К концу 1960-х годов, появилось промышленная обработка соленой или морской воды.

В послевоенные годы ученые начали изучать осмотические процессы по опреснению воды. Термин «Обратный осмос» впервые озвучили на ежегодном докладе Департамента США Бюро внутренних дел засоленной водохозяйственной комиссии в 1955 году. Дальнейшее развитие опреснительных технологий продолжилось, и в 1970 году запустился процесс производства промышленных мембран, которые присутствовали в обратном осмосе и электродиализе.

К 1980 году, технология опреснения стала полностью коммерческим предприятием и к 1990-х годам, использование опреснительных технологий было обычным явлением для муниципальной системы водоснабжения в США. В основном для опреснения использовались мембраны и термотехнологии. Сегодня технологию обратного осмоса используют около 60% промышленных индустрий.

Система очистки воды Royal

Обратный осмос в системе очистки воды Royal – это беспроигрышный способ сделать питьевую воду чистой и полезной в домашних условиях.

ProDay: день чистой воды

Ионизатор или обратный осмос?

Последние новости

Технология опреснения существует уже несколько десятилетий. Но превращение соли в пресную воду требует много энергии и денег, поэтому ее редко используют.

В таких местах, как Сан-Диего и Дубай, где пресной воды мало, люди обращаются к машинам, которые извлекают соль из морской воды, превращая ее в чистую питьевую воду.

Этот процесс, называемый опреснением, превращает морские и солоноватоводные грунтовые воды в питьевую воду с середины 20 века. В ближайшем будущем эта технология может стать все более важной, поскольку повышение температуры и неустойчивый режим дождя при изменении климата угрожают запасам пресной воды. Города с растущим населением и засушливым климатом могут столкнуться с проблемой нехватки воды, как Кейптаун в начале 2018 года. Но опреснение также является дорогостоящим и энергоемким. Многие исследователи работают над улучшением технологии, чтобы она могла охватить большее количество людей, и решать проблему изменения климата, не внося в него никакого вклада.

Несмотря на проблемы, ожидается, что в следующие несколько десятилетий во всем мире будет развиваться опреснительная промышленность.

«Она должна расти, потому что опресненная вода совершенно не зависит от климата и дает очень надежные объемы воды хорошего качества для использования в различных секторах», – говорит Манзур Кадир, ученый-эколог из Университета Организации Объединенных Наций.

По словам Кадира, сегодня существует более 15 000 опреснительных установок, перекачивающих около 95 миллионов кубометров опресненной воды в день. Около половины этой воды производится на Ближнем Востоке и в Северной Африке, регионах с обширной береговой линией, минимальными ресурсами пресной воды и свободным доступом к дешевой энергии ископаемого топлива.

Освежиться

Технология опреснения началась с простого кипячения воды. Первая опреснительная установка, построенная в Англии в 1945 году, нагревала воду так, что она испарялась в виде пара, оставляя соли, а затем охлаждалась и конденсировалась в виде пресной воды. Такой подход с использованием тепла и испарения преобладал в раннем опреснении и все еще распространен на старых заводах, особенно на Ближнем Востоке. Но термическое опреснение является очень энергоемким и поэтому может быть дорогостоящим в зависимости от стоимости энергоснабжения.

В 1960-х годах в мире опреснения начала распространяться новая технология, называемая обратным осмосом (Reverse osmosis/RO). RO работает, проталкивая соленую воду под очень высоким давлением через серию тонких полимерных мембран, которые пропускают молекулы воды, но улавливают более крупные соли и минералы. По словам Беатрис Майор, исследователя из Международного института прикладного системного анализа в Лаксенбурге, после того, как первая установка обратного осмоса была построена в Кувейте, технология быстро распространилась и сейчас занимает около 70 процентов мирового рынка.

Хотя RO доминировал на протяжении десятилетий – и, по словам Мэра, он, вероятно, будет продолжать это делать в ближайшие десятилетия, – исследователи постоянно стремятся сделать этот метод более дешевым, более эффективным и менее расточительным. Опресненная вода в среднем в два-три раза дороже, чем более традиционные источники воды. Одна из самых больших затрат на опреснительную установку – это энергия, используемая для ее поддержания.

Но когда дело доходит до энергии, существует физический предел эффективности этих технологий, – говорит Джон Линхард, инженер-механик, 30 лет изучавший очистку и опреснение воды в Массачусетском технологическом институте. Он объясняет, что для разделения соли и воды всегда требуется определенное количество энергии. А благодаря улучшенным мембранам и устройствам рекуперации энергии многие установки обратного осмоса уже приближаются к этому пределу.

Это не останавливает таких исследователей, как Линхард, от попыток выяснить, как еще снизить эти затраты на энергию. Например, группа Линхарда провела много исследований о пользе опреснения партиями, а не непрерывной эксплуатации установки для экономии энергии. Некоторые исследователи ищут совершенно уникальные подходы, такие как использование жидких растворителей для разделения воды и солей с минимальными затратами энергии.

Энергия для опреснения

Другие ученые обратились к возобновляемым источникам энергии как к способу уменьшения выбросов парниковых газов опреснением и потенциально снижения затрат. Небольшие прототипы электростанций начали работать на фотоэлектрической энергии, и в настоящее время Дубай работает над проектом, который к 2030 году будет использовать солнечную энергию для всех своих опреснительных установок. Другие ученые экспериментируют с солнечной энергией и старым процессом термического опреснения, используя энергию солнца для нагрева и испарения воды. Однако ни один из этих подходов не готов к массовому внедрению.

Растущей опреснительной промышленности также придется иметь дело с растущими объемами сверхконцентрированных сточных вод. По оценкам Кадира, в результате глобальных усилий по опреснению ежедневно производится 142 миллиона кубометров рассола, что примерно на 50 процентов больше, чем объем пресной воды, производимой ежедневно.

Большая часть рассола в настоящее время сбрасывается в море, и, если не делать это ответственно, это может угрожать морской жизни, которая вступает в контакт с сверхсоленой водой и любыми химическими веществами, оставшимися в процессе опреснения. Хотя в отрасли есть способы борьбы с отходами, Кадир предупреждает, что это может стать растущей проблемой, поскольку отрасль продолжает расширяться.

По словам Кадира, даже с учетом этих возможных улучшений опреснение сегодня остается невероятно дорогим для некоторых стран. Строительство опреснительной установки может стоить миллиарды долларов и занимает несколько лет. Хотя есть исследования, направленные на то, чтобы сделать этот процесс более доступным, доступность по-прежнему является ограничивающим фактором.

«Очень сложно достичь ценовых показателей, доступных для людей, живущих на 2 доллара в день», – говорит Линхард.

Поскольку планета сталкивается с неопределенным водным будущим, с помощью опреснения будут продолжать откачивать пресную воду для жаждущих городов. Сможет ли технология делать это при переходе на возобновляемые источники энергии и достижении тех частей мира, которые в этом больше всего нуждаются, еще предстоит увидеть.

Вас также может заинтересовать: Восемь моллюсков решают, будут ли люди в городе получать воду или нет