Установки опреснения морской воды

Определение и история развития

Процесс опреснения воды предполагает снижение содержания растворенных солей, для того чтобы сделать ее пригодной для питья и использования в хозяйственной деятельности. Степень (глубина) очистки определяется требованиями заказчика и возможностями используемого оборудования. В большинстве случаев жидкость доводится до кондиций, установленных действующими санитарными нормативами.

Исследования в сфере опреснения воды в промышленных масштабах начались еще в 30-е годы прошлого века, а первые технологии начали активно использоваться в США. В Советском союзе в 1972 году на Шевченковской АЭС (г. Актау, Казахстан) была запущена единственная в мире ядерная установка для опреснения морской воды. Наибольшие объемы опреснения морской воды производятся в Израиле и в странах Персидского залива, которые расположены в пустынных районах.

Солнечный опреснитель морской воды

В последнее время на прилавках магазинов появились уникальные опреснители, взаимодействующие при работе с солнечной энергией. Внутрь прибора заливается морская вода, от полученного солнечного тепла она превращается в пар, конденсируясь на стенках корпуса, и оседает в нижней части приёмника.

Конструкция установки полностью герметична, она может создать парниковый эффект и не допускает испарений извне опреснителя. Соответственно, в результате этого чистой воды сохраняется больше. По окончании этого процесса достаточно просто открутить пробку и слить очищенную воду в какой-нибудь сосуд.

Промышленная очистка

Активный рост населения напрямую повлиял на количество источников пресной воды на нашей планете. В результате этого возникла ее нехватка, что подтолкнуло людей к поискам различных способов изготовления питьевой воды «вручную». Единственным выходом стала возможность опреснения солёной морской воды, не пригодной для питья.

Источником для опреснения воды стал Мировой океан. Морские воды проходят многочисленные этапы очистки, в результате которых жидкость избавляется от лишнего количества различных солей. На помощь приходит использование специализированных установок.

Применение опреснителей морской воды позволяет успешно доводить ее до состояния питьевой. Опреснение воды в промышленных масштабах производится разными способами. Большинство таких методов базируются на использовании габаритных энергоёмких установок. Это специализированные фильтры и дистилляторы. Рассмотрим основные виды опреснения воды в больших объёмах.

Обслуживание прибора

Техническое обслуживание устройства следует осуществлять каждую неделю, каждый месяц и один раз в квартал.

Раз в неделю требуется внешний осмотр прибора. Стоит также проверить правильность работы насосных сальников и редко использующихся клапанов. Устранить неплотные прилегания и всевозможные протекания в стыках. Раз в месяц сверх еженедельного осмотра требуется проводить чистку сетки фильтра забортной воды, а также смазывать подшипники насосов. Раз в квартал проверяется расходомер, проводится замена протекторов на трубах, рассола и насосах. Очищаются распыливающие отверстия кольцевой трубки испарителя, осуществляется замена сальниковых набивок у насосов.

Водоопреснительная установка «НИРЕКС»

Водоопреснительные установки фирмы «НИРЕКС» достаточно надежно зарекомендовали себя в эксплуатации и в настоящее время широко распространены на дизельных судах. Отличительной особенностью опреснителей «НИРЕКС» является применение пластинчатых теплообменников для испарителя и конденсатора (см. рис. 8.8). Пластины, разделяющие теплообменивающиеся среды, показаны на рис. 8.8, А, а пластинчатый теплообменный аппарат на рис. 8.9.

Пластины изготовлены из нержавеющей стали с выштампованными канавками, которые образуют поверхность теплообмена. В каждой пластине имеется по четыре отверстия, каждые два их них служат для подвода и отвода соответственно греющей и нагреваемой воды.

Теплообменные аппараты (рис. 8.8, б) представляют собой ряд пластин с резиновыми прокладками между ними, собранных в пакеты и сжатых болтами между двумя плитами. Благодаря прокладкам образуются ка¬налы для греющей и нагреваемой сред, а их конфигурация обеспечивает омывание каждой из пластин с одной стороны греющей средой, а с другой – нагреваемой (см. рис. 8.10).

Таким образом создаются полости конденсатора и испарителя, образованные параллельно расположенными пластинами. В испарителе полости между собой соединены последовательно, а в секции конденсатора – параллельно.

Параметры режима работы ВОУ «НИРЕКС»

• Температура греющей воды — 60-65°С
• Температура испарения забортной воды — 45-48°С
• Понижение температуры греющей воды в испарителе — не более 4°С
• Содержание хлоридов в дистилляте — 6 мг/л CI

Общий вид опреснителя «НИРЕКС» и его компоновка представлена на рис. 8.9, а тепловая схема водоопреснительной установки «НИРЕКС» с пластинчатыми теплообменными аппаратами показана на рис. 8.10.

Рассмотрим работу ВОУ. Греющая вода от системы охлаждения главного двигателя по трубопроводу 3 подается в испаритель 4. От системы охлаждения забортной воды забортная вода подается в конденсатор 6 и в испаритель 4. Пароводяная смесь из испарителя поступает в сепаратор 5, в котором происходит отделение капелек воды от пара, а неиспарившийся рассол с помощью эжектора 13 и насоса 14 удаляется за борт.

Подача рабочей воды на эжектор осуществляется сдвоенным электроприводным насосом 14. Далее пар попадает в конденсатор 6, где конденсируется и полученный дистиллят удаляется эжектором 12, где в качестве рабочей воды используется дистиллят, подаваемый из сборника 11 сдвоенным насосом 10, в сборник 11, откуда воздух выходит через трубу 15. Охлаждение дистиллята, подаваемого в сборник, производится рабочей водой, циркулирующей по контуру сборник—насос—эжектор. Поддержание постоянного уровня в сборнике 11 осуществляется с помощью трубки 15, через которую излишки дистиллята удаляются и затем откачиваются насосом 10 в цистерну.

Приготовленный в установке дистиллят удаляется из сборника насосом 10, на трубопроводе дистиллята установлены расходомер 9, датчик соленомера 8, и электромагнитный клапан сброса засоленного дистиллята 7, Сброс засоленного дистиллята через электромагнитный клапан 7 и включение сигнального устройства происходит при содержании хлоридов более 80 мг/л CI.

Принцип действия системы для опреснения воды

В описываемых станциях опреснения воды для уменьшения содержания солей используется явление обратного осмоса. Согласно принципу Ла Шеталье-Брауна любая система стремится к равновесию и при приложении внешнего воздействия, в ней начинаются компенсирующие его процессы. На практике это работает следующим образом:

• На полупроницаемую мембрану подается морская вода. Нагнетающий ее насос развивает давление существенно превышающее осмотическое.
• В результате начинается процесс обратный прямому осмосу: растворитель диффундирует сквозь мембрану, а концентрация солевого раствора перед ней существенно повышается.
• Насыщенный рассол сбрасывается в дренаж и на его место поступает новая порция соленой (морской) воды.

Обратноосмотические мембраны установок по опреснению воды в зависимости от типа, способны задерживать высокомолекулярные химические соединения и соли тяжелых металлов. Вместе с тем они пропускают растворенный в воде углекислый газ и кислород. Пермеат имеет сравнительно невысокий показатель pH – менее 7,0 , что обеспечивает ему слабокислую реакцию.

Вакуумный опреснитель морской воды

Этот вид опреснителей используют в морском флоте. Он утилизирует тепло жидкости, которая охлаждает главные и вспомогательные дизели. Чистая вода, нагретая до примерно шестидесяти градусов по Цельсию, на входе поступает через трубы батареи нагрева. На выходе температура воды снижается приблизительно до пятидесяти пяти градусов по Цельсию.

Вакуумный опреснитель позволяет за час получить около восьмисот литров дистиллированной воды. Данный вид опреснителя может покрыть практически все нужды пресной воды без лишних расходов на топливную энергию и сервисное обслуживание. Устройство полностью автоматизировано. Так как температура испарений достаточно низкая, водоопреснитель может работать без очистки на протяжении шести-двенадцати месяцев.

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.

Портативный прибор для очищения воды

Совсем недавно научные сотрудники анонсировали новое оригинальное устройство, созданное специально для разделения морской воды на питьевую и соленую. Львиная доля опреснителей работает по технологии обратного осмоса, потребляя при этом достаточно большое количество электроэнергии. К минусам данного способа опреснения можно также отнести неэффективность работы с малыми объёмами.

Новое изобретение – портативный опреснитель морской воды основан на технологии поляризации концентрации ионов. Наноразмерный канал заполняется жидкостью, подключается электрический ток, который создаёт электрическое поле. Благодаря этому вода разделяется на два параллельных потока. В один из них попадают ионы солей, в другом же потоке оказывается чистая пресная вода.

Создатели планируют довести до ума новое устройство, которое будет питаться энергией алкалиновой батарейки. Планируемая скорость опреснения воды – около пятнадцати литров в час. Изобретение обещают пустить в массы в ближайшие два года.

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.

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:

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.

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:

• Мембранная. Метод глубокой очистки с обратным осмосом, фильтрующие элементы изготавливаются из полиамида или ацетата целлюлозы. Оборудование отличается компактностью, может работать в автоматическом режиме и требует минимального обслуживания.
• Термальная. Производится кипячение воды или выпаривание при повышенном давлении, сбор и охлаждение пара с последующей конденсацией. В итоге образуется дистиллят, который используется для технологических целей. В Саудовской Аравии на этом принципе работает целый завод Shoaiba 3, производящий почти 880 тыс. куб. метров воды ежесуточно.

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.

Назначение и классификация водоопреснительных установок

Судовые водоопреснительные установки (СОУ) предназначены для получения опресненной воды из забортной.

Опресненная вода, полученная в СОУ, применяется для технических целей и бытовых нужд.

По способу опреснения водоопреснительные установки (СОУ) разделяют на три группы:

• Дистилляционные
• Электродиализные
• Обратноосмические

По роду источника тепла (паровые, утилизационные, универсальные, электрические).

В настоящее время на судах с дизельной установкой исключительно применяются вакуумные одноступенчатые утилизационные водоопреснительные испарители забортной воды, использующие тепло охлаждающей пресной воды, замкнутой системы охлаждения главного двигателя.

Из всего многообразия конструкций водоопреснительных утилизационных установок у всех опреснителей есть общие принципы компоновки и комплектации вспомогательным оборудованием. Ниже будут рассмотрены наиболее типичные и распространенные типы утилизационных водоопреснительных установок.

На рис. 8.1 приведена простейшая схема конструкции вакуумной одноступенчатой утилизационной водоопреснительной установки, которая включена в систему охлаждения главного двигателя.

Греющая батарея испарителя образована прямыми трубками. Греющая вода от главного двигателя с температурой 65-70°С поступает в трубки испарителя кипящего типа, у которых поверхность нагрева расположена в самой нагреваемой воде (поэтому испарение в них сопровождается кипением испаряемой воды во всем объеме). Образующаяся в камере испарения пароводяная смесь поступает в сепаратор, из которого осушенный пар уходит в конденсатор, а рассол удаляется гидравлическим эжектором. Для удаления из конденсатора воздуха и поддержания разряжения служит водоструйный эжектор, рабочая вода к которому подается отдельным электроприводным насосом забортной воды. Дистиллят удаляется из конденсатора насосом.

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.

Опреснение морской воды своими руками в домашних и экстремальных условиях

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.

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.

Опреснители морской воды для яхт

Наличие системы опреснения морской воды на борту небольшого судна – это комфортно и безопасно. Ручной опреснитель морской воды позволяет сэкономить бюджет ввиду отсутствия потребности в пополнении запасов чистой питьевой воды.

В среднем за час такой опреснитель, предназначенный для небольших морских судов, обрабатывает сотни литров солёной воды, превращая её в чистую питьевую.

Некоторые модели опреснителей для яхт имеют функцию дистанционного управления, что значительно облегчает контроль над процессом. Такие установки подходят для использования как на парусных, так и на моторных яхтах. Запчасти судовых опреснителей, непосредственно соприкасающиеся с морской водой, изготавливаются из веществ, не поражаемых коррозией. Внешняя конструкция чаще всего сделана из нержавеющей стали.

Особенности устройства оборудования для опреснения воды

Промышленные и бытовые опреснители, работающие с использованием принципа обратного осмоса, имеют достаточно сложную конструкцию. В их состав входит следующие элементы:

• Полупроницаемая мембрана. Основной элемент системы опреснения воды представляет собой пластину из специального материала, на одну из сторон которого нанесено водонепроницаемое покрытие. Она сворачивается в рулон и помещается в герметичный цилиндрический корпус, к торцам которого подсоединены входной и выходной трубопроводы.
• Оборудование предфильтрации. Обычно это многоступенчатый комплекс из механических и сорбционных фильтров, задерживающих твердые нерастворимые частицы и поглощающих газы.
• Нагнетающий насос. Преимущественно используются роторные или центробежные многоступенчатые агрегаты, способные развивать давление 10 МПа и выше.
• Устройство дозирования ингибитора осадкообразования. Оно необходимо для замедления процессов, вызывающих появление отложений на рабочих поверхностях мембраны.
• Система химической промывки. Она необходима для удаления нежелательных отложений в застойных зонах обратноосмотических модулей.
• Оборудование контроля и управления. Большинство описываемых систем работают в автоматическом и полуавтоматическом режиме, а расход и основные показатели пермеата и концентрата отслеживаются при помощи расходомеров и TDS-метров. Специальный клапан перекрывает подачу воды в случае ее утечки.
• Комплекс минерализации. Обеспечивает насыщение воды глубокой очистки необходимыми микроэлементами, что делает ее пригодной для питья и приготовления пищи.

Современные системы очистки морской воды изготавливаются в блочно-модульном исполнении, что существенно упрощает их размещение и монтаж. Такие установки опреснения имеют общую раму, что облегчает процессы обслуживания и ремонта. В случае выхода из строя может быть проведена оперативная замена их целиком или отдельных элементов.

Преимущества обратноосмотического оборудования опреснения воды

Такого рода системы по опреснению морской воды имеют оптимальные технико-экономические параметры. Первичные затраты на приобретение обратноосмотических установок опреснения морской воды, а также на монтажные и пусконаладочные работу сравнительно невысоки. И это далеко не единственное преимущество описываемых систем:

• Невысокие эксплуатационные расходы.
• Непрерывный режим работы.
• Большая производительность.
• Высокий уровень автоматизации технологических процессов.

Ко всему прочему промышленные установки опреснения воды на основе обратного осмоса обеспечивают снижение общего содержания солей в воде на 97-99%, что делает ее пригодной для человека. Пермеат может использоваться в пищевой промышленности, фармацевтике и медицине без дополнительной обработки.

Интересный факт

Самый большой в мире опреснитель морской воды находится в Хадере (Израиль). По своей масштабности этот агрегат напоминает практически целый завод. Ежегодно он опресняет около тридцати трёх миллиардов галлонов морской воды.

Это покрывает две трети объёма от всей потребности страны. Ведь, как известно, в Израиле остро стоит вопрос нехватки питьевой жидкости. Этот опреснитель морской воды работает, как и большинство всех опреснителей, по принципу обратного осмоса, под воздействием которого воды Средиземного моря не подвергаются тепловой обработке.

Водоопреснительная установка «Атлас»

Самые распространенные водоопреснительные установки на морских транспортных судах — это установки фирмы «Атлас» (Дания). На рис. 8.5 показан общий вид водоопреснительной установки фирмы «Атлас». Фирма «Атлас» выпускает водоопреснители уменьшенных размеров и габаритов серии АФГУ — общий вид этой серий показан на рис. 8.6.

Основу конструкций составляет стальной вертикальный цилиндрический барабан с крышкой, играющую роль сухопарника. К нижней части барабана крепится цилиндрическая вертикальная прямотрубная нагревательная батарея.

Тепловая схема вакуумной ВОУ «Атлас» приведена на рис. 8.7. Часть охлаждающей воды главного двигателя с температурой 65-70°С пропускается через испаритель 19. В испарителе греющая вода, омывая трубки снаружи, отдает часть теплоты на испарения забортной морской воды. Морская вода подается в нижнюю часть крышки батареи и проходит внутри трубок, прокачиваемая центробежным насосом 10. Процесс испарения морской воды происходит при температуре 38-40°С, за счет восприятия тепловой энергии охлаждающей воды главного двигателя. Эта температура является температурой насыщения забортной воды вследствие создаваемого и поддерживаемого вакуума (порядка 93%) в водоопреснителе с помощью эжектора. Образовавшийся пар в испарителе проходит через отбойный щит сепаратора и достигает горизонтального конденсатора, который встроен в сухопарник и отделен от основного парового пространства внутренним кожухом. В конденсаторе пар конденсируется и в виде дистиллята отводится дистилляторным насосом 15 — при нормальной солености дистиллята в цистерну, при повышенной солености через соленоидный клапан 23 обратно в испаритель.

Изменение температуры забортной воды приводит к соответствующему изменению и температуры насыщения в испарителе. Количество греющей воды, подаваемой в испаритель, в три-четыре раза больше по сравнению с питательной (забортной). Благодаря этому, а также низкой температуре испарения образования накипи на поверхности теплообмена испарителя будет минимальным.

Водоопреснитель обслуживается двумя эжекторами. Эжектор 7 соединен трубопроводом с конденсатором и обеспечивает отсос воздуха для создания вакуума и его поддержание порядка 93-95%. Эжектор 6 служит для отсоса соленой воды (рассола) из сепаратора, которая не успела испариться и была занесена из испарителя.

Центробежный насос 10 обеспечивает эжектора рабочей воды, а насос 9 предназначен для охлаждения конденсатора.

Водоопреснительная установка может работать на свежем паре от трубопровода 5 через редукционный клапан 21.

Соленость дистиллята, получаемого в ВОУ типов «Д»и «АТЛАС», составляет не более 8 мг/л CI (0,8° Б) при солесодержании рассола 50 тыс. мг/л.

Контроль режима работы ВОУ обеспечивается контрольно-измерительными приборами. Давление и температура контролируется манометрами и термометрами. Качество получаемого дистиллята контролируется соленомером 18. В случае засаливания дистиллята подается сигнал с помощью зуммера 17.

Показатели режима работы установок «АТЛАС»

• Температура испарения — 38°С
• Давление пара — 0,068 атм
• Температура греющей воды, поступающей в испаритель — 60-65°С
• Понижение температуры греющей воды после испарителя — 5-15°С
• Температура забортной воды — 28- 30°С
• Нагрев воды в конденсаторе — 4-8°С
• Содержание хлоридов в дистилляте — 6 мг/л
• Давление рабочей воды, поступающей к эжектору — 38-40 м вод. ст.
• Давление нагнетания эжектора — 2 м вод. ст.

Адиабатные водоопреснительные установки типа «НИРЕКС»

Водоопреснительные установки с адиабатным испарителями подразделяются на проточные и циркуляционные:

• в проточных неиспарившаяся в камере испарения забортная вода удаляется рассольным насосом за борт;
• в циркуляционных неиспарившаяся морская вода в испарительной камере циркуляционном насосом вновь подается в подогреватель.

Испарение морской воды в опреснительных установках с адиабатным испарителем происходит в испарителе за счет резкого понижения давления в условиях адиабатного процесса, т.е. без подвода теплоты.

Удельный расход теплоты в установках с адиабатным проточными испарителями относительно велик, так как часто до 98-99 % нагретой воды удаляется за борт.

В опреснительных установках с адиабатными циркуляционными испарителями удельный расход теплоты в 2-4 раза меньше по сравнению с таковым в установках с адиабатными проточными испарителями.

Греющая вода из системы охлаждения главного двигателя подается в подогреватель 2, отдает часть тепла забортной воде и рассолу, подаваемым насосом 15. Нагретый рассол поступает в камеру испарения 3, где разбрызгивается и частично испаряется. Неиспарившаяся его часть стекает вниз испарителя и откуда насосом 15 вновь подается вместе с добавляемой забортной водой в подогреватель 2, а затем в испаритель 3. отделение капелек влаги от пара, образовавшегося в испарителе, осуществляется в сепараторе 4. Далее пар поступает в конденсатор 5 смесительного типа, где он смешивается со струйками охлажденного дистиллята, который вытекает через отверстия в днище, расположенном сверху бачка, конденсируется. Дистиллят из сборника конденсатора с помощью левой секции дистиллятного насоса прокачивает его через охладитель 6, а затем в конденсатор 5, вторая ступень этого насоса полученный дистиллят, который сливается через переливную трубу, направляет в расходомер и далее в цистерну. Охладитель 6 прокачивается забортной водой по системе 7 циркуляционным насосом двигателя, который одновременно подает забортную воду на подпитку испарителя к масляному и водяному холодильникам главного двигателя.

Поддержание вакуума и удаление паровоздушной смеси из конденсатора и избытка рассола из сепарационной камеры испарителя осуществляется с помощью водоструйного эжектора 13, в котором в качестве рабочей среды используется забортная вода, подаваемая насосом 8. Этим же насосом удаляется за борт рабочая вода рассол и воздух после эжектора.

При повышенном солесодержании дистиллята соленомер 11 дает сигнал на открытие электромагнитного клапана 10 и подсоленный дистиллят сбрасывается в льяла.

Ремонтные работы

Процесс ремонта заключается в проведении химической чистки нагревателя соленой воды и испарителя-конденсатора с их последующей опрессовкой и подвальцовкой дефектных трубок.

Следует вскрыть подогреватель жидкости, очистить фильтры из труб и сами трубки от различного мусора и образовавшейся накипи. Также следует разобрать расходомер с целью его очищения от грязи и ржавчины. Если подшипники насосов изношены, то их требуется заменить. Дополнительно рекомендуется провести очищение поверхностей корпусов, соприкасающихся с забортной водой.