Опреснение морской воды, способы и методы

Морской воды, содержащей большое количество солей и других примесей, много, но использование ее в пищу, или для питья невозможно. Эта жидкость непригодна для использования в качестве теплоносителя. Она, если используется без соответствующей обработки, способна быстро вывести из строя промышленный паровой котел, бытовую посудомоечную машину, иное оборудование. Перечисленные особенности определяют высокую значимость процедур, которыми выполняется опреснение морской воды.

Какие установки опреснения воды используются в наше время

Приведем не только общие описания установок опреснения воды, но и основные цифры, факты, ограничивающие сферу применения. Все они получены из официальных источников, собраны и скомпонованы на основании практических знаний, рекомендаций авторитетных экспертов. В отдельных случаях приведены детали конструкций реальных действующих установок.

Электродиализ. Этот метод основан на движении электрически заряженных частиц в воде при правильном использовании постоянного тока. Соли и многие другие примеси являются ионами. На погруженные в емкость с исходным раствором электроды (анод и катод) прикладывается выпрямленное предварительно напряжение. После этого начинается необходимое перемещение составляющих к положительному и отрицательному проводнику соответственно.

Чтобы не происходило обратное перемешивание, около электродов устанавливаются специальные диафрагмы. Они создаются из полимеров, иных электрически-нейтральных материалов, не чувствительных к морской воде и находящимся в ней примесям. Для лучшего задержания некоторых солей их конструкции создаются из нескольких слоев, со специальными наполнителями из ионообменных смол.

В средней части емкости, ограниченной с двух сторон диафрагмами, накапливается опресненная вода. Такой метод сопровождается повышенным расходом электрической энергии. Он не будет слишком дорогим, если исходное содержание солей не превышает 800-100 мг на литр.

Химическая установка опреснения морской воды. Оно производится с использованием разных реагентов. Но они воздействуют на примеси одинаково, переводят их из растворенного вида в твердое состояние. Образованные частицы опускаются на дно резервуара, откуда удаляются регулярно по мере накопления механическими способами. Чтобы осаждение происходило быстрее, применяются особые добавки, способствующие соединению взвеси в более крупные и тяжелые фрагменты.

В морской воде присутствует большое количество разных примесей, поэтому требуется относительно большой расход довольно дорогих реагентов. Их количество достигает более 5% от объема обработанной воды. Некоторые соли, созданные после завершения химических реакций, токсичны, что требует применения повышенных мер безопасности.   

Обратный осмос применяется с успехом и в быту, и в промышленных установках. Опреснение морской воды с использованием ультрафильтрации заключается в продавливании ее высоким давлением (более 120-150 кг*с/ см.кв.) через специальную мембрану. Рабочая область этого элемента, с большим количеством очень мелких пор, производится из ацетилцеллюлозы, которая обрабатывается с применением специальных методик для увеличения коэффициента проницаемости. С обратной стороны монтируются металлические прочные пластины с отверстиями, сохраняющие целостность структуры изделия.

Термическая обработка (дистилляция). Так как летучесть растворенных солей гораздо ниже по сравнению с водой, то можно произвести нагрев исходной жидкости с последующим осаждением пара на охлажденном элементе. Образованные очищенные от примесей капли собираются в специальной емкости. Отходы, растворы с высокой концентрацией примесей, сливаются обратно в море.

Чтобы ускорить процесс опреснения воды используют особые методы и способы, в которых искусственно повышается давление. Это позволяет не поднимать температуру воды до кипения, снизить соответствующие энергетические и временные затраты. Улучшают экономические показатели с помощью испарителей вакуумного типа, а также за счет рационального применения утилизируемого тепла паровых генераторов, судовых машин.

Реже, но используется следующие методы опреснения морской воды: вымораживание, ступенчатое выделение воды кристаллогидратами, многоразовые присадки гидрофобного типа.

Автономное опреснение морской воды

Необходимый запас очищенной жидкости на судах перевозить слишком дорого, поэтому в таких условиях предпочитают использовать специальные опреснительные установки. Специалисты используют следующую классификацию оборудования данного типа:

• Испарительные, опреснительные и комбинированные установки. Они отличаются чистотой очистки, ведь, разделив потребителей, будет проще использовать правильно имеющиеся возможности, энергетические запасы и другие ресурсы;
• Водяные, паровые, электрические или газовые. В этой группировка учитываются отличия по типу выбранного теплоносителя;
• По уровню автономности. Самыми экономичными являются установки, которые используют для работы избыточную теплоту двигателей внутреннего сгорания. Полностью автономные системы не зависят от функционирования парогенераторов, иных машин;
• Последовательно-ступенчатые, компрессионные – они отличаются по тому способу, который был использован для работы с теплоносителями;
• Вакуумные установки и те, в которых формируется повышенное давление. Здесь принцип разделения на группы понятен из самих названий.

Крупные проекты

Опреснение морской воды в больших масштабах производится в городах, иных муниципальных образованиях. Как правило, для этого требуется наличие нескольких исходных условий, одним из которых является обязательное присутствие сравнительно дешевых источников энергии.

Так, современные проекты атомных электростанций, а также некоторых иных генерирующих предприятий подразумевают необходимость отвода большого количества избыточного тепла. Эта особенность помогает сравнительно недорого производить отопление жилых и других помещений в зимний период. Ее же можно использовать для дистилляции, испарения. Именно такие химические способы очистки воды применяются в наши дни для создания наиболее мощных опреснительных установок. Информация по данной теме оперативно изменяется, но известны работающие успешные предприятия, способные производить более 15 млн. м. куб. воды за месяц. Этого количества вполне достаточно для полного удовлетворения всех потребностей современного города с населением от 800 до 1,2 млн. чел.

Опреснение морской воды обратным осмосом

Такую процедуру нельзя назвать востребованной!!! Во всех странах вопросы опреснения муниципальных образований решаются централизованно, с использованием промышленного оборудования и соответствующих способов. Впрочем, надо отметить, что некоторые виды бытовых установок обратного осмоса вполне способны справится с выполнением подобных задач.

Это – хорошо известные системы мембранного типа (обратного осмоса). Они функционируют так же, как и промышленные аналоги, но со значительно меньшим давлением, небольшой производительностью. Ионообменные установки, даже самые качественные, не предназначены для такой очистки. Они способны функционировать при жесткости воды до 12-15 мг-экв. на литр. Между тем, подобный показатель в Черном Море, не отличающемся повышенной концентрацией солей больше в несколько раз. Кроме того, в такой воде присутствует большое количество иных компонентов, которые опреснение морской воды обратным осмосом задержать не сможет.