Способы опреснения воды: Методы и технологии опреснения воды

Методы и технологии опреснения воды

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.

Что такое опреснение 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:

• питьевая, отвечающая требованиям СанПиН;
• для поддержания личной гигиены, полива растений;
• для выполнения влажной уборки помещений;
• питательная — используется как теплоноситель в судовых паровых котлах;
• техническая — для охлаждения вращающихся узлов электрических двигателей;
• дистиллированная — энергоноситель высокой степени очистки.

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:

1. Для нужд крупных промышленных предприятий с большим объемом водопотребления. Морскую воду после обработки используют как котловую или техническую — для охлаждения деталей, промывки узлов агрегатов, фильтров, трубопроводов.
2. На кораблях дальнего следования. Мобильные опреснительные станции обеспечивают экипаж водой для питья и санитарно-гигиенических нужд, снабжают судовые котлы котловой и технической водой.
3. Удаленные нефтяные вышки в открытом океане — здесь выгодней очищать морскую воду на месте, чем доставлять ее в готовом виде с суши.
4. В сельском хозяйстве. Вода используется для ухода за животными, полива растений, производства удобрений.
5. В приморских гостиницах, лечебницах, санаториях — для питьевых и бытовых нужд. Особенно это актуально для регионов, испытывающих дефицит пресной воды (полуостров Крым, побережье Черного моря).

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:

1. Подходит для опреснения больших объемов воды.
2. Простота эксплуатации — процесс автоматизирован и проходит без участия оператора.
3. Отсутствие значительных энергетических затрат на работу установки.
4. Возможность опреснения жидкости с высокой концентрацией солей.
5. Высокое качество очистки — можно уловить до 98-99% примесей.

Большой выбор обратноосмотических установок для опреснения и фильтрации морской воды можно найти на нашем сайте. Специалисты нашей компании помогут правильно подобрать оборудование для конкретных нужд, а также окажут консультативную помощь. Оставьте заявку на нашем сайте, по телефону 8-499-391-39-59 или электронной почте [email protected].

Как опресняют морскую воду – методы и их описание

Главная

>

Поддержка

>

Публикации

>

Как опресняют морскую воду?

Опреснение морской воды — отличный способ пополнить запасы пресной, особенно в засушливых, пустынных районах, где нет водоносных горизонтов.

Процесс подразумевает существенное уменьшение солей в составе: если соленость морской воды может составлять 35г/литр (среднее значение для мирового океана), то для питьевой эта величина не должна превышать 1 грамм на литр.

Методы опреснения морской воды

Ключевые технологии подразделяются на две основные группы. Первая — та, что не подразумевает изменения агрегатного состояния вода (она остается жидкостью на всех этапах обработки). Вторая предполагает переход жидкости в твердую или газообразную форму на определенном этапе.

Химический способ

В воду вводят реагенты, которые связывают ионы солей и способствуют их выпадению в осадок. В качестве реагентов используются соли серебра и бария, причем их нужно до 5% от общего количества опресняемой воды. Реакция проходит с выделением ядовитых веществ, поэтому этот метод практически не используется.

Электродиализ

В ванну с рассолом устанавливают 2 электрода в виде электрохимических активных диафрагм (с пластмассовым или резиновым корпусом и наполнителем из смол), после чего пропускают постоянный ток.

Проходит химическая реакция с выделением в атмосферу хлора и кислорода. Вода скапливается в промежуточных камерах и отводится, а соляной раствор остается в емкости.

Такой метод еще называют ионообменное опреснение: он применяется там, где соленость морской воды изначально невысока. Также он часто используется для мобильных установок на рыболовецких судах, траулерах.

Ультрафильтрация (обратный осмос)

В этом случае солевой раствор подают под давлением через мембрану, которая проницаема для воды, но непроницаема для соли. Такие мембраны создают из ацетилцеллюлозного волокна и пропитывают перхлоратом магния, что позволяет увеличить водопроницаемость.

Поскольку давление значительное, до 150 кгс/см2, мембраны дополняются пористыми бронзовыми плитами. Управление процессом возможно в автоматическом и полуавтоматическом режиме, при этом главное здесь — контроль стабильного давления подачи воды. Выход пресной воды из соленой — до 70%.

Вымораживание

В природных условиях лед, покрывающий океаны и моря, — пресный. Искусственно проводят медленное замораживание. что позволяет получать лед с игольчатой кристаллической структурой. Рассол при этом оседает и не попадает в толщу льда.

Полученный лед растаивают, что позволяет получить воду с соленостью не выше 500-1000 мг/л. Для замораживания используют кристаллизаторы (контактные, вакуумные, с теплообменом через стенку), где обеспечивается контакт воды с газообразным или жидким хладагентом.

Термическое опреснение (дистилляция)

Такой метод часто используют на морских судах для получения пресной воды из забортной соленой. В этом случае морскую воду нагревают до кипения, а выходящий пар конденсируют. Так собирается дистиллят, представляющий собой пресную воду.

Дистилляционные установки включают в себя испарители, нагревательные элементы, конденсаторы и сборники дистиллята. Сам процесс испарения может быть, как одно-, так и многоступенчатым.

При этом из первичного пара получается до 90% пресной воды за одну ступень. В установках с многоступенчатым опреснением, когда не вскипевшая вода перетекает из одной камеры в другую, и так до 50-60 раз, выход воды увеличивается в 15-20 раз. Однако такие системы гораздо сложнее в работе из-за существенной концентрации солевого раствора на последних этапах и порчи оборудования из-за отложения солей на трубопроводах.

Технологии, активно используемые в странах-лидерах по опреснению

Лидером в этой отрасли считается Израиль, где расположены крупнейшие заводы по опреснению, обеспечивающие более 15% потребности в питьевой воде, и более 50% — в технической. Один из самых крупных местных заводов производит забор воды из Средиземного моря и фильтрует ее посредством специальных мембран. Дальше осуществляется перегонка, после чего чистая вода поступает в хранилища, а соляной раствор сбрасывается в море.

А французские заводы используют несколько другие способы опреснения воды: большинство установок работают на принципе обратного осмоса. Популярной в промышленных масштабах стоит назвать и технологию выпаривания.

Различные методы опреснения — Натрий

Различные методы опреснения

Пресная вода является основной потребностью, поэтому очистка сточных вод и опреснение соленой воды важны для того, чтобы сделать больше питьевой воды доступной для необходимого населения. Этот процесс удаляет избыток соли, а также уменьшает количество минералов в воде. Давайте подробно рассмотрим, что такое процесс опреснения и каковы различные методы опреснения.

Что такое процесс опреснения?

Процесс опреснения, также называемый опреснением, включает удаление растворенных солей из морской воды, солоноватых, бытовых сточных вод и даже грунтовых вод с высоким содержанием минералов.

Этот процесс делает воду пригодной для потребления человеком, орошения, промышленного применения и многого другого. Процессы промышленного опреснения иногда обходятся дорого, что делает их полезными только там, где получение пресной воды каким-либо другим способом экономически невыгодно.

Почему важно опреснение?

С ростом населения с каждым днем ​​возрастает потребность в пресной воде. Засушливые районы, не имеющие доступа к пресной воде, зависят от ресурсов дождевых и подземных вод, которые, опять же, ограничены.

Вода из подземных источников становится все более солоноватой по мере продолжения добычи, что делает опреснение еще более важным, поскольку люди ищут пресную воду. По оценкам, 30% орошаемых площадей в мире страдают от засоления, и решение по восстановлению требует больших затрат. По этой причине опреснение может решить ряд проблем и произвести воду, которая поможет прокормить различные группы населения.

Типы воды, используемые для опреснения

Типы воды, используемые для опреснения морской воды и солоноватой воды.

Морская вода

Воду для опреснения можно брать с поверхности моря или из-под него. Целесообразно использовать соленые поверхностные воды, когда необходимо свести к минимуму воздействие на окружающую территорию. Если можно использовать фильтры для минимизации объема предварительной обработки, необходимой перед тем, как вода попадет в системы первичной очистки, этот метод эффективен.

Подземный забор наносит меньший ущерб морской жизни, но наносит вред близлежащим пресноводным водоносным горизонтам, если геология неблагоприятна. Методы забора из-под поверхности включают инфильтрационные галереи, вертикальные пляжные колодцы и радиальные колодцы.

Солоноватая вода

Солоноватая вода значительно менее соленая, чем морская, и обычно встречается в водоносных горизонтах, представляющих собой подземные запасы воды, или в эстуариях, расположенных ниже по течению, где река встречается с морем.

Методы опреснения морской воды

Термическая дистилляция — один из лучших способов обработки морской и солоноватой воды для превращения их в питьевую воду. Наиболее распространенными процессами термического обессоливания являются:

• Многоступенчатая мгновенная перегонка
• Многоступенчатая дистилляция
• Парокомпрессионное испарение

При многоступенчатой ​​мгновенной дистилляции соленая вода проходит через несколько камер, где она нагревается и сжимается при высоких температурах и высоком давлении. По мере движения воды по камерам давление снижается. В результате соленая вода закипает и образует пресноводный пар, который конденсируется и собирается.

Многоступенчатая перегонка использует тот же процесс, что и многоступенчатая однократная перегонка. Основное отличие состоит в том, что вместо использования нескольких камер одного сосуда в этом процессе используются последовательные сосуды. Несколько сосудов делают этот процесс более эффективным.

Перегонка с компрессией пара использует теплоту сжатия пара для испарения питательной воды. Его можно использовать независимо или в сочетании с другим процессом термической дистилляции. Эти агрегаты обычно используются для небольших и средних целей, таких как курорты, промышленность и буровые установки.

Электродиализ

Это еще один метод, используемый для опреснения больших объемов воды, и в нем используются мембраны, пропускающие только отрицательно заряженные или положительно заряженные ионы за один раз. Четыре распространенные ионные молекулы в соленой воде — это кальций, натрий, хлорид и карбонат.

Движущей силой этого является электрический потенциал, который притягивает и перемещает катионы и анионы через проницаемую мембрану, производя пресную воду с другой стороны.

Обратный осмос

Обратный осмос — это обработка воды, в которой используется градиент давления для перемещения соленой воды под высоким давлением через мембрану, которая отфильтровывает хлор, соль и грязь.

Используемая мембрана будет иметь различный размер пор в зависимости от процесса, который может быть микрофильтрацией, нанофильтрацией, ультрафильтрацией или обратным осмосом. Поскольку мембрана для обратного осмоса имеет микропоры, необходимо предварительно обрабатывать питательную воду как биологическую, так и физически для предотвращения образования накипи и удаления взвешенных веществ.

Какую технику использует натрий для опреснения?

Обратный осмос является основным методом, используемым на заводах Sodimate для опреснения воды и эффективного производства пресной воды для местного населения. Поставляем оборудование для впрыскивания порошка в системы опреснения морской воды. Мы также производим обработку на основе полимеров для обработки шлама в центрифугах.

Для этого вида обработки мы можем подавать известь, позволяющую реминерализовать морскую воду, дозировать известняк, фторид и бисульфит металла.

На Ближнем Востоке растет популярность установок обратного осмоса, используемых Sodimate для очистки сточных вод. Это связано с тем, что современные технологические достижения позволяют повысить энергоэффективность, а также увеличить срок службы оборудования без необходимости замены. Для заводов Metito Duba и SWRO-4 Al Jubail мы поставили 2 разгрузчика биг-бэгов типа K, 2 системы дозирования ZFP500, 2 резервуара по 1 м3, 1 комплект насосов + 1 центробежный насос.

Учитывая, что спрос на пресную и питьевую воду в будущем еще больше возрастет, использование наилучших технологий гарантирует удовлетворение потребностей в воде большего числа людей, оставляя меньший углеродный след в окружающей среде.

Опреснение воды

Опреснение воды

Введение

Многие виды деятельности человека, такие как выпивка, сельское хозяйство,
санитария и производство электроэнергии, среди прочего, требуют
значительное количество воды. К счастью, во многих случаях центры
населения находятся вблизи источников пригодной для использования воды. Однако океаны,
которые покрывают более 70 % земной поверхности и содержат 97 %
земная вода, есть соленая вода. [1] Так как эта соленая вода
непригоден для многих применений, его необходимо опреснять (иметь соль
содержание уменьшено или исключено) до того, как его можно будет использовать. Несколько лет
назад более 13000 опреснительных установок перерабатывали 12 миллиардов галлонов
вода ежедневно. [2] Однако опреснение, как правило, является энергоемким,
вызывая значительный экономический и экологический ущерб от опреснения.

Методы опреснения

Не менее трех основных методов опреснения
Существуют: тепловые, электрические и давления. Самый старый метод, термический.
дистилляция существует уже тысячи лет. В тепловом
дистилляция, вода кипятится, а затем собирается пар,
оставив соль. Однако изменение фазы испарения
требует значительных затрат энергии. Более современные методы
дистилляция использует различные методы, такие как сосуды низкого давления
снизить температуру кипения воды и тем самым уменьшить
количество энергии, необходимое для опреснения.

Второй основной тип опреснения использует электрическое
тока для разделения воды и соли. Как правило, электрический ток
будет использоваться для перемещения ионов через избирательно проницаемую мембрану,
унося с собой диссоциированные ионы соли. Ключевая характеристика
Этот метод заключается в том, что потребность в энергии зависит от того, сколько соли
изначально присутствует в воде. Следовательно, он подходит для воды.
с начальными концентрациями солей, но слишком энергоемкими для морской воды.
[3]

Третий принципиальный метод опреснения – обратный.
осмос, при котором вода избирательно прогоняется под давлением.
проницаемая мембрана, оставляя соль позади. [3] Аналогично
электрически управляемое разделение, количество энергии, необходимое для
опреснение зависит от начального содержания солей в воде. Опять таки,
это делает обратный осмос непригодным для очистки морской воды.

Энергия опреснения

Несмотря на новаторские усовершенствования опреснения,
потребности в энергии по-прежнему огромны. Уровень развития
опреснение по-прежнему требует от 7 до 30 кВт-ч энергии на 1000 галлонов
опресненная вода. [3] Требуемая энергия может значительно варьироваться в зависимости от
от используемого типа опреснения, а также исходного содержания солей в
вода. Таким образом, чтобы ежедневно опреснять 12 миллиардов галлонов воды,
в мире используется не менее 84 млн кВтч энергии; фактическое число
вероятно, значительно выше, так как многие заводы используют более старые технологии, которые
требует больше энергии на 1000 галлонов очищенной воды. С галлона
бензина содержит около 33 кВт-ч, в мире используется эквивалент
не менее 2,5 млн галлонов бензина в день для опреснения воды. [4]

Заключение

Поскольку население мира продолжает расти, существующие
водоснабжение будет становиться все более недостаточным. По мере того как все больше
вода необходима для удовлетворения потребностей человечества, опреснение морской воды
станет все более важным источником пригодной для использования воды. Любой
комплексный план, касающийся использования энергии человечеством или воздействия на окружающую среду
должен учитывать эффект опреснения; ответственное развитие
требует внимания к наиболее энергоэффективным методам очистки
вода.

© Том Пэрис. Автор дает разрешение на
копировать, распространять и отображать это произведение в неизмененном виде, с
ссылка на автора только в некоммерческих целях. Все остальные
права, включая коммерческие права, сохраняются за автором.