Существующие разнообразные способы опреснения забортной морской воды можно разделить на две основные группы:
- 1)опреснение без изменения агрегатного состояния жидкости (воды);
- 2)опреснение, связанное с промежуточным переходом жидкого агрегатного состояния в твердое или газообразное (паровое).
Опреснение способами первой группы включает в себя такие виды, как химическое, электрохимическое, ультрафильтрация.
При химическом способе опреснения в воду вводят вещества, называемые реагентами, которые, взаимодействуя с находящимися в ней ионами солей, образуют нерастворимые, выпадающие в осадок вещества. Вследствие того, что морская вода содержит большое количество растворенных веществ, расход реагентов весьма значителен и составляет примерно 3-5 % количества опресненной воды. К веществам, способным образовывать нерастворимые соединения с натрием и хлором, относятся ионы серебра и бария, которые образуют выпадающие в осадок хлористое серебро и сернокислый барий. Эти реагенты дорогие, реакция осаждения с солями бария протекает медленно, соли ядовиты. Поэтому химическое опреснение используется редко.
При электрохимическом опреснении (электродиализе) применяют специальные электрохимические активные диафрагмы, состоящие из пластмассы, резины с наполнителем и анионитовых или катионитовых смол. Ванна с рассолом ограничена двумя диафрагмами: положительной и отрицательной. Под действием постоянного тока напряжением 110120 В ионы солей, растворенных в воде, устремляются к электродам. Положительные катионы через катион проницаемые диафрагмы, а анионы через анионитовую диафрагму проходят в крайние камеры, где встречаются с двумя пластинами: анодом и катодом. Встречаясь с одноименно заряженными диафрагмами, они остаются в этих камерах. В результате в промежуточных камерах оказывается обессоленная вода, которая стекает в отдельный сборник. Соли и рассолы из крайних камер отводятся за борт, а образующиеся газы (хлор и кислород) в атмосферу. Камеры, в которых опресняется вода, отделены от рассольных камер полупроницаемыми ионитовыми мембранами. При достаточном количестве пар мембран между анодом и катодом расход электроэнергии зависит от солености морской и опресненной воды: чем меньше разница между ними, тем процесс протекает экономичнее. Поэтому электродиализ целесообразно применять для опреснения слабосоленых вод при допустимом высоком солесодержании опресненной воды (5001000 мг/л). На судах, где требования к солесодержанию достаточно высокие, электродиализные опреснители не находят применения. Опытная электродиализная установка эксплуатировалась на траулере "Ногинск".
Опреснение ультрафильтрацией или так называемым способом обратного осмоса состоит в том, что солевой раствор оказывается под давлением со стороны мембраны, проницаемой для воды и непроницаемой для соли. Преснаявода проникает через мембрану в направлении, обратном обычному осмотическому (когда пресная вода вследствие осмотического давления проникает через мембрану в солевой раствор). В существующих установках производительностью около 4 м3/сут соленая вода под давлением около 150 кгс/см2 продавливается через мембраны ацетилцеллюлозного типа, обработанные перхлоратом магния для увеличения их водопроницаемости. С противоположной давлению стороны мембран установлены пористые бронзовые плиты, способные выдержать большое давление. При испытаниях установки с 1,5 %ным солевым раствором была получена вода с солесодержанием 6001000 мг/л Сl. Применение ультрафильтрации как способа опреснения ограничивается малым сроком службы пленок-мембран и большими размерами фильтрующей поверхности. К методам опреснения второй группы, относятся вымораживание и дистилляция, или термическое опреснение.
Опреснение вымораживанием основано на том, что в естественных природных условиях лед, образующийся в океанах и морях, является пресным. При искусственном медленном замораживании соленой морской воды вокруг ядер кристаллизации образуется пресный лед игольчатой структуры с вертикальным расположением игл льда. При этом в межигольчатых каналах концентрация раствора, а, следовательно, и его плотность, повышаются, и он, как более тяжелый, по мере вымораживания оседает вниз. При растаивании игольчатого льда образуется пресная вода с содержанием солей 5001000 мг/л Сl. При быстром замораживании рассол оказывается включенным в толщу льда, и сильное и интенсивное охлаждение приводит к замерзанию всей массы соленого раствора в единое ледяное тело. Для лучшего опреснения морского льда иногда применяется искусственное плавление его части при температуре ~20°С. Вода, образующаяся при таянии, способствует более полному вымыванию солей из льда. Способ вымораживания достаточно прост и экономичен, но требует сложного и громоздкого оборудования.
Дистилляция, или термическое опреснениенаиболее распространенный на морских судах способ получения пресной воды из забортной морской. Как известно, морская вода представляет собой раствор, состоящий из водылетучего растворителя и солейнелетучего растворенного в воде твердого вещества. Сущность дистилляции заключается в том, что забортную воду нагревают до кипения и выходящий пар собирают и конденсируют. Образуется пресная вода, называемая дистиллятом. Выпаривать воду можно как при кипении, так и без кипения. В последнем случае морскую воду нагревают при более высоком давлении, чем давление в камере испарения, куда направляется вода. Так как при этом температура воды превышает температуру насыщения, соответствующую давлению в камере испарения, то часть поступившей воды превращается в пар, который и конденсируется в дистиллят. Для парообразования используется теплота, содержащаяся в самой испаряемой воде, которая при этом охлаждается до температуры насыщения оставшегося рассола. Основное термодинамическое различие между процессами заключается в следующем: при кипящем процессе теплота подводится от внешнего источника и поддерживает температуру насыщения при данном постоянном давлении в испарителе, т. е. процесс является изотермическим; при некипящем процессе теплота подводится к морской воде без кипения до температуры выше температуры насыщения, соответствующей давлению в испарителе, и, следовательно, процесс испарения идет за счет внутренней теплоты и является адиабатным. Недостатком термического опреснения избыточного давления является его малая экономичность: на получение 1 кг дистиллята расходовалось до 700 ккал, что соответствует выходу 1012 т дистиллята на 1 т расходуемого топлива. Этот недостаток удалось преодолеть применением вакуумных испарителей с использованием утилизационной теплоты двигателей внутреннего сгорания и парогенераторов. Дистилляция, как уже было отмечено, основной способ опреснения морской воды, применяемый на судах торгового флота, и поэтому в дальнейшем будут рассмотрены только опреснительные установки, работающие на термическом опреснении.
В настоящее время исследуются новые способы водоопреснения, в частности путем образования кристаллогидратов и при помощи гидрофобного теплоносителя. Принцип кристаллогидратов заключается в выделении пресной воды из соленых растворов в форме кристаллов, которые в специальном расплавит еле разлагаются на чистую воду и гидрат-агент. В качестве гидрат-агентов для повторного использования в процессе используются такие вещества, как метилбромидгидраты, метилхлоридгидраты, гидраты изо-бутана. Сущность гидрофобного теплоносителя заключается в том, что различные смеси углеводородов, парафины, фторированные масла и другие вещества, инертные по отношению к воде и растворенным в ней солям, впрыскивают в теплонесущий дистиллят для нагрева. После этого дистиллят и теплоноситель разделяют и последний впрыскивают в морскую воду. При нагреве часть воды испаряется и образующийся пар в конденсаторе превращается в дистиллят. Гидрофобный теплоноситель отделяют от оставшегося после выпаривания рассола и возвращают в теплонесущий дистиллят для последующего нагрева.
Схемы опреснительных установок поверхностного и бесповерхностного типов изображены на рис. 1. В испарителе 1 поверхностного типа (рис. 1, а) находится греющая батарея 2, через которую проходит теплоносительпар или горячая вода.
Рис.1
а поверхностной (кипящей); бес поверхностной (адиабатной).
В результате нагрева и кипячения рассола в испарителе выделяется из морской воды так называемый вторичный пар, который направляется по трубопроводу в конденсатор 9. Пар охлаждается забортной водой, прокачиваемой по змеевику циркуляционным насосом 8, конденсируется и дистиллят откачивается дистиллятным насосом 7. Часть забортной воды, выходящей в подогретом состоянии из конденсатора, отводится через регулятор уровня 6 в испаритель. Для поддержания постоянной солености рассола в испарителе производится продувание рассольным насосом 4.
В установке с бесповерхностным испарителем 1 (рис. 1, б) отсутствуют греющие элементы с твердой поверхностью для теплопередачи. Морская вода перед поступлением в испаритель предварительно нагревается в подогревателе 3 теплоносителем до температуры, которая превышает температуру насыщения, соответствующую давлению, поддерживаемому в испарителе. При поступлении воды из подогревателя, где вода не кипит, так как давление в нем более высокое, в испаритель с более низким давлением происходит самоиспарение некоторой части воды за счет внутренней теплоты. Образовавшийся пар, как и в предыдущей схеме, поступает в конденсатор 9, прокачиваемый забортной водой от насоса 8, конденсируется и откачивается дистиллятным насосом 7. Часть прокачиваемой охлаждающей воды отводится для питания испарителя через регулятор уровня 6. Неиспарившаяся вода из испарителя циркуляционным рассольным насосом 5 многократно прокачивается через подогреватель 3 и вновь поступает на испарение, при этом часть рассола выдувается за борт через клапан. Преимущество бесповерхностных испарителей заключается в том, что вследствие отсутствия поверхности нагрева в них не образуется накипь, но они требуют установки насосов большей производительности.
Кроме рассмотренного основного признака способа испарения дистилляционные опреснительные установки можно классифицировать по ряду других признаков:
по назначению: опреснительные для получения питьевой воды; испарительные для получения котловой воды; комбинированные для получения питьевой, мытьевой и питательной воды;
- -по роду теплоносителя: паровые, водяные, газовые, электрические;
- -по давлению в испарителе: избыточного давления; вакуумные;
- -по способу регенерации теплоты: компрессионные, в которых вторичный пар сжимается и используется в качестве греющего; ступенчатые, в которых пар, получаемый в предыдущих испарителях, используется в качестве греющего пара в последующих;
- -по связи с судовой энергетической установкой: автономные, не связанные с работой СЭУ; неавтономные, включаемые в цикл работы главных и вспомогательных дизелей и парогенераторов. К ним относятся распространенные на промысловых судах утилизационные опреснительные установки, использующие теплоту водяной системы охлаждения главных двигателей.
Конструкция испарителя поверхностного типа (рис.2) вакуумной опреснительной установки СРТ с использованием в качестве теплоносителя отработавших газов от главного дизеля показана на рис. 2. Испаритель состоит из цилиндрического вертикального корпуса 4 с размещенными внутри двумя трубными решетками 5 и 9, к которым приварены трубки 8, расположенные в шахматном порядке. В межтрубном пространстве имеются две направляющие перегородки 7.
Отработавшие газы главного двигателя входят через патрубок 14 в межтрубное пространство, совершают два поворота, через стенки трубок передают теплоту на испарение рассола и уходят через патрубок 6 в атмосферу. В нижней крышке 13 расположены входной 12 и выходной 11 патрубки для морской воды и рассола, а также закрытый патрубок 10 с цинковым протектором для предохранения испарителя от коррозии. В верхней крышке имеются сепараторы пара: конусный 3 и сетчатый 2 с кольцами Рашига 1. Уравнительная трубка поплавкового регулятора уровня присоединена к патрубку 15. Производительность испарителя равна 500 кг/ч.
Вода – главный источник жизни на планете, основа всего живого и всех организмов. Без нее человек не может долго прожить, однако, для питья годится далеко не всякая вода. Начнем с того, что она может быть загрязнена, в таком случае, Вы рискуете получить проблемы со здоровьем, поэтому, ее необходимо . А еще может случиться так, что вся вода, которая окажется в Вашем распоряжении, будет соленой, морской. Ну, мало ли, может Вы пережили кораблекрушение и дрейфуете на плоту в море. Или оказались на необитаемом острове. Или же Вы – гордый сын пустыни, в которой миллионы нефти и при этом нет пресной воды. На морской воде человек долго не протянет, так что же делать в такой ситуации? К счастью, человечество, очевидно, не от хорошей жизни, изобрело несколько способов опреснить морскую воду . Вам останется лишь выбрать из них наиболее подходящий.
Химический метод ионного обмена
Это относительно новый способ, который позволял открыть новые перспективы в области опреснения воды. Заключается он в прогоне воды через фильтры, содержащие в себе иониты. Иониты — это особые вещества, имеющие зернистую структуру и представляют собой органические кислоты и основания. Нерастворимы в воде и имеют свойство обменивать свои ионы на ионы, входящие в состав исходной воды. Между собой разделяются по типу обмениваемого иона на те, которые обменивают катионы, сюда относятся Са +2 , Mg +2 , Na+ и прочие, и те, что обменивают анионы, это вещества Cl-, SO -2 4 и прочие. Опресняемая вода при этом может содержать соли до трех грамм на литр.
Ионные фильтры бывают либо напорные, либо безнапорные. Их главное отличие в том, что напорные фильтры устанавливаются на подземные источники воды, не требующие предварительной очистки, а безнапорные – на поверхностные воды. Здесь уже требуется предварительная очистка и обеззараживание.
К ионитам предъявляются определенные требования. Они не должны изменять свойств воды и приводить к появлению вредных для здоровья человека веществ.
Электродиализ
Сводится к помещению воды в электрическое поле. При этом, катионы и анионы воды движутся к предварительно погруженному в нее катоду и аноду. Опресняющая установка оборудована специальными мембранами, проницаемыми для катионов и анионов. Это позволяет скапливать между этими перегородками опресненную воду. Изначально, все это было просто научным экспериментом. Однако, со временем, стоимость электроэнергии значительно снизилась, что сделало возможным применение электродиализа в крупных масштабах. Также, этот способ комбинируется с предыдущим, когда пропускающие мембраны изготавливаются с включением ионитов.
Указанные методы пригодны для промышленного опреснения. Используются в засушливых регионах, где наблюдается острая нехватка пригодной для питья воды. Эти способы требуют специального и весьма дорогостоящего оборудования и поэтому малопригодны в домашних, не говоря уже о походных, условиях. Здесь используются другие способы. Так, в домашних условиях, соленую воду можно дистиллировать и частично замораживать. А в походных – собирать конденсат с помощью открытого источника огня, солнечных лучей и топить снег и лед. Рассмотрим это более подробно.
Опреснение воды в домашних и походных условиях
Для преобразования морской воды в пресную в домашних условиях, используется дистилляция и заморозка . И то и другое приводит к изменению агрегатного состояния воды – либо превращению ее в пар, либо в лед, в результате которого вода избавляется от значительной части содержащихся в ней солей.
Дистилляция воды
Дистилляция заключается в нагреве воды, ее дальнейшему испарению и сбору конденсата в отдельной емкости. Лучше всего для дистилляции подходит самогонный аппарат. Существуют специальные дистиллирующие установки, которые работают при температуре, близкой к 100 градусам, попутно обеззараживая ее. Минусом дистиллируемой воды является то, что она не имеет ни вкуса ни запаха. Пить ее, мягко говоря, неприятно. Благо, некоторые современные установки имеют функцию добавления в такую воду минеральной воды, для придания хоть какого-то вкуса.
Конденсация воды
Если же самогонного аппарата нет под рукой, то можно воспользоваться методом конденсации
. Соедините бутылку с водой с пустой бутылкой скотчем и уложите их в самое теплое или солнечное место. При этом, пустую бутылку следует установить чуть выше чем полную. Спустя определенное время будет собираться чистый конденсат, который будет пригоден для питья.
Для опреснения сгодится и широкий таз. В таз заливается вода, а в его середину устанавливается пустая емкость. Поверх всего этого натягивается пакет или пленка и герметично закрепляется. Посередине кладется небольшой груз, и вся эта конструкция размещается в самом теплом или солнечном месте. Спустя некоторое время в емкость будет собираться конденсат.
Замораживание воды
Замораживание соленой воды требует наличия морозильной камеры. Способ этот прост и легок, поскольку понятен и не требует сооружения каких-либо конструкций. Просто налейте в емкость соленую воду и разместите ее в морозилке. Затем, необходимо тщательно следить за ней, чтобы она не замерзла полностью. Пресной водой будет лишь лед на поверхности, и если емкость промерзнет целиком, то соль никуда не денется. Поэтому, следим за процессом и собираем образующийся ледок. Соль будет скапливаться и поэтому не нужно вычерпывать из емкости всю воду. Как только Вы опреснили две трети емкости с соленой водой, вылейте остаток и наберите новую.
Придется импровизировать, потому что вряд ли кто-то додумается взять с собой в поход портативный опреснитель. Но голь на выдумки хитра, поэтому, если Вы оказались в безвыходном положении, то включите свою фантазию – можно соорудить импровизированный дистиллятор из подручных средств, буквально из желудей и шишек и выпаривать воду на открытом огне, либо же воспользоваться способом с тазом, но вместо таза использовать вырытую яму.
Вкус опресненной воды
Да, вот это уже действительно проблема. Вода, которая прошла дистилляцию и перегонку не имеет ни вкуса ни запаха, она просто никакая. Конечно, она чистая и безопасная для здоровья, да, без жидкости человек долго не проживет, однако, употребление безвкусной пресной воды способно отбить волю к жизни даже у самого заядлого выживальщика. Разумеется, если Вы оказались один на необитаемом острове и из веток с палками смогли соорудить себе дистиллятор, а потом еще полдня ждали, пока он осилит перегнать кружку воды, то выбор-то у Вас небольшой: либо пить, что есть, либо искать нормальный , либо садиться и помирать от жажды. Помирать никому не хочется, а источником может и не оказаться, тогда придется пить, что есть. Вашу горькую участь можно слегка скрасить, добавив в жидкость что-то, что способно придать вкус или запах, да хоть ту же соленую воду, в разумных пропорциях.
Люди давно придумали, как опреснить морскую воду в отсутствие доступа к пригодной для питья, ведь питьевая влага - основа существования живого организма.
Сегодня получить из морской воды опреснённую можно разными способами и в разных условиях - промышленных, домашних и даже экстремальных. Такие навыки позволят утолить муки жажды, когда пресная питьевая вода недосягаема по какой-то причине.
Существующие методы опреснения воды
В некоторых регионах планеты дефицит пресной воды наиболее ощутим - обычно это засушливые ландшафты. В такой местности применяют промышленное опреснение.
В домашних условиях производить из соленой воды опреснённую заставляют тяжёлые бытовые условия, временные или постоянные, когда население испытывает острейшую нехватку пригодной для питья влаги.
Навыки, как сделать питьевую воду, имея только морскую, не единожды спасали жизнь в условиях природных катаклизмов, потерявшимся в море рыбакам, а также экстремальным путешественникам.
- Методы промышленного опреснения - химический с помощью реагентов, промышленная перегонка в дистилляторе, ионный с помощью установки и ионита, обратный осмос через мембранные фильтры, электродиализ и промышленное вымораживание;
- Методы домашнего опреснения - дистилляция и частичная заморозка;
- Методы экстремального опреснения - сбор конденсата с помощью огня или солнца, а также растопка пресного льда.
Способы опреснения в промышленных масштабах не наша тема, а вот варианты, как дома или на природе получить вполне пригодную для питья влагу, опишем подробнее - они могут оказаться полезными.
Опреснение воды в домашних условиях
Дома всегда есть источник огня или тепла, посуда и приспособления, которые пригодятся для превращения морской воды в опреснённый дистиллят, в крайнем случае имеется морозилка.
Лучше всего перегоняет морскую воду в дистиллят бытовой самогонный аппарат, если имеется источник огня, но сработает и сделанный на скорую руку его аналог. Задача такая:
- заставить морскую воду обильно испаряться от нагрева;
- отводить собранный конденсат;
- охлаждая капли пара, собирать их в отдельную ёмкость.
В качестве заменителя самогонного змеевика подойдёт любая посуда, которую можно поставить на огонь. В нее вливается морская жидкость, затем посудина накрывается крышкой с отверстием, в которое вставлена отводящая пар трубочка. Осталось на трубочку надеть пластиковый шланг, его кончик опустить в ту ёмкость, где будет скапливаться пресная водичка, а его накрыть мокрой тряпкой, чтобы пар скорее охлаждался.
Иногда при бедствии в уцелевшем жилье нет ни воды, ни газа, ни электроэнергии, но есть какая-то непригодная к питью вода. В таком случае есть 2 варианта не умереть от жажды.
Вариант №1.
- Исходная жидкость наливается в пластиковую бутылку.
- Её уровень должен быть таким, чтобы он не доходил до горлышка бутылки, если её положить плашмя.
- Горлышко бутылки с исходной жидкостью соединяется с горлышком пустой бутылки с помощью скотча.
- Конструкция помещается плашмя в самое тёплое место, какое найдётся в доме - к примеру, батарея или залитый солнцем подоконник.
- Под пустую бутылку подкладывается любой предмет, чтобы она была немного выше, чем бутыль с жидкостью.
- Вскоре наверху пустой бутыли будут скапливаться капли испаряемого конденсата и стекать вниз.
- Останется разрезать скотч и разъединить ёмкости - в пустой окажется пригодная к питью вода.
Вариант №2.
- Нам понадобится небольшой таз с высокими стенками.
- По центру ставится небольшая емкость (подойдет простой стакан).
- В таз наливается вода для опреснения, ее уровень должен быть ниже уровня стакана.
- Сверху таза натягивается полиэтилен либо целлофановая плёнка.
- На плёнку, прямо над стаканом, кладется небольшой груз.
- Конструкция перемещается поближе к источнику тепла.
- Вскоре на пленке будут скапливаться капли испаряемого конденсата и стекать вниз.
Останется снять целлофан с таза - в стакане окажется пригодная к питью вода.
Обратите внимание! Эти способы замечательно работают и в природных условиях.
Третий вариант добыть питьевую воду - это частичное замораживание в морозильной камере.
- Налейте в широкую ёмкость морскую водичку.
- Поместите в морозилку.
- Периодически следите за процессом заморозки.
- Как только появился тонкий слой льда - аккуратно его соберите, это и будет пресная вода.
- Снимайте всякий раз только небольшой слой льда - его кристаллы почти не содержат соли.
Обратите внимание! Полностью замороженная морская вода даст солёный лёд.
Опреснение воды в экстремальных условиях
Разжиться питьевой водой, имея в обилии морскую, в экстремальной обстановке, когда до естественного пресного источника километры, - это вопрос выживания.
Самый быстрый вариант - это соорудить на костре примитивный дистиллятор.
- Для этого на огонь ставится наполненная морской водой ёмкость и сверху накрывается крышкой.
- Желательно проделать в крышке отверстие и вставить туда отводящую пар трубочку.
- Если отверстия нет и пробить его нечем, значит трубочка просто зажимается крышкой.
- Другой кончик трубочки, по которой будут стекать капли конденсата, необходимо опустить в чистую посудину.
- Чтобы отход пара ускорить, трубочка накрывается мокрой тканью или постоянно поливается холодной морской водой.
- В отсутствие крышки из посуды сооружается «крыша» под наклоном из металла, к самому низкому краю подставляется чистая посудина, куда будет стекать дистиллят.
Если дело происходит в летнюю жару - есть очень простой вариант опреснить воду, но по времени он не будет такой быстрый, как с помощью огня. Для этого понадобится всего одна ёмкость, плёнка и вырытая яма.
- Нужно вырыть ямку чуть глубже, чем высота вашей ёмкости.
- Дно ямы обильно поливается морской водой.
- В центр углубления ставится пустая ёмкость.
- Яма полностью накрывается плёнкой, а её края плотно фиксируются песком, галькой, землёй.
- На центр плёнки, прямо над посудиной, кладётся груз - камешек, палочка, ком почвы или пригоршня песка, чтобы покрытие стало вогнутым.
- Вода, испаряясь, начнёт оседать на крыше из плёнки и по наклонной стекать прямиком в размещенную ёмкость.
- На жаре за пару часов в посудине соберется достаточно воды, чтобы напиться.
Обратите внимание! Конденсат абсолютно лишён солей, поэтому чтобы быстрей утолить жажду, опытные экстремалы советуют добавить немного морской воды.
Еще один способ опреснения - замораживание, годится для суровых зимних условий. Его алгоритм аналогичен домашней заморозке, только в качестве морозильника здесь выступит уличный мороз. Нужно зачерпнуть морскую воду и подождать появления на поверхности кристаллов льда - они на вкус будут пресными, и такой водой вполне можно напиться.
Одним из наиважнейших факторов, влияющих на качество питьевой воды, является содержание в ней солей. При слишком высокой минерализации вода приобретает солёно-горький привкус. Если количество соли превосходит допустимые нормы, это может сказаться крайне негативно на здоровье людей, употребляющих такую воду.
Также воду, содержащую большое количество соли, крайне нежелательно использовать в бытовых целях. Стиральные и посудомоечные машины, а также другая домашняя техника быстро выйдут из строя под воздействием солевых отложений. Но как опреснить воду и избежать подобных последствий?
В жилые дома вода поступает из артезианских скважин. Такая вода по всем параметрам не допускается для употребления, но за неимением другой воды люди всё равно её пьют, готовят на ней еду, используют в хозяйственных нуждах. Поэтому вода, поступающая в дома, должна быть обязательно опреснена. Артезианскую воду можно опреснить различными способами. Проблема заключается только в том, что все они являются дорогостоящими.
Самым простым методом считается дистилляция воды, но соли, образующиеся в процессе выпаривания пресной воды, засоряют трубы и ухудшают теплопроводность. Наиболее эффективный способ – это термохимическое смягчение воды. Способ довольно действенный, но и дорогой. Он существенно увеличивает себестоимость пресной воды, получаемой в процессе, а кроме того, в ходе работ образуется большое количество побочных продуктов, которые необходимо утилизировать. Всем известно, что утилизация вредных веществ очень дорогая, что также не лучшим образом сказывается на конечной цене.
Обратный осмос – это отделение с помощью мембраны пресной воды и солей, которые в ней находятся. При этом способе артезианскую воду качают под высоким давлением. Недостатками этого метода является то, что мембрана под высоким давлением может быть разорвана, а кроме того, она часто забивается, и может пропускать какое-то количество растворённой в воде соли.
Гелиоопреснение – метод, при котором в большой ёмкости с артезианской водой происходит испарение под воздействием солнечной радиации. Этот способ используется не только для опреснения пресной воды, но и для грунтовых вод. Сложности заключаются в слишком большом количестве дорогостоящей техники. Используют этот метод, как правило, в странах с большим солнечным излучением.
Как опреснить морскую воду
Люди сами начали изменять окружающую среду, активно вмешиваться в природные процессы, и как результат, получили огромные проблемы. Одной из актуальных проблем является то, что многие страны страдают от нехватки пресной воды. Чистой питьевой воды становится всё меньше и меньше. И это способствует развитию производства специализированной техники, открытию новых технологий, что позволяет опреснить морскую воду. Страны Африки, Израиль, север Европы находятся вблизи морской воды, но её невозможно использовать как питьевую. Приходится морскую воду опреснять.
Для того чтобы очистить морскую воду от примесей соли, необходимо использование дорогостоящего оборудования, которое требует больших энергозатрат. И даже несмотря на это, по всему миру имеется большое количество опреснительных установок.
Способы опреснения морской воды следующие: дистилляция, обратный осмос, вымораживание, ионный обмен, электродиализ. Дистилляция может быть мембранной, многоколонной, компрессионной. Метод вымораживания – ещё один вариант очистить морскую воду. Она охлаждается до кристаллизации, из кристаллов потом выделяется пресная вода.
В данное время наиболее распространёнными способами опреснения морской воды являются обратноосмотические фильтры для очистки, а также дистилляция. Менее востребованными методами считаются вымораживание и электродиализ.
Самый лёгкий способ очистить воду дома – это использование фильтров для воды. С их помощью вода очищается от вредных примесей и солей. Однако бытовые фильтры не способны очистить воду от всех вредных веществ. Перед тем, как приобрести и установить фильтр, необходимо получить точную информацию, какая по качеству вода поступает из водопровода. Также понадобится консультация компетентного специалиста, который посоветует, какой именно фильтр потребуется с учётом потребностей, возможностей и изначального качества воды.
Всем известна польза талой воды для здоровья человека. В домашних условиях её очень просто приготовить. В морозильную камеру помещаются стеклянные или пластиковые ёмкости с водопроводной, а ещё лучше, колодезной водой, закрытые полиэтиленовыми крышками. После того, как вода замёрзнет на треть, воду, которая не замёрзла, необходимо слить – как раз в ней остались все вредные вещества и соли. Лёд должен растаять при комнатной температуре, и вот эту талую воду следует пить.
Планета Земля имеет огромные запасы воды, но основная ее часть входит в состав мирового океана и является соленой морской водой. Качество морской воды не позволяет использовать ее в чистом виде для промышленных сельскохозяйственных и тем более для пищевых целей. В составе морской воды в растворенном виде присутствует более 50 элементов системы Менделеева. Концентрация каждого элемента в отдельности крайне ничтожна, но все вместе они определяют показатель, из-за которого морскую воду называют соленой. Вода, пригодная для пищевых целей должна содержать солей не более 0,002 г/мл. Для достижения такой концентрации разработано большое количество способов, главная цель которых очистить морскую воду от солей и очистить ее. Главная задача разработчиков состоит в том, чтобы найти способ, который имел бы низкое потребление энергии и максимально полную очистку, после которой вода могла бы использоваться населением.
Способы опреснения
Сегодня существуют такие методы опреснения как дистилляция, обратный осмос, ионизация и электродиализ, которые можно использовать в промышленных масштабах.
- Самым популярным способом является обычная или многостадийная дистилляция , при которой используется свойство закипания и парообразования при высоких температурах. Более половины опресненной воды получают именно таким способом.
- 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 относительно дешевый, так как один вложенный доллар позволяет получить 16 тон пресной воды. Прилагая к морской воде давление, и продавливая ее через мельчайшие фильтры можно получить пресную воду с низким содержанием солей. Производительность мембраны и степень опреснения зависят от многих факторов: от количества содержания соли в исходном сырье, солевого состава, температуры и давления.
- Использование электродиализа , при котором вода проходит через камеру с электродами, приводит к тому, что катионы и анионы распределяются на соответствующих электродах. Преимущество электродиализа состоит в том, что в процессе используются химически и термически стойкие мембраны, это дает возможность проводить опреснение при высоких температурах.
- Газогидратный метод основан на способности углеродных газов при определенном давлении и температуре, создавать, с участием воды, соединения клатратного типа. Замороженную соленую воду обрабатывают гидрат образующим газом, после чего формируются кристаллы. После отделения их от рассола, кристаллы промывают и плавят, получая чистую пресную воду.
Для опреснения в южных регионах используют солнечные опреснители, в которых морская мода нагревается и испаряется. Существует и совершенно противоположный способ, при котором просто замораживают морскую воду, вернее замораживают и отделяют пресную, так как она замерзает быстрее, чем морская.
Промышленное опреснение
Недостаток в чистой питьевой воде испытывают в более чем 80 странах мира. Этот кризис спровоцирован ростом промышленного производства, ростом численности населения, ухудшением экологической обстановки во всем мире и планетарных изменений в климате. Мировое сообщество стоит на грани острого дефицита пресной воды. В такой ситуации особенно остро встает вопрос поиска альтернативных технологий по пополнению запасов пресной воды. Самым оптимальным считается путь опреснения вод мирового океана. Целесообразность этого пути ученые видят в том, что большое количество населения проживает в прибрежной зоне, имея доступ свободный к практически бесплатному ресурсу.
Опреснительные станции строят во многих странах, где ощущается недостаток в питьевой воде, например в Кувейте, Саудовской Аравии, Израиле, Объединенные Арабские эмираты, США (Калифорния). Самые мощные опреснительные установки расположены на Ближнем Востоке, например в Саудовской Аравии таких установок семь и каждая из них может производить до 400000 кубометров пресной воды в сутки. Рынок производства постоянно расширяется. Такие государства как Австралия, Испания и Алжир разрабатывают масштабные программы государственной поддержки по стимулированию промышленного производства пресной воды.
Россия в этом вопросе значительно отстает, рынок опреснительной промышленности у нас не развит. Климатическое и географическое расположение страны позволяет не стремиться в лидеры государств, вкладывающих огромные средства в опреснение воды. Но природа всегда оставляет последнее слово за собой и выносит свой вердикт. Наличие таких проблемных зон как Ставрополье, Волгоградская область, Прикаспийский регион и оренбургские степи не дает возможности забывать о дефиците пресной воды.
Альтернативные возможности
- Антарктида дает надежду. Пока ученые ломают голову над новыми промышленными способами опреснения морской воды, другая часть светлых голов повернулась в сторону Антарктиды. Существует проекты, основывающиеся на идее транспортировки ледяных глыб с пресной водой прямо в Средиземное море. Расчеты показывают, что транспортировка льдины, размер которой равен футбольному полю, может быть осуществлен не менее чем за год, так как более высокая скорость сопровождающего каравана не возможна технически. Существуют и другие проекты, которые предусматривают измельчение реликтового айсберга и доставку его в измельченном виде в трюмах.
- Регенерация воды. Для районов, которые расположены в большой отдаленности от морского побережья и где нет других источников пресной воды, найти альтернативные варианты довольно трудно. Здесь люди полагаются только на восстановление воды. Сбор сточных и поверхностных вод, возврат их в оборот может стать идеальным вариантом при получении воды. Этот способ используется при ирригации земель. Сбор дождевой воды, целенаправленный захват и последующее хранение в подземных хранилищах, позволяет решить проблему пусть даже в незначительной ее части.
Судовые опреснители
Для решения проблемы опреснения морской воды в мировом масштабе требуется согласие и взаимопонимание ученых, бизнесменов и политиков из разных стран. Более мелкие проблемы, такие как судовые опреснительные установки, решаются сегодня на уровне промышленных предприятий, занимающихся машиностроением. Судовые очистители-опреснители с мембранными фильтрами, это самое идеальное решения для оснащения морского судна в целях получения пресной воды в период длительного пребывания в плавании. Потребность в таких установках растет с каждым днем, и не только из-за того, что выросло количество судов, яхт и подводных лодок. Такие установки используются и в прибрежных зонах, в местности, где имеется повышенная солоноватость воды в устье реки или в озере.
Бытовые опреснители - дистилляторы
Бытовые опреснители используются для очистки и опреснения воды в бытовых условиях, в лабораториях, автосалонах, лечебных учреждениях и в косметических салонах. Бытовые дистилляторы работают по принципу круговорота воды в природе: нагревание, преобразование в пар, испарение и охлаждение. Этот метод позволяет получить мягкую и чистую воду.
| Создан 15 дек 2013 | |||||||||
