Различные способы опреснения морской воды

Среди альтернативных методов (системы сбора тумана, нано-очистители), которые действенны, но не способны в полной мере решить проблему, опресненная вода – шанс избежать апокалиптических сценариев.

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.

Можно ли это сделать?

Опреснение возможно, так как это вариант фильтрации, дистилляции, удаления растворенных солей, отличающихся по структуре от H₂O. Применяя законы физики и химии, соли можно отделить от воды.

Есть разные степени пресности:

  • для питья – содержание соли до 1 г/л,
  • в море этот показатель 25 г/л.

Что такое опреснитель морской воды?

В мобильных установках опреснения чаще из-за простоты применяется обратный осмос. Реже этот метод может совмещаться с дистилляцией и электродиализом. Опреснение вымораживанием, химреагентами осуществляют только на промышленном оборудовании, заводах.

Принцип обратного осмоса при опреснении ВОУ:

  1. Насос осуществляет закачку через фильтр грубой очистки.
  2. Создается среда со стабильным давлением, H₂O продавливается через мембраны, задерживающие молекулы соли.
  3. Затем фильтры тонкой обработки.
  4. Оставшийся концентрат выводится.

Как работает установка опреснения испарением (дистилляцией):

  1. Вода поступает в сегмент с нагревателями, где доводится до кипения.
  2. Пар собирается в спецсекциях, около которых трубы с холодной водой, возникает интенсивная конденсация, образуются капли, стекающие на поддоны.
  3. Делается прогон через несколько отделений с повышенным разрежением.

Подробная информация об опреснителе здесь.

Как сделать своими руками?

Пример самодельного опреснителя основывается на кипячении и испарении (дистилляция). В итоге, создается прибор для постоянного применения, с жестким и долговечным корпусом, компактный.

Потребуется:

  1. Материалы:
    • Медная трубка ∅ 5 – 6 мм (длина 1 – 2 м) и латунный угловой штуцер с зажимными гайками под ее сечение.
    • Бутылка из нержавейки.
    • Спирт, флюс, припой для меди.
    • Наждачная бумага.
  2. Инструменты:
    • Молоток.
    • Кусачки, плоскогубцы, надфиль.
    • Гаечные ключи.
    • Дрель.
    • Горелка на газе.
    • Паяльник 60 – 100 Вт с толстым жалом (подойдет ЭПСН).

Стальная бутылка для самодельного опреснителя однокамерная, не с двойными стенками. Припой – без свинца. Все материалы продаются в специализированных торговых точках.

Процесс:

Этап Описание
Из крышки бутылки удаляют прокладку.  Сверлят отверстия: В центре, по ∅ трубки. Ближе к краю ∅ 2 мм, для сброса давления. Лучше взять меньшее сверло и затем вручную подогнать отверстие круговыми оборотами конусообразного надфиля.
Зачищают Наждачкой, для лучшей адгезии припоя.
Вставляют отрезки трубки, запаивают Выступ 12 – 15 мм с каждой стороны.
Пайка: важно нанести много флюса, затем кладут отрезок припоя, нагревают горелкой. Меньшее отверстие просто запаивается. Остатки флюса убирают ветошью и спиртом.
Крышку навинчивают Предварительно надевают силиконовую прокладку.
Присоединяют латунный штуцер Фиксируют зажимной гайкой.
Змеевик Трубку наматывают на бутылку, 8 – 9 витков, снимают, получается спираль.

Опреснитель можно использовать как бутылку, вставив в латунный штуцер сплошную прокладку (сантехническую, вырезанную из резины) и завинтив прижимную гайку. Для обратной трансформации надо просто убрать уплотнитель.

Как пользоваться:

  1. Наполнить соленой водой.
  2. Присоединить змеевик к штуцеру.
  3. Подвесить над огнем (обычно на сосуде есть металлическое кольцо).
  4. Конец спирали вывести в сосуд для сбора.
  5. Змеевик для ускорения конденсации охлаждают мокрой тканью.

Еще больше информации по изготовлению опреснителя своими руками в нашей статье.

Где и за сколько продается опреснитель?

Мобильные ВОУ для дома/яхты продают магазины строительных/промышленных материалов, оснащения для лодок. Но туристические опреснители, портативные, ручные модели найти намного сложнее, ассортимент чрезвычайно ограничен.

Таблица моделей:

Модель Характеристики, цена
YOUBER YB-SWRO-1000LPD 1000 л/день;
350 000 р.;
1,9 кВт.
GreenPlanet SW-I-VS-1000L 1000 л/день;
2,2 кВт;
145 кг;
190 000 р.
Xinshengtai (XST) XSTRO-750LPH  750 л/час;
несколько ступеней;
165 000 р.;
2,2 кВт.
Сокол-О 1000 л/час;
150 000 р.
Вагнер 250М 250 л/час;
944 000 р.

Туристические, спасательные опреснители (недостаток – цена непомерно завышена, небольшой ассортимент):

Модель Параметры, цена
SL2012B 30 л/час;
140 000 р.
KATADYN SURVIVOR (самый популярный, для армии США) 50 000 р.;
1 л/час;
1,13 кг.

Химический метод

При данном методе применяются особые осаждающие реагенты. Они взаимодействуют с солями, что содержатся в морской воде и образуют соединения, что не являются растворимыми. Потому они оседают и их можно спокойно, без проблем отфильтровать.

У такого подхода имеются свои минусы, в частности, дороговизна реагентов, медленность реакции большое количество необходимых реагентов.

Потому такой метод применяется очень редко, а в быту не применяется и вовсе практически никогда.

Химический метод

3

Замораживание

Ещё одним направлением получения опресненной воды с использованием фазового перехода является процесс замораживания (вымораживания). Данный метод основан на процессе перехода пресной воды в твердую фазу с последующим плавлением полученного льда.

Разновидностью метода вымораживания можно считать метод опреснения с использованием газовых гидратов. Данный метод является разновидностью метода замораживания с использованием вторичного теплоносителя, в роли которого выступает газ, способный образовывать с водой соединения клатратного типа — газогидраты. В роли такого газа используют некоторые углеводороды (пропан, бутан и т.д.). Для получения опресненной воды полученные газогидраты сепарируют от рассола (отделяют) и подвергают плавлению, выделяемый при этом газ возвращается в процесс.

Следующие методы основаны на физико-химических методах без изменения агрегатного состояния вещества.

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.

Метод обратного осмоса

Данный метод является преимущественно промышленным и применяется давно. В его основе находится применение двух полупроницаемых мембран из ацетата целлюлозы или полиамида. Небольшие молекулы воды могут проникать через них без каких-либо ограничений, в то время как более крупные ионы соли, а также иных примесей, задерживаются и не пускаются далее.
Метод обратного осмоса
Трудно достичь опреснения большого количества жидкости таким образом, да и в быту такой метод трудноосуществим – он подходит для промышленных предприятий.

4

Как происходит опреснение в домашних условиях?

Обессоливание доступно в быту.

Общий недостаток:

  • медленность;
  • тратится газ или электричество для нагрева, заморозки.

Дистилляция

Дистилляция основывается на испарении, это та же «перегонка» как в самогонных аппаратах. При нагревании пар превращается в капли, которые стекают в отдельную емкость, а рассол остается на дне первого сосуда.

Пошаговая инструкция:

  1. В кастрюлю наливают соленую воду.
  2. В крышке просверливают отверстие.
  3. Делают змеевик – металлическая или полимерная термоустойчивая трубка, шланг.
  4. Вставляют спираль.
  5. Емкость накрывают крышкой, ставят на огонь.
  6. Змеевик для увеличения скорости процесса обматывают влажной тканью или помещают в промежуточный бак с холодной водой.
  7. Другой конец – в пустую емкость.

Произойдет значительная деминерализация (умягчение), свойство утолять жажду значительно понизится, поэтому после прогонки рекомендуют добавить щепотку соли.

Метод обратного осмоса

Обессоливание обратным осмосом или фильтрацией через мембраны из ацетата целлюлозы в быту применяется крайне редко, так как потребуется указанный материал.

Для осмоса потребуется герметичный бак и надежно отрегулированный насос. Другие примеси должны отсутствовать, необходима предварительная грубая и тонкая механическая фильтрация, иначе ячейки забьются.

Способ доступен, только если есть бытовая установка осмоса. Такие приборы часто используются для декальцинации, умягчения или для улучшения качества воды в быту.

Замораживание

Замораживание или вымораживание – крайне простой метод, но одновременно трудноосуществимый, затратный и не эффективный.

При заморозке льдом становится только H₂O, соль отделяется. После разморозки вода будет пресной, именно такую ее всегда получают из айсбергов.

Опреснение вымораживанием в домашней обстановке слабо результативно:

  • малый объем морозилки;
  • дорогое электричество;
  • медленность двух этапов: заморозки, оттаивания.

Химический метод

Химическая очистка для быта практически не применяется. Даже если пользователь приобрел нужные реагенты серебра и бария (они просто добавляются, соли осаждаются), потребуется тщательная финишная фильтрация от них и от шлама.

Замораживание

Данный метод опреснения кажется очень простым по своей идее, но по своей реализации он является достаточно трудо- и ресурсоёмким. Идея строится на том, что соль не попадает в лёд при заморозке, ведь образование льда происходит только из молекул воды.

Наибольшее количество пресной воды в природе и содержится во всевозможных ледниках.

Обычно к такому методу прибегают эскимосы. Они выставляют на мороз ёмкость с солёной водой, а затем ждут, пока там не образуются кристаллики льда. Этот лёд собирается и растапливается – и воду можно пить.
Замораживание

5

Проблемы опреснения воды

Проблема опреснения морской воды состоит, в первую очередь, в больших затратах, связанных с самим процессом. Зачастую затраты на выведение солей с жидкости, не окупаются, поэтому применяются крайне редко. Также с каждым годом очищать воду морей и океанов – дистиллировать все труднее, так как остатки солей из уже очищенных вод не утилизируются, а возвращаются обратно в водные просторы, что делает концентрацию соли в них в разы выше. Исходя из этого, можно сделать вывод, что человечеству еще предстоит работа по открытию новых, эффективнейших методов опреснения морской воды.

Какие возможны трудности?

Популярная технология ультрафильтрации потребует значительных денежных вложений. Они идут на изготовление и использование мембран, обеспечение энергией. Возвращаемый раствор повышает соленость моря и приводит к тому, что последующее опреснение будет более сложным. 

Заказать производительные системы ультрафильтрации, промышленные установки обратного осмоса можно на сайте “AquaBoss”. Компания занимается изготовлением, реализацией и монтажем высокотехнологичного оборудования по территории Российской Федерации.

Заявка на подбор оборудования

Краткая форма заявки

Развернутая форма заявки

Полезные советы

Если нужно срочно утолить жажду, то можно отварить в солёной воде какое-то количество риса. Он при варке эффективным образом впитывает в себя соль.

Правда, это будет не чистая вода, а рисовый отвар, но если необходимость утолить жажду срочно, а пресной воды под рукой нет, то трудно придумать метод быстрее.

Есть и другие методы, например, электродиализ или ионный обмен – но производительность их достаточно низкая. Так что на данный момент не существует универсального метода, который позволил бы опреснять воду просто и в больших количествах. Но однажды такой метод наверняка появится.
Полезные советы

Если вы увидели ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

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.

солнечный опреснитель морской воды

Полезное видео

Посмотреть наглядно процесс опреснения в экстремальных условиях можно в видео:

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...