Опреснение воды замораживанием - новый метод, разработка которого началась во второй половине 70-х годов. В настоящее время проводятся детальные исследования различных процессов, в результате которых выделены три типа процессов замораживания: при контакте соляной вода с теплопередаюшей поверхностью, охлаждаемой с помощью холодильной установки; при испарении охлажденной вода в вакууме; и при непосредственном контакте воды с хладагентом, не смешивающимся с водой. Основными стадиями в опреснительных установках всех трех типов являются кристаллизация-льдообразование; сепарация льда и рассола и отмывка льда от рассола; и плавление льда. В установках третьего типа добавляется процесс разделения хладагента и пресной вода.[ ...]
В случае осадка от обратной промывки от фильтров концентрация твердых веществ при доставке составляет от 1 до 2%; осадок осадка имеет более высокое содержание сухого вещества от 3% до 5%, в зависимости от органического содержания морской воды, что представляет собой «значительное уменьшение объема». Декантеры работают чрезвычайно надежно, имеют длительный срок службы, а их эксплуатационные расходы могут рассчитываться в долгосрочной перспективе. Однако правильная конструкция материалов является фундаментальной для процесса опреснения морской воды.
Опреснение воды методом обратного осмоса (гиперфильтрации) происходит без фазовых превращений. Энергия при этом в основном расходуется на создание давления исходной воды - среды практически несжимаемой. Осмотическое давление растворов, близких по составу к природным водам, даже при их небольшой минерализации достаточно велико, например для морской воды, содержащей до 3,5% солей, оно составляет примерно 25 ат. Рабочее давление в установках по опреснению рекомендуется поддерживать не менее 50-100 ат и даже выше, так как производительность их определяется разностью между рабочим и осмотическим давлениями.[ ...]
При чрезвычайно высоком содержании ионов хлорида морская вода чрезвычайно агрессивна. В общем, используются дуплексные или супердуплексные стали. С 25% хрома, 4% молибдена и 7% никеля супердуплекс чрезвычайно устойчив к коррозии хлора. Глобальный фонд для природы также опасается, что растущий спрос на чистую энергию, продовольствие и воду еще больше усугубит мировой водный кризис, что приведет к увеличению конфликтов. Возрастающий спрос на сельское хозяйство, загрязнение окружающей среды и проблемы инфраструктура является основной причиной растущего дефицита питьевой воды, люди больше не могут позволить себе тратить впустую питьевую воду, и даже запасы подземных вод все чаще используются для целей водоснабжения, а это означает, что наличие питьевой воды уменьшается по мере увеличения спроса на питьевую воду.
Опреснение воды состоит в полном или частичном удалении растворенных солей из морской или любой другой соленой воды. В настоящее время опреснение используется при производстве деминерализованной воды для промышленных химических процес- сов и, в ограниченных количествах, для Ъужд человека в безводных районах (например, в областях, прилегающих к Аравийскому морю, и на некоторых островах в Карибском море) . С увеличением населения в США также возросли потребности в пресной воде до такой степени, что они не могут быть удовлетворены лишь запасами природной пресной воды. Таким образом, опреснение становится очень важным способом получения пресной воды.[ ...]
Ситуация оказывает влияние на процесс рекуперации воды. Поэтому все больше и больше приходится производить питьевую воду из морской воды, по крайней мере, в странах, находящихся в море. Достижение водяного пара является одним из препятствий, с которым сталкиваются домовладельцы. Другая проблема возникает, когда необходимо не заботиться о сохранении или улучшении качества воды. Давайте посмотрим на некоторые тонкие моменты, которые улучшат общее состояние воды, извлеченной из колодцев или колодцев.
Вода, содержащая железо, имеет чернильный вкус. Железо часто выпускается в виде твердых образований, которые выгружаются в стенки труб в скважине или бурении, и это может в некоторых случаях приводить к заторам. Увеличивая скорость воды в трубах, этот ил может быть промыт и поднят из воды. Когда такой осадок попадает в питьевую воду, опасности могут иметь различный характер. Если это превышено, необходимо предотвратить прогестерон.
При опреснении воды открытых морей задача удаления рассолов решается проще. В случае их рассредоточенного сброса в море можно не опасаться сколько-нибудь существенных отрицательных последствий. Сброс рассолов также возможен при сооружении опреснительных установок на берегах внутренних морей (Каспийского или Азовского).[ ...]
Когда появляется вода, содержащая марганец, могут появляться черные пятна на одежде, красках, инструментах, водопроводах, фильтрах, установках и т.д. марганец обычно встречается в сочетании с железом в виде карбоната марганца и, реже, сульфата марганца. Удаление метанола из воды осуществляется путем биологической обработки или фильтрации окисления.
Питьевая вода может иметь максимальную твердость 40 градусов. Для многих промышленных нужд это должно быть смягчено соответствующим образом. На практике специалисты по воде применяют три метода - реагент; катионный и термический. Иногда применяется комбинация трех методов, и это считается четвертым методом.
С идеями опреснения воды мы сталкиваемся в «Естественной истории» Плиния Старшего (23 или 24-79) - античного историка, жившего в I в. н. э. Он описывает два метода опреснения. Первый, древнейший, состоит в том, что руна (овечьи шкуры), вывешенные на ночь за борт корабля, впитывают влагу, и утром ее можно отжать, получив таким образом пресную воду. Второй метод излагается им как легенда, имеющая многовековую историю. Суть ее в получении пресной воды внутри воскового шара, опущенного в море. Однако обнаружить экспериментальное подтверждение этого «способа» не удалось ни автору «Естественной истории», ни другим исследователям, обращавшимся к истории опреснения.[ ...]
Свободный агрессивный углекислый газ можно удалить механически и химически. В первом методе вода падает с большого расстояния и ломается. Это создает отличный контакт с воздухом. Углекислый газ выпускается в воздух, и его высвобождение больше при большем воздушном потоке. Второй способ заключается в добавлении известковой извести в воду.
Речь идет о возрождении морской воды на уровне, пригодном для употребления в пищу. Обезвоживание осуществляется путем его перегонки. Питьевая вода не должна содержать болезнетворных бактерий, поэтому дезинфекция очень важна для людей. Вода проходит через осадители, быстрые или медленные фильтры и, таким образом, получает значительно уменьшенное содержание микроорганизмов. Вода обеззараживается хлорированием, озонированием, ультрафиолетовыми лучами и другими средствами, которые применяются только профессиональными кадрами.
Обычно при опреснении воды в качестве экстрагентов используются амины (диизопропиламин, триэтиламин, смеси последнего с диэтил-метиламином), спирты (бутиловый и др.), эфиры и др. По экстракционным свойствам и экономичности одним из лучших растворителей является триэтиламин. Диаграмма взаимной растворимости триэтиламина и воды различного солесодержания представлена на рис. 273 .[ ...]
Замачивание Для извлечения грунтовых вод и грунтовых вод требуется обязательная профилактика воды, потому что полученная таким образом вода всегда имеет неприятный запах и неприятный запах изо рта. Различные альгициды используются для предотвращения воды против этих неблагоприятных свойств. Они останавливают «цветение воды». Наиболее распространенным среди них является сульфат меди, также известный как синий камень.
Это достигается за счет значительного сокращения образования кариеса. В регионах, где популяция подвержена гусям, водные жидкости не применяются, поскольку фтор вызывает снижение уровня гормонов щитовидной железы в щитовидной железе. Очищает механические примеси и коллоидные частицы, органические примеси, бактерии и вирусы. Удаляет запах, вкус и цвет воды. Может использоваться как в городских, так и в частных сетях водоснабжения. Бак не входит в комплект.
Растворенные в воде соли удаляют путем дистилляции, электродиализа, ионного обмена и обратного осмоса. Дистилляция - это процесс превращения поступающей на обработку воды в водяной пар, который затем конденсируется. Дистилляция представляет собой один из способов, применяемых для опреснения морской воды. Электродиализ состоит в разделении положительных и отрицательных ионов с помощью селективных мембран, пропускающих при прохождении постоянного электрического тока ионы из обрабатываемого раствора, находящегося по одну сторону мембраны, к концентрированному раствору, находящемуся по другую сторону мембраны. Проблемы, возникающие при электродиализном способе опреснения воды, сопряжены с химическим осаждением слаборастворимых солей и засорением мембраны коллоидными массами. Для предотвращения засорения мембран опресняемая вода из поверхностных источников должна пройти предварительную обработку (химическое осаждение и очистка с использованием активного угля для извлечения из воды молекул органических веществ и коллоидов). Обессоливание, проводимое путем ионного обмена, описано в п. 7.9. Вследствие высокой стоимости этих процессов, по-видимому, ни один из них не найдет широкого применения в практике очистки воды.[ ...]
Эти системы часто используются в ресторанах, кафе и домах, которые питаются высокой соленой водой. Для производства высококачественной питьевой воды из соленой воды системы обратного осмоса являются наиболее доступным и эффективным методом опреснения воды. Принцип фиксируется в переносе воды через полупроницаемую мембрану с помощью давления со стороны растворенного растворителя.
Эффективен даже при низком давлении в водопроводе благодаря встроенному насосу для повышения давления. Конструкция рамы корпуса системы позволяет устанавливать систему как на пол, так и на стену. Компактность, с другой стороны, позволяет удобно размещать систему там, где это необходимо. Датчик высокого давления, который отключает систему водоснабжения при заполнении бака чистой воды. Если используется водопроводный кран, датчик включается и останавливает подачу воды, когда он открыт и закрыт. Датчик низкого давления, который управляет остановкой для подачи воды в систему при недостаточном давлении, защищает насосы под давлением и экономию мощности в блоке предварительной очистки.
Солевой состав воды. Под солевым составом воды понимают совокупность растворенных в ней минеральных и органических соединений. В зависимости от количества растворенных солей различают воду пресную (до 0,5 %о) (%о - промилле - содержание солей в г/л воды), солоноватую (0,5-16,0 %о), морскую (16-47 %о) и пересоленную (более 47 %о). Морская вода содержит в основном хлориды, а пресная - карбонаты и сульфаты. Поэтому пресная вода бывает жесткой и мягкой. Слишком опресненные, так же как и пересоленные, водоемы малопродуктивны. Соленость воды - один из основных факторов, обусловливающих обитание рыб. Одни рыбы живут только в пресной воде (пресноводные), другие - в морской (морские). Проходные рыбы сменяют морскую воду на пресную и наоборот. Осолонение или опреснение вод обычно сопровождается изменением состава ихтиофауны, кормовой базы, а нередко приводит к изменению всего биоценоза водоема.[ ...]
Поэтому параметрические параметры воды изменяются различными способами, чтобы максимально приблизить их к желаемому идеальному состоянию. Если эти процессы не работают в отношении материального состава элементов отопительных систем, создаются коды. Даже в относительно короткий срок с момента ввода в эксплуатацию. Наиболее важными методами изменения параметра воды являются добавление ингибиторов, смягчение воды и опреснение воды.
Важная роль в системах горячего водоснабжения была реализована десять лет назад. Прежде всего в виде чугуна или стали. Котельные имели большой объем воды и трубопровод, а также нагревательный элемент. Другой, но часто используемый металлический материал был латуни или бронзы. Эти системы отопления, даже если они были заполнены необработанной водой, имели долгий срок службы. Водорастворимые минералы можно осаждать на относительно большой внутренней поверхности и не подвергать опасности поток малых профилей потока, в то время как кислород в воде корродически атаковал элементарные элементы, но из-за толщины коррозионно-стойких материалов он был очень медленным и срок службы коррозии двадцать, тридцать лет не было исключением.
При выборе способа опреснения и обеесоливания воды следует учитывать: солесодержание исходной воды, заданную производительность опреснительной установки, а также стоимость источников тепла, электроэнергии и потребных химических реагентов и материалов. На практике встречается необходимость опреснения воды с общим солесодержанием от 2000 до 35 000 мг/л.[ ...]
Тепловой поток из горячих дымовых газов через теплообменную поверхность котельной равномерно распределен как по площади, так и по толщине металлических стенок, создание места с переливом и последующее отложение котла не было критическим, особенно в районе небольших жилых домов. Сегодняшняя практика несколько отличается, потому что интенсивность теплового потока от дымовых газов через теплообмен проходит в горячую воду, тянется на самом высоком пороге, где нет угрозы обмену биржами.
На данный момент у нас есть много разных материалов, которые можно использовать для нагрева системы. В дополнение к традиционным железам, бронзе и латуни, нержавеющей стали, меди, квасцов, различных видов пластмасс и даже цинка, которые не относятся к системам отопления, можно найти в системах отопления сегодня. Комбинации материалов, которые могут изготовить некоторые мастера, являются свидетелями полного пересмотра надлежащих технических практик и в связи с использованием нагретой воды с неподходящими свойствами приведет к быстрому ухудшению физического и эксплуатационного состояния системы отопления.
Весьма перспективным для опреснения воды является использование атомной энергии. Работы в этом направлении уже проводятся. В настоящее время в СССР на берегу Каспийского моря сооружается реактор на быстрых нейтронах, который будет сочетаться с дистилляционной опреснительной установкой. В США предполагается строительство такого типа станции мощностью 150-750 Мет, имеющей установку для опреснения производительностью 225-675 тыс. м3/сутки .[ ...]
Усилия по управлению затратами на производство, транспортировку и установку для достижения низких конкурентных цен заставляют производителя оптимизировать количество материалов, используемых для минимизации обещанного срока службы. Этот период, например, на котлах, больше не может быть замечен двадцать, тридцать лет, как и раньше, но где-то между десятью и двадцатью годами ранее. Стоимость работ, замена поврежденных предметов намного выше, чем стоимость автоматизированных производственных процессов, добавляются законодательные условия, и поэтому цикл инноваций сокращается не только производителями, но и операторами.
Процесс удаления солей из воды в зависимости от степени их извлечения называется опреснением или обессоливанием. При опреснении воды концентрацию растворенных солей доводят до предела, близкого к содержанию их в пресных водах, при обессоливании - до содержания их в дистиллированной воде.[ ...]
Значительно возросла плата за услуги по общим эксплуатационным расходам, включая расходы на топливо. На стоимость услуг сильно влияют свойства отопительной воды. Водоочистка для оптимальной твердости считается основной мерой против образования внутренних систем поверхностного нагрева с помощью водяного камня. Опреснение воды считается основной мерой против коррозии.
На практике практикуется так называемая углекислотная жесткость воды. Это подавление воды происходит при конверсии бикарбонатов ванадия и магния, растворенных в воде для других. Точно каустические и магниевые бикарбонаты являются источником нерастворимых осадков в системе отопления. Поэтому они превращаются в бикарбонат натрия, который изменяется при карбонате натрия при повышенной температуре. Но он водорастворим, поэтому он не образует осадков. Вода, содержащаяся в воде, которая первоначально содержится в воде, удаляется в воде.
Высокая стоимость процесса опреснения воды - основной недостаток и препятствие широкому его внедрению. Пресная вода традиционно является одним из наиболее дешевых продуктов и продавалась по цене несколько центов за тонну. Цена воды, полученной любым из методов опреснения, в несколько раз превышает стоимость природной воды в промышленных районах США. Исследования, проведенные в 50-х и 60-х годах, привели к снижению стоимости дистиллированной воды от 1,30 в 1950 г. до 0,23 долл./м3 в 1974 г. (для сравнения: стоимость природной пресной воды в городах США составляет 0,05 долл./м3).[ ...]
В центральную камеру подается вода, подлежащая очистке. При включении тока ионы проникают сквозь диафрагмы в катодное и анодное пространства. Обратная диффузия их затруднена диафрагмами. Аппарат для опреснения воды состоит из десяти последовательно соединенных ячеек. Вода Рис. 62.[ ...]
Значительный интерес представляет опреснение воды методом электроадсорбции ионов пористыми электродами. Оно основано на том, что образование двойных электрических слоев на разноименно заряжаемых от источника постоянного тока инертных электродах, обладающих сильно развитой поверхностью, сопровождается извлечением весьма значительных количеств растворенной соли.[ ...]
В Израиле используется установка для опреснения воды при вакуум-замораживании. Чистые ледяные кристаллы образуются в солевом растворе одновременно с испарением части жидкости. Эти ледяные кристаллы затем сепарируют от раствора и промывают. Промытые кристаллы приводят в соприкосновение со сжатым паром. По мере конденсации пара лед тает. Одним из преимуществ этой системы является очень низкое потребление энергии -11 -14 кВт-ч на 1 м3 получаемой воды, причем с усовершенствованием проекта эту цифру легко понизить до 7-9 кВт-ч на 1 м3. Израильская установка состоит из четырех блоков каждый мощностью 10 м3/ч. Она обрабатывает воду, забираемую из Красного моря, с концентрацией солей 4,2%. Каждый блок состоит из двух прилегающих цилиндрических сосудов диаметром 4 м. Один действует в режиме промывки, другой - как морозильник и оттаиватель. Под куполом установки имеется паровой компрессор, который отсасывает водяные пары из морозильника и сжимает их, далее они поступают в оттаиватель, а лед спускается вниз по желобу.[ ...]
Мы уже говорили об истории опреснения воды, и нетрудно было заметить, что его развитие было прежде всего связано с флотом. К 60-м годам нашего века были уже решены многие технические задачи получения больших количеств опресненной воды на судах.[ ...]
Важнейшими требованиями к экстрагентам для опреснения воды являются высокая селективность (вода, растворенная в растворителе, должна содержать значительно меньше солей, чем нерастворенная часть воды), высокая экстракционная емкость, чувствительность взаимной растворимости в системе вода - экстрагент к температуре, малая растворимость экстрагента в воде, легкость его регенерации, достаточно большая разность плотностей воды и экстрагента, стабильность экстрагента при взаимодействии с водными растворами солей и пр. Из известных растворителей наилучшими экстракционными свойствами обладают вторичные и третичные амины, содержащие в молекуле от четырех до шести атомов углерода .[ ...]
Более перспективной мембранной технологией опреснения вод повышенной минерализации является обратный осмос (гиперфильтрация). Данный метод опреснения основан на явлении осмотического переноса, т. е. на фильтровании воды через набор полупроницаемых мембран, пропускающих молекулы воды, но задерживающих ионы солей. Сущность процесса можно представить следующим образом. Если полупроницаемой мембраной разделить растворы различной концентрации, то молекулы воды будут двигаться в сторону выравнивания концентраций, т. е. из более пресной воды в более соленую. Этот переход будет наблюдаться до тех пор, пока концентрация растворов по обе стороны мембраны не станет одинаковой. Однако при этом объем изначально более соленой воды увеличится. Разность уровней воды по обе стороны мембраны, соответствующая равновесной концентрации, и характеризует осмотическое давление. Совершенно очевидно, что для опреснения соленой воды необходимо процесс направить в другую сторону.[ ...]
Ведь мы имеем дело с довольно энергоемким производством, требующим вложения значительных материальных ресурсов. На первый взгляд это так. Тем не менее уже во многих странах идут на существенные материальные затраты, решая с помощью опреснения воды задачи жизнеобеспечения населения и развития хозяйства. Эти затраты, как можно было убедиться на приведенных нами ранее примерах, себя оправдывают. Важен и тот факт, что совершенствование технологии дистиляционного опреснения постоянно учитывает экономическую сторону этого процесса, снижая год от года стоимость получаемой воды. Аналогично сейчас развивается мембранная технология.[ ...]
В данной книге не рассматриваются подробно способы опреснения воды, изменяющие ее агрегатное состояние ‘. Отметим, что в настоящее время при высоком солесодержании воды наибольшим распространением пользуются дистилляционные опреснители. Основная функция их состоит в испарении воды с последующей конденсацией пара, которая и приводит к получению пресной воды.[ ...]
Но, что бы ни утверждал Керодрэн, отношение моряков к опресненной воде не изменилось.[ ...]
Такой фильтр, казалось бы, давал возможность обогащать опресненную воду ионами кальция, хлора, в какой-то мере гидрокарбонат-, карбонат- и сульфат-ионами, что должно было делать минерализованную воду более насыщенной по химическому составу. Обогащение ионом магния в этом случае не было предусмотрено, хотя в природных водах его содержание достаточно высокое.[ ...]
Юб.Розвал К.С. Особенности действия на организм человека опресненных вод различной степени минерализации // Ж. Гигиена и санитария. 1971. №8.[ ...]
На свои нужды человечество использует, главным образом, пресные воды, которые составляют 1 % от общего объема гидросферы. Для решения этой проблемы следует привлечь опреснение воды Мирового океана, подземные воды и воды ледников (опреснительные установки АО «Комсомолец» - пищевое олово). Из-за дороговизны и высокой энергоемкости опресненных установок доля опресненных вод в общем объеме водоснабжения незначительна (США - 7 %, у нас - 1 %).[ ...]
Наилучшими гидратообразующими веществами из применявшихся для опреснения воды являются пропан С3Н8 и фторхлорпро-изводные углеводородов жирного ряда - фреоны. Эти вещества нетоксичны и одновременно используются в качестве хладагентов для поддержания температуры, необходимой для гидратообразова-ния. Так, фреон-12 (дифтордихлорметан CF2C12), имеющий т. кип. -23,7°, образует с водой газгидрат со структурой II. При использовании пропана (т. кип. -42,Г С), образующего газгидрат со структурой II, опреснение воды ведется при 2-5° С и давлении до 500 кПа. Интервалы температур и давления, при котором возможно формирование газгидратов, зависит от солесодержания воды. Так как образование газгидратов сопровождается выделением теплоты, то в процессе кристаллизации систему необходимо охлаждать. Для ускорения образования зародышевых кристаллов смесь газа с водой переохлаждают. Образующиеся газгидраты удерживают на поверхности кристаллов слой рассола, поэтому после отделения их необходимо промывать опресненной водой.[ ...]
Таким образом, при подходе к выбору сплрялгп состава для придания опресненной воде питьевых качеств можно было исходить из суммы известных в то время гигиенических знаний о нормировании химических веществ в питьевой воде, биологической роли отдельных микро- и макрокомпонентов воды, определяющих как органолептические, так и физиологические ее свойства.[ ...]
Сущность метода состоит в том, что при пропуске постоянного тока через воду на пути направленного движения ионов ставят ионитовые мембраны, обладающие селективной способностью пропускать ионы с определенным знаком заряда. В результате этого в одной части ячеек, образованных мембранами, происходит опреснение воды, а в другой - концентрирование солей.[ ...]
Некоторым видоизменением описанного процесса кристаллизации является опреснение воды при помощи получения кристаллогидратов пропана. Первый этап состоит в связывании части воды соленого раствора в кристаллогидраты пропана. Затем производится сепарация кристаллов от маточного раствора, очистка их от рассола и, наконец, плавление кристаллов для получения пресной воды.[ ...]
Степень проработки различных технологических процессов очистки сточных вод неодинакова. Часть из них находится на стадии опытных, другая - опытно-промышленных испытаний. Наиболее отработанным является мембранный обратноосмотический метод обессоливания и опреснения воды с доведением солесодержания до уровня питьевой воды (500 мг/л). Тысячи обратноосмотических установок по обессоливанию воды эксплуатируются в мире в настоящее время. Этот пример широкомасштабного внедрения мембранного метода для очистки воды свидетельствует о реальности доработки до широкомасштабного применения и других близких по технологическим процессам методов. Мембранные методы очистки сточных вод хорошо зарекомендовали себя также на небольших установках (стационарных и передвижных), на судах и морских платформах.[ ...]
Опреснительная установка состоит из блока электродиализаторов, насосов, баков опресненной воды (дилюата), баков рассола (концентрата), кислотного бака, блока переполюсовки и пульта управления.[ ...]
Принципиальная схема установки, одинаковая для всех возможных технологических вариантов опреснения воды методом электроадсорбции ионов, приведена на рис. 347. Во избежание разложения воды и побочных окислительно-восстановительных реакций на электродах процесс адсорбции проводят при напряжении не более 1,5 В. Десорбцию поглощенных ионов (регенерацию электродов) осуществляют переключением полярности электродов. В период регенерации адсорбированные ионы переходят в соленую воду, сбрасываемую в дренаж.[ ...]
Отдельные этапы научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по созданию средств опреснения вод повышенной минерализации, выполняемых в нашей стране, обсуждались в Государственном комитете СССР по науке и технике на уровне временных научно-технических комиссий. Такие комиссии, включавшие высококвалифицированных специалистов из различных ведомств, созывались в 1970 и 1978 гг. Их функция состояла главным образом в выработке единой технической политики в области опреснения и обессоливания воды. Этот подход основывался на оценке мирового научно-технического уровня существующей технологии опреснения и тенденциях ее развития в зарубежных странах. Были также определены ключевые технические проблемы в области опреснения вод повышенной минерализации в СССР и намечены основные пути их решения. При этом большое внимание было уделено мембранной технологии.[ ...]
Заказаны опреснители, которые будут вырабатывать на о. Аруба еще 10 тыс. т и на о. Кюрасао - 4 тыс. т пресной воды в сутки. На обоих островах пресная вода является побочным продуктом силовых станций, потому что тепло отработанного пара используется для опреснения воды. Сочетание силовой станции и опреснителя является результатом многолетней работы фирмы Уэйра. Установка на о. Кюрасао ко времени издания этой книги проработала на полную мощность 26 000 часов (три года) и не имеет накипи.[ ...]
В настоящее время наиболее изученным агентом является пропан, на использовании которого основана схема опреснения воды гидратным методом, представленная на рис. 280.[ ...]
Установки первого типа представляют собой небольшие емкости со светопоглощающим дном, заполняемые соленой водой. Над ними устанавливается наклонное перекрытие из стекла или прозрачной пластмассы (рис. 327 и 328). Пары воды, охлаждаясь за счет более холодного атмосферного воздуха, конденсируются на внутренней поверхности установки; капли опресненной воды стекают в периферийные лотки. В зависимости от конструкции и использованных материалов производительность опреснителей этого типа в условиях среднеазиатских республик достигает 10 л воды в сутки с 1 м2 .[ ...]
Основная зона разгрузки вод приурочена к южно-ставропольской зоне поднятий (Убеженское месторождение), где имеются благоприятные условия для перетока вод в вышележащие отложения. Здесь распространены воды пестрого состава с минерализацией менее 10 г/л. В пределах Терско-Каспийского прогиба, Ногайской ступени и частично Чернолесской впадины выделяется зона АВПД, для которой характерно преобладание вод с минерализацией 35-60 г/л. В нижней части верхнемелового комплекса часто встречаются воды повышенной минерализации (60-90 г/л, гЫа/гС1 0,8-0,97). Такое изменение минерализации вод по разрезу комплекса связывается с поступлением опресненных вод из вышележащих глинистых отложений палеогена при их уплотнении.[ ...]
В настоящее время разработаны и эксплуатируются электродиализные установки большой производительности для обессоливания пресной воды. Так, в работе сообщается о результатах наладки электродпализной установки призводительностью 250 м3/ч для опреснения воды с солесодержанием 500-2000 мг/л. Установка состоит из двух модулей с 300 парами ячеек размером 1500X1500 мм. Оборудование установки выполнено из пластиков. Вода проходит предварительную декарбонизацию на слабокислотном катионите и умягчается на сильнокислотном катионите. Слабокислотный катионит регенерируется НС1, а сильнокислотный также НС1, но с добавлением части рассола от электродиализатора. Расход энергии составил 1,77 кВт-ч/м3. Снижение соле-содержания составило в среднем 40% исходного.[ ...]
Электродиализные опреснительные установки разделяются на прямоточные и циркуляционные. В одно- и многоступенчатых прямоточных установках заданное опреснение воды происходит в процессе ее протекания через ячейки ванны. В циркуляционных - опресняемая вода пропускается через ячейки ванны до тех пор, пока содержание в ней солей не снизится до заданного, они бывают порционного и непрерывного действия. Выбор установки осуществляется на основе технико-экономических расчетов.[ ...]
Вопрос этот не нов. Он возник почти одновременно с появлением перегонных аппаратов, предназначенных для морских судов. И первыми задали его сами моряки. Опресненная вода оказалась безвкусной. Она не утоляла жажды, вызывала неприятные ощущения. Моряки отказывались ее пить. В XVIII в. перегонные кубы на судах установило морское министерство Франции. И именно это ведомство первым отреагировало на жалобы моряков. Для эксперимента были отобраны арестанты. На островке Эне посреди рейда порта Рошфор были заключены на 30 дней шесть человек. Единственной водой для питья был дистиллят. Никто из арестантов не умер, внешне все были здоровы. И 29 декабря 1817 г. генерал-инспектор французского флота Керодрэн опубликовал в «Мониторе» статью, полностью реабилитирующую опресненную воду.[ ...]
Промышленные электродиализные установки состоят из большого числа параллельно работающих камер. В многокамерных установках рассольные камеры и камеры опреснения воды (рабочие дилюатные камеры) образованы чередующимися катио-но- и анионоактивными мембранами. Первые пропускают в электрическое поле катионы, но задерживают анионы, вторые, наоборот, пропускают анионы, но задерживают катионы.[ ...]
Установка для гидратного разделения во многом подобна установке УРУС (см. Х1Х-21). Реактор для гидратации заменяет морозильную камеру системы УРУС. Соленая вода и гидратирующая жидкость инжектируются в эту камеру при определенных давлении и температуре. Часть гидратирующего агента превращается в пар и при поглощении тепла вызывает образование гид-ратных кристаллов. Кристаллы затем промываются от рассола и направляются в плавильную камеру, где необходимое для плавления тепло получается при конденсации сжатого пара из реактора. Основной проблемой, как и в системе ЯРУС, является проблема разделения опресненной воды и части гидратирующего агента. В данной системе плавильная камера располагается вне реакционного сосуда в отличие от системы УРУС, где она помещена в объединенную ячейку (гидроконвертор).[ ...]
Избыточное количество пропана, выходящее из главного компрессора, дополнительно сжимается во вторичном компрессоре, затем конденсируется в теплообменнике при охлаждении опресненной водой и переохлаждается стоковым рассолом и исходной морской водой. Переохлажденный пропан, попадая в реактор, мгновенно испаряется, компенсируя тепловые потери реакторной системы. Полученная пресная вода и рассол проходят через турбины, предназначенные для возврата части энергии, расходуемой на приведение в действие насосов подачи морской воды.[ ...]
Сибирская ряпушка на территории Якутии - главный промысловый вид во всех реках, впадающих в моря Северного Ледовитого океана. Значительную часть своей жизни ряпушка проводит в опресненных водах приморской зоны и придельтовых участках, т.е. на шельфе. Основу промысла составляют половозрелые особи с длинной тела (ас) 270-350 мм, чаще 300-330 мм, массой 100-250 г. За период 1991-1999 гг. ежегодный вылов ряпушки в водоемах Якутии составил в среднем 750 т.[ ...]
Озтегив и Меэориэ, если не считать их жилых пресноводных форм, являются типичными обитателями солоноватых вод, не уходящими далеко от берегов вглубь моря. Мойва уже является типичной пелагической рыбкой, проводящей значительную часть своей жизни в море, где ее частенько наблюдают китоловы, когда она выпрыгивает из воды при преследовании китов.[ ...]
Этот метод основан на фильтрации растворов под высоким давлением через соответственно приготовленные ацетилцеллюлозные мембраны на пористых трубах. При этом фильтрат имеет значительно меньшую концентрацию растворенных веществ, чем в исходном растворе. Метод опреснения воды гиперфильтрацией основан на фильтрации соленой воды через полупроницаемые мембраны, пропускающие воду, но задерживающие гидратированные ионы растворенных в воде солей.[ ...]
В 1907 г. на Аравийском берегу Красного моря, в Джидде, входившей в то время в состав Османской империи, было установлено два опреспптеля. Работали -они на твердом топливе. В 1928 г. они были заменены на более совершенные испарители с погружными трубами мощностью по пресной воде 135 м3/сут каждый. Для этого города использование опресненной воды и по сей день является важнейшим элементом жизнеобеспечения. Память о первых его опреснительных установках хранят смонтированные из их частей своеобразные скульптуры.[ ...]
Во время отлива грунт значительно подсыхает и содержание соли в нем возрастает в несколько раз. Деревья мангров обладают удивительной способностью выносить большие колебания концентрации солей (главным образом поваренной соли) в почве. Корни их обеспечивают всасывание опресненной воды путем ультрафильтрации, как показали исследования П. Ф. С к о л а и д е р а, проведенные в 1968 г. Жидкость, поступающая в сосуды древесины мангровых, содержит всего около 0,03% соли. И все же соль накапливается в тканях, особенно сильно в старых листьях за счет длительной транспирации.[ ...]
Однако ни один из указанных способов удаления остаточных рассолов нельзя рассматривать как универсальный, пригодный для любого района. Более того, удаление отходов опреснительных установок даже при их малой производительности в ряде мест становится трудной задачей, от решения которой зависит иногда сама возможность опреснения вод повышенной минерализации.[ ...]
Следует отметить, что в вымораживающих и газогидратных установках с прямоконтактными аппаратами достигаются наибольшие коэффициенты тепло- и массообмена при небольшом тепловом напоре, что позволяет значительно уменьшить энергозатраты и, следовательно, капиталовложения на оборудование. При использовании этих процессов опреснения воды отсутствуют интенсивная коррозия материалов и накипеобразование. Поскольку эксплуатационной проверки газогидратные установки не прошли, приводимые в литературе экономические оценки способа можно принять как ориентировочные. По имеющимся данным энергетические затраты при опреснении с помощью фреона-31 составят 4,5 кВт-ч на 1 м3 пресной воды.[ ...]
Перспективными гидратообразующими газами являются пропан и различные типы фреонов. При относительно небольшом избыточном давлении и температурах выше 0°С создаются условия для выпадения газгидра-тов в виде легкой снегоподобной массы. Последующая отмывка кристаллов от рассола, выделение газа и возвращение его в цикл дает возможность получить опресненную воду из растворов с солесодержанием самого широкого спектра. Для расплавления кристаллогидратов можно в установках подобного типа использовать так называемое бросовое тепло (отработанную горячую воду, выхлопные газы, низкопотенциальный пар). Для повышения экономичности установок технологию опреснения совершенствуют с тем, чтобы попутно извлекать из рассолов ценные компоненты - например, магний, йод, бром, вольфрам - и утилизировать оставшиеся соли.
Существует еще ряд методик обработки воды при которых также происходит ее обеззараживание. Но обеззараживание не является единственной целью их применения, наряду с обеззараживанием происходит опреснение воды. Это такие методы как обратноосмотическая фильтрация и дистилляция воды.
Опреснение воды - методы удаления из нее растворенных солей и других примесей. Эту группу можно в свою очередь разделить на химические и физические методы. Рассмотрим их поподробнее.
Химическое осаждение. Этот метод основан на переводе растворенных солей в нерастворимые соединения, которые выпадают в осадок и удаляются. Применяемые реактивы меняются в зависимости от солевого состава опресняемой воды. К примеру, избыток солей магния осаждается содой, а сульфаты могут быть удалены обработкой гидратом окиси бария. Метод химического осаждения требует использования дорогостоящих реактивов, каждый из которых направлен на строго определенную примесь воды, реагенты не подвергаются регенерации. По этой причине данный метод имеет очень ограниченное применение.
Ионный обмен. Метод основан на свойстве некоторых веществ обратимо обмениваться ионами с растворами солей. Эти вещества называют ионообменными смолами. Это своего рода твердые электролиты, которые делятся на катиониты и аниониты.
Катиониты - вещества типа твердых кислот, у которых анионы представлены в виде нерастворимых в воде полимеров. Аниониты - по своей сути твердые основания, нерастворимую структуру которых образуют катионы. Их анионы (обычно это гидроксильная группа) подвижны и могут обмениваться с анионами растворов.
Химический механизм работы ионообменных смол заключается в последовательном прохождении воды через катионит и анионит. В итоге из воды удаляются катионы и анионы и она тем самым обессоливается. Обменная способность ионообменных смол (ионитов) не бесконечна, постепенно она снижается, и, в конце концов, исчерпывается вовсе. В этом случае требуется регенерация раствором кислоты (катионит) или щелочи (анионит), что полностью восстанавливает исходные химические свойства смол. Эта ценная особенность позволяет использовать их в течение длительного времени. Сложная процедура использования ионообменных смол и их последующей регенерации требует автоматизации, сложной системы управления и необходимое оборудование является довольно громоздким, что ограничивает его применение в быту. В настоящее время данный метод часто включается как один из элементов процесса водоподготовки в частных домах с автономной системой водоснабжения.
Электроосмос. Опреснение на принципе электроосмоса производится в специальных аппаратах, представляющих собой электролитическую ванну, разделенную двумя полупроницаемыми мембранами на три отделения. Исходная вода подается в среднюю камеру. Ионы находящихся в воде солей устремляются сквозь мембраны к электроду, имеющему противоположный заряд. Чистая вода остается в средней камере. Данный метод требует затрат электроэнергии, хотя и является достаточно эффективным. Эффективность составляет более 90%, достигая в некоторых случаях 96%. Мембраны имеют ограниченный срок службы, который максимально составляет 5 лет, а при неблагоприятных условиях эксплуатации - значительно меньше. Кроме того, этот метод, как и большинство других методов использующих полупроницаемые мембраны, требует предварительной подготовки очищаемой воды. Есть и еще одна особенность, которая значительно ограничивает применение данного метода. Это то, что все вещества, которые не превратились при растворении в ионы, не реагируют на электрическое поле. Т.е. большинство органических веществ, бактерий, вирусов и т.п. останется в растворе.
Опреснение вымораживанием. Этот метод основан на том, что образование кристаллов льда при снижении температуры ниже 0 градусов происходит только из молекул воды (явление криоскопии). Вследствие этого пресная вода выделяется в виде льда из раствора. Раствор становится все более и более концентрированным. Если затем слить образовавшийся рассол и растопить лед, то получится обессоленная вода.
Этот метод является крайне трудоемким, тем более что автоматизировать его очень сложно. Степень очистки таким методом сложно спрогнозировать и возможно потребуется несколько циклов замораживания-размораживания, чтобы получить действительно обессоленную воду. Кроме того, нельзя гарантировать полной дезинфекции этой воды. Есть и еще одна особенность, связанная с данным методом. Это накопление концентрации так называемой тяжелой воды, химически такой же, как и обычная, но имеющей в своем составе более тяжелый изотоп водорода, который является радиоактивным. Тяжелая вода замерзает первой и сразу включается в состав образующегося льда. Избежать этого можно только если убирать первую корочку льда, образующуюся в самом начале вымораживания. Это еще больше усложняет и без того не простую методику.
Опреснение фильтрацией. В процессе фильтрации используется множество различных фильтрующих устройств в зависимости от цели применения. Наиболее часто используемые фильтры:
Фильтры-корректоры рН. Это фильтры способные изменять кислотно-щелочное равновесие (рН) проходящей сквозь них жидкости. Необходимость в изменении рН воды возникает в двух случаях: 1. Для борьбы с коррозией, т.к. вода с высоким и низким рН обладает высокими коррозийными свойствами; 2. Для обеспечения оптимального режима эксплуатации систем очистки воды, так как для нормальной работы некоторых видов фильтрующих сред требуется определенное значение рН.
Фильтры-обезжелезиватели. Эти фильтры предназначены для удаления железа и марганца из воды. В качестве реактива в большинстве таких фильтров используется двуокись марганца, который служит катализатором реакции окисления, при которой растворенные железо и марганец переходят в нерастворимую форму и выпадают в осадок. Этот осадок задерживается фильтрующей средой и в дальнейшем вымывается в дренаж при обратной промывке.
Фильтры-умягчители. Они предназначены для снижения жесткости воды. Благодаря применению специальных засыпок фильтры этого типа могут обладать комплексным действием и способны удалять из воды определенные количества железа, марганца, нитратов, нитритов, сульфатов, солей тяжелых металлов.
Угольные фильтры. Активированный уголь уже достаточно давно применяется в водоочистке для улучшения некоторых показателей воды. В частности, такими фильтрами удаляется многие неприятные привкусы и запахи, некоторые органические примеси и т.п. Сейчас вместо активированного угля стали использовать уголь скорлупы кокосовых орехов, адсорбционная способность которого в 4 раза выше. Уже разработаны и другие сорбенты.
Угольные фильтры достаточно дешевы и поэтому приобрели довольно большое распространение. Однако их применение имеет ряд больших недостатков:
1. Маленькая пропускная способность. Это связано с тем, что качество фильтрации сильно зависит от скорости прохождения воды через него. Чем ниже скорость, тем лучше фильтрация, и наоборот, при увеличении скорости не только снижается качество фильтрации, но и может произойти сброс адсорбированных ранее примесей. В результате неправильной эксплуатации вода может даже ухудшить свой состав в результате этого сброса.
2. Биообрастание. При фильтрации происходит накопление большого количества органических веществ, которые являются питательной средой для многих микроорганизмов. В результате, через некоторое время использования можно получить более опасную в бактериологическом отношении воду, чем исходная водопроводная. На некоторые современные фильтры наносятся специальные антисептические присадки, задачей которых является предотвращение роста бактерий. Но это "палка о двух концах". Безопасность этих присадок для здоровья тоже является большим вопросом. К примеру, серебрение угля повышает содержание в воде серебра, которое является тяжелым металлом. Залповые выбросы загрязнений. Это сбросы уже накопленных загрязнений
органической и неорганической природы, а также микроорганизмов, обильно развивающихся внутри фильтра, которые происходят при изменении скорости тока жидкости, или по другим причинам. В результате потребитель может получить водудалеко не того качества, которое ожидалось.
Исходя из этих особенностей, в современных системах очистки воды угольные фильтры используются исключительно для предварительной подготовки воды, которая затем подвергается более качественной очистке. Примером такой системы являются обратноосмотические системы, основной рабочей частью которых является специальная мембрана, но для того чтобы увеличить срок ее службы используются несколько угольных фильтров предварительной фильтрации.
Фильтры механической очистки. Предназначены для удаления грубых частиц размером больше 1 микрона. Это могут быть частицы песка, взвеси, ржавчина, коллоидные вещества. Некоторые бактерии (размером 1-2 микрона) также могут отфильтровываться таким фильтром. Такие фильтры используются обычно в качестве префильтров грубой фильтрации в более сложных системах водоподготовки. Их недостатком является сравнительно низкая грязеемкость, поэтому при сильном загрязнении воды или больший производительности системы они требуют частой промывки.
Фильтры микрофильтрации. Это фильтры с порами от 0,03 до 2 микрон. В эту категорию входят мембранные фильтры, способные удалить большинство бактерий, волокна асбеста, некоторые вирусы и сажу. Это также довольно грубая фильтрация, но приборы, использующие ее, довольно дешевы и поэтому пользуются популярностью.
Фильтры ультрафильтрации. Более тонкие и высокотехнологичные фильтры. Они способны отфильтровывать частицы размером от 0,003 до 0,1 микрона, т.е. способны отфильтровать даже мелкие вирусные частицы и некоторые бактериальные токсины.
Фильтры нанофильтрации. Позволяют осуществлять довольно качественную фильтрацию частиц размером от 0,0006 до 0,009 микрон, а это уже гербициды, пестициды, токсины, синтетические фаски. Это более высокотехнологичные мембраны, способные освободить воду от большинства опасных примесей. Но даже этим мембранам не под силу освободить воду от ионов тяжелых металлов и различных солей.
Фильтры обратноосмотической фильтрации. Это самые качественные фильтрующие мембраны, способны освободить воду от 99% примесей. Диаметр пор составляет около 0,0001 микрона. Такие размеры сложно даже представить. Такими мембранами фильтруются даже ионы металлов, не говоря уже об остальных возможных примесях.
Обратноосмотическая фильтрация - это метод фильтрации, основанный на явлении так называемого обратного осмоса. Прежде чем объяснять, что это такое, стоит определиться, что же такое обычный осмос. Иллюстрацией осмоса может служить простой пример с полупроницаемой мембраной, т.е. такой мембраной, через которую проходят молекулы воды и практически не проникают остальные вещества. Если поместить такую мембрану в качестве разделителя двух частей сосуда, с одной стороны которого налит раствор поваренной соли, а с другой дистиллированная вода, то скоро будет наблюдаться перенос воды в ту часть, где находится рассол и его концентрация станет снижаться. Уровень жидкости в этой части сосуда начнет подниматься, а во второй - опускаться. Если вода и рассол изначально находятся под одинаковым давлением, перенос, снижая различие в концентрациях, всегда происходит из растворителя (более разбавленного раствора) в более концентрированный раствор (рассол). Это природное явление переноса растворителя в рассол получило название осмос, а процесс называется осмотическим. При этом увеличение давления со стороны рассола приводит к уменьшению осмоса, и в определенной точке процесс полностью прекращается. Давление, при котором происходит эта остановка называется осмотическим.
Пожалуй, стоит сказать, что явление осмоса лежит в основе обмена веществ всех живых организмов. Благодаря ему в каждую живую клетку поступают питательные вещества и, наоборот, выводятся продукты жизнедеятельности. Этот природный процесс играет значительную роль в растительных и животных организмах.
Итак, вернемся к нашему эксперименту. При дальнейшем увеличении давления на рассол можно поменять направление процесса. В этом случае через мембрану преимущественно будет транспортироваться растворитель, т.е. вода. И именно это явление послужило основой обратноосмотического метода опреснения воды.
Механизм работы полупроницаемых мембран. Для объяснения механизма работы обратноосмотических мембран было выдвинуто несколько гипотез. Согласно так называемой гипотезе гиперфильтрации в мембране существуют поры, пропускающие молекулы воды, и при этом ничтожно малые, чтобы пропускать через себя ионы растворенных в воде солей. Предложенная модель позволила объяснить многие закономерности в работе обратноосмотических систем. Позже была предложена модель сорбционного механизма избирательной проницаемости, согласно которой на поверхности мембраны, т.е. на поверхности раздела сред, образуется слой связанной воды, обладающей пониженной растворяющей способностью. Такой же слой образуется и внутри поры. При фильтрации происходит вытеснение этой воды, при котором вытесненные молекулы заменяются только молекулами воды. И так слой за слоем. Согласно другой теории, в структуре мембраны вода может находиться в связанном и капиллярном состояниях. Под действием давления через такую мембрану переносится преимущественно пресная вода, непрерывно образуя и разрывая водородные связи.
Особенности метода обратно-осмотической очистки воды. В системах обратного осмоса давление входной воды на мембрану соответствует давлению воды в трубопроводе. Важно, что чем выше давление на входе, тем лучше происходит процесс очистки. Это не только увеличивает производительность мембраны, но и улучшает качество очистки. И наоборот, если давление в водопроводной системе низкое, мембрана работать не будет. Поэтому некоторые модели обратноосмотических систем комплектуются специальным насосом для повышения входного давления. Такие системы стоят несколько дороже, но только они способны работать при давлениях ниже 4,2 атмосферы (именно такое давление считается пороговым для обратноосмотических мембран). В процессе очистки концентрация солей со стороны входа возрастает, из-за чего мембрана может засориться и перестать работать. Для предотвращения этого вдоль мембраны создается принудительный поток воды, смывающий "рассол" в дренаж. Неорганические вещества очень хорошо отделяются обратноосмотичес-кой мембраной. Степень очистки по большинству неорганических элементов составляет от 85 до 98% в зависимости от типа применяемой мембраны. Обратноосмотическая мембрана также удаляет из воды и органические вещества. Органика с молекулярной массой более 300 удаляется полностью, а с меньшей - может проникать через мембрану в незначительных количествах. Большой размер вирусов и бактерий практически полностью исключает вероятность их проникновения через мембрану. В то же время мембрана пропускает растворенные в воде кислород и другие газы, определяющие ее вкус. В результате на выходе системы обратного осмоса получается свежая, вкусная, настолько чистая вода, что она не требует дополнительного кипячения. Вода, прошедшая обработку на обратноосмотической установке, может успешно применяться для решения следующих домашних задач: питьевых нужд, приготовления пищи и напитков, полива растений, аквариумов, систем центрального отопления и даже приготовления электролита аккумуляторных батарей.
Хочется также сказать что мы часто пьем воду, очищенную обратноосмо-тическим методом, даже и не подозревая об этом. Это происходит потому, что данный метод используется не только в бытовых, но и в промышленных системах. Так производится качественная вода для ликеро-водочной, молочной промышленности, производства безалкогольных напитков и продуктов питания. В общем - везде, где требуется вода высокого качества. Некоторые компании даже наладили продажу этой чистой воды в бутылированном виде. И в этой ситуации именно бытовые обратноосмотические системы позволяют не покупать бутыли, а делать такую же воду самостоятельно.
Существует и очень важный экономический аспект, который тоже стоит принимать во внимание: В среднем человек потребляет в пищу за сутки около 3 литров воды. Если вода также используется для приготовления пищи, то нужно исходить из потребностей в 5 литров на каждого члена семьи. Если покупать питьевую воду в бутылированном виде, то одна бутыль (5 литров) стоит примерно 1 доллар США. То есть 365 долларов на члена семьи в год. В то же время обратноосмотическая система стоит от 350 долларов США. Таким образом, ее использование окупается уже за первый год эксплуатации. Если семья состоит из трех человек, то окупаемость составит всего 4 месяца. Задумайтесь над этим, прежде чем идти в магазин за очередным бутылем воды.
