Опресненную морскую воду используют где

Опреснение морской воды

С каждым годом проблема нехватки пресной воды становится все острее. По прогнозам ученых, 21 век станет кризисным в этом плане, так как из-за глобального потепления, в связи с постоянным приростом населения в 80 млн. человек в год, уже к 2030 году воды, пригодной для питья, не будет хватать трети населения планеты. Поэтому, в связи с надвигающейся катастрофой мирового масштаба, проблему добычи новых источников пресной воды нужно решать уже сейчас. На сегодняшний день, жидкость пригодную для питья добывают путем конденсации осадков, растапливая ледовые и снежные шапки горных вершин, но самым перспективным, все же, считается метод опреснения морской воды.

Способы опреснения морской воды

Зачастую, в 1 килограмме морских и океанских вод, общее количество которых на планете равно 70%, содержится приблизительно 36 грамм разных солей, что делает ее непригодной как для употребления в пищу, так и для полива сельскохозяйственных угодий. Метод опреснения таких вод заключается в том, что из нее различными способами извлекают содержащуюся соль.

В данное время применяют следующие способы опреснения морских вод:

• химический;
• электродиализ;
• ультрафильтрацию;
• дистилляцию;
• вымораживание.

Видео про ядерное опреснение

Процесс опреснения морской и океанской воды

Химическое опреснение – заключается в выделении солей, путем добавления в соленую воду реагентов на основе бария и серебра. Вступая в реакцию с солью, эти вещества делают ее нерастворимой, что позволяет легко извлечь соляные кристаллы. Применяется такой метод крайне редко из-за своей дороговизны и ядовитых свойств реагентов.

Электродиализ – это процесс очищения воды от соли с применением силы электрического тока. Для этого соленую жидкость помещают в специальный прибор постоянного действия, разделенный на три части специальными перегородками, одни такие мембраны задерживают ионы, а другие – катионы. Беспрерывно перемещаясь между перегородками, вода очищается, а изъятые из нее соли постепенно выводятся через специальный сток.

Ультрафильтрация, или как ее еще называют – обратный осмос – это способ, при котором соленый раствор заливают в один из отсеков специальной емкости, разделенной мембраной из антицеллюлозы. На воду воздействуют очень мощным поршнем, который при надавливании заставляет ее просачиваться через поры мембраны, оставляя в первом отсеке более крупные соляные составляющие. Такой метод довольно дорогой, поэтому малоэффективный.

Вымораживание – самый распространенный способ, основывается на том, что при заморозке соленой воды, первые образования льда происходят с пресной ее частью, а более соленая часть жидкости замерзает медленнее и при более низких температурах. После чего лед подогревают до 20 градусов, заставляя плавиться, и вода при этом будет практически избавленная от солей. Проблема вымораживания заключается в том, что для ее обеспечения, нужно специальное, очень дороге и профессиональное оборудование.

Дистилляция, или как его еще называют – термический метод,- самый экономичный вид опреснения, который заключается в простой конденсации, то есть соленую жидкость подвергают кипению, а из охлажденных испарений получают пресную воду.

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.

Как делают пресную воду из морской воды – видео

Источник

Как опресняют морскую воду?

На нашей планете настолько много воды, что разговоры о том, что ее мало, кажутся бессмысленными. На Земле 326 миллионов триллионов литров воды. Но лишь 0,5% ее можно пить. 98% воды на планете — это океаническая соленая вода. Еще полтора процента заблокирована в ледяных шапках и ледниках. Огромное количество людей, живущих у океанов, рискуют остаться без пригодной для питья воды.

Можно ли пить морскую воду

Нет, нельзя. Если пить морскую воду, возникнут проблемы. Из-за большого содержания различных солей почки будут работать в несколько раз сильнее. Соль приведет к образованию камней, а почки попросту не справятся с концентрацией соли. Суть в том, что для вывода излишней соли организму тоже нужна вода. За несколько дней возникнет обезвоживание, поскольку организм начнет вырабатывать воду из собственных запасов.

Путешественник Ален Бомбар доказал экспериментально, что морскую воду можно пить без вреда для здоровья в течение 5-7 дней. Но еще лучше ее опреснить.

Можно ли опреснить морскую воду?

Почему же нельзя превратить морскую воду в питьевую? Можно! Люди делали морскую воду пригодной для питья с давних времен. Проблема в масштабах. Если говорить о городах и странах, очистка морской воды исторически была непомерно дорогой. Особенно в сравнении с региональными и местными источниками пресной воды. Однако по мере того, как развиваются технологии, снижаются и затраты на опреснение воды. Все больше городов ищут возможность преобразования морской воды, чтобы удовлетворять этот жизненно важный спрос.

Как и где опресняют воду в наши дни?

Опреснение воды началось 2400 лет назад: люди кипятили соленую воду и собирали пар губками. Сегодня наиболее используемый метод основан на том же принципе: дистилляция. Дистилляция, по сути, это способ повторить природный процесс: нагретая вода испаряется, превращаясь в водяной пар, и оставляет после себя соли и примеси, а при охлаждении конденсируется и превращается в пресную воду. Дождь устроен примерно так же. Дистилляционные установки очищают и ускоряют этот процесс, искусственно нагревая и охлаждая воду, а также выпаривая ее при более низком давлении воздуха и пара. При понижении давления уменьшается и температура кипения.

Но такой метод требует большого количества энергии, поэтому дистилляционные установки часто располагаются рядом с электростанциями, где есть отработанное, избыточное тепло — с его помощью воду и доводят до температуры кипения.

Другой метод — опреснение с помощью обратного осмоса — использует давление, чтобы проталкивать воду через фильтры, которые вытягивают из нее вещества на молекулярном уровне. Этот процесс был разработан в 1960-х годах и стал возможен коммерчески в 1970-х. Он же и заменил дистилляцию в большинстве новых опреснительных установок, отчасти потому, что требует меньше энергии. Помимо удаления соли, фильтры обратного осмоса удаляют из воды практически все минеральные и органические соединения, производя чистейшую питьевую воду.

Сколько в мире заводов по опреснению воды?

Точных цифр никто не назовет, потому что постоянно строят новые заводы. Также невозможно отделить дистилляционные установки от обратного осмоса. Считается, что в мире есть 8000 заводов по опреснению воды, которые производят приблизительно 10 миллиардов литров питьевой воды ежедневно. Но это менее 0,01% потребления воды в мире.

Крупнейшие опресняющие станции находятся в Саудовской Аравии, ОАЭ, США, Испании, Кувейте и Японии. В Саудовской Аравии 70% питьевой воды обеспечивается именно за счет опреснения.

Круизные лайнеры, подводные лодки и военные корабли опресняют воду много лет. Почему же мы не можем опреснять морскую воду и пить ее?

Сколько стоит опреснение воды

Миру нужно больше питьевой воды — это факт. Климат меняется в сторону потепления, и по прогнозам дефицит воды будет только увеличиваться. За воду начнутся войны. Что же мешает нам опреснять морскую воду?

До недавнего времени очистка морской воды стоила примерно в 5-10 раз дороже, чем добыча пресной воды из более традиционных источников. Однако фильтры обратного осмоса прошли долгий путь, и сегодня опреснение стоит в два раза дешевле, чем 10-15 лет назад.

На долю энергии приходится одна треть общей стоимости опреснения воды. Получается, даже береговые опресняющие установки дорого эксплуатировать. А еще морскую воду нужно перевозить — возникают транспортные расходы. Можно использовать внутренние воды в качестве источников солоноватой или соленой воды, но возникает иная проблема: куда девать побочный продукт, концентрированный солевой раствор, который прибрежные станции могут сливать обратно в океан.

Опреснение воды — затратный и неэффективный процесс. Чтобы обеспечить планету питьевой водой, системам опреснения предстоит пройти долгий путь.

Почитайте еще, откуда на нашей планете взялась вся эта вода, которую мы пытаемся опреснять.

Источник

Опресненная вода: способы и методы получения

Несмотря на то, что 70,8% Земли покрыты водой, дефицит пресноводных ресурсов, наряду с загрязнением окружающей среды и изменениями климата, стал одной из самых актуальных повесток последних десятилетий. Из общего количества воды только 2,5% приходится на пресную – остается катастрофически мало, для постоянного растущего населения планеты. Среди альтернативных методов (системы сбора тумана, нано-очистители), которые действенны, но не способны в полной мере решить проблему, опресненная вода – шанс избежать апокалиптических сценариев.

Опреснение воды – методы обработки, позволяющие снизить концентрацию растворенных солей (как правило, до 1 г/л), чтобы можно было использовать воду для хозяйственных и питьевых целей.

Тип воды	Объем запасов (тыс.куб.м)	Доля в общем объеме (%)	Доля в общем объеме пресной воды (%)
Соленая вода
Океаны	1338000	96,54
Соленые подземные воды	12870	0,93
Солоноводные озера	85	0,006
Пресная вода
Ледники	24064	1,74	68,7
Реки	2,12	0,0002	0,006
Озера	91	0,007	0,26
Пресные подземные воды	10530	0,76	30,06
Подземные ледники	300	0,022	0,86

Целесообразность метода подтверждается не только объемами имеющихся запасов морской воды, но тем фактом, что примерно 60% населения проживает именно в приморской полосе.

Почему опресняют воду?

Вода всегда считалась одним из важнейших элементов здоровой жизни, сегодня от ее наличия и качества зависит рост благосостояния, уровень образования, развития целого общества и стран. По данным Всемирной организации здравоохранения, у 2,1 млрд. человек нет постоянного доступа к чистой питьевой воде. Из них 1,3 млрд человек может добраться до благоустроенного (читай, чистого) источника воды в течение 30 минут, 263 млн человек для того же потребуется больше времени, 423 млн. берут воду из открытых источников (колодцы), 152 млн. используют неочищенную воду (озера, реки, ручьи), а значит, миллионы людей вместо того, чтобы заниматься развитием собственных идей, получением образования, полноценной работе должны тратить свое время и силы для добычи воды.

Кстати, ошибочно мнение, что дефицит пресной воды – удел засушливых регионов. Перебои с водой могут быть связаны с несколькими причинами:

• в США и Японии количество потребляемой воды для сельского хозяйства, промышленности и бытовых нужд превышает имеющиеся запасы;
• имеющиеся реки и водоемы загрязняются мусором. Это касается не только Китая или Индии, о которых сказано немало. Итальянская река Сарно или устья Миссисипи (США) отравлены различными отходами и мусором;
• неравномерное распределение ресурсов. Например, в России, которая занимает одно из лидирующих мест по объемам поверхностных пресных вод, большая часть ресурсов сконцентрирована в районах Дальнего Востока, Севера или Сибири, в то время как наибольшая плотность населения и промышленных объектов приходится на центральную и южную ее часть.

Как опреснить морскую воду

На сегодняшний день широкое применение нашли следующие методы: дистилляция, обратный осмос, электродиализ, вымораживание, химический.

Дистилляция (выпаривание, перегонка) основана на разнице составов воды и пара, получаемого при ее нагревании. В специальных установках вода прогоняется через большие камеры с нагревателями, затем опресняемая вода подается в последующие камеры. Сложность метода заключается в том, что во время выпаривания на системах нагревательных элементов быстро образуется накипь, ухудшая теплопроводность стенок теплообменника. Чтобы избежать этого используются добавки — это приводит к удорожанию процесса.

Завод Shoaiba 3 (Саудовская Аравия) производит дистилляционным методом до 880 тыс. куб.м. пресной воды в день.

Один из самых эффективных методов – обратный осмос: относительно недорогой, его установки не занимают много места, можно запустить автоматизированные линии. Морская вода (под давлением) пропускается через специальные мембраны, которые способны задерживать крупные молекулы соли и других примесей, в отличие от молекул воды.

Самый большой завод, работающий по принципу обратного осмоса, находится в израильском городе Хадера. За год установка опресняет 33 млрд. галлонов соленой воды.

Для электродиализа нужен многокамерный аппарат (на одной стороне катионитовая, на другой – анионитовая мембраны). Во время электродиализа катионы и анионы разделяют, используя специальные мембраны и постоянный ток. Как итог, в промежуточных камерах остается обессоленная вода.

Самый большой завод по опреснению при помощи мембранных фильтров — Wonthaggi Desalination Plant (Мельбурн). Ежедневно перерабатывает 440 тыс. куб.м. воды.

Вымораживание пресной воды из морской происходит путем охлаждения последней до кристаллизации влаги. Из полученных кристаллов получают пресную воду.

Химический метод опреснения заключается в добавлении специальных реагентов на основе серебра или бария. При контакте с соленой водой, реагенты превращают растворенные в ней ионы соли (сульфаты, хлориды) в нерастворенные, и они выпадают в осадок. Дороговизна и токсичность химической реакции не позволили широко использовать метод.

Из общего количества опресненной воды в мире 96% получены дистилляционным методом, 2,9% — это электродиализ, 1% — обратный осмос, 0,1% – вымораживание, химические реагенты.

Уникальный метод опреснения используется в Западной Австралии — проект Carnegie Perth Wave Energy. Установка генерирует энергию от океанских волн и опресняет морскую воду. Метод должен стать стабильным источником питьевой воды для местного населения.

Можно ли пить опресненную воду?

Опресненная морская вода используется для бытовых нужд, обеспечения промышленных предприятий и сельскохозяйственных нужд. На тему вреда от потребления людьми опресненной воды, существует много мифов. Большая часть основана на том, что в опресненной воде концентрация химических реагентов очень высока, что впоследствии может стать причиной развития онкологических заболеваний. Однако реальных подтверждений данные теории не нашли.

Следует понимать, что непосредственно после опреснения воду не отправляют потребителям, опресненная вода должна пройти тщательный процесс водоочистки. Этим процессом нельзя пренебрегать, и следует отметить, что не пренебрегают, т.к. по своему составу морская вода от пресной отличается не только содержанием солей, но и большей концентрацией микроорганизмов и химических соединений.

По-настоящему важной проблемой опреснения морской воды является тот факт, что после отделения пресной воды, морская вода (с повышенным содержанием соли) возвращается обратно в водоем. Это способно изменить и разрушить экосистемы водоема, поэтому проблему с водой пока рано называть разрешенной.

В каких странах опресняют воду

Естественно наиболее остро проблема дефицита воды наблюдается в странах с засушливым климатом — Саудовская Аравия, ОАЭ, Кувейт. Эти государства испытывали недостаток в пресной воде еще много десятилетий назад, а сегодня, когда численность их граждан увеличилась, климат меняется (дождей еще меньше), производственные и с/х потребности увеличиваются, проблема стала приобретать катастрофический оборот.

Страна	Общий объем опресненной воды, млн. куб.м/день	Доля рынка %
Саудовская Аравия	7,4	20,6
ОАЭ	7,3	20,3
Испания	3,4	9,4
Кувейт	2,1	5,8
Катар	1,4	3,9
Алжир	1,1	3,1
Китай	1,1	2,9
Ливия	0,8	2,3
США	0,8	2,2
Оман	0,8	2,2

Строительство заводов по опреснению позволило, если не решить полностью проблемы воды, то как минимум взять «отсрочку». Наибольшие мощности по опреснению морской воды сосредоточены в Саудовской Аравии: около 70% всей используемой воды в стране получено путем опреснения, оставшиеся 30% — берутся из подземных вод. Для работы 27 опреснительных станций требуется много электроэнергии, поэтому Саудовская Аравия, как и Арабские Эмираты, стараются внедрять альтернативные энергетические технологии, в частности солнечную энергию.

Следует отметить, что установка опреснительных заводов должна сопровождаться и целым рядом мер, направленных на экономию водного ресурса. Так, например, в Саудовской Аравии люди по-прежнему потребляют много воды. Власти страны сейчас всерьез задумываются над тем, как уменьшить объемы потребления.

Положительный пример продемонстрировали в Израиле. Решить водный дефицит удалось благодаря опреснению, использованию подземных вод, экономии (еще в школах детям объясняют о важности этого ресурса). Что касается сельского хозяйства, то здесь используются умные системы капельного полива: компьютер рассчитывает нужное количество воды для каждого конкретного растения и подает ее в шланг. И это дало свои результаты: пустыня превращается в оазис.

Источник