Опреснили воду как правильно

Как опресняют морскую воду?

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

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

Методы опреснения морской воды

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

Химический способ

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

Электродиализ

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

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

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

Ультрафильтрация (обратный осмос)

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

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

Вымораживание

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

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

Термическое опреснение (дистилляция)

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

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

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

Технологии, активно используемые в странах-лидерах по опреснению

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

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

Источник

Как опреснить?

Для опреснения есть несколько методов и типов заводских приборов (ВОУ) – компактных для дома и яхт, портативных (спасательных, аварийных).

Для бытовых и походных условий – способы с подручными средствами, самодельными устройствами. В производстве применяют заводы опреснения.

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.

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).

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.

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.

Способы для производственных масштабов

Стоимость опреснения (1 – 1,5 USD за 1 м³) выше стандартной водоподготовки.

Поэтому заводы не всегда рентабельны и применяются только при крайней потребности для засушливых регионов (Израиль, страны Африки, Саудовская Аравия).

Принцип опреснения в производственных масштабах – закачка и пропускание воды поэтапно через несколько блоков, сегментов, фильтров.

Первые этапы заводов опреснителей – грубая и тонкая фильтрация, затем непосредственно обессоливание одним или несколькими методами:

• Химический. Соединения серебра, бария связывают ионы, соли выпадают в осадок. Требуется много реагентов – 5%. Технологию прекращают применять из-за вредности.
• Электродиализ (ионообменный). Распространен на суднах, в мобильных ВОУ и там, где низкая степень солености. Два электрода – электрохимические активные диафрагмы с изолированными корпусами с наполнителем в виде смол – помещаются в бак. Пропускают ток, инициирующий химреакцию. Пресная H₂O скапливается на промежуточных сегментах, отводится, рассол удаляется.
• Обратный осмос – морская вода пропускается через мембрану (ацетилцеллюлозное волокно, пропитанное перхлоратом магния для проницаемости), задерживающую молекулы соли. Главное – стабильное давление. Выход пресной воды при осмосе до 70%.
• Вымораживание. При медленном замораживании специальными кристаллизаторами создается игольчатый кристаллический лед (пресный), соли остаются отдельной коркой.
• Дистилляция (выпаривание). Применяют испарители, конденсаторы, сборники дистиллята. Выход – до 90% за одну ступень, при многоступенчатом процессе (50 – 60 циклов прогонки из одной камеры в другую) эффективность увеличивается. Недостаток – оборудование быстро изнашивается из-за солевых отложений.

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.

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.

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.

Можно ли получить опресненную H2O в походных и экстремальных условиях?

На природе, в ситуациях выживания или во время туристических мероприятий возможны два способа: дистилляция, конденсация. Принцип – испарение при разнице температур и улавливание капелек воды.

Конденсация

Конденсация эффективна летом, когда тепло, жара.

Что потребуется:

• Любая емкость: часть пластиковой бутыли, консервная банка.
• Пленка, полиэтиленовый пакет, подойдут и широкие листья растений.

Процесс поэтапно:

1. Вырывают ямку на несколько сантиметров глубже емкости для сбора.
2. Дно обильно поливают соленой водой.
3. По центру ставят сосуд.
4. Яму накрывают, края пленки плотно прижимаются грунтом.
5. Прямо над емкостью помещают груз (землю, камень), что создает конус, наклонную плоскость.
6. Вода испаряется, соль остается в земле, капли оседают на пленке и скатываются в сосуд.

При средних размерах углубления (диаметр полметра – метр) на жаре потребуется 3 – 4 часа, чтобы собрать пол литра.

Вариант с алюминиевой баночкой:

1. В пластиковой бутылке обрезают дно, края заворачивают внутрь, чтобы по окружности образовался сегмент с углублением для сбора. Пластиковая крышечка завинчена.
2. В баночке обрезают верх, заполняют соленой водой, накрывают предыдущим элементом.
3. Ждут, на стенках появляется конденсат, стекает, аккумулируется в завернутом сегменте. За 3 – 4 часа получают 50 мл.

Дистилляция

Опреснение в походной обстановке дистилляцией, основывается на аналогичном принципе, как и для домашних условий.

Что потребуется:

• металлическая емкость: кастрюля (котелок) с крышкой, фляга большого размера;
• костер;
• трубка, шланг.

При отсутствии крышки используют лист металла, пленку, широкие листья растений, установленные под наклоном. Главное, чтобы поверхность была гладкой.

Процесс поэтапно:

1. На костер ставят сосуд с соленой водой, накрывают крышкой с проделанным отверстием и шлангом или его просто прижимают.
2. Другой конец – в сосуд для сбора.

Полезное видео

Посмотреть наглядно процесс опреснения в экстремальных условиях можно в видео:

Заключение

Способы опреснения морской воды с подручными материалами в домашних и экстремальных условиях уместны при острой потребности, для самого жизненно необходимого – питья, промывки ран. Для добычи воды для города используют промышленные методы опреснения.

Источник