Опреснение морской воды: технология, методы и способы

Технологии опреснения

Принципиально используется 3 типа установок опреснения:

1. Обратноосмотические системы высокого давления с экономайзером.
2. Комбинированные электро-/баро-мембранные установки низкого давления.
3. Испарители.

Последний вариант энергозатратен и применяется редко, лишь там, где существует большой избыток дешевой энергии.

Комбинированные установки энергоэффективны, и применяются для систем среднего масштаба.

Большинство крупных опреснительных заводов работают на принципе обратного осмоса высокого давления: на малых установках без экономайзера, на крупных станциях опреснения практически всегда с ним.

Особенности конструктивного исполнения мембранных систем для опреснения обуславливаются следующими факторами

• высокое давление (если речь идет об обратном осмосе),
• высокая коррозионная активность морской воды

Большую роль также играет экологичность технологии: т.к. сток с установок направляется обратно в море, недопустимо применение агрессивной химии, или она должна быть тщательно нейтрализована, преобразована в безвредную, и/или биоразлагааемую форму перед направлением на сброс.

Способы опреснения

Основные способы опреснения воды:

• Дистилляция.
• Ионизация.
• Обратный осмос.
• Электродиализ.

Это методы, которые можно использовать в крупных масштабах, для нужд промышленности. Среди них большой популярность пользуется дистилляция – она бывает простой или многоступенчатой. Во время дистилляции воду доводят до кипения, образуется водяной пар – чистая дистиллированная вода. В остатке же находятся соли.

С помощью дистилляции получают более половины всей опресняемой жидкости. Отдельно выделяют метод мембранной дистилляции, заключающийся в собирании водяного пара по одну сторону от специальной мембраны, которая пропускает только молекулы газа.

Обратный осмос – это один из самых экономичных методов. Подсчеты показывают, что опреснение 15 тонн исходного сырья будет стоить не больше 1 доллара. Суть метода в продавливании жидкости через чрезвычайно мелкие фильтры. Через поры проходит только чистая жидкость, соли и примеси остаются.

Электродиализ – это процесс пропускания жидкости через специальную электродную камеру. В камере находятся пластины, которые, соответственно заряду, притягивают катионы и анионы. Преимущество метода – высокая устойчивость оборудования к воздействию внешней среды. Так, электродиализ дает возможность проводить опреснение воды при высокой температуре. Минусы – необходимость установки специального оборудования.

Другие методы немного сложнее и распространены не так широко. Ограниченное применение связано с высокой себестоимостью опресненной воды.

В некоторых южных регионах используется достаточно простой метод – солнечное опреснение воды. Он заключается в нагревании воды на солнце. Пар улавливается, так получают пресную воду. Есть и обратный метод – опреснение воды замораживанием. Насыщенная солью жидкость замерзает медленнее, чем пресная – в момент замерзания их можно разделить.

Опреснение в промышленности

В промышленных масштабах недостаток чистой опресненной воды ощущается острее и зафиксирован более чем в полусотне стран. Кризис связан в первую очередь с активным развитием промышленности, быстрым ростом населения и несовершенством экологического законодательства. Поэтому вопрос опреснения воды в промышленных масштабах стоит очень остро. Это оптимальный путь добычи пресной воды в крупных масштабах – особенно использование опреснительных установок актуально в прибрежных зонах.

Большинство крупных опреснительных станций расположено в регионах с недостатком питьевой воды. К ним относится практически весь Ближний Восток, а также некоторые страны Северной Африки. Строительство станций продолжается также в Европе и США. Современные технологические мощности позволяют удовлетворить потребность населения в чистой питьевой воде даже в странах с минимальными природными ресурсами.

Что касается обстановки в России, то опреснительные технологии только начинают развиваться. Благодаря природным запасам и особенностям климата и территории, природных запасов хватит минимум на несколько десятков лет.

Новые возможности и альтернативы

Технологии опреснения несовершенны, поэтому продолжается поиск альтернативных возможностей. Наиболее перспективной представляется идея транспортировки льда из антарктического региона. Главная проблема состоит в длительности такой транспортировки и возможных последствиях от вмешательства в структуру ледника.

Еще одна технология – регенерация. Суть состоит в том, что сточные и поверхностные воды очищают и снова пускают в бытовой или промышленный оборот. Такая жидкость пригодна, по крайней мере, для технических и сельскохозяйственных нужд.

Способы опреснения морской воды

Химический метод ионного обмена

Это относительно новый способ, который позволял открыть новые перспективы в области опреснения воды. Заключается он в прогоне воды через фильтры, содержащие в себе иониты. Иониты – это особые вещества, имеющие зернистую структуру и представляют собой органические кислоты и основания. Нерастворимы в воде и имеют свойство обменивать свои ионы на ионы, входящие в состав исходной воды. Между собой разделяются по типу обмениваемого иона на те, которые обменивают катионы, сюда относятся Са+2, Mg+2, Na+ и прочие, и те, что обменивают анионы, это вещества Cl-, SO-24 и прочие. Опресняемая вода при этом может содержать соли до трех грамм на литр.

Методы очищения

В нашем мире разработано всего несколько технологий, которые позволяют преобразовывать морскую воду в проточную. Один из них – использование химических реагентов. Такой метод подразумевает применение специальных химических составов для опреснения жидкости. При соприкосновении с солёной водой возникает реакция, в результате которой образуются нерастворимые химические соединения.

После завершения реакции остаётся всего лишь убрать получившийся осадок путём отфильтровывания. Данный способ не используется в повседневной жизни, и крайне редко им пользуются для опреснения воды в промышленности.

Этот метод имеет достаточно весомые недостатки. Во-первых, для осуществления опреснения потребуется немалое количество химических веществ, во-вторых, процесс занимает длительное время и, в-третьих, стоит недёшево.

Опреснение воды Черного моря

В Черном море, из-за притока пресной речной воды, существует два слоя воды, две массы которые слабо перемешиваются.

Поверхностный 100 метровый слой воды, в основном речного происхождения. В глубины моря поступает более тяжелая, соленая вода Мраморного моря, притекающая по дну Босфорского пролива и опускается в глубь. Соленость придонных слоев черноморской воды достигает 30000 мг\л.

Солесодержание воды

с поверхности до 50-100 метров изменяется, от 17 до 21 г\л, а до дна соленость увеличивается равномерно, соответственно с изменением плотности воды.

На глубине ниже 200 метров, кислород нет, а присутствуют анаэробные сапротрофные бактерии, разлагающие фрагменты биологического и животного происхождения, погружающихся из верхнего слоя моря.

При без кислородном (анаэробном) разложении образуется сероводород – ядовитое вещество для животных и растений, блокируя дыхательную цепь митохондрий.

Источником серы

служат серосодержащие аминокислоты белков, сульфаты морской воды, используемые бактериями для окисления органики. В объеме Черного моря около 90 % водного пространства безжизненно. Температура на поверхности Черного моря определяется температурой воздуха, в глубине круглый год 8 – 9 гр.С.

Для опреснения воды Черного моря применяется оборудование серии «MWT RO», индекс «SW»

Особенности морского обратного осмоса

• Специальные морские мембраны.
• Обвязка высокого давления.
• Корозионностойкие (к морской воде) материалы.
• Специфический баланс потоков (часто пониженная конверсия).
• Применение экономайзеров (систем рекуперации энергии из линии высокого давления на сбросе с установки).
• Специальная предподготовка для морской воды.
• Контроль биообрастания.

Для предварительной очистки морской воды перед стадией обессоливания последнее время популярно применение ультрафильтрации: она позволяет обеспечить высокое качество очистки по микроорганизмам и коллоидам, что позволяет эксплуатировать обратноосмотичесие мембраны в комфортных для них условиях, снижая частоту химических моек, продлевая срок службы мембран (замена мембран составляет существенную часть эксплуатационных расходов систем опреснения), обеспечивая более высокую конверсию (меньшие энергозатраты), стабильность и бесперебойность работы системы опреснения (что важно и, часто, критично для опресняющих объектов, снабжающих производство или население водой)

Особенности устройства оборудования для опреснения воды

Промышленные и бытовые опреснители, работающие с использованием принципа обратного осмоса, имеют достаточно сложную конструкцию. В их состав входит следующие элементы:

1. Полупроницаемая мембрана. Основной элемент системы опреснения воды представляет собой пластину из специального материала, на одну из сторон которого нанесено водонепроницаемое покрытие. Она сворачивается в рулон и помещается в герметичный цилиндрический корпус, к торцам которого подсоединены входной и выходной трубопроводы.
2. Оборудование предфильтрации. Обычно это многоступенчатый комплекс из механических и сорбционных фильтров, задерживающих твердые нерастворимые частицы и поглощающих газы.
3. Нагнетающий насос. Преимущественно используются роторные или центробежные многоступенчатые агрегаты, способные развивать давление 10 МПа и выше.
4. Устройство дозирования ингибитора осадкообразования. Оно необходимо для замедления процессов, вызывающих появление отложений на рабочих поверхностях мембраны.
5. Система химической промывки. Она необходима для удаления нежелательных отложений в застойных зонах обратноосмотических модулей.
6. Оборудование контроля и управления. Большинство описываемых систем работают в автоматическом и полуавтоматическом режиме, а расход и основные показатели пермеата и концентрата отслеживаются при помощи расходомеров и TDS-метров. Специальный клапан перекрывает подачу воды в случае ее утечки.
7. Комплекс минерализации. Обеспечивает насыщение воды глубокой очистки необходимыми микроэлементами, что делает ее пригодной для питья и приготовления пищи.

Современные системы очистки морской воды изготавливаются в блочно-модульном исполнении, что существенно упрощает их размещение и монтаж. Такие установки опреснения имеют общую раму, что облегчает процессы обслуживания и ремонта. В случае выхода из строя может быть проведена оперативная замена их целиком или отдельных элементов.

Преимущества обратноосмотического оборудования опреснения воды

Такого рода системы по опреснению морской воды имеют оптимальные технико-экономические параметры. Первичные затраты на приобретение обратноосмотических установок опреснения морской воды, а также на монтажные и пусконаладочные работу сравнительно невысоки. И это далеко не единственное преимущество описываемых систем:

• Невысокие эксплуатационные расходы.
• Непрерывный режим работы.
• Большая производительность.
• Высокий уровень автоматизации технологических процессов.

Ко всему прочему промышленные установки опреснения воды на основе обратного осмоса обеспечивают снижение общего содержания солей в воде на 97-99%, что делает ее пригодной для человека. Пермеат может использоваться в пищевой промышленности, фармацевтике и медицине без дополнительной обработки.

Что предлагают исследователи

Как показали исследования, морская вода, пропущенная через фильтр из металлорганических каркасов, способна превращаться в пресную воду, которую можно пить. Процесс фильтрации занимает всего 30 минут. Помимо соли фильтр задерживает и другие загрязняющие воду вещества.

Описанная в известном зарубежном научном журнале технология была названа революционной. Возможно, она сможет помочь миллионам жителей планеты получать доступ к безвредной питьевой воде. Также исследователи считают, что новая технология может быть полезна и при добыче полезных ископаемых.

Полученная данным методом вода может быть интегрирована в уже действующие водные системы. Об этом сообщил профессор австралийского Университета Монаша Хуантин Ван.

В Санкт-Петербурге появился экоавтобус: в нем есть зарядки для смартфонов

Увидев комод в гостях у подруги, захотела себе такой же: она сказала купить обои

Немного теплоты: детские фото животных от финского фотографа

Системы опреснения и энергетика

Проблема опреснения тесно связана с проблемой энергетики: для выделения солей из воды, по любой технологии, требуется совершить работу (в физическом смыле слова), затратить определенное количество энергии. Поэтому, одной из главных характеристик любой опресняющей установки является энергопотребление на 1 м3 опресненной воды.

Выбор технологии опреснения и оборудования, стоимость проекта в значительной степени определяются доступностью того или иного энергоресурса в месте планируемого расположения опреснительной системы.

Для серьезных опреснительных систем строительство опреснительного завода часто идет параллельно со строительством энергоустановки того или иного типа. Нередко такие объекты являются для потребителя источником одновременно, и пресной воды, и электроэнергии и/или тепла.

В жарких странах с высокой инсоляцией (большим количеством солнечных дней) популярным решением являются солнечные электростанции (поля), т.к. кремниевые пластины достаточно долговечны и для солнечной электростанции не требуется строительство инфраструктуры доставки энергоносителя. Зависимость от погодный условий, не универсальность — недостатки данного решения.

Ветряные электростанции также потенциально возможное решение (в приморских районах часто достаточно ветрено), но стабильность его еще ниже, чем солнечного решения. Сочетание первого и второго увеличивает надежность, стабильность энергосистемы, но и ее стоимость.

Для установок средней мощности, без собственной генерации, ограничительным фактором производительности опреснительной системы, ее размера, может стать именно имеющаяся в наличии свободная электрическая мощность объекта

Поэтому энергоэффективность опреснения является важной характеристикой предлагаемого технического решения: определяющим фактором стоимости опресненной воды, и, иногда, самой возможности реализации опреснительного проекта в требуемом размере!. Установки большой мощности (более 100 м3/ч по опресненной воде), как правило, предполагают строительство отдельного здания опреснительного завода: и, часто, связанной с ним электростанции

Поскольку в засушливых регионах, обычно достаточно солнечно, часто используется опция строительства электростанции на солнечных батареях (в связи с ростом озабоченности экологической ситуацией на планете, ростом потребления энергии и, как следствие, классических энергоносителей, такое решение основанное на «альтернативной» энергетике весьма популярно и, часто, экономически обосновано). Для солнечных полей общестроительные работы невелики, и это еще один экономический аргумент в пользу данного решения

Установки большой мощности (более 100 м3/ч по опресненной воде), как правило, предполагают строительство отдельного здания опреснительного завода: и, часто, связанной с ним электростанции. Поскольку в засушливых регионах, обычно достаточно солнечно, часто используется опция строительства электростанции на солнечных батареях (в связи с ростом озабоченности экологической ситуацией на планете, ростом потребления энергии и, как следствие, классических энергоносителей, такое решение основанное на «альтернативной» энергетике весьма популярно и, часто, экономически обосновано). Для солнечных полей общестроительные работы невелики, и это еще один экономический аргумент в пользу данного решения.

Установки средней мощности (менее 100 м3/ч) обычно исполняются в виде одного или нескольких контейнеров, каждый из которых является независимой опреснительной единицей (модульных принцип). Модульное решение обеспечивает скорость и дешевизну строительства объекта, его надежность (в т.ч. за счет резервирования и применения стандартной конфигурации оборудования) и расширяемость. Кроме того, контейнерное решение предусматривает возможность компенсации части энергозатрат за счет применения интегрированных в конструктив каждого модуля солнечных и ветровых модулей: солнечные панели актуальны для южных морей, а ветровые генераторы эффективны на большинстве морских и океанических побережий.

Водозабор и водосброс опреснительной системы

Важнейшим элементом проекта строительства опреснительной системы является водозабор и водосброс: т.к. данное сооружение/конструкция будет подвергаться высоким механическим (особенно в штормовую погоду) и коррозионным нагрузкам. Забор и выпуск должны быть сделаны так, чтобы не мешать дуг другу и обеспечить экологичность сооружения. Нельзя упускать из виду также и регуляторные аспекты возведения морских водозаборов: во многих странах строительство в прибрежной зоне и экологические аспекты возведения прибрежных инженерных сооружений регламентированы законодательно.

Как сделать опреснитель морской воды своими руками?

Воду можно сделать чистой и без использования промышленных приспособлений. Сделать ручной опреснитель не составит особого труда. Для этого вам потребуется кастрюля с плотно прилегающей крышкой.

Такой способ опреснения воды основывается на всем известном физическом явлении – конденсации. Наливаем в кастрюлю морскую воду, закрываем крышку и кипятим. Скопившийся под крышкой пар – чистый конденсат. Все водные примеси имеют большую массу, поэтому они оседают на дно кастрюли, а частицы Н2О конденсируются в виде пара.

Этот способ позволяет опреснять жидкость с большим количеством потери чистой воды. Поэтому конструкцию следует немного усовершенствовать. Для этого потребуется сделать в крышке кастрюли небольшое отверстие, вставить в него гибкий шланг (трубку), кастрюлю прикрыть крышкой. Другой конец шланга направьте в следующую кастрюлю (любую ёмкость) и обязательно сверху накройте смоченным полотенцем. Это поможет пару оставаться нагретым.

Ставим морскую воду на огонь и кипятим. Ждём до тех пор, пока вся вода не «перейдёт» в другую кастрюлю. Это и будет опреснённая питьевая вода. Все соли, а также различные примеси останутся в прежней кастрюле. Вот такой нехитрый, сделанный своими руками опреснитель морской воды поможет добыть чистую питьевую воду.

Ещё один способ опреснить солёную воду – просто её заморозить. Дело в том, что температура замерзания морской воды и пресной несколько отличается. Для замерзания солёной требуется температура более низкая, нежели для замерзания пресной. Получившийся в итоге лёд и есть опреснённая вода, которая вполне может быть пригодна для питья.

Опреснитель морской воды – вещь, безусловно, нужная, но только для промышленных масштабов. Дома можно преобразовать морскую воду в питьевую с помощью нехитрых приемов, с которыми мы сегодня познакомились. Так что теперь можно не переживать о том, что в экстренной ситуации недостаток воды может перерасти в серьезную проблему.

Что такое дистилляция

Дистиллированная вода является самым старым и наиболее распространенным методом, используемым для очищения воды от соли. Проще говоря, дистилляция включает в себя испарение воды, а затем ее конденсацию обратно в жидкость. Соль не испаряется и остается на дне сосуда. Когда вода испарится, то она может быть собрана в отдельный контейнер.

Дистилляция (лат. stillare — «стекание каплями» от лат. stilla – «капля» и приставки «de-», которая означает «убирание»)

На самом деле воду дистиллировать можно в домашних условиях, естественно, проведя упрощенную версию процесса. Для этого нужно натянуть лист прозрачного пластика на чашу или отверстие, в котором находится загрязненная вода. Солнце будет светить сквозь пластик, нагревая воду внизу и заставляя ее медленно испаряться, оставляя соль и другие загрязнения внизу. Выпаренная вода будет конденсироваться на нижней стороне пластикового листа, где вы сможете затем собрать ее в отдельный контейнер. Дистилляционные установки выполняют этот основной научный процесс в гораздо крупном масштабе, но для ускорения процесса они работают на электричестве. Кроме того, существуют электрические бытовые дистилляторы, которые можно приобрести за сумму от 100$ до тысячи долларов, в зависимости от размера и эффективности устройства. Однако большинство из них может производить только около 10 литров чистой воды за раз, и в целом процесс дистилляции требует много энергии.

Какие технологии используются в промышленном опреснении морской воды

На сегодняшний день в промышленности широко применяются два метода опреснения: мембранный (механический) и термальный (дистилляционный). В первом случае используется технология обратного осмоса. Морская вода пропускается через полунепроницаемые мембраны под давлением, существенно превышающим разницу давления пресной и морской воды (для последней это 25-50 атм.).

Микроскопические поры фильтров свободно пропускают только небольшие водные молекулы, задерживая более крупные ионы соли и других примесей. Материалом для таких мембран служит полиамид или ацетат целлюлозы, выпускают их в виде полых волокон или рулонов.

Метод глубокого обратноосмического опреснения воды обладает рядом плюсов по сравнению с другими способами. Во-первых, аппараты просты и компактны, а во-вторых, не требуют больших затрат энергии. К тому же, управление системой обратного осмоса происходит в полуавтоматическом и автоматическом режиме.

Но все же данный способ имеет и свои минусы. Качество очистки здесь зависит от того, насколько эффективной была предварительная обработка. Помимо этого, полученная питьевая вода всё равно содержит достаточно большое количество соли (500 мг/м3 общей концентрации солей). Также этот способ требует повышенных эксплуатационных расходов, поскольку необходима регулярная закупка сопутствующих химикатов и смена мембранных фильтров.

Wonthaggi Desalination Plant – самый большой в мире завод по опреснению воды с помощью мембранных фильтров, расположенный в Мельбурне. Он способен перерабатывать в день 440 тысяч кубометров воды. В израильском городе Ашкелоне располагается завод, где воду очищают от солей методом обратного осмоса. Он обрабатывает в день 330 тысяч кубометров воды.

Суть термального способа (дистилляции) в том, что на станции опреснения морской воды жидкость кипятят, а полученный в итоге пар аккумулируют и конденсируют. Так образуется дистиллят – пресная вода. Выпаривать воду можно и не доводя до кипения. В этом случае её нагревают при более высоком давлении, чем в камере испарения. Для образования пара используют теплоту самой воды. При этом она охлаждается до температуры насыщения оставшегося рассола. Минусы этого способа – затратность, высокая энергоемкость, наличие внешнего источника пара. Однако именно он дает самый большой объем пресной воды за единицу времени. К примеру, завод Shoaiba 3 (Саудовская Аравия) производит дистилляционным методом до 880 тысяч кубометров пресной воды в день.

На нашей планете примерно 96,5% воды приходится на океаны, 1,7% мировых запасов составляют грунтовые воды, ещё 1,7% — ледники и ледяные шапки Антарктиды и Гренландии, небольшая часть находится в реках, озёрах и болотах, и 0,001% в облаках (образуются из взвешенных в воздухе частиц льда и жидкой воды). Большая часть земной воды — солёная, непригодная для сельского хозяйства и питья. Доля пресной составляет около 2,5%, причём 98,8% этой воды находится в ледниках и грунтовых водах. Менее 0,3% всей пресной воды содержится в реках, озёрах и атмосфере.

Постоянный рост потребления пресной воды приводит к повышению нагрузки на существующие источники, мощность которых во многих регионах Земли уже истощена, что приводит к нехватке водных ресурсов.

В аспекте решения данной задачи все более актуальным становится внедрение методов получения пресной воды из вод мирового океана и других сильно минерализованных источников, использование воды из которых без специальной обработки невозможно.

Большие объемы воды мирового океана, легкая доступность (для прибрежных территорий), а иногда и безальтернативность источника, уже достаточно длительное время привлекают ученых и конструкторов для создания новых и улучшения существующих способов опреснения.

Все способы получения пресной воды из морской можно разделить на два основных направления:

1. Методы, связанные с изменением агрегатного состояния вещества:

2. Методы, в которых агрегатного изменения состояния не происходит:

• химическое опреснение
• ионный обмен
• электродиализ
• прямой осмос
• обратный осмос

Далее рассмотрим эти методы более подробно. Начнем с методов, связанных с изменением агрегатного состояния вещества.

Пошаговая инструкция, как получить пригодную для питья H2O в домашних условиях

Опреснение не обязательно требует громоздких установок. Очистить воду от солей можно и дома. Если появилась такая необходимость, следует применить пошаговую инструкцию, заранее выбрав приемлемый способ.

Важно: для опреснения в домашних условиях потребуется морозильная камера или плита

Заморозка

Данный способ по принципу аналогичен производственному методу вымораживания. Лед состоит исключительно из молекул воды, соли в нем нет.

Шаги для получения пресной воды дома:

1. Поместить морскую воду в емкость. Лучше взять емкость с широким верхом, например, таз.
2. Поместить емкость в морозильную камеру.
3. Снимать пластины льда по мере образования.
4. Растопить лед.

Готово! Вода из растопленного льда будет пресной.

Дистилляция

Метод предполагает сооружение установки, состоящей из кастрюли с крышкой, трубки и емкости для сбора дистиллята.

Этапы:

• найти подходящую емкость, которую можно поставить на огонь;

• в крышке должно быть отверстие, в которое необходимо вставить трубку;
• подсоединить трубку к емкости для сбора очищенной воды;
• поместить соленую воду в емкость с крышкой;
• поставить емкость на огонь;
• по мере нагревания конденсат будет по трубке попадать в емкость для сбора.

Метод дистилляции можно использовать и без применения огня. Понадобятся две бутылки и скотч:

1. Поместить в одну из бутылок небольшое количество подлежащей очищению воды.
2. Соединить горлышки двух бутылок скотчем.
3. Поместить конструкцию в теплое место: на подоконник на солнечной стороне или на батарею. Конструкция должна располагаться плашмя, а пустая бутылка — выше, чем наполненная.
4. Собрать конденсат.

Способы опреснения

При рассмотрении возможности превращения морской воды в свой пресный аналог следует исходить из того, что этот процесс и прост, и сложен одновременно. В разработку основных его принципов с давних пор вкладывались значительные средства, но положительные результаты были получены совсем не сразу.

Дело в том, что для его успешной реализации в промышленных масштабах требуются огромные затраты энергоресурсов. Лишь на государственном уровне удалось добиться сравнительно неплохих результатов в получении больших объемов пресной воды из неиссякаемых морских источников.

Используемые в промышленных установках методы изменения состава воды принято подразделять на следующие виды:

• в первую очередь – это дистилляция (или попросту – выпаривание);
• затем следует опреснение с помощью вымораживания;
• далее идет процесс, известный под названием «обратный осмос»;
• замыкает перечень также знакомый многим электродиализ.

В основу второго способа заложено замораживание воды до кристаллического состояния, после чего из кристаллов по известным технологиям выделяется пресная ее составляющая. Наиболее популярными среди всех перечисленных процедур являются методы обратноосмотической очистки, а также дистилляции.

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.