Опреснение воды способы опреснения: Методы и технологии опреснения воды

Методы и технологии опреснения воды

Несмотря на то, что большую часть земной поверхности занимают природные водоемы, дефицит пресной воды остается огромной проблемой во многих государствах. Около 60% сухопутных территорий вообще не имеют пресноводных источников, либо их мощности не хватает даже на основные нужды.

В России эта проблема стоит не так остро, ведь страна богата надземными и подземными пресноводными ресурсами. Нопостоянный рост водопотребления и загрязнение природных источников заставляют задуматься о необходимости применения технологии опреснения морской воды.

Что такое опреснение воды

Метод опреснения воды — это технологический процесс, в результате которого из жидкости удаляется большинство содержащихся солей. Такая процедура проводится для морской воды или грунтовой воды, с высокимсодержанием минеральных соединений.

После обработки в опреснителе морская вода может использоваться для бытовых и промышленных целей. В зависимости от назначения и химического состава различают такие виды очищенной воды:

• питьевая, отвечающая требованиям СанПиН;
• для поддержания личной гигиены, полива растений;
• для выполнения влажной уборки помещений;
• питательная — используется как теплоноситель в судовых паровых котлах;
• техническая — для охлаждения вращающихся узлов электрических двигателей;
• дистиллированная — энергоноситель высокой степени очистки.

Общий уровень минерализации сырой воды из подземных источников может достигать 1-35 мг/л. В таком виде ее нельзя использовать ни для питья, ни в технических целях. После опреснения вода становится пригодной к употреблению.

Когда применяется технология по опреснению воды

Очистка воды от ионов солей требуется в различных сферах жизни.

Основные области,где необходимо применять технологии по опреснению морской воды:

1. Для нужд крупных промышленных предприятий с большим объемом водопотребления. Морскую воду после обработки используют как котловую или техническую — для охлаждения деталей, промывки узлов агрегатов, фильтров, трубопроводов.
2. На кораблях дальнего следования. Мобильные опреснительные станции обеспечивают экипаж водой для питья и санитарно-гигиенических нужд, снабжают судовые котлы котловой и технической водой.
3. Удаленные нефтяные вышки в открытом океане — здесь выгодней очищать морскую воду на месте, чем доставлять ее в готовом виде с суши.
4. В сельском хозяйстве. Вода используется для ухода за животными, полива растений, производства удобрений.
5. В приморских гостиницах, лечебницах, санаториях — для питьевых и бытовых нужд. Особенно это актуально для регионов, испытывающих дефицит пресной воды (полуостров Крым, побережье Черного моря).

Опреснение воды выполняется промышленным образом. Процесс очистки включает ряд технологических операций.Выбор технологии опреснения зависит от назначения готовой воды, изначальной концентрации солей и наличия других примесей (железо, марганец, сероводород, аммоний, болезнетворные бактерии), нужной производительности опреснительной установки.

Методы и способы опреснения воды

Для очисткижидкости используют химические и биологические способы опреснения морской воды. Чаще всего применяетсяобратный осмос, дистилляцию (выпаривание), замораживание, ионный обмен, электрохимическую обработку (электродиализ).

Обратный осмос — один из основных способов опреснения

Технология опреснения морской воды обратным осмосом основана на механическом улавливании ионов солей с помощью мелкоячеистых мембран. Солевой раствор под воздействием избыточного давления прокачивается через полупроницаемую мембрану с микроскопическими порами, которые пропускают воду, но задерживают ионы соли и примесей.

В результате получается чистая вода (пермеат) и высококонцентрированный солевой раствор.

В отличие от обычных обратноосмотических установок, работающих при давлении до 20 атм., в опреснителях обратного осмоса для морской воды создается давление до 25-60 атм.Мембраныпроизводят из волокнистого полиамида или ацетата целлюлозы. Для более долгого срока службы мембран применяются ингибиторы осадкообразования, проводится периодическая химическая мойка.

Дистилляция — еще один способ опреснения воды

Многостадийная (обычная) дистилляция — это термальный метод очистки морской воды, основанный на нагревании и дальнейшем выпаривании соленой воды. При такой перегонке образуется чистый пар, который после конденсации преобразуется в дистиллят, и солевой раствор.

Дистилляция — это простой и быстрый способ, широко применяемый для получения пресной воды высокого качества. Но у него есть значительные минусы. Дистилляционные установки большой производительности очень громоздкие и энергозатратные. Метод не используют, если требуется большой объем пресной воды.

Ионообмен — эффективный способ опреснения воды

Ионный обмен используется для очистки воды от хлорида натрия (NaCl), преобладающего в соленой воде. При очистке раствор пропускается через фильтры со специальной ионообменной смолой. В результате ионы натрия и хлора замещаются ионами водорода и гидроксид-ионами.

Такой метод опреснения соленой воды достаточно дорогой, проведение ионного обмена требует значительного расхода реагентов. К тому же, его можно использовать лишь при небольшой исходной концентрации солей (до 2,5 мг/л).

Электродиализ — еще один способ очистки морской воды

Морская вода пропускается через специальную камеру с заряженными мембранами, изготовленными из ионообменных смол. С одной стороны камеры располагают положительно заряженные электроды (катоды), а с другой — отрицательно заряженные (аноды). Под воздействием электрического тока катионитовые и анионитовые мембраны пропускают, соответственно, только катионы или анионы.

После прохождения через камеру образуется деионизированная чистая вода и два вида концентрированного раствора.

Принцип работы такого опреснителя морской воды основан на использовании прочных, долговечных мембраны, устойчивых к химическим и термическим воздействиям. Благодаря этому, электродиализ можно проводить при повышенных температурах, что повышает качество очистки. Минус метода очистки морской воды от солей — значительный расход электроэнергии, пропорционально увеличивающийся при повышении концентрации солей в исходном составе. Максимально допустимая степень минерализации — 10 мг/л.

Опреснение морской воды с помощью вымораживания

Способ, обратный дистилляции. При замораживании морской воды лед вначале образуется из чистой воды, а примеси остаются в концентрированном жидком остатке. Для окончательной очистки солевого раствора через него дополнительно пропускают специальный газ. Такой способ подходит для опреснения небольших объемов жидкости, не требующих применения габаритного дорогостоящего оборудования.

Купить опреснитель на основе обратного осмоса можно в нашей компании

На сегодняшний день для опреснения в промышленных объемах используется преимущественно метод обратного осмоса. Эта технология наиболее универсальна и экономически оправдана. Плюсы метода опреснения обратным осмосом:

1. Подходит для опреснения больших объемов воды.
2. Простота эксплуатации — процесс автоматизирован и проходит без участия оператора.
3. Отсутствие значительных энергетических затрат на работу установки.
4. Возможность опреснения жидкости с высокой концентрацией солей.
5. Высокое качество очистки — можно уловить до 98-99% примесей.

Большой выбор обратноосмотических установок для опреснения и фильтрации морской воды можно найти на нашем сайте. Специалисты нашей компании помогут правильно подобрать оборудование для конкретных нужд, а также окажут консультативную помощь. Оставьте заявку на нашем сайте, по телефону 8-499-391-39-59 или электронной почте info@diasel.

ru.

Вывести на чистую воду: как работает система опреснения

Ни для кого не секрет, что на нашей планете больше воды, чем суши – свыше двух третей поверхности Земли покрыто водой. Но, пожалуй, для многих станет неожиданным тот факт, что менее трех процентов этого огромного количества воды является пресной. В некоторых засушливых регионах планеты приходится в буквальном смысле бороться за каждый литр воды. Сегодня в таких странах все чаще применяют промышленное опреснение. Для этого существуют различные современные методы, один из самых распространенных – обратный осмос. Именно так устроена новейшая система опреснения морских и океанических вод холдинга «Швабе». Рассказываем, как вода из соленой превращается в пресную.

Пресная вода: как капля в море

По подсчетам ученых, на Земле примерно 1,5 зетталитров воды. При этом запасы пресной воды составляют лишь 2,5% от этого объема. Более наглядно это можно изобразить так: если вся вода на нашей планете поместится в литровую банку, то только две столовые ложки воды из этой банки будут пресными. Из этого мизерного количества большая часть превратится в грунтовые воды, примерно четверть – в лед, а около двух капель станут пресной водой в реках и озерах. И вот это малое количество пресной воды нужно разделить на 8 млрд человек. Вместе с осознанием данного факта приходит понимание того, насколько важно подойти со всей ответственностью к использованию такого драгоценного ресурса.

Во многих развитых странах уже давно воспитывается культура экономии воды. Тем не менее сегодня в среднем каждый человек расходует около 100 литров ежедневно, а в некоторых странах, как, например, США, этот показатель достигает 500 литров. Конечно, речь идет не только о двух литрах воды в день для питья и воды для личной гигиены, большая часть потребления пресной воды приходится на производство продуктов питания.

Кроме того, здесь учитываются и расходы на орошение. Сейчас все чаще растения не просто беспечно поливаются водой из шланга, постепенно внедряется система капельного орошения, когда точное количество воды подается для полива каждого саженца по отдельности.

Пока человечество переосмысливает подходы к использованию водных ресурсов, ситуацию с нехваткой чистой пресной воды осложняют и факторы, не зависящие от нас. В их числе и климатические изменения, повышение общей температуры Земли, а также различные природные катаклизмы. Осознавая все риски для источников пресной воды, человечество продолжает активную работу по поиску новых и более совершенных способов производства пресной воды.

Из соленой в пресную: от Аристотеля до наших дней

Уже сегодня для многих стран опреснение воды стало стратегической государственной программой, например для Израиля или ОАЭ. Ученые постоянно работают над совершенствованием способов, как сделать морскую воду пригодной для потребления.

На первый взгляд, эта задача не кажется сложной – всего лишь удалить 35 граммов соли из литра воды. Именно столько соли содержится в литре морской воды, а для питьевой эта величина не должна превышать одного грамма. Над этим задумывался еще Аристотель, пытаясь изобрести особые фильтры. В своих наблюдениях древнегреческий философ отмечал, что соленая морская вода, проходя через стенки воскового сосуда, опресняется. По сути, это были первые опыты с применением технологии обратного осмоса – этот метод найдет свое применение спустя более 2 тысяч лет, в середине XX века.

Кроме обратного осмоса, было придумано и множество других способов получить из морской воды опресненную, и даже в домашних условиях. Самый распространенный способ, который сегодня применяется не только путешественниками в экстремальных условиях, но и в промышленном опреснении, – дистилляция.

Опыт по дистилляции воды можно провести и в домашних условиях. Для этого достаточно разместить лист прозрачного пластика на чаше с соленой водой. Если поставить такую конструкцию под солнечные лучи, вода будет медленно испаряться. Образовавшийся в итоге конденсат на нижней стороне пластикового листа – это и есть пресная вода. Промышленные дистилляционные установки повторяют данный процесс в крупном масштабе, работая на электричестве, – дистилляция достаточно энергозатратна.

Сегодня применяется и множество других способов опреснения. Например, ионный обмен. Воду пропускают через фильтры из ионообменных смол – таким образом можно заменить ионы. К примеру, ионы натрия – на ионы водорода, а ионы хлора – на гидроксид-ионы. В итоге вместо NaCl (хлорид натрия, то есть та самая соль в морской воде) получается H₂O. Это и есть опреснение. По такому принципу работают некоторые бытовые фильтры водопроводной воды. Недостаток данного метода – в его стоимости. Ионообменные системы – достаточно затратны, поэтому для опреснения морской воды их практически не используют.

На сегодняшний день один из самых современных методов опреснения, который нашел применение и в крупных опреснительных установках, и на обычной кухне, основан на явлении обратного осмоса.

Обратный осмос: как это работает

Перед тем как разобраться, что такое обратный осмос, нужно понять явление обычного осмоса. Прямой осмос – это баромембранный массообменный процесс. Простыми словами его можно описать следующим образом: молекулы растворителя под осмотическим давлением через мембрану переходят на сторону раствора и разбавляют его. Раствор увеличивается, в свою очередь, под ростом гидростатического давления. Процесс прекращается, когда статическое и осмотическое давления приходят в равновесие. Таким образом для этого процесса нужны раствор, растворитель, а также барьер – полупроницаемая мембрана.

Кстати, именно прямой осмос лежит в основе обменных процессов всех живых организмов на клеточном уровне – так «работают» водно-солевой обмен, получение питательных веществ, вывод продуктов жизнедеятельности. В природе роль полупроницаемой перегородки играет стенка клетки. По иронии именно из-за осмоса и нельзя пить морскую воду. Когда соленая вода попадает в пищеварительный тракт, осмос вытягивает воду из клеток, в итоге наступают обезвоживание и смерть.

Однако процесс осмоса – обратимый. Если солевой раствор будет находиться под высоким давлением, молекулы воды станут проходить через мембрану в обратном направлении – в сторону емкости с чистой водой. Таким образом, полупроницаемая мембрана действует как очень тонкий фильтр: чистая вода проходит, а в контейнере остается меньшее количество более концентрированного солевого раствора.

Именно такой принцип лежит в основе работы новой установки МО-140-М от холдинга «Швабе». Разработана она для опреснения воды с высокими концентрациями соли (до 59 г/л) и окисляемыми примесями, например нефтепродуктами и взвесями. В ходе очистки также устраняются бактерии, вирусы, запах, привкус, мутность, минимизируется количество железа и марганца.

Так что система на основе обратного осмоса не только поможет получить питьевую воду из морской воды, но и особо чистую воду для медицины, промышленности и других нужд. Обратный осмос считается более экономически выгодной альтернативой промышленной дистилляции, однако стоимость строительства одного такого крупного водоочистительного сооружения может достигать миллионов долларов. Эти установки все еще могут быть непосильны для некоторых регионов, где присутствует дефицит питьевой воды.

В таких случаях на помощь могут прийти более компактные варианты, такие как новая система от «Швабе». К тому же она существенно дешевле существующих аналогов – если брать минимальную рыночную цену на подобное оборудование, экономия составит почти 25%. Эта техника точно будет востребована в Крыму и в других южных регионах России, которые периодически сталкиваются с проблемами обмеления водохранилищ из-за сильной засухи и, как следствие, ограничением водоснабжения.

Разработке пророчат и хороший экспортный потенциал. Функционал установки позволяет применять ее для опреснения воды практически любого моря. Потенциальными экспортными рынками сбыта могут стать Южная Африка, страны Персидского залива – там потребность в подобном оборудовании действительно высока.

Методы опреснения морской воды — интересные обзоры — Magicwaters

Во всем мире все острее ощущается проблема нехватки пресной воды. И речь идет не только о качественной питьевой воде, а о пресной воде вообще, в том числе технической. Ведь для использования воды в технических целях (полив, мойка автомашин, домов и улиц, слив в домах, отопление и прочее, прочее, прочее) используется только пресная вода. Запасы пригодной для питья чистой воды убывают с катастрофической скоростью, и расходовать пресную воду на технические нужды — просто кощунство. Поэтому во всем мире быстро развивается индустрия опреснения соленой морской воды.

С нехваткой питьевой воды сталкивается не только жаркая-жаркая Африка, но и вполне благополучная Европа, на юге которой запасы пресной воды убывают в геометрической прогрессии. Богатейшие Арабские эмираты, купающиеся в нефти, испытывают нехватку воды. Промышленный гигант — Китай — не может обеспечить пресной водой приморские провинции. Гигантский остров Австралия имеет всего несколько пригодных для проживания людей регионов, все остальное — пустыня. И так далее, и тому подобное. Однако у этих стран есть выход к морю, который стал также и выходом из сложившейся ситуации. В который раз уже море помогает человечеству.

Опреснительные установки — энергоемкое производство, требующее колоссальных финансовых вложений. Тем не менее, в 2007 году более 50 млн м³ чистой воды было получено за счет опреснения.

Нашей стране, имеющей огромные запасы пресной воды, и неэффективно их расходующей, в скором времени тоже может грозить экологическая катастрофа, и опыт жарких засушливых стран может крайне пригодиться. Ведь морская граница России простирается на 38 807 км.

В настоящее время наиболее эффективными промышленными методами опреснения морской воды являются методы обратного осмоса, электродиализа, дистилляции, ионного обмена и вымораживания.

Напомним, что пресная вода должна содержать всего 1 г солей на 1 литр. Из соленой морской воды можно получить воду разной степени очистки (опреснения), используя тот или иной метод.

Метод обратного осмоса (международное обозначение — RO)

Этот метод основан на пропускании воды под давлением через полупроницаемые мембраны, пропускающие молекулы воды, но задерживающие более крупные молекулы примесей.

Электродиализ (ED) работает на основе мембранного разделения, в котором ионы растворенного вещества переносятся через мембрану под действием электрического поля.

Дистилляция подразумевает под собой несколько методов, объединенных общим способом последовательного нагревания и фракционирования растворов.

Дистилляция мгновенным вскипанием (MSF) подразумевает испарение морской воды последовательно в нескольких камерах с постепенным снижением давления. Процесс останавливают, когда содержание солей в воде становится 1г на 1 литр.

Мембранная дистилляция (MD) используется при нагреве морской воды с одной стороны гидрофобной мембраны. Такая мембрана пропускает только водяной пар, который затем охлаждают и конденсируют.

Метод многоколонной дистилляции (MED) означает последовательное нагревание морской воды в колоннах, где образовавшийся пар идет на дальнейший нагрев в последующих колоннах.

Компрессионная дистилляция (MVC) также основана на нагреве морской воды в первой колонне, но с помощью частично сжатого пара. Такой способ позволяет уменьшить энергоемкость процесса, однако существенно сокращает объем дистиллируемого раствора, то есть не подходит для переработки больших объемов воды.

Морскую воду очищают и методом вымораживания (FP), охлаждая до кристаллизации влаги и выделяя кристаллы, из которых впоследствии получается пресная вода.

В настоящее время наиболее распространены промышленные дистилляционные установки и обратноосмотические фильтры очистки воды. Это связано с их большей экономической целесообразностью и легкостью регулировки процесса. Электродиализ и замораживание с ионообменом применяется значительно реже.

Возможно, в скором времени эти методы могут быть усовершенствованы или удешевлены, но, скорее всего, стоимость пресной воды возрастет настолько, что эти методы опреснения будут более экономически эффективны, чем закупка или добыча чистой пресной воды.

Опреснение морской воды, очистка, водоочистка

Нехватка пресной воды все больше ощущается во всем мире, даже в США и странах Европы. А в таких странах, как Израиль или Иран запасов пресной воды совершенно не хватает для нужд населения и производства. Существует мнение, что в конце концов человечество окажется перед необходимостью добычи пресной воды из вод мирового океана.

Опреснение морской воды – это процесс снижения уровня солей в воде. В нормальной морской воде содержание солей порядка 3,5 процентов, а в воде, которая пригодна для питья, этот уровень не должен превышать 0,05 процента. Также не стоит забывать, что после опреснения обязательно будет требоваться очистка воды от кальция и вредных составляющих, следовательно, необходимо использовать установки для водоочистки.

Водоочистка – серьезная задача при подготовке обычной пресной воды для использования человеком, а очистка опресненной воды — задача еще более сложная. Водоочистка морской воды сложна, потому что уровень содержащихся в морской воде микроорганизмов и их разнообразие гораздо выше, нежели в пресной воде. Более того, очистка морской воды еще осложняется тем, что в морской воде растворено гораздо больше химических соединений, чем в пресной и концентрация их гораздо выше. Все вышеперечисленное говорит о том, что водоочистка морской воды — процесс не менее сложный и важный, чем водоочистка пресной воды.

Решения BWT для обессоливания воды:

Существует несколько методов опреснения и последующей очистки морской воды. Одним из этих методов является метод дистилляции.

Дистилляция, или перегонка, основана на том, что вода — вещество летучее, а растворенные в ней соли — нелетучие. Морскую воду нагревают до температуры кипения, в результате чего образуется водяной пар, полученный пар забирается и охлаждается, в результате остается обычная вода. Но при использовании данного способа опреснения морской воды существуют несколько проблем, и самая основная проблема состоит в том, что при выпаривании соляной раствор, остающийся в дистилляторе, с каждым разом становится все более концентрированным. Это приводит к выходу из строя трубопроводов и самого дистиллятора, для решения этой проблемы используют многокамерные дистилляторы, а также часть опресненной воды сбрасывается с соляным раствором в море, а на ее место набирают новую порцию воды. Перед и после процесса дистилляции морская вода проходит процесс предварительной водоочистки.

Еще один способ опреснения морской воды и очистки ее от примесей является — установка обратного осмоса. При использовании данного метода водоочистка и опреснение воды происходит при помощи мембраны, проницаемой для воды и в тоже время непроницаемой для солей и иных примесей, растворенных в морской воде, при помощи системы водоочистки и водоподготовки. Недостатком данного метода очистки и опреснения морской воды является малое количество получаемой пресной воды. Проблема в том, что морскую воду необходимо подавать на мембрану под давлением для того чтобы через мембрану просачивалась чистая вода, а соли оставались на обратной стороне фильтра. Установка по опреснению и очистке морской воды обычно представляет собой множество тонких трубок, стенки которых выложены изнутри ацетатом целлюлозы, морская вода подается в трубки под давлением, достаточным для того чтобы пресная вода просачивалась через фильтр. Такое давление называется осмотическим, необходимо следить за тем, чтобы оно не превысило допустимые величины, иначе мембрана может порваться или начать пропускать соли, растворенные в морской воде.

Также существуют другие методы опреснения морской воды, например, метод заморозки. Метод основан на том, что при превращении морской воды в лед, соли, растворенные в ней, в лед не попадают.

Как говорилось ранее, уделяя особое внимание процессу опреснения морской воды, нельзя забывать об очистке уже полученной пресной воды. Водоподготовка полученной воды в большинстве своем не отличается от процесса фильтрации и очистки обычной воды. Для очистки воды применяются фильтры грубой очистки, тонкой очистки и фильтры химической и биологической водоочистки.

К сожалению, на данный момент пока все еще не существует достаточно дешевого и эффективного метода опреснения морской воды, способного обеспечить все более возрастающие потребности человечества в пресной воде. Применяемые в данный момент методы опреснения морской воды или неэффективны, или стоимость получаемого литра опресненной воды слишком велика для использования в промышленных масштабах.

Из истории обработки воды. Опреснение

О том, какую воду приходится пить, человечество стало задумываться ещё на заре своего существования. До наших дней дошло немного свидетельств того, как наши предки пытались увеличить запас и повысить качество питьевой воды, но о некоторых любопытных фактах мы расскажем.

Самые ранние случаи обработки воды, т.е., выражаясь современным языком, водоподготовки, происходили уже в незапамятные времена. Первые опыты относились к опреснению морской воды. Более двух тысяч лет назад морские путешественники придумали способ перегонки солёной воды: сначала подвергали её кипячению, потом собирали губкой возникавший при кипячении пар, а после высасывали из этой губки воду, которая – о чудо! – оказывалась уже пресной, пригодной для питья! Первым об опреснении воды методом нагрева и сбора пара-конденсата написал Аристотель (384–322 гг. до н.э.): «Путём испарения солёная вода превращается в пресную…»

Интересно то, что это знание, видимо, постепенно распространялось повсеместно, так как упоминание о таком способе опреснения воды есть и в «Изборнике Святославовом» (1073 г.) – третьей по древности рукописной книге на Руси, представляющей собой собрание высказываний Святых Отцов. В «Изборнике» слова о том, что мореплаватели удовлетворяют свои нужды в пресной воде путём кипячения солёной и сбора паров губками, приписываются Святому Василию. Это реальное историческое лицо, святитель, архиепископ Кесарии Каппадокийской, живший в 330 – 379 гг.

Точные годы жизни и биография Плиния Старшего нам неизвестны, за исключением того, что погиб он в 79 г. н. э. при извержении Везувия. Однако до нас дошли 37 книг его фундаментального труда, названного «Естественная история», где, в частности, описывается метод опреснения воды, которым пользовались в древности моряки: они вывешивали ночами за борт корабля шкуры овец. Шкуры впитывали влагу (испарения морской воды), а утром, отжав их, получали пресную воду.

Китайцы считают, что первые опыты дистилляции были произведены в их стране, однако этому нет фактических доказательств. Доказательства существования древнейшего устройства для перегонки воды есть у египтян: греческий философ Зосим, живший в III в. н. э., обнаружил на стенах храма Мемфиса среди древних иероглифов чертёж перегонного аппарата. А город Мемфис был царской резиденцией до 2707–2170 гг. до н. э., т. е. Зосим имел основания предполагать, что рисунки на стенах храма – очень древние.

В Средние века о получении пресной воды в перегонном кубе писал в своих трудах Леонардо да Винчи, знаменитый итальянский художник и учёный, называвший воду «возницей природы» и «соком жизни».

В конце XVI в. уже появились сложные системы перегонных кубов с множеством конденсаторных трубок. Был изобретен термоопреснитель (солнечный опреснитель, основанный на испарении воды под действием энергии Солнца).

В том же веке английская королева Елизавета назначила огромную премию (10 тысяч фунтов стерлингов) тому, кто предложит наиболее эффективный и экономичный способ опреснения воды).

Томас Джефферсон, госсекретарь США (1743–1826) подготовил большой доклад, посвящённый методам получения пресной воды из солёной, где обобщил выводы исследователей, занимавшихся данным вопросом. В докладе высказывалось предположение о том, что поиски химических добавок, которые могли бы улучшить качество получаемой пресной воды, являются бесперспективными. Доклад обращал внимание на необходимость сокращения затрат топлива на опреснение воды.

Новый виток развития испарительной техники произошёл в XVIII в., когда И. И. Ползуновым и Д. Уайтом был изобретён паровой двигатель. В XIX в. были изобретены вакуумные испарители, и для испарения воды в условиях вакуума перестало требоваться доведение её до кипения.

Впервые многоцелевой вакуумный испаритель был внедрён в США, в Луизиане на предприятии, перерабатывающем сахарный тростник.

В российской промышленности первая дисталяционная установка появилась в Красноводске на берегу Каспийского моря в 1881 г. Её производительность составляла 67 куб.м в сутки.

  

Очистка и опреснение воды | Возобновляемая энергия и ресурсы

Разработка и распространение технологий в сфере повторного использования и деминерализации воды постепенно становится одной из важнейших мировых задач, потому что ситуация с дефицитом пресной воды усугубляется с каждым годом на фоне растущих промышленных нужд и потребностей населения, а также катастрофической нехваткой станций глубокой очистки. Основной проблемой развития индустрии является недостаточная информированность потенциальных клиентов, многие из которых до сих пор уверены, что предприятия по водоочистке являются нерентабельными.

Рынок переработки и очистки воды включает в себя три основных направления:

• опреснение морской и другой соленой воды для использования в сельском хозяйстве или обеспечения личных потребностей человека;
• повторное использование воды: фильтрация и дезинфекция сточных вод;
• промышленное использование в таких сферах как добыча газа, нефти, полезных ископаемых, где требуется огромное количество воды для работы.

Жесткие государственные требования по очистке промышленными предприятиями используемой ими воды до приемлемых уровней являются одним из основных драйверов развития водоочистной отрасли. Экстенсивное экономическое развитие и нарастающие темпы урбанизации мирового населения, особенно в развивающихся странах, служат дополнительными стимулами для поиска эффективных решений в этой области.

По состоянию на 2015 год во всем мире насчитывалось приблизительно 7500 предприятий по очистке и деминерализации воды, из них около 60% находится на Ближнем Востоке. Крупнейший завод по опреснению воды расположен в Саудовской Аравии.

В соответствии с исследованием компании Mordor Intelligence, глобальный рынок оборудования и технологий очистки воды и сточных вод оценивался на уровне порядка 38 млрд долларов США в 2015 году, и, по прогнозам, достигнет 54 млн долларов США к 2020 году, при этом повторная очистка воды составляет около двух третей рынка (а из этого количества 75% не требует глубокой переработки, лишь однократной фильтрации через системы охлаждения).

Технологии дистилляции и санации воды

Мембраны сверхтонкой фильтрации (UF)

Мембраны сверхтонкой или ультратонкой фильтрации (UF) имеют поры, позволяющие отфильтровывать частицы размером от 0,01 до 0,1 мкм. Во время процесса фильтрации вода протекает через мембраны, которые задерживают нерастворимые частицы. В процессе опреснения такая фильтрация используется для предподготовки воды к очистке от растворенных солей, предотвращая засорение оборудования, а также является эффективным микробиологическим барьером, очищающим воду от микроорганизмов.

Обратный осмос

Технология обратного осмоса предполагает прокачку воды под напором через полупроницаемые мембраны, которые пропускают молекулы воды и задерживают растворенные в воде вещества. На выходе получаются пермеат — фильтрат, практически свободный от солей, и насыщенный водный раствор солей.

Обратный осмос на данный момент считается лучшей технологией деминерализации воды, существующей на рынке. Она показывает высокий КПД, является менее энергозатратной и требует меньше промышленного пространства, чем оборудование для термоочистки.

Последние новости рынка очистки и опреснения воды

Организации, работающие в сфере очистки и опреснения воды

Компании, работающие в сфере очистки и опреснения воды

Проекты в сфере очистки и опреснения воды

Киев пообещал помешать проекту по опреснению воды в Крыму :: Политика :: РБК

По словам главы МИД Украины Дмитрия Кулебы, Киев знает о планах по опреснению воды на полуострове и будет мешать этому. Крым «будет обходиться России еще дороже», отметил он

Дмитрий Кулеба (Фото: ZUMA / ТАСС)

Украина будет препятствовать реализации проекта по опреснению воды в Крыму, заявил глава Министерства иностранных дел Украины Дмитрий Кулеба в эфире телеканала «Украина 24».

«Было заявление незаконной оккупационной власти в Крыму о том, что они привлекают большую международную компанию для внедрения технологий опреснения воды. Мы сразу начали работу и обязательно найдем ее, и будем ей препятствовать реализовать этот проект», — сказал Кулеба.

Также Кулеба сообщил, что в 2021 году Киев собирается создать Крымскую платформу, целью которой будет возвращение полуострова в состав Украины. В работе платформы, по словам министра, будут участвовать государства, международные и правозащитные организации, а также эксперты. «Мы будем делать такие условия для России в мировой политике, которые будут выдавливать ее из Крыма. Крым очень дорого обходится России — и будет обходиться еще дороже», — сказал он.

Ранее на этой неделе глава Крыма Сергей Аксенов заявил, что опреснение является единственным выходом из водного кризиса для полуострова. По его словам, создание опреснительной установки начнут в Крыму с января 2021 года, а примерный срок строительства составит от 14 до 16 месяцев.

Аксенов посоветовал Киеву не радоваться из-за водной блокады Крыма

Как работает опреснение?

Опреснение — это процесс получения пресной воды из морской воды (30-44 грамма соли на литр) или солоноватой воды из устьев (менее соленой). Эти источники неисчерпаемы — они составляют почти 98% доступной воды на Земле, — но опреснение стоит дорого и требует гораздо больше энергии, чем очистка сточных вод, поверхностных или грунтовых вод.
Существует три основных метода опреснения морской воды. Иногда они используются в сочетании друг с другом.

Термическая дистилляция — самый старый и простой метод. Морская вода, забираемая из моря или океана, фильтруется для удаления более крупных примесей. Затем его нагревают для образования пара в сосуде, в котором собираются соли. Впоследствии пар конденсируется и превращается в жидкость, не содержащую минералов.

1% : процент питьевой воды в мире, получаемой в результате опреснения морской воды.

Морская вода тщательно фильтруется через несколько слоев песка или древесного угля. Древесный уголь — это углерод, образующийся при пиролизе древесины в отсутствие кислорода… для удаления микроводорослей и взвешенных частиц, оставляя после себя только соли. Затем вода подается под высоким давлением (от 50 до 80 бар) через очень тонкую полупроницаемую мембрану, размер пор которой составляет одну миллионную миллиметра. Мембранный барьер пропускает молекулы воды, но задерживает соль. Этот метод называется обратным осмосом ¹ . Мембраны заключены в цилиндры, расположенные рядом. Крупнейшая в мире установка обратного осмоса находится в Израиле. Он имеет почти 50 000 мембран и производит 600 000 кубометров воды ежедневно.На каждые два литра морской воды обратный осмос производит один литр пресной воды и один литр рассола, концентрация соли в которых в два-три раза больше, чем в питательной воде. Рассол сбрасывается в море. Как в процессах термической дистилляции, так и в процессах обратного осмоса, в опресненную воду добавляются минералы (кальций, магний, калий и т. Д.), Чтобы сделать ее пригодной для употребления.

Электродиализ — это мембранный процесс, в котором для фильтрации соли используется электрическое поле.Он потребляет очень мало энергии, но ограничивается очисткой воды с низкой соленостью.

Соль можно удалить из морской воды путем испарения и конденсации воды или проталкивания воды через сверхтонкую мембрану, которая не пропускает соль.

Энергозатраты на опреснение

По этой причине дистилляция первоначально была принята в регионах с изобилием дешевой энергии, таких как богатые нефтью и газом страны Персидского залива. Опреснительные установки часто строятся близко к тепловой энергии. В физике мощность — это количество энергии, поставляемой системой в единицу времени.Проще говоря, мощность можно рассматривать как выход энергии … растения из-за большого количества тепла В современной статистической термодинамике тепло относится к передаче теплового возбуждения частиц, составляющих материю … необходимы для испарения морской воды. Отработанное тепло Подобно отработанной энергии, отработанное тепло — это тепло, выделение которого в процессе или при производстве продукта неизбежно … образуется как побочный продукт при производстве электричества — форма энергии, возникающая в результате движения заряженных частиц (электронов) по проводнику… поэтому могут быть рекуперированы на опреснительной установке.

В обратном осмосе электричество требуется для работы насосов и компрессоров, которые втягивают и перемещают морскую воду через мембраны. Рост возобновляемой электроэнергии открыл новые возможности, о чем свидетельствует разработка опреснительных установок для комбинированных солнечных электростанций.

Стоимость литра опресненной воды

Будущее опреснителя во многом зависит от литровой стоимости опресненной воды.Запуск крупномасштабной установки обратного осмоса, которая может обрабатывать несколько сотен тысяч кубометров воды в день, может снизить стоимость производства кубометра воды на 0,40–0,80 евро. Но опреснение Установки такого размера требуют больших вложений, а вода почти в два раза дороже, чем вода, полученная традиционным способом очистки речной или озерной воды.

Можно построить системы меньшего масштаба, но стоимость воды выше. Институт солнечной энергии Юлиха в Германии разрабатывает небольшие опреснительные установки для удаленных деревень в засушливых регионах, которые используют солнечное тепло ² .Они производят 10 кубометров пресной воды в день по цене 20 евро за кубометр (0,20 евро за литр), что составляет почти 1,00 евро в день для семьи из восьми человек. Это все еще слишком дорого по местным меркам.

(1) При естественном осмосе чистая вода из разбавленного раствора протекает через мембрану на более соленую сторону до тех пор, пока концентрация соли на каждой стороне не станет одинаковой. В процессе опреснения требуется давление, чтобы протолкнуть соленую воду через мембрану в противоположном направлении.

(2) Прочтите статью Deutsche Welle — https://www.dw.com/en/making-seawater-into-drinking-water-with-the-help-of-the-sun/a-39924334

Что такое опреснение? | IDE Technologies

Виды опреснения

Сегодня существует два основных типа технологий опреснения — мембранное (RO) и термическое (MED, MVC и MSF) опреснение. В опреснении с помощью обратного осмоса (RO) используется принцип осмоса для удаления соли и других примесей путем передачи воды через серию полупроницаемых мембран.При термическом опреснении используется тепло, часто отходящее тепло электростанций или нефтеперерабатывающих заводов, для испарения и конденсации воды для ее очистки. На самых современных опреснительных установках, таких как построенные IDE, вода проходит предварительную обработку, чтобы повысить эффективность установок.

Термическое опреснение против обратного осмоса

Технология опреснения

RO была первоначально разработана в конце 1950-х годов, а сейчас превратилась в ведущую технологию опреснения во всем мире. При обратном опреснении используется множество различных процессов, и при выборе подходящего решения для каждой ситуации в игру вступает множество факторов — качество исходной воды, желаемое количество и качество производимой воды, предварительная обработка, потребности в энергии и утилизация. концентрата.

RO может удалять многие типы молекул и ионов, что делает его пригодным для питьевого и промышленного использования. При стандартном осмосе растворитель (например, вода) естественным образом перемещается из области с низкой концентрацией растворенного вещества через мембрану в область с высокой концентрацией растворенного вещества. Движение чистого растворителя снижает свободную энергию системы за счет выравнивания концентраций растворенных веществ на каждой стороне мембраны, создавая осмотическое давление. Приложение внешнего давления для изменения естественного потока растворителя называется обратным осмосом.Чтобы создать чистую воду с помощью этого процесса, морская вода или солоноватая вода под давлением к одной поверхности мембраны, заставляя обедненную солью воду перемещаться по мембране, высвобождая чистую воду со стороны низкого давления.

Термическое опреснение имитирует естественный процесс круговорота воды — испарение из океана, накопление в атмосфере, конденсацию в виде дождя или снега и сбор. Поскольку тепло имеет жизненно важное значение для термического опреснения, этот процесс часто связывают с использованием отработанного тепла на электростанциях и нефтеперерабатывающих заводах.Существует три основных типа термического опреснения — сжатие пара (VC), многоступенчатая дистилляция (MED) и многоступенчатая мгновенная дистилляция (MSF).

IDE разрабатывает и предоставляет уникальные технологии MED и MVC для опреснения воды.
При дистилляции MED вода кипятится в последовательные стадии (или «эффекты»), каждая при более низкой температуре, чтобы уменьшить количество необходимой энергии, при этом в процессе кипения / конденсации получается чистая вода. Этот процесс является наиболее энергоэффективным из тепловых процессов, исключает необходимость предварительной обработки и допускает колебания качества морской воды.Он очень надежен, прост в эксплуатации и не требует больших затрат на техническое обслуживание. Можно использовать практически любой источник тепла, поэтому его легко адаптировать.

При дистилляции VC, когда тепло передается сжатым паром, вода испаряется и собирается, в то время как тепло возвращается обратно в оставшуюся питательную воду. Сжатие пара обычно осуществляется механическими средствами, обычно с электрическим приводом (механическое сжатие пара). Это также очень надежно и просто в эксплуатации.

С растущим спросом на пресную воду в сочетании с увеличением стоимости традиционных источников пресной воды и новыми, более строгими правилами качества питьевой воды, опреснение становится все более практичным и экономичным.IDE лидирует в этой отрасли по мере ее роста и играет важную роль в будущем развитии жизни на Земле.

Опреснение

• Школа наук о воде ГЛАВНАЯ • Темы водопользования • Темы качества воды •

Жажда? Как насчет чашки прохладной освежающей морской воды?

Нет, не понимайте нас буквально! Люди не могут пить соленую воду. Но из соленой воды можно превратить пресноводный , что и является целью этого портативного надувного солнечного аппарата (он даже упаковывается в крошечный пакет).Этот процесс называется опреснением, и он все чаще используется во всем мире для обеспечения людей необходимой пресной водой. Большая часть Соединенных Штатов имеет или может получить доступ к достаточным запасам пресной воды для питьевых целей. Но пресная вода может быть в дефиците во многих частях страны и мира. И по мере того, как население продолжает расти, нехватка пресной воды будет возникать все чаще, хотя бы в определенных местах. В некоторых районах соленая вода (например, из океана ) превращается в пресную воду для питья.

«Простое» препятствие, которое необходимо преодолеть, чтобы превратить морскую воду в пресную, — это удалить растворенную соль в морской воде. Это может показаться таким же простым, как кипячение морской воды в кастрюле, улавливание пара и его конденсация обратно в воду (дистилляция). Доступны и другие методы, но эти текущие технологические процессы должны осуществляться в больших масштабах, чтобы быть полезными для больших групп населения, а текущие процессы являются дорогостоящими, энергоемкими и включают крупномасштабные объекты.

Что делает воду соленой?

Что мы подразумеваем под «соленой водой»? Солевой раствор содержит значительные количества (называемые «концентрациями») растворенных солей. В данном случае концентрация — это количество (по массе) соли в воде, выраженное в «частях на миллион» (ppm). Если в воде концентрация растворенных солей составляет 10 000 частей на миллион, то один процент от веса воды приходится на растворенные соли.

Вот наши параметры для соленой воды:

• Пресная вода — менее 1000 частей на миллион
• Слабосоленая вода — от 1000 до 3000 частей на миллион
• Умеренно соленая вода — от 3000 до 10 000 частей на миллион
• Сильносоленая вода — от 10 000 до 35 000 частей на миллион

Кстати, в океанской воде содержится около 35 000 промилле соли.

Вид на опреснительную установку обратного осмоса в Барселоне, Испания.

Авторы и права: Джеймс Греллье

Мировая потребность в пресной воде

Дефицит ресурсов пресной воды и потребность в дополнительных источниках воды уже критически важны для многих засушливых регионов мира и будут приобретать все большее значение в будущем. Многие засушливые районы просто не имеют ресурсов пресной воды в виде поверхностных вод, таких как реки и озера.У них могут быть только ограниченные подземных водных ресурсов , некоторые из которых становятся более солоноватыми по мере продолжения добычи воды из водоносных горизонтов. Солнечное опреснение используется природой для получения дождя , который является основным источником пресной воды на Земле.

Другой метод: Обратный осмос

Другой способ опреснения соленой воды — это процедура «обратного осмоса». Проще говоря, вода, содержащая растворенные молекулы соли, проталкивается через полупроницаемую мембрану (по сути, фильтр), в которой более крупные молекулы соли не проходят через отверстия мембраны, а более мелкие молекулы воды проходят.

Обратный осмос — эффективное средство для опреснения соленой воды, но оно более дорогое, чем другие методы. Поскольку в будущем цены снизятся, использование установок обратного осмоса для опреснения большого количества соленой воды должно стать более распространенным.

Опреснение — это не современная наука

Дистилляционное опреснение — одна из первых форм очистки воды в мире, которая до сих пор остается популярным решением для очистки воды во всем мире. В древние времена многие цивилизации использовали этот процесс на своих кораблях для преобразования морской воды в питьевую.Сегодня опреснительные установки используются для преобразования морской воды в питьевую на кораблях и во многих засушливых регионах мира, а также для очистки воды в других районах, загрязненной естественными и неестественными загрязнителями. Дистилляция, пожалуй, единственная технология очистки воды, которая наиболее полно снижает самый широкий спектр загрязняющих веществ в питьевой воде.

В природе этот основной процесс отвечает за водный (гидрологический) цикл . Солнце поставляет энергию, которая заставляет воду испаряться из поверхностных источников, таких как озера, океаны и ручьи.Водяной пар в конечном итоге вступает в контакт с более холодным воздухом, где он повторно конденсируется с образованием росы или дождя. Этот процесс можно имитировать искусственно и быстрее, чем в природе, используя альтернативные источники нагрева и охлаждения.

Вы можете попробовать это дома!

• Выкопать яму в земле
• Поставьте на дно ямы емкость, которая будет использоваться для сбора конденсированной воды
• Накройте яму пластиковым листом (можно использовать камни или другие тяжелые предметы, чтобы удерживать ее над ямой)
• Убедитесь, что самая нижняя часть пластикового листа парит прямо над чашей
• Оставьте «ловушку» для воды на ночь, и утром можно будет набрать воду из чаши

Кредит: Даниэле Пуглиси

Ваша личная опреснительная установка

Помните, как вы смотрели на картинку вверху этой страницы, на которой запечатлен плавающий солнечный неподвижный объект? Тот же процесс, который управляет этим устройством, также может быть применен, если вы окажетесь в пустыне и захотите выпить воды.

Низкотехнологичный подход к достижению этого заключается в создании «солнечного перегонного куба», который использует солнечное тепло для запуска процесса дистилляции, вызывающего образование росы на чем-то вроде пластиковой пленки. Диаграмма справа иллюстрирует это. Использование морской воды или растительного материала в корпусе дистиллятора создает влажный воздух, который из-за кожуха, образованного пластиковым листом, нагревается солнцем. Влажный воздух конденсирует капли воды на нижней стороне пластикового листа, и из-за поверхностного натяжения капли воды прилипают к листу и перемещаются вниз в желоб, из которого они могут потребляться.

Некоторые факты об опреснении

• По оценкам, около 30% орошаемых площадей мира страдают от проблем с засолением, и восстановление считается очень дорогостоящим.
• По данным Международной опреснительной ассоциации, в июне 2015 года во всем мире работало 18 426 опреснительных установок, производящих 86,8 миллиона кубических метров воды в день, обеспечивая водой 300 миллионов человек. Этот показатель увеличился с 78,4 млн кубометров в 2013 году, что на 10,71% больше, чем за 2 года.
• Наиболее важные пользователи опресненной воды находятся на Ближнем Востоке (в основном Саудовская Аравия, Кувейт, Объединенные Арабские Эмираты, Катар и Бахрейн), которые используют около 70% мировых мощностей; и в Северной Африке (в основном в Ливии и Алжире), где используется около 6% мировых мощностей.
• Среди промышленно развитых стран Соединенные Штаты являются одним из самых важных пользователей опресненной воды, особенно в Калифорнии и некоторых частях Флориды. Стоимость опреснения помешала более частому использованию опреснителя.

Чтобы подробнее узнать о опреснительных установках, перейдите по ссылкам ниже.

* Часть этой информации поступила от Фонда образования в области водных ресурсов и от Государственной администрации Corpus Christi TAMU-CC.

2.1 Опреснение обратным осмосом

Опреснение — это процесс разделения, используемый для снижения содержания растворенных солей в соленой воде до приемлемого уровня.Все процессы опреснения включают три жидких потока: соленую питательную воду (солоноватая вода или морская вода), вода с низким содержанием солей и концентрат с высокой соленостью (рассол или сбросная вода).

Соленая питательная вода берется из океанических или подземных источников. В процессе опреснения он разделяется на два выходных потока: поток воды с низким содержанием соли и потоки концентрата с высокой степенью солености. Использование опреснения преодолевает парадокс, с которым сталкиваются многие прибрежные общины, когда они имеют доступ к практически неисчерпаемым запасам соленой воды, но не имеют возможности ее использовать.Хотя некоторые вещества, растворенные в воде, такие как карбонат кальция, можно удалить с помощью химической обработки, для других распространенных компонентов, таких как хлорид натрия, требуются более технически сложные методы, известные под общим названием опреснение. В прошлом сложность и дороговизна удаления из воды различных растворенных солей делали соленую воду непрактичным источником питьевой воды. Однако, начиная с 1950-х годов, опреснение стало экономически целесообразным для обычного использования при определенных обстоятельствах.

Вода, полученная в процессе опреснения, обычно представляет собой воду с содержанием растворенных твердых веществ менее 500 мг / л, которая подходит для большинства бытовых, промышленных и сельскохозяйственных целей.

Побочным продуктом опреснения является рассол. Рассол — это концентрированный солевой раствор (с более чем 35 000 мг / л растворенных твердых веществ), который необходимо утилизировать, как правило, путем сброса в глубокие соленые водоносные горизонты или поверхностные воды с более высоким содержанием соли. Рассол также можно разбавить очищенными сточными водами и утилизировать путем распыления на поля для гольфа и / или другие открытые пространства.

Техническое описание

Существует два типа мембранных процессов, используемых для опреснения: обратный осмос (RO) и электродиализ (ED). Последний обычно не используется в Латинской Америке и Карибском бассейне. В процессе обратного осмоса вода из солевого раствора под давлением отделяется от растворенных солей, протекая через водопроницаемую мембрану. Пермеат (жидкость, протекающая через мембрану) стимулируется протеканием через мембрану за счет разницы давлений, создаваемой между водой, находящейся под давлением, и водой-продуктом, которая находится под давлением, близким к атмосферному.Оставшаяся питательная вода проходит через сторону давления реактора в виде рассола. Никакого нагрева или смены фаз не происходит. Основная потребность в энергии — для начального повышения давления питательной воды. Для опреснения солоноватой воды рабочее давление составляет от 250 до 400 фунтов на квадратный дюйм, а для опреснения морской воды — от 800 до 1000 фунтов на квадратный дюйм.

На практике питательная вода перекачивается в закрытый контейнер напротив мембраны, чтобы создать в ней давление. По мере прохождения воды через мембрану оставшаяся питательная вода и солевой раствор становятся все более и более концентрированными.Чтобы снизить концентрацию оставшихся растворенных солей, часть этого концентрированного раствора питательной воды и рассола отбирается из контейнера. Без этого разряда концентрация растворенных солей в питательной воде продолжала бы увеличиваться, что потребовало бы постоянно увеличивающихся затрат энергии для преодоления естественно повышенного осмотического давления.

Система обратного осмоса состоит из четырех основных компонентов / процессов: (1) предварительная обработка, (2) создание давления, (3) мембранное разделение и (4) стабилизация после обработки.На рисунке 16 показаны основные компоненты системы обратного осмоса.

Предварительная обработка: Входящая питательная вода предварительно обрабатывается для обеспечения совместимости с мембранами путем удаления взвешенных твердых частиц, регулирования pH и добавления порогового ингибитора для контроля образования накипи, вызываемого такими компонентами, как сульфат кальция.

Повышение давления: Насос повышает давление предварительно обработанной питательной воды до рабочего давления, соответствующего мембране и солености питательной воды.

Разделение: Проницаемые мембраны препятствуют прохождению растворенных солей, одновременно позволяя опресненной воде продукта проходить через них. Подача питательной воды к мембранному узлу приводит к потоку пресноводного продукта и потоку отбракованного концентрированного рассола. Поскольку никакая мембрана не обеспечивает идеального отторжения растворенных солей, небольшой процент соли проходит через мембрану и остается в воде продукта. Мембраны обратного осмоса бывают разных конфигураций.Двумя наиболее популярными являются мембраны со спиральной намоткой и мембраны из полых тонких волокон (см. Рис. 17). Обычно они изготавливаются из ацетата целлюлозы, ароматических полиамидов или, в настоящее время, из тонкопленочных полимерных композитов. Оба типа используются для опреснения солоноватой воды и морской воды, хотя конкретная мембрана и конструкция сосуда высокого давления различаются в зависимости от различных рабочих давлений, используемых для двух типов питательной воды.

Стабилизация: Вода продукта из мембранного узла обычно требует корректировки pH и дегазации перед подачей в распределительную систему для использования в качестве питьевой воды.Продукт проходит через аэрационную колонну, в которой pH повышен от значения приблизительно 5 до значения, близкого к 7. Во многих случаях эта вода сливается в резервуар для хранения для дальнейшего использования.

Рис. 16. Элементы процесса опреснения обратным осмосом.

Источник: O.K. Buros, et. Al., The USAID Desalination Manual, Englewood, N.J., U.S.A., IDEA Publications.

Объем использования

Производительность опреснительных установок обратного осмоса, проданных или установленных в течение 20-летнего периода с 1960 по 1980 год, составила 1 050 600 м ³ / день.В течение последних 15 лет эта мощность продолжала расти в результате снижения затрат и технического прогресса. Опресненная вода обратным осмосом использовалась в качестве питьевой воды в промышленных и сельскохозяйственных целях.

Использование питьевой воды : Технология обратного осмоса в настоящее время используется в Аргентине и северо-восточном регионе Бразилии для опреснения грунтовых вод. Новые мембраны проектируются для работы при более высоких давлениях (от 7 до 8,5 атм) и с большей эффективностью (удаляя от 60% до 75% соли плюс почти все органические вещества, вирусы, бактерии и другие химические загрязнители).

Промышленное использование : В промышленных применениях, где требуется чистая вода, например, в производстве электронных компонентов, специальных пищевых продуктов и фармацевтических препаратов, обратный осмос используется в качестве элемента производственного процесса, где концентрируют и / или фракционируют влажного технологического потока.

Сельское хозяйство Использование : Фермеры, выращивающие теплицы и гидропоники, начинают использовать обратный осмос для опреснения и очистки поливной воды в теплицах (вода в продуктах обратного осмоса, как правило, меньше бактерий и нематод, который также помогает контролировать болезни растений).Технология обратного осмоса была использована для этого типа применения фермером из штата Флорида, США, который производит европейские огурцы в помещении площадью 22 ак. теплица увеличилась с примерно 4 000 дюжин огурцов в день до 7 000 дюжин, когда фермер изменил подачу оросительной воды с загрязненного поверхностного водного канала на опресненный методом обратного осмоса источник солоноватых грунтовых вод. Использовалась система обратного осмоса 300 л / день, производящая воду с содержанием натрия менее 15 мг / л.

На некоторых Карибских островах, таких как Антигуа, Багамы и Британские Виргинские острова (см. Тематическое исследование в Части C, Глава 5), технология обратного осмоса использовалась для обеспечения коммунального водоснабжения с умеренным успехом.

На Антигуа есть пять установок обратного осмоса, которые обеспечивают водой Департамент водоснабжения Управления коммунального хозяйства Антигуа. Производительность каждой установки обратного осмоса составляет 750 000 л / сут. За восемнадцатимесячный период с января 1994 г. по июнь 1995 г. завод в Антигуа произвел от 6,1 до 9,7 млн ​​л / сут. Кроме того, крупные курортные отели и компании по розливу имеют опреснительные установки.

На Британских Виргинских островах вся вода, используемая на острове Тортола, и примерно 90% воды, используемой на острове Вирджин-Горда, поставляется путем опреснения.На Тортоле около 4 000 водопроводов, обслуживающих население 13 500 жителей, проживающих круглый год, и около 256 000 посетителей ежегодно. В 1994 году государственное предприятие водоснабжения закупило 950 миллионов литров опресненной воды для распределения на Тортоле. На острове Верджин-Горда есть два завода по опреснению морской воды. Оба имеют открытые водозаборы на расстоянии около 450 м от берега. Эти заводы обслуживают 2 500 жителей круглый год и 49 000 посетителей ежегодно. На Верджин-Горде 675 подключений к системе водоснабжения.В 1994 году государственное предприятие водоснабжения закупило 80 миллионов литров воды для распределения на острове Верджин-Горда.

В Южной Америке, особенно в сельских районах Аргентины, Бразилии и северного Чили, обратное осмосное опреснение использовалось в меньших масштабах.

Рис. 17. Два типа мембран обратного осмоса.

Источник: O.K. Buros, et. al .. The USAID Desalination Manual, Englewood, N.J., U.S.A., IDEA Publications

Эксплуатация и обслуживание

Опыт эксплуатации технологии обратного осмоса улучшился за последние 15 лет.У меньшего числа заводов были долговременные эксплуатационные проблемы. Если предположить, что установлен правильно спроектированный и сконструированный блок, основными рабочими элементами, связанными с использованием технологии обратного осмоса, будут ежедневный мониторинг системы и систематическая программа профилактического обслуживания. Профилактическое обслуживание включает калибровку прибора, регулировку насоса, проверку и регулировку подачи химикатов, обнаружение утечек и ремонт, а также структурный ремонт системы по запланированному графику.

Основной проблемой, связанной с использованием установок обратного осмоса, является загрязнение.Загрязнение возникает, когда поры мембраны забиваются солями или забиваются взвешенными частицами. Он ограничивает количество воды, которую можно обработать перед очисткой. Загрязнение мембраны можно исправить путем обратной промывки или очистки (примерно каждые 4 месяца) и заменой фильтрующих элементов картриджа (примерно каждые 8 ​​недель). Сообщается, что срок службы мембраны в Аргентине составляет от 2 до 3 лет, хотя в литературе сообщается о более длительном сроке службы.

Для эксплуатации, технического обслуживания и мониторинга установок обратного осмоса требуется обученный инженерно-технический персонал.Укомплектованность персоналом составляет примерно один человек для завода площадью 200 м ³ в день, увеличиваясь до трех человек для завода площадью 4 000 м ³ в день.

Уровень участия

Стоимость и масштабы установок обратного осмоса настолько велики, что только компании по водоснабжению с большим количеством потребителей, промышленные предприятия или курортные отели рассматривают эту технологию как вариант. Небольшие установки обратного осмоса построены в сельской местности, где нет другого варианта водоснабжения.В некоторых случаях, например на Британских Виргинских островах, правительство предоставляет земельные, налоговые и таможенные льготы, оплачивает объем полученной воды и контролирует качество продукции. Правительство также распределяет воду и в некоторых случаях оказывает помощь в эксплуатации заводов.

Стоимость

Самыми значительными затратами, связанными с установками обратного осмоса, помимо капитальных затрат, являются затраты на электричество, замену мембран и рабочую силу.Все методы опреснения энергоемки по сравнению с традиционными технологиями. В таблице 5 представлены общие капитальные затраты, а также затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание установки обратного осмоса мощностью 5 мг / сут в США. Заявленные сметы затрат на установку обратного осмоса в Латинской Америке и Карибском бассейне показаны в Таблице 6. Разница в этих затратах отражает специфические для участка факторы, такие как мощность установки и содержание соли в питательной воде.

Международная ассоциация опреснения морской воды (IDA) разработала программу расчета затрат на опреснение морской воды, чтобы предоставить математические инструменты, необходимые для оценки сравнительных капитальных и общих затрат для каждого из процессов опреснения морской воды.

Таблица 5 Оценка затрат инженерного корпуса армии США на опреснительные установки обратного осмоса во Флориде

^a Включает амортизацию капитала, эксплуатацию и техническое обслуживание, а также замену мембран.
^b В феврале 1994 г. сообщалось о стоимости 2,30–3,60 долл. США.

Эффективность технологии

Двадцать пять лет назад исследователи изо всех сил пытались отделить производственные воды от 90% соли в питательной воде при уровне общего содержания растворенных твердых веществ (TDS) 1500 мг / л, используя давление 600 фунтов на квадратный дюйм и поток через мембрану 18 л / м ² / сут.Сегодня типичные солоноватоводные установки могут отделять 98% соли от питательной воды при уровнях TDS от 2500 до 3000 мг / л, используя давление от 13,6 до 17 атм и поток 24 л / м ² / день — и гарантируя сделать это в течение 5 лет без замены мембраны. В современной технологии используются тонкопленочные композитные мембраны вместо старых мембран из ацетата целлюлозы и полиамида. Композитные мембраны работают в более широком диапазоне pH, при более высоких температурах и в более широких химических пределах, что позволяет им выдерживать большее количество эксплуатационных злоупотреблений и условий, которые чаще встречаются в большинстве промышленных приложений.В общем, эффективность восстановления установок обратного опреснения увеличивается со временем, пока не происходит загрязнения мембраны.

Пригодность

Эта технология подходит для использования в регионах, где легко доступна морская вода или солоноватоводные грунтовые воды.

Преимущества

· Система обработки проста; Единственным осложняющим фактором является поиск или производство чистой питательной воды, чтобы свести к минимуму необходимость частой очистки мембраны.

· Системы могут быть собраны из предварительно упакованных модулей для производства продуктовой воды в диапазоне от нескольких литров в день до 750 000 л / день для солоноватой воды и до 400 000 л / день для морской воды; Модульная система обеспечивает высокую мобильность, что делает установки обратного осмоса идеальными для использования в аварийном водоснабжении.

· Стоимость установки невысока.

· Установки обратного осмоса имеют очень высокое соотношение площади и производственной мощности, от 25 000 до 60 000 л / день / м ² .

· В строительстве используются неметаллические материалы, не требующие особого ухода.

· Энергопотребление для обработки солоноватой воды колеблется от 1 до 3 кВтч на 1 0001 продукта воды.

· Технологии обратного осмоса позволяют использовать практически неограниченный и надежный источник воды — море.

· Технологии обратного осмоса могут использоваться для удаления органических и неорганических загрязнений.

· Помимо необходимости утилизации рассола, RO оказывает незначительное воздействие на окружающую среду.

· Технология позволяет минимизировать использование химикатов.

Недостатки

· Мембраны чувствительны к неправильному обращению.

· Питательная вода обычно требует предварительной обработки для удаления твердых частиц (для продления срока службы мембраны).

· Могут быть перебои в работе во время штормовой погоды (что может увеличить повторное взвешивание твердых частиц и количество взвешенных твердых частиц в питательной воде) для установок, использующих морскую воду.

· Работа установки обратного осмоса требует высоких стандартов качества материалов и оборудования.

· Часто требуется иностранная помощь для проектирования, строительства и эксплуатации станций.

· Необходимо поддерживать обширный инвентарный запас запчастей, особенно если это заводы иностранного производства.

· Рассол необходимо утилизировать осторожно, чтобы избежать вредного воздействия на окружающую среду.

· Существует риск бактериального заражения мембран; в то время как бактерии задерживаются в потоке рассола, рост бактерий на самой мембране может привнести вкус и запах в воду продукта.

· Технологии обратного осмоса требуют надежного источника энергии.

· Технологии опреснения имеют высокую стоимость по сравнению с другими методами, такими как добыча подземных вод или сбор дождевой воды.

Культурная приемлемость

Технологии обратного осмоса считаются дорогостоящими и сложными, что ограничивает их использование в дорогих прибрежных районах и ограниченное использование в районах с солеными грунтовыми водами, которые не имеют доступа к более традиционным технологиям. В настоящее время использование технологий обратного осмоса не имеет широкого распространения.

Дальнейшее развитие технологий

Процесс обратного осмоса для морской и солоноватой воды будет усовершенствован за счет следующих достижений:

· Разработка мембран, которые менее подвержены загрязнению, работают при более низком давлении и требуют меньшей предварительной обработки питательной воды.

· Разработка более энергоэффективных технологий, более простых в эксплуатации, чем существующие технологии; в качестве альтернативы, разработка методологий рекуперации энергии, которые позволят лучше использовать энергию, вводимую в системы.

· Коммерциализация прототипа центробежной опреснительной установки обратного осмоса, разработанной Министерством национальной обороны Канады; этот процесс оказывается более надежным и эффективным, чем существующие технологии, и экономически привлекательным.

Источники информации

Контакты

Джон Брэдшоу, Инженер и менеджер по водоснабжению, Управление коммунального хозяйства Антигуа, почтовый ящик 416, Темз-стрит, ул.Джонс, Антигуа. Тел / факс (809) 462-2761.

Главный исполнительный директор, Crystal Palace Resort & Casino, Marriot Hotel, Post Office Box N 8306, Cable Beach, Нассау, Багамы. Тел. (809) 32-6200. Факс (809) 327-6818.

General Manager , Water and Sewerage Corporation, Post Office Box N3905, Нассау, Багамы. Тел. (809) 323-3944. Факс (809) 322-5080.

Главный исполнительный директор, Atlantis Hotel, Sun International, Post Office Box N4777, Paradise Island, Нассау, Багамы.Тел. (809) 363-3000. Факс (809) 363-3703.

Винсент Суини, Инженер-сантехник, c / o Карибский институт гигиены окружающей среды (CEHI), почтовый ящик 1111, Кастри, Сент-Люсия. Тел. (809) 452-2501. Факс (809) 453-2721. Эл. Почта: [email protected].

Гильермо Навас Брюле, Ingeniero Especialista Asuntos Ambientales, Codelco Chile Div. Чукикамата Фоно, Калама, Чили. Тел. (56-56) 32-2207.Факс (56-56) 32-2207.

Уильям Т. Эндрюс , Управляющий директор, Ocean Conversion (BVI) Ltd, почтовый ящик 122, Род-Таун, Тортола, Британские Виргинские острова.

Роберта Эспехо Гуасп , Facultad de Ciencias, Universidad Católica del Norte, Departamento Física, Av. Angamos 0610, Casilla de Correo 1280, Антофагаста, Чили. Тел. (56-55) 24-1148 anexo 211-312-287. Факс (56-55) 24-1724 / 24-1756. Электронная почта: respejo @ socompa.cecun.ucn.cl.

Мария Тереза ​​Рамирес, Ingeniero de Proyectos, Aguas Industriales, Ltda., Williams Rebolledo 1976, Сантьяго, Чили. Тел. (562) 238-175С. Факс (562) 238-1199.

Клаудисон Родригес, Economista, Instituto ACQUA, Rua de Rumel 300/401, 22210-010 Рио-де-Жанейро, Рио-де-Жанейро, Бразилия. Тел. (55-21) 205-5103. Факс (55-51) 205-5544. Электронная почта: [email protected].

Джозеф Э. Уильямс, Главный специалист по гигиене окружающей среды, Департамент гигиены окружающей среды, Министерство здравоохранения и социального обеспечения, Данкомб-Элли, Гранд-Терк, острова Тёркс и Кайкос, БВО.Тел. (809) 946-2152 / 946-1335. Факс (809) 946-2411.

Библиография

Биркетт, Дж. Д. (1987). «Факторы, влияющие на экономику опреснения». В Использование нетрадиционных водных ресурсов в развивающихся странах. Нью-Йорк, Организация Объединенных Наций, стр. 89-102. (Серия «Природные ресурсы / вода» № 22)

Boari, et al. 1978. «Производительность пилотных установок R.O. по опреснению солоноватой воды», Desalination, 24, стр.341-364.

Buros, O.K. 1987. «Введение в опреснение». В Использование нетрадиционных водных ресурсов в развивающихся странах. Нью-Йорк, Организация Объединенных Наций, стр. 37–53. (Серия «Природные ресурсы / вода» № 22)

—- и др. 1982. Руководство USAID по опреснению. Энглвуд, Нью-Джерси, США, ИДЕЯ. (Первоначально опубликовано USAID / Ch3M Hill)

Cant, R.V. 1980. «Сводка комментариев к установке обратного осмоса на озере Килларни Р.А. Тидболу».»‘In P. Hadwen (ed.). Proceedings of the United Nations Seminar on Small Island Water Problems, Barbados. New York, UNDP. Pp. 552-554.

Чайлдс, У.Д. и А.Е. Дабири. 1992. «Экономия затрат на опреснение или VARI-RO». Pumping Technology, 87, pp. 109-135.

de Gunzbourg, J., and T. Froment. 1987. «Строительство солнечной опреснительной установки (40 куб. М / день) для Карибского острова», Desalination, 67, стр. 53-58.

Додеро, Э., и другие. 1983. «Tres Años de Experiencia en la Planta de Desalinación de Aguas de Selva, Provincia de Santiago del Estero». Доклад представлен на 6 ° Congreso Argentino de Saneamiento, Сальта, Аргентина.

Айзенберг, Тальберт Н. и Э. Джо Миддлбрукс. 1992. «Обзор проблем с очисткой воды с помощью обратного осмоса», Журнал Американской ассоциации водоснабжения, 76 (8), стр. 44.

Furukawa, D.H., and G. Milton. 1977. «Обратный осмос с высоким коэффициентом извлечения с сульфатом стронция и бария в солоноватой колодезной воде», Desalination, 22 (1,2,3), стр.345.

Гиббс, Роберт, 1982. «Desalinización en México: Uso de la Tecnología Existente Mas Innovación», Agua (Хьюстон, Техас), 1, 3; 4. С. 17-20.

Гомес, Эвенсио Г. 1979. «Десятилетний опыт эксплуатации опреснительной установки мощностью 7,5 млн гд; Росарито Б. Кафа, Мексика», «Опреснение», 31 (1), стр. 77-90.

Холл, W.A. 1980. «Опреснение: решение или новая проблема для водоснабжения острова». В P. Hadwen (ed.), Proceedings of the United Nations Seminar on Small Island Water Problems, Barbados. Нью-Йорк, ПРООН, стр. 542-543.

МАР. 1988. Всемирная инвентаризация опреснительных установок. Топсфилд, Массачусетс, США.

Лаванд, Т.А. 1987. «Опреснение с помощью возобновляемых источников энергии». В Использование нетрадиционных водных ресурсов в развивающихся странах. Нью-Йорк, Организация Объединенных Наций, стр. 66–86. (Серия «Природные ресурсы / вода» № 22)

Либерт, Дж. Дж. 1982. «Опреснение и энергия», Desalination, 40, стр. 401-406.

Нихаус, Ф.Гильермо. 1991. «Сепарасьон пор мембран». In Segundo Seminario de Purificación y Tratamiento de Agua, Santiago, Colegio de Ingenieros de Chile, стр. 51-63.

Управление оценки технологий (OTA). 1988. Использование технологий опреснения / или очистки воды. Вашингтон, округ Колумбия, Конгресс США.

Toelkes, W.E. 1987. «Проект опреснения Эбей: полное использование отработанного тепла дизельного топлива», Desalination, 66, стр. 59-66.

Торрес, М., J.A. Вера и Ф. Фернандес. 1985. «20 лет опреснения на Канарских островах, стоило ли оно того?» Aqua, 3, , с. 151–155.

Трояно, Ф. 1979. «Вводный отчет (опреснение: эксплуатация и экономические аспекты управления)». В г. Семинар по отдельным водным проблемам на островах и прибрежных территориях с особым вниманием к опреснению грунтовых вод, Сан-Антон, Мальта. Нью-Йорк, Pergamon Press, стр. 371-375.

Водопроводно-канализационные сооружения. 1988. «Обратный осмос, используемый для опреснения воды в морском мире», 124 (3), с. 81.

Уайлд, Питер М. и Джеффри В. Виккерс. 1991. «Технические и экономические преимущества центробежного опреснения обратным осмосом». В Всемирная конференция IDA по опреснению и повторному использованию воды. Топсфилд, Массачусетс, США, IDP.

World Water. 1982. «Системы опреснения для искусственных островов», июль, стр. 39-42.

—-. 1984. «Скорость обновления RO может быть критической», июль, стр.35-39.

—-. 1986. «Обратный осмос по-прежнему требует тщательного лечения», декабрь, стр. 33-35.

Технологии опреснения

Меню водных растворов Водные Растворы

Водные решения — Повторное использование воды — Рециркуляция сточных вод — Водоочистные сооружения — Дефицит воды — Водоочистка градирни Услуги по очистке воды — Эксплуатация и техническое обслуживание — AQUAVISTA ™ — Промышленные химикаты для очистки воды — Технологии опреснения — Опреснение морской воды — Опреснение солоноватой воды — Комбинированные опреснительные установки — Химикаты для опреснения — Опреснение и очистка воды Упаковочные установки с нулевым сбросом жидкости — Мобильные водоочистные установки — Контейнерные очистные сооружения — Контейнерная питьевая вода Капельный фильтр очистных сооружений

Опреснение — это хорошо зарекомендовавший себя метод удаления солей из воды с целью получения технологической воды, сверхчистой или питьевой воды.Это достигается за счет использования мембран (обратный осмос и нанофильтрация) и термических процессов (мультиэффект дистилляции, испарения и кристаллизации).

Это в основном включает производство пресной воды из соленой воды путем подачи энергии для перекачивания воды через полупроницаемую мембрану или источник тепла для испарения. Его также можно использовать для извлечения ценных продуктов для обрабатывающей промышленности.

Вода различного качества может быть получена с помощью ряда систем, включая мембранные или термические технологии, предназначенные для очистки промышленных или городских сточных вод, морской воды, солоноватоводных грунтовых вод, поверхностных вод или питьевой воды.Альтернативные решения включают:

• Мембранные процессы — обратный осмос и нанофильтрация
• Термические процессы — многоэтапная технология дистилляции, испарения и кристаллизации

Из общего объема водоснабжения в мире только 3% составляет пресная вода. Оставшиеся 97% составляют морская вода. С помощью технологий опреснения Veolia морская вода превращается в техническую воду для промышленности и питьевую воду для муниципалитетов. Заполните форму запроса, чтобы получить дополнительную информацию о наших технологиях опреснения.

Почти четверть населения мира живет менее чем в 25 км от побережья, а морская вода покрывает 71% поверхности Земли. Таким образом, опреснение представляет собой эффективное решение проблем быстрого роста населения и экономического роста, которые приводят к нехватке воды. Компания Veolia Water Technologies имеет более чем 100-летний опыт опреснения воды, начиная с первых установок термического опреснения в 1890 году.

Процессы и технологии

• Обратный осмос (RO)
• Многоступенчатая дистилляция (MED)
• Многоступенчатая вспышка (MSF)
• Гибридные системы с использованием термического и обратного осмоса

Выбор наиболее подходящих решений

Развитие технологий за последние десять лет привело к сокращению капитальных, эксплуатационных затрат и, особенно, потребляемой энергии.

Однако тщательный выбор наиболее подходящего решения зависит от источника подачи и требуемого качества очищенной воды, так что затраты и воздействие раствора на окружающую среду могут быть минимизированы.

Примерно 15% мировых мощностей опреснительных установок было спроектировано и построено Veolia на международном уровне. Veolia — мы знаем воду! Свяжитесь с нами, чтобы поговорить со специалистом Veolia о ваших потребностях в технологии опреснения воды.

Мембранные решения

Процессы мембранного опреснения обычно применяются для очистки воды с более низким содержанием растворенных солей, поскольку они менее энергоемки, чем эквивалентные термические процессы.Недавние усовершенствования систем рекуперации энергии повысили производительность мембран и процессов предварительной обработки. Кроме того, высокоэффективные технологические решения привели к снижению энергопотребления при сохранении высокого качества получаемой воды.

Обратный осмос (RO)

RO включает проталкивание воды под давлением через мембрану, которая пропускает воду, но задерживает соль и другие примеси.

Процессы мембранного разделения используются для:

• Опреснение морской воды
• Производство технической и питьевой воды
• Очистка и деминерализация питательной воды для котлов и фармацевтической воды
• Восстановление и переработка технологических и муниципальных стоков
• Как часть интегрированного процесса нулевого сброса жидкости

Тепловые решения

Процессы термического опреснения лучше всего применять к воде и технологическим потокам с высоким содержанием растворенных солей, где приложенное давление, необходимое для эквивалентной мембранной системы, будет чрезмерным.Использование недорогих источников энергии, например, получаемых от когенерационных электростанций, выгодно с точки зрения снижения стоимости энергии, если таковая имеется. Другой вариант — использовать низкотемпературные высокоэффективные системы вакуумного испарения, которые могут работать на отходящем тепле и при низком потреблении электроэнергии.

Различные конфигурации многоэтапной дистилляции

• Многоступенчатая дистилляция (MED)
• Многоступенчатая дистилляция с термическим сжатием пара (MED-TVC)
• Многоступенчатая дистилляция с механическим сжатием пара (MED-MVC)

Установка многоступенчатого опреснения MED — это испаритель, в котором морская вода испаряется на одной или нескольких (до 14) стадиях испарения при низкой температуре (<70 ° C) для получения чистой дистиллятной воды.

Процесс

MED предназначен для производства дистиллированной воды с отходящим теплом от производства электроэнергии или химических процессов, а также для производства питьевой воды.

Предыдущие проекты

Veolia Water Technologies, материнская компания Veolia в Южной Африке и мировой лидер в области очистки воды, имеет справочные сайты по всему миру, в первую очередь в Израиле, Австралии и Испании.

Veolia South Africa использовала эту технологию в различных проектах:

Терминал железной руды Салданья — Западный Кейп

Для железорудного терминала Transnet в порту спроектирована, построена и введена в эксплуатацию установка обратного осмоса по опреснению воды.Производительность установки составляет 2400 м3 в день, с возможностью модернизации до 3600 м3 в день, и она перерабатывает морскую воду в соответствии с питьевыми стандартами, чтобы ее можно было использовать для пылеподавления. Неотъемлемой частью конструкции завода является включение системы рекуперации энергии, которая экономит как деньги, так и потребление энергии.

Пушечные скалы и общины Бокнес — Восточный мыс

Этим общинам была поставлена ​​установка по опреснению воды обратным осмосом для подачи 750 м3 очищенной воды в день.Установка удаляет из сырой воды растворенные соли в результате проникновения морской воды в грунтовые воды. Поставляется питьевая вода, соответствующая требованиям SANS 241. Ввод в эксплуатацию должен был состояться в 2009 году.

Holiday Resort — Маврикий

Две установки очистки воды обратным осмосом в контейнерах были поставлены четырехзвездочному отелю на Маврикии. Заводы производят около 125 м3 питьевой воды в день и используют ряд технологий и стратегий, обеспечивающих энергоэффективность и экологичность систем.

Я заинтересован в получении технической и / или питьевой воды с помощью технологий опреснения

Что такое опреснение? | Fluence

Установки для опреснения морской и солоноватой воды NIROBOX ™ от Fluence идеально подходят для децентрализованной очистки даже в самых удаленных местах.

По мере увеличения спроса на пресную воду сообщества обращают внимание на море и ранее непригодные для использования солоноватые источники

По мере увеличения спроса на пресную воду сообщества обращают внимание на море и ранее непригодные для использования солоноватые источники. Дефицит воды вызывает множество геополитических и гуманитарных проблем.Чтобы удовлетворить спрос, можно использовать процесс, известный как опреснение или опреснение, для создания пресной воды как из морской, так и из солоноватой воды, которая менее соленая, чем морская вода, но слишком соленая для потребления.

Геологическая служба США определяет соленую воду по следующим концентрациям соли, выраженным в миллионных долях:

• Пресная вода: менее 1000 частей на миллион
• Слабосоленая вода: от 1000 до 3000 частей на миллион
• Умеренно соленая вода: от 3000 до 10000 промилле
• Умеренно соленая вода: от 3000 до 10000 промилле
• Вода в океане: около 35000 частей на миллион

Опреснение во всем мире

По прогнозам, размер мирового рынка оборудования для опреснения воды увеличится до 25.7 миллиардов к 2027 году, в основном за счет роста потребления и истощения запасов пресной воды на Ближнем Востоке и в Африке. Страны, которые в значительной степени полагаются на опреснение, включают Израиль, Саудовскую Аравию, Кувейт, Объединенные Арабские Эмираты, Катар, Бахрейн, Ливию и Алжир. Соединенные Штаты являются одним из крупнейших потребителей опресненной воды среди промышленно развитых стран, с предприятиями в основном в Калифорнии и Флориде. Одним из крупнейших развивающихся рынков опреснения является Латинская Америка, которая начала привлекать внимание в 2012 году спросом на мембраны обратного осмоса и нанофильтрации в горнодобывающей и нефтедобывающей отраслях.

Способы опреснения

Люди веками очищали соленую воду. Большинство систем дублировали природный процесс создания дождя. Одна из самых ранних форм опреснения использовала управляемое человеком испарение или паровую дистилляцию для удаления соли из воды. Процесс дистилляции также снижает количество других загрязняющих веществ в питьевой воде.

Типы дистилляционного опреснения включают многоступенчатое мгновенное испарение, которое считалось наиболее осуществимой крупномасштабной технологией опреснения в 1960-х годах; многоступенчатая дистилляция; и сжатие пара.В этих трех процессах используются разные методы нагрева морской воды и конденсации пара. Хотя сжатие пара более эффективно, чем другие процессы, все эти методы используют значительное количество энергии.

В последние годы эти процессы испарения были заменены опреснением обратным осмосом, процессом, который фильтрует соленую воду под давлением через мембраны, используя меньше энергии, чем дистилляция. Достижения в мембранной технологии сделали процесс еще более эффективным и экономичным, сделав опреснение доступным для большего числа людей во всем мире.

Технологические достижения в опреснении воды

За последнее десятилетие опреснение морской воды с помощью обратного осмоса (SWRO) произвело революцию в Израиле, когда первоначальная фильтрация через гранулированную вулканическую туфовую среду заменила быстрый процесс фильтрации через песок, который был стандартом.

Одной из проблем, связанных с технологией обратного осмоса, является биообрастание, накопление микроорганизмов, растений или водорослей на влажных поверхностях. Грэм К. Пирс, руководитель независимой консалтинговой фирмы Membrane Consultancy Associates, сказал WaterWorld , что биообрастание «увеличивает как потребление энергии, так и частоту химической очистки, увеличивая углеродный след и создавая осадок отходов для утилизации.«Фильтрация туфовой среды, представляющая собой новый процесс, не содержащий химикатов, устраняет большинство проблем биообрастания, которые преследовали SWRO при сокращении использования химикатов при очистке.

Опреснение теперь обеспечивает беспрецедентно 80% пресной воды Израиля.

В Fluence мы смотрим в будущее и используем самые передовые технологии, доступные сегодня. Наши настраиваемые установки для опреснения морской воды оснащены системами рекуперации энергии, в которых используются теплообменники или турбинные насосы для снижения потребности в энергии на целых 40%.

Опреснение и политика

Поскольку пресная вода является универсальной потребностью для выживания, наличие драгоценного ресурса может иметь политические последствия. По данным Геологической службы США:

Весьма вероятно, что водная проблема, как и ископаемые энергоресурсы, будет считаться одним из определяющих факторов мировой стабильности.

Действительно, взаимосвязь безопасности воды, энергии и продуктов питания (ВЭФ) в последние годы была повсеместно признана фундаментальной в геополитике.Но у стран, уязвимых к небезопасности ВЭФ, часто нет ресурсов для опреснительных заводов регионального масштаба. Те, кто находится в отдаленных районах, также могут столкнуться со строительными трудностями. Кроме того, территориальные проблемы могут затруднить региональное строительство, совместное использование ресурсов и строительство трансграничных трубопроводов.

Децентрализация

В таких случаях децентрализованное опреснение дает ряд преимуществ. Децентрализация означает размещение очистных сооружений непосредственно там, где это необходимо, вместо подключения к большой централизованной водоочистной станции.Количество единиц можно увеличивать или уменьшать по мере необходимости, обеспечивая водную независимость, избегая риска чрезмерного наращивания мощности. Контейнерная упаковка современной технологии водоподготовки вывела децентрализованное опреснение с чертежной доски на рынок.

Интеллектуальное опреснение воды в упаковке

Традиционные большие опреснительные установки требуют значительных инвестиций и места. Чтобы обеспечить питьевой водой после стихийных бедствий или в местах, где невозможно построить огромные предприятия, исследователи, в том числе ученые Массачусетского технологического института, работали над энергоэффективными и недорогими решениями.

Решение NIROBOX ^™ от Fluence, завоевывающее популярность на рынке благодаря своей небольшой занимаемой площади и доступности. Эта небольшая, предварительно укомплектованная децентрализованная система очистки воды может быть установлена ​​быстро и требует примерно на 40% меньше капиталовложений, чем стандартные опреснительные установки по индивидуальному заказу. Готовая к работе упаковка NIROBOX ускоряет доставку и ввод в эксплуатацию.

В течение двух месяцев с момента заказа один 40-футовый контейнер может обеспечить пресной водой 10 000 человек. Один NIROBOX ™ может производить до 264 000 галлонов в сутки (1 000 м³ / сут), а несколько агрегатов могут быть объединены для обеспечения водой населения до 500 000 человек.

В

NIROBOX ™ используются проверенные технологии опреснения в трехступенчатом процессе — дисковая фильтрация, ультрафильтрация и обратный осмос, а также устройство рекуперации энергии, которое снижает потребление энергии примерно на 30%. Можно добавить другое оборудование для доочистки, чтобы сделать воду пригодной для питья или использования в промышленных процессах.

Опреснение солоноватой воды

Узнайте, как опреснительная установка обратного осмоса для солоноватой воды Fluence поставляет питьевую воду в сельский город в Австралии.

Недавние исследования показали, что в U.S., большая часть грунтовых вод, ранее считавшаяся пресной, на самом деле солоновата и небезопасна для потребления. В водоносных горизонтах пресная вода часто находится ближе к поверхности над солоноватой водой. В некоторых случаях солоноватая вода, которая когда-то считалась начинающейся на один или два километра, на самом деле начинается всего в нескольких сотнях метров под обманчиво тонким слоем пресной воды. А поскольку пресноводные водоносные горизонты истощаются из-за перекачки, соленая вода может просачиваться из близлежащей морской воды, делая водоносные горизонты солоноватыми.

С другой стороны, солоноватая вода с более низким содержанием соли, как правило, намного дешевле опреснять, чем морская вода.И хотя такие загрязнители, как мышьяк и нитраты в питательной воде, могут создавать проблемы при обратном опреснении солоноватой воды, загрязнения могут быть удалены с помощью ультрафильтрации или стадии предварительной обработки фильтрующей средой.

Особенно в засушливых районах солоноватоводные водоносные горизонты все чаще рассматриваются как потенциальные источники питьевой воды. Большинство солоноватоводных опреснительных заводов в США находятся во Флориде, но они завоевывают популярность и в других местах. Например, город Антиохия, Калифорния, одобрил строительство стоимостью 64 доллара.Установка по опреснению 5 миллионов солоноватоводных вод для очистки 5 миллионов галлонов солоноватой воды, ежедневно забираемой из реки Сан-Хоакин.

Недавно солоноватоводный водоносный горизонт площадью 15000 квадратных миль был неожиданно обнаружен под дном океана у побережья северо-востока США. Хотя водная ситуация в регионе еще не требует опреснения ресурса, открытие предполагает, что таких водоносных горизонтов может быть намного больше. мир, в котором дефицит уже существует.

Поставка опреснителя везде, где это необходимо

Децентрализованные опреснительные установки, такие как NIROBOX ™ от Fluence, могут помочь эффективно и по доступной цене использовать эти неиспользуемые источники воды на месте.По мере того, как во всем мире усиливается нехватка воды, потребность в опреснении солоноватой и морской воды будет только расти. Свяжитесь с Fluence, чтобы узнать больше об устойчивых решениях для решения ваших конкретных водных проблем.

Опреснение воды: история, достижения и проблемы — Маниш Кумар, Тайлер Калп и Юэсяо Шен | Границы инженерии: отчеты о передовых технологиях с симпозиума

2016 г.

Хайндс Б. 2007. Молекулярная динамика: проект наноразмерного насоса.Природа нанотехнологий 2: 673–674.

Хук Е.М., Элимелек М. 2003. Концентрационная поляризация с усилением кека: новый механизм загрязнения для отводящих соль мембран. Наука об окружающей среде и технологии 37: 5581–5588.

Исраэлачвили Ж.Н. 2011. Межмолекулярные и поверхностные силы, ред. 3-е изд. Берлингтон, Массачусетс: Academic Press.

Licsandru E, Kocsis I, Shen Y-X, Murail S, Legrand Y-M, van der Lee A, Tsai D, Baaden M, Kumar M, Barboiu M. 2016. Искусственные водные каналы без содержания соли, демонстрирующие повышенную диполярную транслокацию воды и протонов.Журнал Американского химического общества 138: 5403–5409.

Loeb S, Sourirajan S. 1963. Деминерализация морской воды с помощью полупроницаемой мембраны. Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе, инженерный факультет.

Mi B. 2014. Мембраны из оксида графена для ионного и молекулярного просеивания. Наука 343: 740–742.

NRC [Национальный исследовательский совет]. 2008. Опреснение: национальный взгляд. Вашингтон, округ Колумбия: Национальная академия прессы.

Рид К., Бретон Э.1959. Поток воды и ионов через целлюлозные мембраны. Журнал прикладной науки о полимерах 1: 133–143.

Шен Y-X, Сабое П.О., Синес ИТ, Эрбакан М., Кумар М. 2014. Биомиметические мембраны: обзор. Журнал мембрановедения 454: 359–381.

Shen YX, Si W, Erbakan M, Decker K, De Zorzi R, Saboe PO, Kang YJ, Majd S, Butler PJ, Walz T., Kumar M. 2015. Искусственные водные каналы с высокой проницаемостью, которые могут самостоятельно собираться в две части. размерные массивы. Слушания Национальной академии наук 112: 9810–9815.

Szeptycki L, Hartge E, Ajami N, Erickson A, Heady WN, LaFeir L, Meister B, Verdone L, Koseff JR. 2016. Морские и прибрежные воздействия опреснения океана в Калифорнии. Отчет Water in the West, Center for Ocean Solutions, Monterey Bay Aquarium и Nature Conservancy. Доступно по адресу http://waterinthewest.stanford.edu/sites/default/files/Desal_Whitepaper_FINAL.pdf.

Ван Э. Н., Карник Р. 2012. Опреснение воды: графен очищает воду. Природные нанотехнологии 7: 552–554.

Werber JR, Deshmukh A, Elimelech M. 2016a. Критическая потребность в повышенной селективности, а не в увеличении водопроницаемости мембран для опреснения воды. Письма об экологической науке и технологиях 3: 112–120.

Werber JR, Osuji CO, Elimelech M. 2016b. Материалы для опреснительных и водоочистных мембран нового поколения. Материалы обзора природы 1: 16018.

Westmoreland JC. 1968. Ячейка с мембраной обратного осмоса, обернутая спирально. Патент США 3,367,504 А.

Чжао Ю., Цю С., Ли Х, Варараттанавеч А.