Как опреснить?

Нехватка воды в разных странах мира, их опыт по созданию опреснителя для морской воды

В почве и наземных водоемах сосредоточена треть мировых запасов пресной воды. Две трети чистейших водных залежей находятся в замороженном состоянии — в виде льда и снега на высокогорных ледниках, к которым многие государства не имеют доступа. Пресные воды расходуются человечеством столь скоро, что природа не поспевает восполнять запасы.

В России имеются большие пресноводные залежи — наземные и подземные источники расположены, в основном, в труднодоступных, северных и безлюдных сибирских широтах. На центральные и южные районы с высокой плотностью населения, где развиты производства и сельское хозяйство, приходится лишь 20 % пресных запасов. Южные окраины страны, где 90 % территорий отведено аграрному промыслу, испытывают недостачу питьевой и поливной воды. Нехватка ощущается в Ставрополье, Оренбуржье, Прикаспийском районе, Волгоградской области. В районах с запасами соленой воды может исправить ситуацию опреснители для соленой воды.

Проблема касается не только России. В Туркмении, Казахстане, на Кавказе и Украине сосредоточены огромные запасы минеральных ресурсов, а пресноводных источников мало. Более чем в 80 государствах ощущается дефицит питьевой воды, в некоторых из них ситуация критическая — остро не хватает или совсем нет воды для питья, для полива растений, для промышленных нужд. В Израиле, Чили, Кувейте, странах Африки незначительные пресноводные запасы не соответствуют потребностям населения. В этих странах усугубляют ситуацию малое количество осадков и отсутствие интенсивного природного круговорота воды.

Для жителей прибрежных зон проблема легко решается с помощью морских опреснителей воды. Крупные станции по очистке от солей установлены в Саудовской Аравии, ОАЭ, Кувейте — там проблема решена на государственном уровне. Алжир, Испания, Австралия также разрабатывают госпрограммы по промышленному производству пресной воды.

Обслуживание прибора

Техническое обслуживание устройства следует осуществлять каждую неделю, каждый месяц и один раз в квартал.

Раз в неделю требуется внешний осмотр прибора. Стоит также проверить правильность работы насосных сальников и редко использующихся клапанов. Устранить неплотные прилегания и всевозможные протекания в стыках. Раз в месяц сверх еженедельного осмотра требуется проводить чистку сетки фильтра забортной воды, а также смазывать подшипники насосов. Раз в квартал проверяется расходомер, проводится замена протекторов на трубах, рассола и насосах. Очищаются распыливающие отверстия кольцевой трубки испарителя, осуществляется замена сальниковых набивок у насосов.

Какое море самое соленое в нашей стране?

Территорию Российской Федерации омывают воды двенадцати морей. В разных частях этих водоемов содержание соли сильно отличается, однако наиболее соленым из них принято считать Японское море. Итак, самое соленое море, омывающее Россию, соединено с Тихим океаном и другими морями через четыре пролива. Японское море, помимо нашего государства, омывает берега таких стран, как Япония, КНДР и Республика Корея. Площадь, занимаемая морем, равна 1062 км 2 .

Соленость воды в Японском море находится в пределах от 33,7 до 34,3%, что уступает аналогичным показателям вод Мирового океана. Максимальная глубина моря составляет 3742 м. Северная часть водоема замерзает в зимний период. Здесь властвует умеренный, муссонный климат. В наиболее холодные месяцы, которыми в данном регионе являются январь и февраль, среднее значение температуры воздуха в северной части Японского моря составляет порядка — 20 градусов, тогда как на юге она в это время гораздо выше – до +5 градусов. Осенью на Японском море увеличивается число тайфунов, к возникновению которых приводят ураганы. В это время самые крупные волны могут достигать в высоту 12 м.

В этом море преобладают естественные границы, однако в некоторых районах они условны. Это не только самое соленое море, омывающее российское побережье, но и одно из крупнейших и глубочайших морей РФ. На всей территории, занимаемой морем, властвует муссонный климат, который в данном районе проявляет себя наиболее ярко. Здесь господствуют сильные ветры (скорость порядка 12-15 м/с и больше), дующие с северо-запада. Осенью над морем проносятся тайфуны, которые сопровождаются порывистыми ураганными ветрами. Еще одной характерной особенностью, присущей Японскому морю, является тот факт, что в него впадает достаточно мало рек, большинство из которых стекают с гор.

О том, что в море вода соленая на вкус, известно каждому. Но не все знают, что количество соли в разных морях и океанах, как и химический состав соляного раствора, существенно различается. В некоторых морях соли сравнительно немного, в других же, напротив, вода является более соленой, чем обычно.

Опреснение воды Черного моря

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

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

Солесодержание воды

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

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

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

Источником серы

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

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

Как опреснить воду в походных условиях

Конечно, от непредвиденных ситуаций никто не застрахован, и каждый из нас может оказаться перед выбором – погибнуть от жажды либо попытаться ее утолить при помощи соленой жидкости. Оба варианта неприемлемы, так как приведут к смерти. А вот попытаться опреснить морскую воду, используя подручные средства, все же под силу любому человеку.

Для того, чтобы получить живительную влагу из морской воды, понадобятся две емкости разного диаметра. В идеале подойдут обычные походные миски и котелки. Но при их отсутствии можно приспособить для дела все, что найдется под рукой, включая половинки кокосовых скорлупок. Итак, в ту емкость, что побольше, необходимо налить воду из моря, а внутрь поставить емкость поменьше. Чтобы она не всплывала на поверхность, а была примерно наполовину погружена в жидкость, на дно маленькой емкости следует положить камешек. Получается весьма простая и удобная конструкция для дистилляции в естественных условиях.

Как она работает? Достаточно просто, необходимо лишь накрыть обе емкости крышкой, чтобы влага не испарялась в атмосферу, а затем поставить всю конструкцию на солнце. Под его воздействием соленая вода постепенно начнет превращаться в пар, который, за неимением других вариантов, будет оседать на поверхности второй емкости. Таким образом за несколько часов при жаркой погоде можно получить порядка 1 литра пресной воды, пригодной для питья. Не ждите, что у нее будет отменный родниковый вкус. Но утолить жажду такой жидкостью в экстремальных ситуациях вы сможете без вреда для здоровья. Полученный таким образом дистиллят пригоден для употребления в течение нескольких суток, после чего становится прекрасной питательной средой для микроорганизмов.

Саудовская Аравия

Соленая Вода Conversion Corporation Саудовская Аравия обеспечивает 50% муниципальную воду в Королевстве, действует ряд опреснительных установок, и заключил контракт 1,892 млрд $ консорциума японо-южнокорейского построить новый завод , способный производить миллиард литров в day, открытие в конце 2013 года. В настоящее время они управляют 32 заводами в Королевстве; один пример на Шоаиба стоит 1,06 миллиарда долларов и производит 450 миллионов литров в день.

• Завод Corniche RO (Урожай) (управляется SAWACO )
• Джубайль 1,400,000 м 3 / сутки
• Завод в Северном Обхоре (управляется SAWACO )
• Rabigh 7000 м 3 / сутки (обслуживается wetico)
• планируется к завершению 2018 Rabigh II 600000 м 3 / сутки (в стадии строительства Saline Water Conversion Corporation)
• Электроэнергетическая и опреснительная установка Рас-Аль-Хайра (управляемая Saline Water Conversion Corporation) Гибридная установка, обслуживающая Эр-Рияд, построенная в 2014 году и производящая 1 036 000 м 3 воды в день и 2 400 МВт электроэнергии.
• Шуайба III 150 000 м 3 / сутки (оператор Doosan)
• Завод Корниш в Южной Джидде (SOJECO) (управляется SAWACO )
• Yanbu Multi Effect Distillation (MED), Саудовская Аравия 146160 м 3 / сутки

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.

Как выбрать для использования?

Особенности выбора устройства зависят от того, где оно будет использоваться.

На яхте

С учетом условий эксплуатации на яхте или на катере, нужно обратить внимание на следующие детали:

1. Все части оборудования, которые контактируют с морской водой, должны обладать повышенной устойчивостью к коррозии, им нужна дополнительная защита.

2. Мощность и производительность подбираются с учетом величины судна, числа человек на борту, наличия агрегатов, для обслуживания которых нужна пресная вода.
3. Желательно выбирать оборудование с высоким уровнем автоматизации процесса, чтобы минимизировать ручную работу.
4. Низкий уровень шума при работе является одним из важнейших критериев выбора.
5. Оборудование должно отличаться высокой энергоэффективностью, поскольку будет работать в таких условиях, когда экономия энергии считается решающим фактором.

Дома

Для домашнего оборудования важнейшими критериями выбора являются легкость, компактность, а также простота установки и эксплуатации. Желательно подбирать модели с низким уровнем шума.

Дистилляция

В ходе дистилляции морская вода нагревается за счет различных видов энергии. Молекулы воды имеют большую подвижность, чем ионы растворенных солей, легче переходят в газовую фазу (испаряются), которая удаляется с последующим конденсированием из неё чистой воды.

В ходе данного процесса энергия затрачивается как на переход воды в газовую фазу, так и на переводы газовой фазы в жидкую.

Снижение необходимого для испарения количества подводимого тепла можно получить, используя метод вакуумной дистилляции, который отличается от классической схемы разряжением, создаваемым в испарителе. Температура закипания воды при понижении давления снижается, что обеспечивает снижение энергозатрат и повышение КПД установки в целом.

Для более полного использования тепловой энергии используют процесс многоступенчатой дистилляции (флеш дистилляции), в ходе которого испарение происходит в разряженной среде, а тепловая энергия используется максимально (утилизация тепла, уносимого потоком сконденсированной воды).

Данная технология позволяет более эффективно использовать энергию, т. к. при снижении давления газовой фазы над жидкой снижается температура кипения последней, а движение потоков продуктов противотоком позволяет минимизировать унос тепла как с очищенной водой, так и отводимым остатком.

Другим вариантом проведения процесса очистки при испарении/конденсации воды является термокомпрессионная дистилляция. При реализации данного метода очистки исходная вода переводится в газообразное состояние за счет энергии, выделяемой при конденсации воды очищенной. Для этого перешедшую в пар воду из испарителя откачивают специальным компрессором, который так же служит для создания повышенного давления пара в конденсаторе.

Благодаря разнице давлений в испарителе и конденсаторе выделяемой при конденсации (при повышенном давлении) энергии достаточно для перевода в газовую фазу исходной воды (при пониженном давлении) и практически не требуется расходовать стороннюю энергию для осуществления такого перехода.

Опреснитель Desolenator: бесплатная питьевая вода в течение 20 лет всего за $479

«Вода, вода, кругом вода», — поётся в одной из старых советских песен. Однако на сегодня по-прежнему важнейшей и требующей как можно скорейшего решения проблемой остаётся нехватка пригодной для питья чистой воды во многих регионах нашей планеты.

Выходом из сложившейся ситуации частично являются высокопроизводительные установки-опреснители, но такие системы имеют ряд недостатков: низкая мобильность, высокая стоимость изделия, а главное — энергоёмкость, что делает рациональность их применения в небольших деревеньках, расположенных вдали от районных центров, весьма сомнительной.  

Альтернативой, позволяющей получать питьевую воду из любого источника, стало разрабатываемое в рамках Indiegogo-стартапа «Desolenator: transforming sunshine into water» устройство. Особенностью мобильного опреснителя небольших габаритов стало сразу несколько технических преимуществ над существующими сегодня аналогами:

• работа от солнечной энергии без необходимости подключать Desolenator в сеть;
• возможность за считанные минуты развернуть и запустить систему, а также в одиночку перемещать её благодаря продуманной конструкции с колёсами для транспортировки;
• низкая стоимость и обещанный разработчиками 20-летний срок непрерывной эксплуатации без дополнительных финансовых затрат на обслуживание и покупки расходных материалов, которых в Desolenator попросту нет;
• интуитивное управление с выводом всей необходимой информации на встроенный LCD-дисплей, а также настройка системы с помощью мобильного устройства. 

Desolenator — это проект недорогой мобильной системы опреснения/очищения воды, работающей от солнечной энергии. Питание установки обеспечивается лишь фотоэлементами, тепло и электричество которых позволяет из загрязнённой и морской воды получать за сутки до 15 литров питьевой исключительно за счёт бесплатного возобновляемого источника энергии.  

Особенностью Desolenator можно назвать отсутствие склонных в поломкам подвижных механизмов конструкции и требующих регулярной замены в процессе эксплуатации расходных компонентов — мембран для фильтрации.

Рассматриваемая установка, в отличие от существующих систем классического способа очистки, не задействует технологию обратного осмоса, что позволило разработчикам избавиться от ненадёжных при каждодневном применении деталей конструкции. 

Циклический процесс очистки солёной воды в Desolenator выглядит следующим образом: первоначально нагрев жидкости происходит так же, как и в солнечных коллекторах — устройствах, использующих энергию солнца не для выработки электричества, а для повышения температуры материала-теплоносителя.

Доводится до кипения вода в отдельной ёмкости уже при помощи спирального электроводонагревателя. Применение двойного остекления и качественной изоляции помогает избежать ненужных теплопотерь. Образовавшийся в итоге пар попадает в темплообменный контур и повторно нагревает следующий объём жидкости, подлежащей очистке.

Затем этот же пар конденсируется, превращаясь в готовую к употреблению воду. 

Единоразовое приобретение Desolenator позволит в течение следующих 20 лет довольствоваться питьевой водой без дополнительных затрат, тем самым предлагая покупателю самый дешёвый способ получения пригодной для употребления и приготовления пищи воды.

Всё, что сейчас необходимо авторам проекта, которые для финансирования своего действительно полезного начинания выбрали площадку Indiegogo, это собрать $150 тыс. Идея пока сумела привлечь инвестиций в размере $89 тыс.

, но до окончания краудфандинга остаётся ещё около 20 дней.

Стоимость устройства для успевших оформить предзаказ — $479, а начало поставок очистителя воды запланировано на октябрь 2015 года.

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.

Из морской в питьевую: как опресняют воду

К 2050 году половине населения Земли будет не хватать питьевой воды, говорят специалисты из ООН. Более того, нехватку воды люди станут ощущать лет через 10. Изменить ситуацию могут лишь технологии опреснения морской воды. О них расскажет корреспондент “Вестей FM” Андрей Хохлов .

Опреснить воду в принципе можно, даже не используя специальные технологии. Для этого просто нужно взять обычную пластиковую бутылку, разрезать ее пополам, в часть с донышком залить морскую воду, закрыть ее второй частью, предварительно согнув края вверх на срезе, и оставить самодельный опреснитель на солнцепеке, рассказывает автор видео на YouTube: “Налитая морская вода будет от солнечных лучей испаряться и конденсироваться, так как у нас на внутренней поверхности этой бутылки крышка закрыта. Конденсат должен стекать на те желобки, которые мы выдавили. Я надеюсь, что к завтрашнему утру здесь будет воды хотя бы на пару глотков”.

И, судя по реакции автора, на вкус вода ничем не отличалась от той, которую мы пьем каждый день.

Атомные и электростанции обычно используют морскую воду для охлаждения конденсаторов. После этого по трубам она поступает на опреснительный завод. До того как из воды извлекут соль, она проходит несколько стадий очистки. Сначала её пропускают через сетку, которая задерживает крупный мусор, водоросли и прочие частицы, а потом в воду добавляют гипохлорит натрия (для дезинфекции) и хлорид железа. Последний связывает нежелательные песчинки вместе, утяжеляет и опускает их вниз. Так из воды извлекается большая часть грязи. Потом жидкость прогоняют через песочные фильтры, а на самой последней стадии очистки в нее добавляют диатомит – порошок, состоящий из ископаемых водорослей. Он удаляет самые мелкие частицы. Теперь морская вода полностью очищена и готова к удалению соли.

Есть всего 2 способа извлечения соли из жидкости. Первый – термический. Это именно то, что произошло с бутылкой на солнцепеке, говорит руководитель Лаборатории глубокой очистки воды Александр Смирнов.

Это интересно: Как можно обеззараживать воду предназначенную для питья

СМИРНОВ: Первая процедура опреснения очень проста – это метод термической дистилляции. Воду нагревают таким образом, что её молекула улетучивается и получается пар, который конденсируется. И дальше из него готовят питьевую воду.

Второй способ – намного сложнее: воду загоняют в трубу со специальными встроенными мембранами. Она представляет собой цилиндр со слоями из пластиковых листов. В них – поры диаметром тоньше человеческого волоса. Они способны задержать молекулы соли, говорит Александр Смирнов.

СМИРНОВ: Это фильтрование смеси воды и солей (морская вода – это смесь воды и солей) через специальные фильтры-мембраны с очень маленьким отверстием, в которых соединения соли с крупными молекулами отделяются в виде концентрата. А вода и маленькие молекулы – проходят. В зависимости от того, какое у вас будет отверстие, пройдет больше или меньше.

Если после этого попробовать воду, то у нее будет очень странный вкус. Дело в том, что вместе с солью и прочими нежелательными частицами ушли и естественные минералы. Использовать ее в технических нуждах тоже не стоит – она повредит трубы. Чтобы эта жидкость стала настоящей водой, в нее добавляют известь и углекислый газ. Эти элементы восстанавливают кислотно-щелочной баланс, а также количество минеральных веществ и естественный вкус.

Конечно, опреснение воды стоит денег. По некоторым подсчетам, кубометр пресной воды стоит от 1 до 1,5 долларов, в некоторых случаях – больше. Например, в Израиле гражданин платит за воду, которую в основном берут в Средиземном море, 40 долларов в месяц.