Опреснение воды: самые распространённые способы

Единственным источником водоснабжения на территории населённого пункта могут являться подземные воды из артезианских скважин.

установка опреснения воды
Пресная вода — источник жизни для всего живого

Артезианская вода относится к солоноватой сульфатного типа. Показатели минерализации, жёсткости и содержания сульфатов превышают предельно допустимые для питьевой воды в несколько раз. Она непригодна для питья.

И всё же за неимением других источников, люди используют артезианскую воду как питьевую. Поэтому для обеспечения населения питьевой водой требуется опреснение добываемой из скважин воды. Существует много способов опреснения артезианской воды. Проблема состоит только в том, что все эти способы достаточно дороги.

Очистка воды методом опреснения воды достигается несколькими методами:

  • Дистилляция;
  • Ионный обмен;
  • Электродиализ;
  • Вымораживание;
  • Гелиоопреснение;
  • Обратный осмос (гиперфильтрация);
  • Химическое осаждение;
  • Перегонка (дистилляция).

Процесс дистилляции основан на том, что вода является летучим веществом, а соли нелетучими.

Опреснение воды методом дистилляции довольно простой процесс. Проблема состоит только в том, что при выпаривании пресной воды осаждается много солей, которые способствуют образованию накипи и ухудшению теплопроводности сосудов, засорению труб. Если производить умягчение воды при помощи ионообменных смол, то этот способ окажется ещё дороже.

опреснение воды
Опреснение воды путем испарения

Можно использовать термохимическое умягчение воды, то есть дозирование в неё перед подачей в опреснительную установку веществ, осаждающих кальций и магний.

Это — наиболее эффективный способ умягчения воды, но он требует значительных затрат, существенно увеличивает себестоимость получаемой пресной воды. Рентабельность метода может повысить утилизация побочных продуктов.

Большая часть затрат при дистилляции связана с расходом тепловой энергии. От стоимости чистой воды стоимость пара составляет около 40%. Есть также способы, где опреснение воды связано с её замораживанием. Когда из артезианской воды образуется лёд, то растворённые в ней соли не попадают в него. Но этот способ тоже требует большого количества энергии.

Обратный осмос

В этом случае отделение пресной воды от растворённых в ней солей производят при помощи мембраны, непроницаемой для солей. Мембрану помещают между пресной водой и рассолом. Для выравнивания концентрации вода проникает в рассол. Чтобы прекратить проникание воды в раствор, необходимо прикладывать осмотическое давление.

Если давление, прикладываемое к рассолу, превышает осмотическое, то через мембрану будет выдавливаться пресная вода из рассола. Такой способ называется обратным осмосом. Для этого артезианскую воду накачивают в камеры под высоким давлением.

В камерах стенки изготовлены из полупроницаемых мембран. Когда вода проходит через мембраны, концентрация солей увеличивается, повышается осмотическое давление и уменьшается поток опреснённой воды. Для воспрепятствования этому нужно постоянно прокачивать артезианскую воду. Поток проходящей через мембрану пресной воды зависит от прикладываемого давления.

Трубы, применяемые при обратном осмосе, изготавливают из пористых веществ, выложенных изнутри пленкой из ацетата целлюлозы. Роль полупроницаемой мембраны играет ацетат целлюлозы. Скорость проникновения артезианской воды через мембрану невелика. В течение суток можно получить около 700 литров пресной воды с одного кв. метра мембраны.

Проблемы, возникающие при опреснении артезианской воды обратным осмосом:

  • Слишком высокое давление может разорвать мембрану;
  • Мембрана может забиться солями;
  • Пропускать большое количество растворённых солей.

Ионный обмен

опреснение воды
Чистая вода-истинное удовольствие!

Ионообменное опреснение воды заключается в фильтровании насыщенной солями воды через анионитные и катионитные фильтры, которые периодически регенерируют кислотой и щёлочью. Некоторые вещества способны свободно обмениваться ионами с растворами солей. Это твёрдые электролиты, которые подразделяются на катиониты и аниониты. У катионитов анионы представлены в виде полимеров, нерастворимых в воде. Аниониты представляют собой твердые основания, их анионы подвижны и способны обмениваться с анионами других растворов.

Вода последовательно проходит через катионит и анионит и таким способом обессоливается. Постепенно обменная способность смол снижается и их необходимо регенерировать. Чаще всего этот метод используется в качестве водоподготовки в частных домах для создания автономной системы водоснабжения.

Ионообменный способ обладает рядом достоинств:

  • Простота оборудования;
  • Небольшой расход исходной воды для собственных нужд (15—20%);
  • Малый расход электроэнергии;
  • Небольшой объем сбросных вод.

В качестве недостатка можно назвать повышенный расход реагентов.

Электродиализ

Этот метод получил широкое распространение после создания производств селективных ионообменных мембран из ионитных смол. Такой мембраной нужно ограничить раствор электролита и по обе стороны мембраны поместить электроды, связанные с источником постоянного тока. В этом случае мембрана будет проявлять свойства униполярного проводника. Если мембрана изготовлена из катионита, то она будет пропускать только положительно заряженные ионы, а анионитовая мембрана будет пропускать отрицательно заряженные ионы.

Электродиализное опреснение артезианской воды основано на селективности ионообменных мембран. Мембраны изготавливаются из полиэтилена или полипропилена. Они имеют низкое электрическое сопротивление, высокую селективность и высокую механическую прочность.

Гелиоопреснение

Суть этого метода заключена в том, что в бассейне с артезианской водой под воздействием солнечной радиации происходит ее испарение. При конденсации пара образуется дистиллят. Он собирается в желобах, а рассол удаляется в дренаж.

Солнечные опреснители получили широкое распространение на Аравийском полуострове. Их целесообразно использовать не только для питьевого водоснабжения, но и для опреснения грунтовых вод с высоким содержанием минералов.

Гелиоопреснитель площадью 12 м2 способен вырабатывать в сутки до 1000 литров питьевой воды. В отличие от других методов опреснения этот метод не требует большого расхода электрической энергии.

Одним из его недостатков является сложность конструкции и большие параметры опреснения. Гелиооперснители целесообразно использовать только в странах с повышенным солнечным излучением.

Химическое осаждение

Этот способ основан на том, что некоторые растворённые соли можно перевести в нерастворённые путём выпадения в осадок. Так, например, соли магния осаждаются содой, сульфаты удаляются под действием гидрата окиси бария.

Способ химического осаждения требует дорогостоящих химических реагентов, к тому же установка опреснения воды тоже не из дешёвых, поэтому он очень ограничено применяется на практике.

Опреснение вымораживанием

Этот метод очень трудоёмкий, его невозможно автоматизировать. Очень сложно спрогнозировать степень очистки, иногда требуется применять несколько циклов замораживания.

Кроме того, такое опреснение воды не гарантирует полной дезинфекции воды. В первую очередь замерзает тяжёлая вода, содержащая изотоп водорода, который считается радиоактивным. Чтобы избежать этого нужно убирать первый слой замораживания, что ещё больше затрудняет и без того непростой способ получения пресной воды.

domnuzhen.ru
Adblock
detector