Desalinizacija vode: metode i postavke

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-17 10:20

Naučnici vjeruju da je čovječanstvo došlo u period kada će se sukobi rasplamsati zbog slatke vode. Postoji samo jedan način za rješavanje ovog problema - pronaći najbolju metodu desalinizacije vode.

Šta je desalinizacija vode

Bilo koja tečnost u svom sastavu ima određeni udio soli, mikroorganizama, minerala. Pročišćavanjem prirodne ili vode iz slavine iz nje se uklanjaju štetne tvari. Ali ponekad sadrži veliku količinu soli, što ga čini neprikladnim za konzumaciju.

Demineralizacija vode je smanjenje koncentracije soli rastvorenih u njoj. Postupak može biti totalan, kada je tekućina lišena bilo kakvog sadržaja soli, ili djelomična, kada u njoj ostane određena količina soli.

Metode

Kompletna desalinizacija se izvodi na sljedeće načine:

• Destilacija, termalna metoda.
• Metoda jonske izmjene.
• Metoda elektrodijalize.
• Membranska reverzna osmoza.

Djelomično uklanjanje soli se postiže korištenjem sljedećih metoda:

• Lime.
• Omekšavanje barita.
• H-kationizacija.
• Zamrzavanje.

Metode desalinizacijevoda zahtijeva i finansijske i energetske troškove. Izbor metode obrade ovisi o stupnju sadržaja soli u početnoj tekućini, produktivnosti instalacije, troškovima komponenti procesa (toplota, električna energija, reagensi). Svaka od metoda ima svoje prednosti, nedostatke i javlja se uz pomoć tehničkih sredstava.

Djelimična desalinizacija

Lišena svih nečistoća, voda se koristi u mnogim industrijskim procesima i potrebna je za internu potrošnju vrlo ograničenom broju ljudi. Domaće potrebe zahtijevaju demineralizaciju vode u određenoj mjeri. Najčešće se omekšavanje tečnosti dešava kationizacijom.

U procesu, tvrde soli se zamjenjuju vodoničnim katjonima, koji zauzvrat reaguju uništavajući bikarbonatne jone. Proizvodi formiraju spoj koji se izlučuje kao plin. Stepen prečišćavanja se procjenjuje količinom uklonjenog kalcijum karbonata.

Destilacija vode

Desalinizacija vode metodom destilacije je najstarija i najčešća metoda danas. Prednost je njegova univerzalna dostupnost, a nedostatak visoka cijena procesa. Za dobijanje vode bez nečistoća koriste se destilatori. Radi se o nekoliko vrsta isparivača, a razlika između njih leži u dizajnu, vrsti energije koja se koristi. Najčešći su parni i električni uređaji, koji su skupi i troše mnogo energije.

Aparat je bojler (ili više kotlova)niskog pritiska, gde se tečnost pretvara u paru i odvaja koncentrat soli. Da bi voda bila maksimalno pročišćena, u aparatu se postiže temperatura sporog ključanja. U ovom načinu rada teške nečistoće ne ulaze u kondenzacijski destilat. Jedna od opcija za smanjenje troškova je povećanje broja faza, ali ova instalacija podrazumijeva velika početna ulaganja.

Oprema za destilaciju, osim što troši mnogo energije, ima impresivnu cijenu svih dijelova. Skupe cijevi, fitinzi, izmjenjivači topline, isparivači od kvarca ili platine mogu obezbijediti visok stepen čistoće. Ostali materijali nisu prikladni.

Elektrohemijska metoda

Suština metode je propuštanje vode kroz električno polje, dok se joni soli prenose - katjoni se distribuiraju prema katodi, a anjoni - prema anodi. Sistem ima tri odjeljka, koji su formirani korištenjem katodne i anodne dijafragme. Srednji pretinac sadrži vodu pripremljenu za desalinizaciju.

Kroz tok prolazi konstantna električna struja, uz pomoć koje se soli razvrstavaju u katodnu i anodnu dijafragmu. Metoda je veoma skupa u smislu troškova opreme i električne energije, te stoga nije bila široko korištena.

Jonska izmjena

Najpouzdaniji način za postizanje desalinizacije vode je metoda jonske izmjene. Taloženje nečistoća na ovaj načinomogućava vam da dobijete čistiju tečnost u kratkom vremenu, što je važno za industrijsku desalinizaciju. Metoda je najisplativija i daje najbolji rezultat čišćenja.

Metoda se zasniva na uklanjanju kationa i anjona soli iz tečnosti; kao rezultat prečišćavanja mogu se postići različiti stepeni demineralizacije, sve do potpunog uklanjanja agensa soli. Desalinizacija vode jonskom izmjenom odvija se uz sudjelovanje ionskih izmjenjivača, koji su u vodi netopivi polimeri koji sadrže mobilni ion. U stvorenim uslovima, pripremljeni polimer ulazi u reakciju razmene sa ionima soli istog znaka. Jonski izmjenjivači smješteni u vodenom mediju nabubre, povećavajući veličinu za 1,5-2 puta.

Kako vrijeme prolazi, jonski izmjenjivači sakupljaju soli otopljene u vodi i postaju gušći. Zasićeni jonski izmenjivači se regenerišu, nakon čega se čiste. Proizvodi dobiveni iz zasićenih ionskih izmjenjivača nazivaju se "eluati", oni uključuju otopine soli i alkalija. Neke od njih su vrijedne tvari, pa se odlažu kao vrijedne komponente.

reverzna osmoza

Tehnički napredak i početak nestašice slatke vode dovode do novih tehnologija za desalinizaciju i desalinizaciju. Metoda tretmana reverznom osmozom postaje popularna metoda, čija je pouzdanost zajamčena razvojem membranskih tehnologija. Industrijski interes je uzrokovan relativno niskim troškovima energije. Većina uređaja ovog principa koristi se za naknadni tretman riječne vode, gdje je njihova efikasnost više puta dokazana.

ZaZa kućnu upotrebu, postrojenja za desalinizaciju vode zasnovana na principu reverzne osmoze su pogodna kako u pogledu potrošnje energije tako i u pogledu kvaliteta dobijenog proizvoda. Princip reverzne osmoze zasniva se na prolasku vode pod pritiskom kroz membranu koja je nepropusna za otopljene soli i druge nečistoće. Proces desalinizacije vode osiguravaju sintetičke polupropusne membrane koje ne mogu zadržati neke plinove otopljene u vodi (hlor, ugljični dioksid, itd.).

Metoda reverzne osmoze pročišćava vodu od svih nečistoća, dolazi do potpune demineralizacije koja je štetna za ljudski organizam. U većini slučajeva laik mora birati između vode iz slavine ili tretirane nekom vrstom filtera. Manje zlo je voda, lišena svih prirodnih sastojaka.

Danas u nekim zemljama već postoje pogoni za proizvodnju vode za piće, gdje se za desalinizaciju koristi metoda reverzne osmoze, a iz nje se kao dodatni naknadni tretman uklanjaju otopljeni plinovi. Da bi je dobila normalno stanje blisko prirodnom, preduzeća dodaju potrebne soli u provjerenoj koncentraciji u pročišćenu vodu.

Prednosti i nedostaci osnovnih metoda

Svaka od metoda desalinizacije vode ima i pozitivne i negativne kvalitete. Nakon što ih detaljno razmotrite, možete razumjeti kojem od njih dati prednost:

• Jonska izmjena pomaže da se dobije najčistija voda, sistem je pouzdan i ne reaguje na stepen mineralizacijeizvorna tečnost, zahteva male troškove opreme. Proces desalinizacije odvija se uz minimalan gubitak potrošnje vode. Nedostaci metode uključuju brzo zagađenje okoliša štetnim kemikalijama, visoku cijenu samih reagensa, sistem se brzo kontaminira i zahtijeva čestu zamjenu filtera. Odlaganje otpada i dijelova filtera je teško.
• Destilacija. Postrojenja za desalinizaciju vode bazirana na termalnoj metodi koriste se bez upotrebe hemikalija, pokazuju dobar kvalitet dobijene tečnosti, a toplota koja se stvara tokom rada može se koristiti za druge potrebe. Posebnost ove metode je sposobnost uklanjanja plinova otopljenih u vodi. Nedostaci metode uključuju: visoke troškove energije, potrebu za tretmanom vode, troškove održavanja instalacije (čišćenje svih dijelova), visoku cijenu opreme.
• Membranske instalacije odlikuju se nepretencioznošću prema početnom stanju vode, proces ne zahtijeva hemijske reagense i lako se održava. Negativne kvalitete su: priprema vode za proces tretmana, velika količina vode koja osigurava rad aparata, velika potrošnja energije, što utiče na cijenu finalnog proizvoda.

Odslađivanje kod kuće

Filtracija vode je najpovoljniji način naknadnog tretmana. Postoje dva uobičajena načina za odslađivanje bunara ili morske tekućine kod kuće:

• Stavite posudu s vodom u zamrzivač i ostavite dok se potpuno ne zamrzne. Posolite s dijelomtečnost se neće smrznuti, led treba otopiti i može se odmah koristiti. Za dodatno pročišćavanje, vrijedi proći otopljenu vodu kroz bilo koji kućni filter. Metoda se zove hladna destilacija.
• Evaporation. Uzimaju dvije posude različitih veličina, u veću sipaju morsku/slanu vodu, manju ostave praznu i stavljaju u veliku zdjelu. Cijela konstrukcija se može staviti na štednjak radi grijanja ili ostaviti na suncu, nakon što zatvorite poklopac. Potrebno je postići sporo ključanje slane vode. Pare bez soli će se koncentrirati u praznom spremniku. Proces isparavanja na suncu će se odvijati mnogo sporije. Ovom metodom se dobija prilično mala količina vode za piće.

Desalinizacija i desalinizacija vode ručnim metodama je moguća, ali neefikasna. Najbolja opcija bi bila kupovina jedinice za čišćenje u domaćinstvu.

Domaće instalacije

Za kućne potrebe najčešće su potrebni sistemi za naknadni tretman vode. Filtracija vode se može izvesti na nekoliko načina:

• Najlakši i najpristupačniji je vrč sa zamjenjivim filterima.
• Mlaznica sa filterom na slavini.
• Stolni filteri za vodu.
• Ugrađeni sistemi koji prečišćavaju tečnosti u zavisnosti od lokacije (samo u kuhinji, na ulazu vodovoda u kuću, višestepeni filteri za prečišćavanje vode iz arteškog bunara, itd.).

Nijedan od kućnih sistema ne može u potpunosti eliminisati soli iz tečnosti, ali može omekšati tvrdu vodu. U tomeU slučaju, morate znati kojim elementima je zasićen da biste odabrali sistem, kertridže za vodu, filtere ili reagense. Proces desalinizacije zahtijeva velike jedinice, veliku instalacijsku površinu, velika finansijska ulaganja i dostupnost održavanja sistema, što nije dostupno širokom krugu potrošača.

Vrste čišćenja u domaćinstvu

Danas se široko koriste sljedeće vrste tretmana vode:

• Filtracija uglja. Uređaj je posuda napunjena ugljem, aktivnim ili ugljem. Voda koja prolazi kroz takav filter je prečišćena od hlora, uljnih elemenata, pesticida, mikroorganizama, bakterija, itd. Filter je pristupačan, izdržljiv i jednostavan za upotrebu.
• Fino čišćenje. Ova vrsta filtera je podijeljena u dvije vrste - jednofunkcionalne i višenamjenske. Svaki izbor zahtijeva održavanje - stalnu promjenu spremnika za vodu, zamjenu fitinga, itd.
• Grubo čišćenje. Uklonite velike čestice prljavštine (pijesak, rđa, sediment, itd.).
• Dubinsko čišćenje. Ovaj tip filtera uključuje sisteme reverzne osmoze, višestepene filtere, itd.

U većini regiona Rusije potrebno je samo dodatno prečišćavanje vode, jer u zemlji ima dovoljno vodnih resursa. Jedina regija u kojoj može postojati nedostatak slatke vode je Krim, koji može zahtijevati industrijske instalacije za desalinizaciju morske vode. Svi uređaji za izvođenje procesa imaju patent. Desalinizaciju i desalinizaciju vode vršiti naučno utemeljenim metodama uz obavezno ispitivanje rezultata u laboratorijskim uslovima.