Ūdens atsāļošana: metodes un iestatījumi

2024 Autors: Howard Calhoun | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-17 10:35

Zinātnieki uzskata, ka cilvēce ir nonākusi periodā, kad uzliesmos konflikti saldūdens dēļ. Ir tikai viens veids, kā atrisināt šo problēmu - atrast labāko ūdens atsāļošanas metodi.

Kas ir ūdens atsāļošana

Jebkurš šķidrums tā sastāvā satur noteiktu sāļu, mikroorganismu, minerālvielu proporciju. Dabiskā vai krāna ūdens attīrīšana no tā izvada kaitīgās vielas. Bet dažreiz tas satur lielu daudzumu sāļu, kas padara to nederīgu patēriņam.

Ūdens demineralizācija ir tajā izšķīdušo sāļu koncentrācijas samazināšanās. Procedūra var būt pilnīga, kad šķidrumā tiek atņemts sāls saturs, vai daļēja, kad tajā paliek noteikts sāls daudzums.

Metodes

Pilnīga atsāļošana tiek veikta šādos veidos:

• Destilācija, termiskā metode.
• Jonu apmaiņas metode.
• Elektrodialīzes metode.
• Membrānas reversā osmoze.

Daļēja sāls noņemšana tiek panākta, izmantojot šādas metodes:

• Kaļķis.
• Barīta mīkstināšana.
• H-kationizācija.
• Sasalšana.

Atsāļošanas metodesūdens prasa gan finanšu, gan enerģijas izmaksas. Apstrādes metodes izvēle ir atkarīga no sāls satura pakāpes sākotnējā šķidrumā, iekārtas produktivitātes, procesa sastāvdaļu (siltuma, elektrības, reaģentu) izmaksām. Katrai no metodēm ir savas priekšrocības, trūkumi un tā notiek ar tehnisko līdzekļu palīdzību.

Daļēja atsāļošana

Ūdeni, kam nav nekādu piemaisījumu, izmanto daudzos rūpnieciskos procesos, un tas ir nepieciešams iekšējam patēriņam ļoti ierobežotam cilvēku skaitam. Sadzīves vajadzībām zināmā mērā ir nepieciešama ūdens demineralizācija. Visbiežāk šķidruma mīkstināšana notiek katjonizējot.

Šajā procesā cietie sāļi tiek aizstāti ar ūdeņraža katjoniem, kas, savukārt, reaģē, iznīcinot bikarbonāta jonus. Produkti veido savienojumu, kas izdalās gāzes veidā. Attīrīšanas pakāpi aprēķina pēc noņemtā kalcija karbonāta daudzuma.

Ūdens destilācija

Ūdens atsāļošana, izmantojot destilācijas metodi, mūsdienās ir vecākā un visizplatītākā metode. Priekšrocība ir tā universālā pieejamība, un trūkums ir procesa augstās izmaksas. Destilētāji tiek izmantoti, lai iegūtu ūdeni bez piemaisījumiem. Tie ir vairāku veidu iztvaicētāji, kuru atšķirība slēpjas konstrukcijā, izmantotās enerģijas veidā. Visizplatītākās ir tvaika un elektriskās ierīces, kas ir dārgas un patērē daudz enerģijas.

Ierīce ir apkures katls (vai vairāki katli)zems spiediens, kur šķidrums pārvēršas tvaikā un atdala sāls koncentrātu. Lai ūdens varētu maksimāli attīrīties, aparātā tiek sasniegta lēnas vārīšanās temperatūra. Šajā režīmā smagie piemaisījumi neietilpst kondensācijas destilātā. Viena no iespējām, kā samazināt izmaksas, ir palielināt posmu skaitu, taču šī instalēšana ir saistīta ar lielu sākotnējo ieguldījumu.

Destilācijas iekārtai papildus tam, ka tās patērē daudz enerģijas, ir iespaidīgas visu detaļu izmaksas. Augstu tīrības pakāpi var nodrošināt dārgas caurules, veidgabali, siltummaiņi, iztvaicētāji no kvarca vai platīna. Citi materiāli nav piemēroti.

Elektroķīmiskā metode

Metodes būtība ir izlaist ūdeni caur elektrisko lauku, kamēr tiek pārnesti sāls joni - katjoni tiek sadalīti uz katodu, bet anjoni - pret anodu. Sistēmai ir trīs nodalījumi, kas veidoti, izmantojot katoda un anoda diafragmas. Vidējā nodalījumā ir ūdens, kas sagatavots atsāļošanai.

Caur straumi tiek laista pastāvīga elektriskā strāva, ar kuras palīdzību sāļi tiek šķiroti katoda un anoda diafragmās. Metode ir ļoti dārga iekārtu izmaksu un elektroenerģijas izmaksu ziņā, tāpēc tā nav plaši izmantota.

Jonu apmaiņa

Visdrošākais veids, kā panākt ūdens atsāļošanu, ir jonu apmaiņas metode. Piemaisījumu nogulsnēšana šādā veidāļauj īsā laikā iegūt tīrāku šķidrumu, kas ir svarīgi rūpnieciskai atsāļošanai. Šī metode ir visrentablākā un nodrošina vislabāko tīrīšanas rezultātu.

Metodes pamatā ir sāļu katjonu un anjonu atdalīšana no šķidruma, attīrīšanas rezultātā var panākt dažādas demineralizācijas pakāpes, līdz pat pilnīgai sāļu izvadīšanai. Ūdens atsāļošana ar jonu apmaiņu notiek, piedaloties jonu apmainītājiem, kas ir ūdenī nešķīstoši polimēri, kas satur kustīgu jonu. Izveidotajos apstākļos sagatavotais polimērs nonāk apmaiņas reakcijā ar tādas pašas zīmes sāls joniem. Jonu apmaiņas ierīces, kas ievietotas ūdens vidē uzbriest, palielinot izmēru 1,5-2 reizes.

Laikam ejot, jonu apmaiņas ierīces savāc ūdenī izšķīdušos sāļus un kļūst blīvāki. Piesātinātie jonu apmainītāji tiek reģenerēti, pēc tam tos attīra. Produktus, kas iegūti no piesātinātiem jonu apmainītājiem, sauc par "eluātiem", tie ietver sāļu un sārmu šķīdumus. Dažas no tām ir vērtīgas vielas, tāpēc tās tiek iznīcinātas kā vērtīgas sastāvdaļas.

Reversā osmoze

Tehniskais progress un saldūdens trūkuma sākums rada jaunas atsāļošanas un atsāļošanas tehnoloģijas. Reversās osmozes apstrādes metode kļūst par populāru metodi, kuras uzticamību garantē membrānu tehnoloģiju attīstība. Rūpniecības interesi izraisa salīdzinoši zemās enerģijas izmaksas. Lielākā daļa šī principa ierīču tiek izmantotas upju ūdens pēcapstrādei, kur to efektivitāte ir vairākkārt pierādīta.

ParMājsaimniecības vajadzībām ir piemērotas ūdens atsāļošanas iekārtas, kas balstītas uz reversās osmozes principu gan enerģijas patēriņa, gan iegūtā produkta kvalitātes ziņā. Reversās osmozes princips ir balstīts uz ūdens pārvietošanos zem spiediena caur membrānu, kas ir necaurlaidīga izšķīdušajiem sāļiem un citiem piemaisījumiem. Ūdens atsāļošanas procesu nodrošina sintētiskas daļēji caurlaidīgas membrānas, kas nespēj aizturēt dažas ūdenī izšķīdinātas gāzes (hlors, oglekļa dioksīds utt.).

Ar reversās osmozes metodi ūdeni attīra no visiem piemaisījumiem, notiek pilnīga demineralizācija, kas ir kaitīga cilvēka organismam. Vairumā gadījumu nespeciālistam ir jāizvēlas starp krāna ūdeni vai apstrādātu ar kādu filtru. Mazākais ļaunums ir ūdens, kurā nav nekādu dabisko sastāvdaļu.

Šodien dažās valstīs jau ir ražotnes dzeramā ūdens ražošanai, kur atsāļošanai izmanto reversās osmozes metodi, un kā papildu pēcapstrāde no tās tiek izņemtas izšķīdušās gāzes. Lai iegūtu normālu, dabiskam tuvu stāvokli, uzņēmumi attīrītam ūdenim pievieno nepieciešamos sāļus pārbaudītā koncentrācijā.

Pamatmetožu plusi un mīnusi

Katrai no ūdens atsāļošanas metodēm ir gan pozitīvas, gan negatīvas īpašības. Tos detalizēti apsverot, varat saprast, kuram dot priekšroku:

• Jonu apmaiņa palīdz iegūt tīrāko ūdeni, sistēma ir uzticama un nereaģē uz mineralizācijas pakāpiavota šķidrums, prasa nelielas aprīkojuma izmaksas. Atsāļošanas process notiek ar minimālu ūdens patēriņa zudumu. Metodes trūkumi ietver strauju vides piesārņojumu ar kaitīgām ķīmiskām vielām, pašu reaģentu augstās izmaksas, sistēma ātri kļūst piesārņota un prasa biežu filtru nomaiņu. Atkritumu un filtru detaļu likvidēšana ir sarežģīta.
• Destilācija. Ūdens atsāļošanas iekārtas, kuru pamatā ir termiskā metode, tiek izmantotas bez ķimikāliju izmantošanas, demonstrē iegūtā šķidruma labo kvalitāti, un ekspluatācijas laikā radušos siltumu var izmantot citām vajadzībām. Šīs metodes atšķirīgā iezīme ir spēja likvidēt ūdenī izšķīdušās gāzes. Metodes trūkumi ietver: augstas enerģijas izmaksas, ūdens attīrīšanas nepieciešamību, instalācijas uzturēšanas izmaksas (visu daļu tīrīšana), augstās aprīkojuma izmaksas.
• Membrānas instalācijas izceļas ar nepretenciozitāti attiecībā uz sākotnējo ūdens stāvokli, procesam nav nepieciešami ķīmiski reaģenti, un tās ir viegli kopjamas. Negatīvās īpašības ir: ūdens sagatavošana apstrādes procesam, liels ūdens daudzums, lai nodrošinātu aparāta darbību, liels enerģijas patēriņš, kas ietekmē galaprodukta izmaksas.

Atsālīšana mājās

Ūdens filtrēšana ir vispieejamākais pēcapstrādes veids. Ir divi izplatīti veidi, kā mājās atsālēt aku vai jūras šķidrumu:

• Ievietojiet ūdens trauku saldētavā un atstājiet, līdz tas ir pilnībā sasalis. Sāls ar daļušķidrums nesasaldēs, ledus ir jāizkausē un var tikt izmantots nekavējoties. Papildu attīrīšanai ir vērts izlaist kausētu ūdeni caur jebkuru sadzīves filtru. Šo metodi sauc par auksto destilāciju.
• Iztvaikošana. Viņi ņem divus dažāda izmēra traukus, lielākajā ielej jūras / sāls ūdeni, mazāko atstāj tukšu un ievieto lielā bļodā. Visu konstrukciju var likt uz plīts sildīšanai vai atstāt saulē, pēc vāka aizvēršanas. Ir nepieciešams panākt lēnu sālsūdens vārīšanu. Tvaiki, kas nesatur sāli, koncentrēsies tukšajā traukā. Iztvaikošanas process saulē noritēs daudz lēnāk. Ar šo metodi tiek iegūts diezgan neliels dzeramā ūdens daudzums.

Ūdens atsāļošana un atsāļošana ar rokdarbu metodēm ir iespējama, taču neefektīva. Labākais risinājums būtu iegādāties mājas tīrīšanas ierīci.

Sadzīves instalācijas

Sadzīves vajadzībām visbiežāk nepieciešamas sistēmas ūdens pēcattīrīšanai. Ūdens filtrēšanu var veikt vairākos veidos:

• Vienkāršākā un pieejamākā ir krūze ar maināmiem filtriem.
• Sprausla ar filtru uz jaucējkrāna.
• Galda ūdens filtri.
• Iegultās sistēmas, kas attīra šķidrumus atkarībā no atrašanās vietas (tikai virtuvē, mājas ūdens padeves ieejas punktā, daudzpakāpju filtri ūdens attīrīšanai no artēziskā urbuma utt.).

Neviena no sadzīves sistēmām nevar pilnībā izvadīt no šķidruma sāļus, taču tās var mīkstināt cieto ūdeni. TajāŠajā gadījumā jums jāzina, ar kādiem elementiem tas ir piesātināts, lai izvēlētos sistēmu, ūdens kasetnes, filtrus vai reaģentus. Atsāļošanas procesam ir nepieciešamas lielas vienības, liela uzstādīšanas zona, lieli finanšu ieguldījumi un sistēmas uzturēšanas pieejamība, kas nav pieejama plašam patērētāju lokam.

Mājsaimniecības tīrīšanas veidi

Šodien plaši tiek izmantoti šādi ūdens apstrādes veidi:

• Ogļu filtrēšana. Ierīce ir trauks, kas piepildīts ar kokogli, aktivētu vai akmeņoglēm. Ūdens, kas iet caur šādu filtru, tiek attīrīts no hlora, eļļainiem elementiem, pesticīdiem, mikroorganismiem, baktērijām utt. Filtrs ir par pieņemamu cenu, izturīgs un viegli lietojams.
• Smalka tīrīšana. Šāda veida filtri ir sadalīti divos veidos - vienfunkcionāli un daudzfunkcionāli. Jebkurai izvēlei ir nepieciešama apkope – nepārtraukta ūdens kasetņu maiņa, armatūras nomaiņa utt.
• Rupja tīrīšana. Noņemiet lielas netīrumu daļiņas (smiltis, rūsu, nogulsnes utt.).
• Dziļa tīrīšana. Šāda veida filtri ietver reversās osmozes sistēmas, daudzpakāpju filtrus utt.

Lielākajā daļā Krievijas reģionu ir nepieciešama tikai papildu ūdens attīrīšana, jo valstī ir pietiekami daudz ūdens resursu. Vienīgais reģions, kur var trūkt saldūdens, ir Krima, kur var būt nepieciešamas rūpnieciskas iekārtas jūras ūdens atsāļošanai. Visām procesu veikšanas ierīcēm ir patents. Ūdens atsāļošana un atsāļošana jāveic, izmantojot zinātniski pamatotas metodes ar obligātu rezultātu pārbaudi laboratorijas apstākļos.