В зависимости от количества солей, вода бывает нескольких типов:
- Морская. Вода из морей и океанов перенасыщена солями, непригодна для питья без дополнительной обработки. Ее промышленная очистка и обессоливание распространены в различных странах: ОАЭ, Иран, Алжир и другие засушливые регионы.
- Солоноватая. Вода с уменьшенным количеством солей по сравнению с морской — от 0,5 до 30 граммов на литр. В зависимости от состава и примесей, на вкус она может быть схожа с пресной.
В солоноватой воде могут содержаться различные примеси: механические загрязнители (нерастворимые песок, грязь), биологические, обычная (NaCl) и соли металлов, например, кальция и магния. Она требует предварительной очистки, не может употребляться для питья.
Технически часть питьевой воды также можно отнести к солоноватой. Она имеет посторонние привкусы, например, горчинку, при кипячении образует накипь. Такая вода поступает в дома:
- Из водопровода. Предварительно очищенная на городских станциях пресная вода загрязняется при транспортировке. В нее могут попадать соли и металлы из грунта, проходящие через изношенные стенки труб.
- Из скважин и колодцев. Вода, поступающая из подземных источников, в большинстве случаев загрязнена естественными природными примесями. Она проходит через слои грунта, меловых и других пород.
Выявив виды воды по солености и ее проблемы, выделим два типа ее очистки от солей:
- Опреснение. Используется для морской и солоноватой воды с большим количеством солей (1 грамм на литр и более). Опреснение позволяет удалить большое количество NaCl и других примесей.
- Обессоливание и умягчение. Может проводиться в домашних условиях, используется при производстве питьевой воды. Позволяет устранить сравнительно небольшое количество солей, содержащихся в жидкости. Простейший способ обессолить и смягчить воду дома — установить проточный фильтр обратного осмоса.
Опреснение — это естественный процесс, происходящий в природе. Вода постепенно испаряется из морей и океанов. Конденсируясь в облаках, она выпадает в виде пресного дождя. Соль, в отличие от H2O и ряда примесей, испариться не может — она делает это при температуре около +1400 градусов по Цельсию. На этом принципе основывается технология солнечной и термической дистилляции. Ниже мы более подробно рассмотрим эти и другие способы опреснения, методы обессоливания и умягчения воды.
Солнечная дистилляция
Солнечная дистилляция полностью имитирует естественный природный процесс. Вода нагревается энергией солнца, превращается в пар и конденсируется. Упрощенно схема дистилляции выглядит следующим образом:
Солнце прогревает стенки сосуда, заставляя соленую воду испаряться. Пар конденсируется на стенках, расположенных под углом. По ним опресненная вода стекает в емкости.
Солнечная дистилляция (СД) — это самый дешевый и малоэффективный метод опреснения и обессоливания воды. Он создает около 2-3 литров на один квадратный метр площади конструкции по очистке жидкости. Метод активно применяется в засушливых районах. Одна установка для СД позволяет обеспечить питьевой водой 2-4 человек.
Простейшая установка для солнечной дистилляции. «Перегонный куб» с эффективностью около 0,5 литра пресной воды в час.
Сравнительно низкая эффективность солнечного метода опреснения и обессоливания воды не делает его популярным для промышленности. Крупные установки строились в Греции, Австралии, Индии, Пакистане и Китае в 1960-1970 годах. На данный момент они работают, выдавая меньше пресной воды по сравнению с другими опреснителями, использующими более современные технологии.
Термическая дистилляция
Термическая дистилляция — это усовершенствованный «солнечный» метод опреснения и обессоливания. Он бывает трех типов:
- Многоступенчатый мгновенный. Вода под большим напором проходит через несколько камер с нагревателями. По мере движения увеличивается давление, уменьшающее температуру кипения до 60-70 градусов. Вода быстро закипает, влага конденсируется и собирается.
- Парокомпрессионный. Усовершенствованный способ тепловой дистилляции. Вода нагревается и генерирует пар. Он попадает в камеру с повышенным давлением. Эта энергия используется для дальнейшего нагрева соленой воды. Пар поступает в конденсатор, охлаждается и превращается в пресную жидкость.
Термическая дистилляция — это способ обессоливания и опреснения, используемый в промышленности. Он дает возможность быстро получить большие объемы питьевой воды.
Схема работы установки парокомпрессионной термической дистилляции.
Прямой и обратный осмос
Прямой и обратный осмос — это два схожих способа очистки воды от солей и примесей. Они основываются на пропуске жидкости через специальную тонкопористую фильтрующую мембрану с порами размером менее 0,0001 микрона. Она задерживает все соли, загрязнения и примеси, давая возможность просочиться только молекулам Н2О.
Прямой осмос относится к химическому методу обессоливания воды:
Схема действия прямого осмоса. Специальный раствор карбоната аммония «вытягивает» воду через фильтрующую мембрану, задерживающую все загрязнения и соли. В дальнейшем, воду нагревают до +80 градусов, карбонат аммония выпадает в осадок и отфильтровывается.
Основной недостаток процесса — необходимость дополнительной обработки воды после очистки. Этого минуса лишена технология обратного осмоса. При ней вода подается на мембрану под высоким давлением:
Схема работы обратного осмоса. Мембрана задерживает все загрязнения, через нее проходит только очищенная на 99,99% вода — пермеат. Вся остальная жидкость сливается в дренаж.
Технология обратного осмоса широко применяется для промышленного полного обессоливания и опреснения воды. Ученые разрешают основные проблемы технологии: утилизация дренажного потока с загрязнениями (рассола), экономия ресурсов (электроэнергии и долговечности мембран, фильтров предварительной очистки).
Промышленная установка обратного осмоса для опреснения воды.
Обратный осмос — это технология, позволяющая обессолить воду в домашних условиях. Она эффективно удаляет все примеси и применяется в фильтрах, например: MOCCO A-4.600p STDA, atoll Shuttle A-3800 и других.
Ионный обмен
Ионный обмен — это обессоливание воды специальными смолами. Они представляют из себя мелкие полистироловые или полиакриловые шарики. Содержат катиониты и аниониты, притягивающие к себе ионы веществ из примесей с положительным и отрицательным зарядами. Они замещаются водородом (Н+ и Н-), разрушающим соли и превращающим их в газ, выводимый из жидкости.
Ионный обмен используется для обессоливания и умягчения воды:
- В промышленных масштабах. Применяется засыпка специальных реагентов, дополняющих смолы: кислотных, щелочных растворов.
- В домашних условиях. Технология используется в системах водоподготовки. Ионообменная смола имеет большой ресурс и восстанавливает фильтрующие свойства после промывки солевым раствором. Это делает системы недорогими и простыми в обслуживании.
Схема работы умягчающего ионного обмена, пригодного для технической подготовки. Для обработки жидкости используется цеолит натрия. Проходящие через смолу ионы магния и кальция заменяются на натрий. Этот способ позволяет подготовить воду для котлов и нагревательных устройство технического назначения.
Электродиализ
Электродиализ — это способ обессоливания воды, основанный на положительном и отрицательном заряде ионов солей, например, NaCl. Схематично и упрощенно процесс выглядит следующим образом:
- Вода подается тремя потоками, разделяемыми мембранами. Они аналогичны используемым в обратном осмосе.
- Анод (+) и катод (-) притягивают положительные (красные) и отрицательные (синие) ионы. На мембраны воздействует обратный заряд, не позволяющий им проникнуть в центральный поток.
- Из центрального потока уходят все ионы солей. Это создает обессоленную воду.
- Боковые потоки сливаются и образуют загрязненный солями концентрат.
Электродиализ — это сравнительно простой и недорогой способ для опреснения и обессоливания воды в промышленных масштабах. Он активно применяется с 60-х годов прошлого века.
Нано- и ультрафильтрация
Нанофильтрация — это пропуск воды через трубчатые фильтрующие элементы с порами 0,001 и 0,01-0,1 микрометра. Они менее эффективны по сравнению с обратным осмосом, но имеют сравнительно низкую стоимость. Технологии применяются в промышленных масштабах и в быту, дают возможность опреснить и обессолить воду:
Промышленная нанофильтрующая установка.
Бытовой проточный ультрафильтрационный фильтр Slim U-40s с ионообменным умягчающим картриджем.
Опреснение, обессоливание и умягчение — это проблемы, решаемые на мировом уровне. В различных странах строятся крупные заводы по переработке и фильтрации морской, очистке питьевой воды. На данный момент в России ее качество удовлетворительное, в большинстве регионов она соответствует требованиям СанПин. Проблем с пресной водой в нашей стране нет, но присутствуют следующие:
- Повышенный износ коммуникаций, например, водопроводных труб. Это позволяет примесям и солям проникнуть в очищенную воду, транспортируемую от фильтрующих городских станций к потребителям.
- Большое количество производств, сливающих загрязнения в реки и озера без соответствующей фильтрации. Это загрязняет воду в скважинах и колодцах, делает ее непригодной для питья.
Решить эти проблемы, обессолить, умягчить и очистить воду от примесей позволяет установка фильтров Atoll. Получите консультацию и узнайте о наиболее выгодных предложениях нашего интернет-магазина, позвонив по телефону +7 (495) 660-98-04.
