Высокое солесодержание (соленость воды)

1.    Что такое высокое солесодержание?

Высокое солесодержание – это когда в воде присутствует большая концентрация солей. От 10001-50000 мг/л, при этом минерализация составляет 15-30 г/л. Попадают соли в воду по естественным причинам, когда проходят определенные пласты земли. Это касается грунтовых вод. Наполняются в связи с деятельностью человека, из-за сельских и промышленных предприятий. Так же соли могут накапливаться в трубопроводе. В сточных водах может содержаться большое количество ионов солей. Это так же связано с работой промышленных предприятий. Сливать такую воду без предварительной обработки запрещено регламентом.

2.    Проблемы, которые вызывает повышенная соленость воды

Повышенная соленость воды несет много проблем. По нормам содержание соли в пресной воде не должно превышать 1 грамма на литр. Обессоливание необходимо в бытовом сегменте. Употреблять неочищенную воду крайне не рекомендуется, из-за негативного влияния на здоровье. В растворенном виде, при определенных ситуациях, соли выпадают в осадок в трубах и сантехническом оборудовании, что приводит к их поломкам. Если присутствуют соли временной жесткости, то они при изменении температуры воды образуют накипь и закрывают нагревательные элементы. Соли растворенного железа выпадают в осадок только при соприкосновении с воздухом.  Если вещества находятся в растворенном виде, то проводится полная деминерализация, для гарантированной очистки. Особенно это актуально в промышленной сфере.

Для человека употребление такой воды грозит болями в желудке и упадком сил. Организм будет пытаться вывести кальций, калий и магний. Все органы начнут работать под нагрузкой. А это чревато проблемами с сердцем, почками, печенью, кишечником. Люди, страдающие гипертонией, не должны употреблять сильносоленую воду, так как она провоцирует криз.

В норме сульфаты и хлориды помогают даже улучшить вкусовые качества воды. А при повышенной концентрации дают неприятную горчинку. Если сульфатов больше 250 мг/л, то у воды будет привкус лекарства.

Если превышено содержание солей кальция, то они сужают кровеносные сосуды. Могут образовывать камни и тромбы. Кроме внутренних воздействий, повышенное солесодержание влияет на состояние кожи, ногтей и волос. Попадают ионы солей в организм не только при питье, но и при любых контактах с водой, гигиенические процедуры, мытье посуды.

3.    Способы фильтрации повышенной солености

Обессоливание сложный и важный процесс, поэтому существует несколько технологий. Рассчитаны они на разные сферы, где требуется устранить излишнюю соленость воды. При необходимости системы модернизируются.

3.1 Химический метод

Принцип работы системы: В емкость с водой подаются соли бария или серебра. Начинается химическая реакция и выпадает осадок. Который утилизируется. Для обработки воды и коррекции её состава можно использовать сорбционные фильтры.

Способ предназначен для обессоливания технической воды. Преимущество технологии в высокой скорости фильтрации большого объема воды. Но при этом используются агрессивные химические вещества. Кроме того, химический метод применяется при очистке сточных вод промышленных предприятий и сельских хозяйств.

3.2  Технология дистилляции

Принцип работы системы: С помощью дистиллятора методом выпаривания перегоняется вода, происходит нагревание и образуется пар. Который собирается и накапливается в специальных резервуарах.

Рис. 1 Технология дистилляции

Преимущество способа в обработке большого объема воды. Но при этом нужен значительный расход ресурсов на нагрев. И в процессе обработки на нагревательных элементах образовывается накипь. Поэтому требуется периодическая обработка баков. Из недостатков -  не всегда справляется с высокой соленостью воды.

3.3  Технология ионного обмена

Принцип работы: Вода пропускается через ионообменную смолу. Необходима последовательная фильтрация в несколько этапов. Сначала поток проходит обработку на сильнокислотном катионообменном фильтре (КАТ) со смолой в Н-форме, затем на сильноосновном анионообменном фильтре (АН) со смолой в ОН-форме.

Преимущества системы в возможности обработки большого объема воды. Удаляются не только ионы соли, но и другие примеси. Время фильтрации зависит от концентрации солей и типа смолы.

Рис. 2 Технология ионного обмена

Загрузочный материал требует промывки. Зависит от солености потока. Очищение производится солевым раствором, который потом утилизируется. Смола может быть, как природной, так и искусственного происхождения. В последнее время более оптимальным вариантом становятся искусственные смолы. У них изменены и улучшены технические характеристики.

3.4  Технология обратного осмоса

Условия применения:
- Температура воды +5 -+45 град.С;
- Жесткость не более 7 мг-экв/л;
- Общая минерализация до 5000 мг/л для солоноватой воды, до 45000 мг/л для морской воды;
- Железо до 0,3 мг/л.
- Марганец до 0,1 мг/л.
- Перманганатная окисляемость (ПМО) не более 5 мг/л.

Метод известен уже очень давно и первым применялся при обессоливании. На сегодняшний день является приоритетным для устранения ионов солей.

Принцип работы: Основной элемент – мембрана. Её поверхность пористая, состоит из ячеек. Пройти через них могут только молекулы воды. А ионы солей остаются.

Рис. 3 Технология обратного осмоса

Обессоливание технологией обратного осмоса требует контроля за давлением воды. Оно должно быть всегда в определенном диапазоне. При повышении давления, мембрана деформируется. При снижении – ухудшаются селективные свойства элемента. Промывка мембраны от примесей осуществляется обычной водой. Сроки службы зависят от концентрации ионов солей.

В категорию мембранного метода входит еще нанофильтрация. Суть фильтрации такая же, как и у обратного осмоса. Отличаются используемые мембраны. Для нанофильтрации нужны поры более крупные. Они рассчитаны на удержание многовалентных ионов натрия, хлорида и других до 90%. Но при этом плохо убирают одновалентные- до 50%.

3.5  Технология электродиализа

Принцип работы: Поток воды также, как и при методе обратного осмоса, пропускается через мембрану. Но параллельно этому активируется электрическое поле, воздействуя на аниониты и катиониты. Мембрана, которая используется для данной технологии имеет повышенную электропроводимость и селективность. Метод интересный тем, что позволяет устранить определенный тип солей. Обессоливают и холодную и горячую воду.

 4.    Преимущества и недостатки методов фильтрации

Сравнивая способы очистки следует учесть сферу их применения, степень фильтрации при высоких концентрациях ионов солей и расход на обслуживание.

Химическая обработка наоборот очень минимальна по времени. Но чаще применима для обессоливания сточных вод. Могут появиться продукты распада. Требуется точная дозировка при вводе реагента.

Обратный осмос - универсальная система, которую используют во всех сферах. Преимущество в полном удалении всех солей. Используется для очистки питьевой воды. При фильтрации не используются реагенты. Можно использовать при любом кислотно-щелочном балансе воды. Обязательна установка механического фильтра для первичной обработки воды от механических примесей.

5.    Выводы

Устранение повышенной солености воды требуется во многих сферах производства и быта. Особенно если учесть, что ионы солей находятся и в природных условиях и поступают вследствие техногенных причин.

Выбор технологии и оборудования всегда являлся трудным процессом. Современные установки могут комбинировать несколько способов обессоливания. Таким образом корректируется состав воды и полностью устраняются примеси. К тому же это актуально при разной степени обессоливания. Подбор оборудования осуществляется исходя из сферы применения и анализа исходной воды. Стоит учитывать расходы на эксплуатацию системы.

Обессоливание воды требует подчинения нормативам по составу. Например, для батарей или котлов обязательно использование только дистиллированной воды. А вот к технической требований значительно меньше. При выборе оборудования учитываются все тонкости. Уровень солености, типы примесей, технические характеристики воды. Если системы фильтрации устанавливаются на производстве, то требуется расчет расходов и его сопоставление с производительностью. При этом расчеты берутся не только на ближайшее время, а на несколько лет вперед. Важно соблюдать правила эксплуатации, иначе процесс обессоливания не будет эффективен.