Опреснитель морской воды. Сертификат РМРС
2. Оборудование для обессоливания воды
3. Какой метод опреснения эффективнее
На современных морских судах основным источником получения пресной воды является обессоливание морской. Она используется для питья, технических нужд и других назначений.
В последнее время наибольшее распространение для опреснения морской воды на судах получил метод обратного осмоса, основанный на пропускание морской воды через полупроницаемую мембрану под давлением от 20 до 60 бар (в зависимости от солесодержания морской воды). Опресненная вода пропускается через мембрану обратного осмоса. Концентрат морской воды, не прошедший сливается обратно в море. Данный метод отличается высокой энергоэффективностью, компактностью, что весьма важно в ограниченных условиях морского судна.
Рассмотрим другие методы опреснения морской воды в сравнении с обратным осмосом.
Химический. Один из самых быстрых вариантов обессоливания. Для этого добавляются соли серебра или бария. Исходное содержание солей не более 2000-3000 мг/л. Добавляются строго, следуя расчетам специальным устройством – дозатором. Расход химических средств примерно от 3 до 5% полученной пресной воды. Когда реагенты поступают в воду, происходит химическая реакция и выпадение осадка. Обработанная часть поступает либо в резервуар, либо на следующий этап фильтрации, осадок сливается в дренаж. Для доочистки воды используется сорбционный фильтр. После обработки реагентами могут остаться продукты распада, которые также необходимо устранить. Воду, обработанную реагентами, используют в качестве охлаждения, подпиточной или как техническую. Химические вещества подбираются исходя из состава воды, но не более 5% от всего объема. Преимущества метода в быстрой обработке воды. Недостатки в том, что такую воду не рекомендовано использовать в качестве питьевой. А также при высокой концентрации солей потребуется большой объем реагентов.
Рис. 1 Опреснитель Вагнер-300 МК на судне Виктор Буйницкий
Дистилляция. Метод реализуется путем нагрева жидкости и сбора конденсата. Для этого устанавливают оборудование – дистилляторы. Есть вариант, при котором не производится кипение, для получения конденсата меняется давление и температура. Соленая вода нагревается в специальных камерах. В камере испарения давление ниже, чем при обработке. А из-за разницы температур поток, который поступает на этап испарения превращается в пар. Для его образования также необходимо тепло испаряемой воды. Когда жидкость отдает тепло, происходит её охлаждение. Процессы получили название адиабатный (без кипения) и изотермический (с кипением). Преимущество метода в его безопасности и способности обессоливать большой объем воды. Недостатки в потреблении электроэнергии для нагрева жидкости.
Ионозамещение. В данном способе используется синтетическая смола, так как расход у нее ниже, чем у природной. Поток воды проходит через смолу и примеси прикрепляются к гранулам, а они отдают безопасные элементы. Регенерация фильтра происходит путем промывания смолы в растворе. Преимущество метода в совмещении фильтрации и обессоливания, если используются несколько колонн с разной загрузкой. Из недостатков выделяют частую регенерацию при высокой концентрации солей.
Обратный осмос. Используется одна из разновидностей технология ультрафильтрации. Поток воды под давлением проходит через мембрану. Молекулы соли более крупные, чем пористая поверхность фильтра, поэтому они остаются в концентрате (загрязненная вода). Преимущество способа в возможности обессоливать воду любой степени солености. Такая обработка позволяет получать питьевую воду, так как в процессе фильтрации не используются реагенты. Для обработки не нужно изменять температуру воды. Из недостатков отмечают сроки эксплуатации мембраны. При высоких концентрациях примесей её необходимо чаще промывать.
Электродиализ. Способ основан на обессоливании с помощью мембран и смолы с положительным и отрицательным зарядом. Подходит для обработки слабосоленых вод. При подаче тока создается электрическое поле и растворенные соли направляются к электродам, проходя через мембраны. Преимущество метода в практически полном обессоливании воды. Температура воды не имеет значения при фильтрации. Используемые мембраны устойчивы к морской воде. Низкие энергозатраты. Возможность удалить из воды определенный тип солей.
Рис. 2 Опреснитель морской воды на судне
Вымораживание. Процесс заимствован из природного опреснения. Пресная вода замерзает быстрее, чем соли. Для имитации естественной заморозки используется жидкий бутан. Но данный метод не очень востребован, так как позволяет очистить небольшой объем жидкости. А установки, используемые для кристаллизации, имеют большие габариты.
2. Оборудование для обессоливания воды
Естественно, подбирается установка исходя из метода опреснения. В составе системы водоподготовки на суднах могут быть:
- Фильтры предварительной подготовки. Очищают от механических загрязнений. Бывают дисковые, картриджные, сетчатые и на основе сорбентной загрузки.
- Опреснители. Собственно, сами фильтры для обессоливания.
- Обеззараживатели.
- Фильтры для финишной обработки.
На судах чаще устанавливают опреснители на основе мембран и ионного обмена. Также актуальны дистилляторы. Самый эффективный метод опреснения — это совмещение удаление солей ионной смолой и последующая обработка обратным осмосом. Такая вода соответствует стандартам питьевой.
Каждая система обессоливания, независимо от выбранного метода имеет свои технические требования. Это может выражаться в температуре окружающей среды, поддержании определенного давления, температура воды и концентрации примесей. Если не учитывать требования, то оборудование будет работать неэффективно. Например, мембраны могут обессоливать только холодную воду и для них обязательно поддержание определенного диапазона давления. Кроме метода электродиализа, в этом случае температура воды не имеет значения. Ионная смола требует обязательной промывки специальным концентратом, который предварительно необходимо подготовить. Что касается очистки элементов фильтрации, то это отдельная категория. При обессоливании любой фильтр наполняется примесями. Это не только соли, но и другие загрязнения которые присутствуют в морской воде. Для поддержания качества опреснения необходимо удалять эти элементы с модулей фильтрации. Чтобы не очищать вручную, производится автоматизация. Практически все современные опреснители имеют такую функцию в стандартной комплектации.
3. Какой метод опреснения эффективнее?
У каждого метода есть преимущества и недостатки. Поэтому выбор зависит от требований и производительности. Но все же некоторые способы наиболее приоритетнее. Вымораживание и химический метод являются более устаревшими и используются редко. По причине высоких затрат на эксплуатацию. Химикаты не могут использоваться для опреснения питьевой воды, а кристаллизация требует установки габаритного оборудования. Ионные смолы также не особо популярны. Все дело в регенерации смолы. Она требует промывки специальным солевым концентратом. Для этого необходимо устанавливать дополнительное оборудование, чтобы подавать раствор на фильтрующую среду. А потом утилизируемую воду снова подвергать очистки, потому что она сильно соленая. А сброс такой воды на постоянной основе значительно повысить уровень содержания солей в морской воде.
Самыми распространенными являются методы дистилляции, как с кипением, так и без, и обратного осмоса. Такие установки не требуют значительных затрат на эксплуатацию. Современные мембраны для опреснения морской воды делают более защищенными, чем для пресной. Это необходимо для защиты от агрессивного воздействия элементов. В морской воде ведь не только повышенная жесткость и солевые микроэлементы, но и другие примеси. Поэтому элементы изготавливаются из прочных полимерных материалов. Конечно, при высокой концентрации соли, мембраны требуется чаще очищать, да и срок службы их не особо велик. Зато дают возможность получать абсолютно чистую пресную воду, без дополнительных модулей фильтрации.
Что касается дистилляторов, в этом случае есть несколько вариантов. При использовании внешнего источника питания для доведения воды до кипения, тратиться много энергии. Поэтому расход на содержание подобного оборудования выйдет не дешево. Но при этом метод не использует химические вещества и позволяет качественно обессолить воду любой степени солености не снижая производительности. Если выбирать метод, основанный не разнице температур и давлении без кипения, то расходы на энергию снижаются. Потому что для образования тепла используется немного другой подход.
Рис.3 Дистиллятор для опреснения
Поэтому говоря об эффективности обессоливания морской воды в приоритете будут именно системы обратного осмоса. Они не используют химические вещества, а значит можно использовать очищенную воду в качестве питьевой, минимальны расходы на эксплуатацию и системы имеют достаточную производительность. Современные установки обессоливания на основе обратного осмоса отличаются своей компактностью. В случае яхт, используется минимальная комплектация и такая система занимает немного места. Что касается больших судов, то в этом случае комплектация расширена, ввиду добавления дополнительных модулей.
