Содержание материала
Опреснитель Desolenator: бесплатная питьевая вода в течение 20 лет всего за $479
«Вода, вода, кругом вода», — поётся в одной из старых советских песен. Однако на сегодня по-прежнему важнейшей и требующей как можно скорейшего решения проблемой остаётся нехватка пригодной для питья чистой воды во многих регионах нашей планеты.
Выходом из сложившейся ситуации частично являются высокопроизводительные установки-опреснители, но такие системы имеют ряд недостатков: низкая мобильность, высокая стоимость изделия, а главное — энергоёмкость, что делает рациональность их применения в небольших деревеньках, расположенных вдали от районных центров, весьма сомнительной.
Альтернативой, позволяющей получать питьевую воду из любого источника, стало разрабатываемое в рамках Indiegogo-стартапа «Desolenator: transforming sunshine into water» устройство. Особенностью мобильного опреснителя небольших габаритов стало сразу несколько технических преимуществ над существующими сегодня аналогами:
- работа от солнечной энергии без необходимости подключать Desolenator в сеть;
- возможность за считанные минуты развернуть и запустить систему, а также в одиночку перемещать её благодаря продуманной конструкции с колёсами для транспортировки;
- низкая стоимость и обещанный разработчиками 20-летний срок непрерывной эксплуатации без дополнительных финансовых затрат на обслуживание и покупки расходных материалов, которых в Desolenator попросту нет;
- интуитивное управление с выводом всей необходимой информации на встроенный LCD-дисплей, а также настройка системы с помощью мобильного устройства.
Desolenator — это проект недорогой мобильной системы опреснения/очищения воды, работающей от солнечной энергии. Питание установки обеспечивается лишь фотоэлементами, тепло и электричество которых позволяет из загрязнённой и морской воды получать за сутки до 15 литров питьевой исключительно за счёт бесплатного возобновляемого источника энергии.
Особенностью Desolenator можно назвать отсутствие склонных в поломкам подвижных механизмов конструкции и требующих регулярной замены в процессе эксплуатации расходных компонентов — мембран для фильтрации.
Рассматриваемая установка, в отличие от существующих систем классического способа очистки, не задействует технологию обратного осмоса, что позволило разработчикам избавиться от ненадёжных при каждодневном применении деталей конструкции.
Циклический процесс очистки солёной воды в Desolenator выглядит следующим образом: первоначально нагрев жидкости происходит так же, как и в солнечных коллекторах — устройствах, использующих энергию солнца не для выработки электричества, а для повышения температуры материала-теплоносителя.
Доводится до кипения вода в отдельной ёмкости уже при помощи спирального электроводонагревателя. Применение двойного остекления и качественной изоляции помогает избежать ненужных теплопотерь. Образовавшийся в итоге пар попадает в темплообменный контур и повторно нагревает следующий объём жидкости, подлежащей очистке.
Затем этот же пар конденсируется, превращаясь в готовую к употреблению воду.
Единоразовое приобретение Desolenator позволит в течение следующих 20 лет довольствоваться питьевой водой без дополнительных затрат, тем самым предлагая покупателю самый дешёвый способ получения пригодной для употребления и приготовления пищи воды.
Всё, что сейчас необходимо авторам проекта, которые для финансирования своего действительно полезного начинания выбрали площадку Indiegogo, это собрать $150 тыс. Идея пока сумела привлечь инвестиций в размере $89 тыс.
, но до окончания краудфандинга остаётся ещё около 20 дней.
Стоимость устройства для успевших оформить предзаказ — $479, а начало поставок очистителя воды запланировано на октябрь 2015 года.
Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Солнечный опреснитель морской воды
В последнее время на прилавках магазинов появились уникальные опреснители, взаимодействующие при работе с солнечной энергией. Внутрь прибора заливается морская вода, от полученного солнечного тепла она превращается в пар, конденсируясь на стенках корпуса, и оседает в нижней части приёмника.
Конструкция установки полностью герметична, она может создать парниковый эффект и не допускает испарений извне опреснителя. Соответственно, в результате этого чистой воды сохраняется больше. По окончании этого процесса достаточно просто открутить пробку и слить очищенную воду в какой-нибудь сосуд.
Пресная вода: как капля в море
По подсчетам ученых, на Земле примерно 1,5 зетталитров воды. При этом запасы пресной воды составляют лишь 2,5% от этого объема. Более наглядно это можно изобразить так: если вся вода на нашей планете поместится в литровую банку, то только две столовые ложки воды из этой банки будут пресными. Из этого мизерного количества большая часть превратится в грунтовые воды, примерно четверть – в лед, а около двух капель станут пресной водой в реках и озерах. И вот это малое количество пресной воды нужно разделить на 8 млрд человек
Вместе с осознанием данного факта приходит понимание того, насколько важно подойти со всей ответственностью к использованию такого драгоценного ресурса.
Во многих развитых странах уже давно воспитывается культура экономии воды. Тем не менее сегодня в среднем каждый человек расходует около 100 литров ежедневно, а в некоторых странах, как, например, США, этот показатель достигает 500 литров. Конечно, речь идет не только о двух литрах воды в день для питья и воды для личной гигиены, большая часть потребления пресной воды приходится на производство продуктов питания. Кроме того, здесь учитываются и расходы на орошение. Сейчас все чаще растения не просто беспечно поливаются водой из шланга, постепенно внедряется система капельного орошения, когда точное количество воды подается для полива каждого саженца по отдельности.
Пока человечество переосмысливает подходы к использованию водных ресурсов, ситуацию с нехваткой чистой пресной воды осложняют и факторы, не зависящие от нас. В их числе и климатические изменения, повышение общей температуры Земли, а также различные природные катаклизмы. Осознавая все риски для источников пресной воды, человечество продолжает активную работу по поиску новых и более совершенных способов производства пресной воды.
Методы и способы опреснения воды
Для очисткижидкости используют химические и биологические способы опреснения морской воды. Чаще всего применяетсяобратный осмос, дистилляцию (выпаривание), замораживание, ионный обмен, электрохимическую обработку (электродиализ).
Обратный осмос — один из основных способов опреснения
Технология опреснения морской воды обратным осмосом основана на механическом улавливании ионов солей с помощью мелкоячеистых мембран. Солевой раствор под воздействием избыточного давления прокачивается через полупроницаемую мембрану с микроскопическими порами, которые пропускают воду, но задерживают ионы соли и примесей. В результате получается чистая вода (пермеат) и высококонцентрированный солевой раствор.
В отличие от обычных обратноосмотических установок, работающих при давлении до 20 атм., в опреснителях обратного осмоса для морской воды создается давление до 25-60 атм.Мембраныпроизводят из волокнистого полиамида или ацетата целлюлозы. Для более долгого срока службы мембран применяются ингибиторы осадкообразования, проводится периодическая химическая мойка.
Дистилляция — еще один способ опреснения воды
Многостадийная (обычная) дистилляция — это термальный метод очистки морской воды, основанный на нагревании и дальнейшем выпаривании соленой воды. При такой перегонке образуется чистый пар, который после конденсации преобразуется в дистиллят, и солевой раствор.
Дистилляция — это простой и быстрый способ, широко применяемый для получения пресной воды высокого качества. Но у него есть значительные минусы. Дистилляционные установки большой производительности очень громоздкие и энергозатратные. Метод не используют, если требуется большой объем пресной воды.
Ионообмен — эффективный способ опреснения воды
Ионный обмен используется для очистки воды от хлорида натрия (NaCl), преобладающего в соленой воде. При очистке раствор пропускается через фильтры со специальной ионообменной смолой. В результате ионы натрия и хлора замещаются ионами водорода и гидроксид-ионами.
Такой метод опреснения соленой воды достаточно дорогой, проведение ионного обмена требует значительного расхода реагентов. К тому же, его можно использовать лишь при небольшой исходной концентрации солей (до 2,5 мг/л).
Электродиализ — еще один способ очистки морской воды
Морская вода пропускается через специальную камеру с заряженными мембранами, изготовленными из ионообменных смол. С одной стороны камеры располагают положительно заряженные электроды (катоды), а с другой — отрицательно заряженные (аноды). Под воздействием электрического тока катионитовые и анионитовые мембраны пропускают, соответственно, только катионы или анионы. После прохождения через камеру образуется деионизированная чистая вода и два вида концентрированного раствора.
Принцип работы такого опреснителя морской воды основан на использовании прочных, долговечных мембраны, устойчивых к химическим и термическим воздействиям. Благодаря этому, электродиализ можно проводить при повышенных температурах, что повышает качество очистки. Минус метода очистки морской воды от солей — значительный расход электроэнергии, пропорционально увеличивающийся при повышении концентрации солей в исходном составе. Максимально допустимая степень минерализации — 10 мг/л.
Опреснение морской воды с помощью вымораживания
Способ, обратный дистилляции. При замораживании морской воды лед вначале образуется из чистой воды, а примеси остаются в концентрированном жидком остатке. Для окончательной очистки солевого раствора через него дополнительно пропускают специальный газ. Такой способ подходит для опреснения небольших объемов жидкости, не требующих применения габаритного дорогостоящего оборудования.
Способы опреснения морской воды в походе
Существует несколько способов, позволяющих очистить воду от примесей солей и сделать ее пригодной для питья. Рассмотрим, некоторые из них.
Опреснение морской воды с помощью двух ёмкостей
Универсальный метод, которым легко произвести опреснение в походе.
Опреснение морской воды с помощью емкостей
Для выполнения потребуется вместительная ёмкость и стакан малого размера. В посуду наливается такой объём морской воды, который не будет превышать уровень стакана. Стакан размещаем посередине ёмкости. Посуда закрывается плёнкой и ставится гнет на уровень стакана. Размещается подобная конструкция в жарком месте. Примером может служить солнце, либо любой другой источник тепла. Через некоторое время в стакане будет скапливаться пресная жидкость, пригодная для употребления.
Опреснение морской воды на костре
Примечательно, что костер уже стал эпической частью похода, но с другой стороны костер используется для получения питьевой воды из солёной.
Опреснение морской воды с помощью костра
Как это сделать, расскажем на примере. Железная ёмкость наполняется морской водой и нее вставляется трубочка, которая выводится наружу. Желательно чтобы в крышке было отверстие под трубочку, но допускается плотно прижать трубочку крышкой. С другой стороны конец соломинки направляем в следующую ёмкость, на которой размещаем мокрые холодные тряпочки. С помощью них добиваемся охлаждения. Таким образом, металлическая посуда нагревается на огне, а пар по трубочке стекает в емкость. Такой метод универсален, и применяется в походах всевозможной сложности.
Опреснение морской воды используя пластиковые бутылоки
Пластиковые бутылки подойдут для создания не сложной конструкции для опреснения жидкости. Не нужно искать недоступный материал, ведь пластиковые бутылки найдутся с собой у каждого туриста. Одну бутылку соединяем с другой горлышками с помощью скотча. До этого наливаем в первую бутылку морскую воду. Затем кладём конструкцию так, чтобы пустая бутылка располагалась чуть выше бутылки с водой. Жидкость под действием тепла будет испаряться в пустой сосуд, а значит наберется достаточное количество пресного питья.
LНе только морскую воду, но и воду из любого источника перед употреблением следует очищать. Как и почему, вы узнаете из статьи: Очистка воды в походе. Зачем это нужно и как сделать
Опреснение морской воды — израильские технологии
В регионе Ближнего Востока проживает примерно 5 % населения нашей планеты, при этом на регион приходится всего лишь 0,09 % запасов пресной воды в мире. Вода здесь драгоценна, без нее невозможна ни человеческая жизнь, ни сельское хозяйство. Проблема нехватки пресной воды особенно остро стоит перед Израилем, который, являясь развитой сельскохозяйственной и промышленной страной, находится в окружении недружественных государств и вынужден стремиться к максимальной автономности в вопросах жизнеобеспечения.
Управление водных ресурсов Израиля постоянно предупреждает, что природные запасы воды сокращаются. В результате роста потребления воды мелеет озеро Кинерет и река Иордан, а по причине выкачивания значительных объемов пресных вод из водоносных пластов наблюдается засоление южной части прибрежного аквифера . Проекты переброски воды из-за границы имеют весьма туманные перспективы реализации — и дорого, и политическая ситуация неблагоприятна.
Не обладая достаточным количеством источников пресной воды, Израиль через Средиземное и Красное моря имеет выход к соленому мировому океану. Еще в 60-е годы прошлого столетия лидер страны Давид Бен-Гурион дал указание строить первую опреснительную установку морской воды в Эйлате. С тех пор Израиль занимает передовые позиции по технологиям в области фильтрации и опреснения воды. С начала XXI века опреснение морской воды стало стратегическим направлением израильского водоснабжения.
Несмотря на неблагоприятные гидрологические процессы, по мнению специалистов Израиль может восстановить и приумножить природные запасы воды уже в ближайшие годы. Вдоль прибрежной полосы Средиземного моря в последние годы возводятся мощные опреснительные центры, которым суждено стать основными поставщиками питьевой и сельскохозяйственной воды для Израиля. Некоторые из этих центров являются крупнейшими на планете.
Если доверять прогнозам Управления водных ресурсов, опреснительных установок хватит Израилю на ближайшие десятилетия. К 2050 году потребуется запустить по крайней мере еще пять мощных опреснительных заводов.
По какому принципу работают установки для опреснения морской воды
Опреснитель морской воды – устройство, которое может удалить из воды соли, растворенные в ней. После процедуры очистки получают воду, которую можно использовать не только для хозяйственных нужд, но и для питья. Конструкцию аппарата отличает удобство и практичность в эксплуатации.
Однако опреснённая вода не является вместе с этим чистой, ведь в ней сохраняются и другие компоненты, от плотности которых и зависит область ее применения. Так, на морских судах требуются разные виды водных запасов:
- питьевая, которая используется только для готовки и питья;
- вода для личной гигиены и мытья палубы;
- вода для парогенераторов, или питательная;
- техническая вода, которая применяется в качестве охлаждающей жидкости для двигателей;
- дистиллированная вода.
Для получения всех этих видов используют разные судовые опреснители.
Среди технологий опреснения выделяют следующие:
- Дистилляционная, при которой опреснитель нагревает и испаряет морскую воду. Полученный пар «ловится» и доводится до необходимой температуры.
- Фильтрационная, при которой устройство работает по принципу обратного осмоса. Соленая вода очищается без перехода из одного состояния в другое. Работа такого аппарата основывается на доведении концентрации растворенных примесей до оптимальной. Очень высокое давление позволяет «выдавить» лишние частицы солей.
В израильском городе Хадере находится самый большой на планете опреснитель. Этот агрегат по размеру соизмерим с целым заводом. Каждый год он опресняет около тридцати трех миллиардов галлонов морской воды. Работает опреснитель по принципу обратного осмоса, вследствие чего средиземноморские воды не подвергаются тепловой обработке.
Установка полностью герметична, в ней создается эффект парника, при этом не допускается утечка испарений наружу. В итоге чистый водный остаток сохраняется в большем объеме. В конце откручивается пробка, и очищенная жидкость сливается в какую-либо емкость.
Подобные аппараты применяются в морском флоте. Они используют тепло жидкости, которая служит для охлаждения главных и вспомогательных дизелей. Очищенная вода, подогретая до 60 °С, на входе поступает через трубы батареи нагрева. При выходе температура жидкости снижается примерно до 10 °С.
Вакуумный опреснитель вырабатывает в час порядка 800 литров дистиллированной воды. Он может удовлетворить всю потребность в пресном водном запасе без излишних трат на топливную энергию, а полная автоматизация позволяет сэкономить на сервисном обслуживании. Поскольку температура испарений довольно низкая, водоопреснитель может работать от шести до двенадцати месяцев, не требуя очистки.
Известно, что население Израиля страдает от серьезной нехватки питьевых запасов. Работа описанного выше аппарата позволяет покрыть почти две трети потребности в воде целой страны.
Сегодня для опреснения морской воды используется самое разное оборудование, в том числе уникальные опреснители, работающие на солнечной энергии. В них заливается вода, которая под воздействием солнечного тепла превращается в пар, конденсируется на стенках корпуса и затем оседает в нижней части прибора.
Вас также может заинтересовать: Чем опасен хлор в воде: факты, мифы и способы защиты
Способы опреснения воды
В жилые дома вода поступает из артезианских скважин. Такая вода по всем параметрам не допускается для употребления, но за неимением другой воды люди всё равно её пьют, готовят на ней еду, используют в хозяйственных нуждах. Поэтому вода, поступающая в дома, должна быть обязательно опреснена. Артезианскую воду можно опреснить различными способами. Проблема заключается только в том, что все они являются дорогостоящими.
Самым простым методом считается дистилляция воды, но соли, образующиеся в процессе выпаривания пресной воды, засоряют трубы и ухудшают теплопроводность. Наиболее эффективный способ – это термохимическое смягчение воды. Способ довольно действенный, но и дорогой. Он существенно увеличивает себестоимость пресной воды, получаемой в процессе, а кроме того, в ходе работ образуется большое количество побочных продуктов, которые необходимо утилизировать. Всем известно, что утилизация вредных веществ очень дорогая, что также не лучшим образом сказывается на конечной цене.
Заполните большую ёмкость солёной водой
Поместите меньшую ёмкость в большую
Накройте большой контейнер пластиком
Положите небольшой камень в центр пластикового покрытия
Поставьте ёмкости в солнечное место на несколько часов
Откройте крышку и достаньте меньшую ёмкость с пресной водой
Обратный осмос – это отделение с помощью мембраны пресной воды и солей, которые в ней находятся. При этом способе артезианскую воду качают под высоким давлением. Недостатками этого метода является то, что мембрана под высоким давлением может быть разорвана, а кроме того, она часто забивается, и может пропускать какое-то количество растворённой в воде соли.
Гелиоопреснение – метод, при котором в большой ёмкости с артезианской водой происходит испарение под воздействием солнечной радиации. Этот способ используется не только для опреснения пресной воды, но и для грунтовых вод. Сложности заключаются в слишком большом количестве дорогостоящей техники. Используют этот метод, как правило, в странах с большим солнечным излучением.
Галилео. Способы 5. Сделать воду питьевой
Как опресняют на производствах?
Опреснение воды в промышленных масштабах — трудоемкий и энергоемкий процесс. Производственные установки громоздки и сложны в обслуживании.
Все исследования в этой области направлены на создание более экономичных методов отделения H2O от солей. Далее описаны наиболее популярные методы.
Вымораживание
Свойство воды таково, что в твердое состояние переходят только молекулы самой воды, а остальные содержащиеся в ней элементы заморозке не подвергаются. Лед всегда исключительно пресный.
Процесс опреснения проходит следующие этапы:
- Соленую воду помещают в кристаллизатор.
- Осуществляют контакт воды с газообразным или жидким хладагентом.
- Происходит медленная заморозка воды. На этом этапе образуются очаги кристаллизации, то есть образования льда из пресной воды.
- По мере заморозки оставшаяся вода становится более концентрированной с солью, поэтому более тяжелой. Она оседает на дно.
- Лед и оставшийся рассол подвергают повторной очистке. Это может повторяться несколько раз.
Данный способ требует сложного технологического оборудования. Такие механизмы потребляют много электроэнергии, поэтому такой метод не пользуется популярностью.
Ультрафильтрация или обратный осмос
Ультрафильтрацию стали применять для опреснения только в конце 20 века, ранее ее применяли в других сферах. Технология предполагает наличие мембраны в фильтрационном аппарате.
Мембранами выстилают тысячи тонких труб, по которым прогоняют концентрированную солями воду.
Принцип использования мембраны основан на физических свойствах молекул воды и частиц солей. Волокна мембраны способны пропустить молекулы воды и задержать более крупные частицы соли.
Простейший механизм для фильтрации обратным осмосом представлен следующими этапами:
- поступление морской воды;
- перекачивание соленой воды в аппарат под высоким давлением;
- разделение пресной воды и концентрата;
- в усовершенствованных установках предусмотрена дополнительная финальная очистка угольным фильтром.
Это многообещающий и эффективный способ, однако, он на данный момент требует наличия большой площади мембранных труб для опреснения воды в промышленных масштабах.
Перспектива этого метода в создании более эффективных мембран.
Электродиализ
Еще один мембранный способ. Здесь вместо насоса, создающего давление, применяются электродиализные установки.
Под воздействием электричества ионы, из которых состоят молекулы растворенных солей, проходят через мембраны:
- катионы движутся в сторону катода;
- анионы движутся в обратную сторону, к аноду.
Затем концентрированные рассолы утилизируют при помощи проточной воды.
Способ отличается экономичностью, а используемые мембраны позволяют увеличить эффективность очистки благодаря возможности использования высоких температур.
Химический способ
Химический способ основан на свойствах растворенных в воде примесей. При взаимодействии с реагентами они образуют нерастворимый осадок и опускаются на дно.
По той причине, что приходится использовать большое количество дорогостоящих реагентов, реакции могут протекать долго, а осадок получается токсичным, этот способ применяется редко.
Дистилляция или перегонка
Морскую воду подвергают испарению. Более летучая составляющая превращается в пар в большом количестве и переходит в дистиллят, оставшаяся менее летучая часть переходит в кубовый остаток.
Существуют одноступенчатые и многоступенчатые дистилляторы. Многоступенчатые намного более производительны при сравнительно небольшом потреблении энергии.
Их главный минус в образовании накипи на стенках аппарата, что требует постоянного обслуживания. Из-за этого затраты на работу увеличиваются.
В процессе разработки находится электрохимический способ отделения от примесей солей. Для этого применяют высокотехнологичную микросхему, которая будет разделять воду на потоки с высоким и низким содержанием солей.
Как выбрать для использования?
Особенности выбора устройства зависят от того, где оно будет использоваться.
На яхте
С учетом условий эксплуатации на яхте или на катере, нужно обратить внимание на следующие детали:
-
Все части оборудования, которые контактируют с морской водой, должны обладать повышенной устойчивостью к коррозии, им нужна дополнительная защита.
- Мощность и производительность подбираются с учетом величины судна, числа человек на борту, наличия агрегатов, для обслуживания которых нужна пресная вода.
- Желательно выбирать оборудование с высоким уровнем автоматизации процесса, чтобы минимизировать ручную работу.
- Низкий уровень шума при работе является одним из важнейших критериев выбора.
- Оборудование должно отличаться высокой энергоэффективностью, поскольку будет работать в таких условиях, когда экономия энергии считается решающим фактором.
Дома
Для домашнего оборудования важнейшими критериями выбора являются легкость, компактность, а также простота установки и эксплуатации. Желательно подбирать модели с низким уровнем шума.
Наиболее популярные методы по опреснению морских вод
Обратный осмос для опреснения морской воды
Из всех методов установки обратного осмоса зарекомендовали себя как наиболее эффективный и выгодный метод опреснения морской воды.
Установки обратного осмоса Гидрос RO используют мембраны с давлением от 30 до 60 атмосфер для снижения концентрации солей. Для продления срока службы мембран и эффективности опреснения рекомендуем устанавливать дозирующие установку Гидрос DOS с использованием антискаланта. Эти меры предупреждают образование осадков. А также не обойтись без химической мойки мембран. Эта проблема легко решаема при заключении договора на техническое обслуживание с поставщиком оборудования.
Дистилляция
Работа этого метода основана на разделение воды под действием высокой температуры на пар и концентрат. Популярность дистилляции ограничивает ряд существенных недостатков, особенно для крупного производства: высокие затраты электроэнергии для выпаривания, оборудование, занимающие большую площадь и утилизация полученных в процессе выпаривания солей.
Ионный обмен
Прежде чем приступить к раскрытию метода, необходимо сразу обозначить, что ионный обмен эффективен при концентрации солей до 2,5 г/л.
Принцип работы ионообменного метода основан на пропускании воды через фильтры с ионообменной смолой.
При выборе метода ионного обмена для опреснения воды нужно учитывать высокий расход реагентов, используемых в фильтрах.
Замораживание
При замораживании морской воды по законам физики лед сначала образуется из пресной воды. Через полученный лед пропускают специальный газ, который и завершает процесс опреснения. В виду своей экономической нецелесообразности в промышленном производстве практически не используется.
Электродиализ
Принцип работы данного метода основан на пропуске морской воды через катионитовые и анионитовые мембраны из ионообменных смол. В специальной емкости мембраны с отрицательным катодом притягивают катионы, а с положительным анодом — анионы.
Электродиализ считается одним из самых эффективных методов из-за высокой селективности мембран. Однако экономически очень невыгодным при содержании солей выше 10 г/л.
Проблема опреснения морской воды состоит, в первую очередь, в больших затратах, связанных с самим процессом. Для их минимизации следует очень точно подбирать технологическую схему по опреснению морских вод. В этом вам всегда помогут наши специалисты. Оставьте заявку на бесплатную консультацию и получите расчет системы опреснения для вашего предприятия.
