Опреснение и обессоливание воды

Снижение солесодержания воды до лимитов СаНПиН «Вода питьевая» или до концентрации близкой к содержанию солей в дистиллированной воде называют соответственно опреснением и обессоливанием. Существующие методы опреснения и обессоливания подразделяются на две группы: с изменением и без изменения агрегатного состояния воды. К первой группе методов относят дистилляцию, нагрев воды до сверхкритической температуры (350⁰С), замораживание, газогидратный метод. Ко второй группе относят – оионообмен, электродиализ, обратный осмос (гиперфильтрация), ультрафильтрацию, экстрагирование и другие. Наиболее распространены в практике дистилляция, ионный обмен, электродиализ и обратный осмос. Выбор метода обусловлен качеством исходной воды и требованиями к качеству обработанной воды, производительности установки и технико-экономическими соображениями.

Обессоливание ионообменником предпочтительнее для воды со степенью минерализации -.8 –1.0г/л. При солесодержании воды 2.0-3.0г/л – ионный обмен, более 10г/л- дистилляция, вымораживание и обратный осмос. 2.5-10 г/л – электродиализ и обратный осмос.

10⁴

дистилляция рассол

10³

морская вода

10² обратный осмос - возможна технологическая

установка электродиализа

10¹ питьевая вода

10⁰ обычный ионообменник процессорная вода

10^-1

10^-2

ионообменники со смешанным слоями конденсат

10^-3 и с внешней регенерацией

10^-2 10^-1 10⁰ 10¹ 10² 103 10⁴ 10⁵ 10⁶ Q м³/сут.

Диаграмма для выбора метода обессоливания (опреснения воды).

Дистилляция

Дистилляционный метод основан на способности воды при нагревании испаряться и распадаться на пресный пар и соленый рассол. В н.в. 90% существующей суммарной производительности опреснителей мира обеспечивается дистилляционными установками. Существующие дистилляционные опреснительные установки можно классифицировать по технологии получения пресной воды, по конструкционному оформлению, по роду применяемой вспомогательной аппаратуры, по ее мобильности. Кроме этого, имеются существенные различия в источниках энергии, расходуемой на работу установки. Так, в н.в. имеются установки, рассчитанные на использование ископаемого топлива, солнечной, электрической, атомной энергии. Существуют и утилизационные установки, использующие низкопотенциальное, бросовое тепло ТЭЦ, отходящих газов и др.

Принцип дистилляции основан на том, что при нагревании соленой воды до температуры более высокой, чем температура кипения, вода начинает кипеть. Образовавшийся пар при давлении более 50 кгс/см² практически не способен растворять присутствующие в опресняемой воде соли, поэтому при его конденсации получается пресная вода. По характеру использования тепла и степени его рекуперации дистилляционные опреснительные установки подразделяются на одноступенчатые, многоступенчатые и термокомпрессионные.

Принцип работы:

Исходная соленая вода через конденсатор подается в испаритель, где за счет тепла греющего пара, циркулирующего по трубам змеевика, расположенного воды, она нагревается и испаряется. Образующийся пар поступает в конденсатор, где охлаждается исходной водой и превращается в дистиллят, направляемый потребителю. Доля исключения выноса капель соленой воды предусмотрен сепаратор.

При работе дистилляционной установки происходит отложение солей, которое образует слой накипи на греющих элементах испарителей и конденсаторов. Накипь уменьшает температуру нагрева воды, ухудшает теплопередачу. В связи с этим опреснительную установку останавливают и проводят очистку рабочей поверхности техническим, механическим и химическим путем. Это требует трудозатрат, сокращает производительность. В н.в. существуют методы защиты от накипи, как реагентные, так и безреагентные. В воду вводят присадки, не вступающие в реакцию с водой (метод контактной стабилизации – ввод антинакипинов), применяют физические и химические методы(предварительное подкисление, подщелачивание, ионообменная обработка). Безреагентные методы связаны с электрической обработкой воды – магнитный, ультразвуковой. Так как предварительное умягчение воды требует больших затрат, чаще производят внутрикотловую обработку воды с целью переведения накипеобразователей в шлам, легко удаляемый при продувке.