Αφαλάτωση νερού: μέθοδοι και ρυθμίσεις

2024 Συγγραφέας: Howard Calhoun | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-17 10:23

Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι η ανθρωπότητα έχει φτάσει σε μια περίοδο που οι συγκρούσεις θα ξεσπάσουν για το γλυκό νερό. Υπάρχει μόνο ένας τρόπος να λυθεί αυτό το πρόβλημα - να βρεθεί η καλύτερη μέθοδος αφαλάτωσης του νερού.

Τι είναι η αφαλάτωση νερού

Οποιοδήποτε υγρό στη σύνθεσή του έχει μια ορισμένη αναλογία αλάτων, μικροοργανισμών, μετάλλων. Ο καθαρισμός του φυσικού νερού ή του νερού της βρύσης απομακρύνει τις επιβλαβείς ουσίες από αυτό. Μερικές φορές όμως περιέχει μεγάλη ποσότητα αλάτων, που το καθιστούν ακατάλληλο για κατανάλωση.

Η απομετάλλωση του νερού είναι η μείωση της συγκέντρωσης των αλάτων που είναι διαλυμένα σε αυτό. Η διαδικασία μπορεί να είναι ολική, όταν το υγρό στερείται οποιασδήποτε περιεκτικότητας σε αλάτι, ή μερική, όταν μια δεδομένη ποσότητα αλατιού παραμένει σε αυτό.

Μέθοδοι

Η πλήρης αφαλάτωση πραγματοποιείται με τους ακόλουθους τρόπους:

• Απόσταξη, θερμική μέθοδος.
• Μέθοδος ανταλλαγής ιόντων.
• Μέθοδος ηλεκτροδιάλυσης.
• Αντίστροφη όσμωση μεμβράνης.

Η μερική αφαίρεση αλατιού επιτυγχάνεται με τις ακόλουθες μεθόδους:

• Lime.
• Μαλάκυνση βαρίτη.
• Η-κατιονισμός.
• Πάγωμα.

Μέθοδοι αφαλάτωσηςΤο νερό απαιτεί τόσο οικονομικό όσο και ενεργειακό κόστος. Η επιλογή της μεθόδου επεξεργασίας εξαρτάται από τον βαθμό περιεκτικότητας σε αλάτι στο αρχικό υγρό, την παραγωγικότητα της εγκατάστασης, το κόστος των συστατικών της διαδικασίας (θερμότητα, ηλεκτρική ενέργεια, αντιδραστήρια). Κάθε μία από τις μεθόδους έχει τα δικά της πλεονεκτήματα, μειονεκτήματα και εμφανίζεται με τη βοήθεια τεχνικών μέσων.

Μερική αφαλάτωση

Στερούμενο από όλες τις ακαθαρσίες, το νερό χρησιμοποιείται σε πολλές βιομηχανικές διεργασίες και είναι απαραίτητο για εσωτερική κατανάλωση από πολύ περιορισμένο αριθμό ανθρώπων. Οι οικιακές ανάγκες απαιτούν την αφαλάτωση του νερού σε κάποιο βαθμό. Τις περισσότερες φορές, το μαλάκωμα του υγρού συμβαίνει με κατιονισμό.

Στη διαδικασία, τα σκληρά άλατα αντικαθίστανται από κατιόντα υδρογόνου, τα οποία, με τη σειρά τους, αντιδρούν για να καταστρέψουν διττανθρακικά ιόντα. Τα προϊόντα σχηματίζουν μια ένωση η οποία απεκκρίνεται ως αέριο. Ο βαθμός καθαρισμού υπολογίζεται από την ποσότητα του ανθρακικού ασβεστίου που αφαιρέθηκε.

Απόσταξη νερού

Η αφαλάτωση του νερού με τη μέθοδο της απόσταξης είναι η παλαιότερη και πιο διαδεδομένη μέθοδος σήμερα. Το πλεονέκτημα είναι η καθολική του διαθεσιμότητα και το μειονέκτημα είναι το υψηλό κόστος της διαδικασίας. Οι αποστακτήρες χρησιμοποιούνται για τη λήψη νερού χωρίς ακαθαρσίες. Είναι διάφοροι τύποι εξατμιστήρων, η διαφορά μεταξύ των οποίων έγκειται στον σχεδιασμό, το είδος της ενέργειας που χρησιμοποιείται. Οι πιο συνηθισμένες είναι οι συσκευές ατμού και οι ηλεκτρικές συσκευές, οι οποίες είναι ακριβές και καταναλώνουν πολλή ενέργεια.

Η συσκευή είναι ένας λέβητας (ή πολλοί λέβητες)χαμηλή πίεση, όπου το υγρό μετατρέπεται σε ατμό και διαχωρίζει το συμπύκνωμα αλατιού. Προκειμένου το νερό να λάβει τον μέγιστο καθαρισμό, επιτυγχάνεται η θερμοκρασία ενός αργού βρασμού στη συσκευή. Σε αυτή τη λειτουργία, οι βαριές ακαθαρσίες δεν εισέρχονται στο απόσταγμα συμπύκνωσης. Μια επιλογή για τη μείωση του κόστους είναι η αύξηση του αριθμού των σταδίων, αλλά αυτή η εγκατάσταση συνεπάγεται μεγάλη αρχική επένδυση.

Ο εξοπλισμός απόσταξης, εκτός από την κατανάλωση πολλής ενέργειας, έχει και εντυπωσιακό κόστος σε όλα τα μέρη. Ακριβοί σωλήνες, εξαρτήματα, εναλλάκτες θερμότητας, εξατμιστές από χαλαζία ή πλατίνα μπορούν να παρέχουν υψηλό βαθμό καθαρότητας. Άλλα υλικά δεν είναι κατάλληλα.

Ηλεκτροχημική μέθοδος

Η ουσία της μεθόδου είναι να περάσει το νερό μέσα από ένα ηλεκτρικό πεδίο, ενώ τα ιόντα άλατος μεταφέρονται - κατιόντα κατανέμονται προς την κάθοδο και ανιόντα - προς την άνοδο. Το σύστημα έχει τρία διαμερίσματα, τα οποία σχηματίζονται χρησιμοποιώντας διαφράγματα καθόδου και ανόδου. Το μεσαίο διαμέρισμα περιέχει νερό προετοιμασμένο για αφαλάτωση.

Μέσα από το ρεύμα διέρχεται σταθερό ηλεκτρικό ρεύμα, με τη βοήθεια του οποίου τα άλατα ταξινομούνται στα διαφράγματα καθόδου και ανόδου. Η μέθοδος είναι πολύ ακριβή όσον αφορά το κόστος εξοπλισμού και το κόστος ηλεκτρικής ενέργειας, και ως εκ τούτου δεν έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως.

Ιονανταλλαγή

Ο πιο αξιόπιστος τρόπος για να επιτευχθεί η αφαλάτωση του νερού είναι η μέθοδος ανταλλαγής ιόντων. Καταβύθιση ακαθαρσιών με αυτόν τον τρόποσας επιτρέπει να αποκτήσετε ένα καθαρότερο υγρό σε σύντομο χρονικό διάστημα, το οποίο είναι σημαντικό για τη βιομηχανική αφαλάτωση. Η μέθοδος είναι η πιο οικονομική και δίνει το καλύτερο αποτέλεσμα καθαρισμού.

Η μέθοδος βασίζεται στην απομάκρυνση κατιόντων και ανιόντων αλάτων από το υγρό· ως αποτέλεσμα του καθαρισμού, μπορούν να επιτευχθούν διάφοροι βαθμοί αφαλάτωσης, μέχρι την πλήρη απομάκρυνση των αλάτων. Η αφαλάτωση του νερού με ιοντοανταλλαγή λαμβάνει χώρα με τη συμμετοχή ιονανταλλάκτες, οι οποίοι είναι αδιάλυτα στο νερό πολυμερή που περιέχουν ένα κινητό ιόν. Υπό τις δημιουργούμενες συνθήκες, το παρασκευασμένο πολυμερές εισέρχεται σε αντίδραση ανταλλαγής με ιόντα άλατος του ίδιου σημείου. Εναλλάκτες ιόντων τοποθετούνται σε ένα υδατικό μέσο διόγκωσης, αυξάνοντας σε μέγεθος κατά 1,5-2 φορές.

Καθώς περνά ο καιρός, οι ιονανταλλάκτες συλλέγουν άλατα διαλυμένα στο νερό και γίνονται πιο πυκνά. Οι κορεσμένοι εναλλάκτες ιόντων αναγεννώνται και μετά καθαρίζονται. Τα προϊόντα που λαμβάνονται από κορεσμένους εναλλάκτες ιόντων ονομάζονται "εκλουόμενα", περιλαμβάνουν διαλύματα αλάτων και αλκαλίων. Ορισμένες από αυτές είναι πολύτιμες ουσίες, επομένως απορρίπτονται ως πολύτιμα συστατικά.

Αντίστροφη όσμωση

Η τεχνική πρόοδος και η έναρξη της έλλειψης γλυκού νερού δημιουργούν νέες τεχνολογίες αφαλάτωσης και αφαλάτωσης. Η μέθοδος επεξεργασίας της αντίστροφης όσμωσης γίνεται μια δημοφιλής μέθοδος, η αξιοπιστία της οποίας διασφαλίζεται από την ανάπτυξη τεχνολογιών μεμβράνης. Το βιομηχανικό ενδιαφέρον προκαλείται από το σχετικά χαμηλό ενεργειακό κόστος. Οι περισσότερες συσκευές αυτής της αρχής χρησιμοποιούνται για μετεπεξεργασία του νερού του ποταμού, όπου η αποτελεσματικότητά τους έχει αποδειχθεί επανειλημμένα.

ΓιαΓια οικιακή χρήση, οι μονάδες αφαλάτωσης νερού που βασίζονται στην αρχή της αντίστροφης όσμωσης είναι κατάλληλες τόσο ως προς την κατανάλωση ενέργειας όσο και ως προς την ποιότητα του παραγόμενου προϊόντος. Η αρχή της αντίστροφης όσμωσης βασίζεται στη διέλευση του νερού υπό πίεση μέσω μιας μεμβράνης που είναι αδιαπέραστη από διαλυμένα άλατα και άλλες ακαθαρσίες. Η διαδικασία αφαλάτωσης του νερού παρέχεται από συνθετικές ημιπερατές μεμβράνες που δεν μπορούν να συγκρατήσουν ορισμένα αέρια διαλυμένα στο νερό (χλώριο, διοξείδιο του άνθρακα κ.λπ.).

Η μέθοδος της αντίστροφης όσμωσης καθαρίζει το νερό από όλες τις ακαθαρσίες, λαμβάνει χώρα πλήρης αφαλάτωση, η οποία είναι επιβλαβής για τον ανθρώπινο οργανισμό. Στις περισσότερες περιπτώσεις, ο λαϊκός πρέπει να επιλέξει μεταξύ νερού βρύσης ή επεξεργασίας με κάποιο είδος φίλτρου. Το μικρότερο κακό είναι το νερό, χωρίς όλα τα φυσικά συστατικά.

Σήμερα, σε ορισμένες χώρες υπάρχουν ήδη εργοστάσια παραγωγής πόσιμου νερού, όπου χρησιμοποιείται η μέθοδος της αντίστροφης όσμωσης για την αφαλάτωση και τα διαλυμένα αέρια αφαιρούνται από αυτό ως πρόσθετη μετεπεξεργασία. Για να του δώσουν μια κανονική κατάσταση κοντά στο φυσικό, οι επιχειρήσεις προσθέτουν τα απαραίτητα άλατα σε επαληθευμένη συγκέντρωση στο καθαρό νερό.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα των βασικών μεθόδων

Κάθε μία από τις μεθόδους αφαλάτωσης νερού έχει τόσο θετικές όσο και αρνητικές ιδιότητες. Έχοντας τα εξετάσει λεπτομερώς, μπορείτε να καταλάβετε σε ποιο να προτιμήσετε:

• Η ανταλλαγή ιόντων βοηθά στην απόκτηση του πιο καθαρού νερού, το σύστημα είναι αξιόπιστο και δεν αντιδρά στον βαθμό ανοργανοποίησηςυγρό πηγής, απαιτεί μικρό κόστος εξοπλισμού. Η διαδικασία αφαλάτωσης πραγματοποιείται με ελάχιστη απώλεια κατανάλωσης νερού. Τα μειονεκτήματα της μεθόδου περιλαμβάνουν την ταχεία περιβαλλοντική ρύπανση με επιβλαβείς χημικές ουσίες, το υψηλό κόστος των ίδιων των αντιδραστηρίων, το σύστημα μολύνεται γρήγορα και απαιτεί συχνή αντικατάσταση των φίλτρων. Η απόρριψη των απορριμμάτων και των εξαρτημάτων του φίλτρου είναι δύσκολη.
• Απόσταξη. Οι μονάδες αφαλάτωσης νερού που βασίζονται στη θερμική μέθοδο χρησιμοποιούνται χωρίς τη χρήση χημικών, αποδεικνύουν την καλή ποιότητα του υγρού που προκύπτει και η θερμότητα που παράγεται κατά τη λειτουργία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για άλλες ανάγκες. Ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα αυτής της μεθόδου είναι η ικανότητα εξάλειψης των αερίων που είναι διαλυμένα στο νερό. Στα μειονεκτήματα της μεθόδου περιλαμβάνονται: υψηλό ενεργειακό κόστος, ανάγκη επεξεργασίας νερού, κόστος συντήρησης της εγκατάστασης (καθαρισμός όλων των μερών), υψηλό κόστος εξοπλισμού.
• Οι εγκαταστάσεις μεμβράνης διακρίνονται από την ανεπιτήδευτη κατάσταση στην αρχική κατάσταση του νερού, η διαδικασία δεν απαιτεί χημικά αντιδραστήρια και είναι εύκολο να διατηρηθούν. Αρνητικές ιδιότητες είναι: προετοιμασία νερού για τη διαδικασία επεξεργασίας, μεγάλη ποσότητα νερού για τη διασφάλιση της λειτουργίας της συσκευής, υψηλή κατανάλωση ενέργειας, η οποία επηρεάζει το κόστος του τελικού προϊόντος.

Αφαλάτωση στο σπίτι

Το φιλτράρισμα του νερού είναι ο πιο προσιτός τρόπος μετεπεξεργασίας. Υπάρχουν δύο συνήθεις τρόποι για να αφαλατίσετε καλά ή θαλασσινά υγρά στο σπίτι:

• Βάζουμε ένα δοχείο με νερό στην κατάψυξη και το αφήνουμε μέχρι να παγώσει τελείως. Αλάτι με μέροςτο υγρό δεν θα παγώσει, ο πάγος πρέπει να λιώσει και μπορεί να χρησιμοποιηθεί αμέσως. Για πρόσθετο καθαρισμό, αξίζει να περάσετε το λιωμένο νερό από οποιοδήποτε οικιακό φίλτρο. Η μέθοδος ονομάζεται ψυχρή απόσταξη.
• Εξάτμιση. Παίρνουν δύο δοχεία διαφορετικών μεγεθών, ρίχνουν θαλασσινό/αλατόνερο στο μεγαλύτερο, αφήνουν το μικρότερο άδειο και το τοποθετούν σε ένα μεγάλο μπολ. Όλη η δομή μπορεί να τοποθετηθεί στη σόμπα για θέρμανση ή να αφεθεί στον ήλιο, αφού κλείσετε το καπάκι. Είναι απαραίτητο να επιτύχετε ένα αργό βρασμό αλατόνερου. Οι ατμοί χωρίς αλάτι θα συγκεντρωθούν στο άδειο δοχείο. Η διαδικασία της εξάτμισης στον ήλιο θα προχωρήσει πολύ πιο αργά. Με αυτή τη μέθοδο, λαμβάνεται ένας μάλλον μικρός όγκος πόσιμου νερού.

Η αφαλάτωση και η αφαλάτωση του νερού με χειροτεχνικές μεθόδους είναι δυνατή, αλλά αναποτελεσματική. Η καλύτερη επιλογή θα ήταν να αγοράσετε μια οικιακή μονάδα καθαρισμού.

Οικιακές εγκαταστάσεις

Για οικιακές ανάγκες, απαιτούνται συχνότερα συστήματα μετεπεξεργασίας νερού. Το φιλτράρισμα του νερού μπορεί να πραγματοποιηθεί με διάφορους τρόπους:

• Το πιο εύκολο και οικονομικό είναι μια κανάτα με αντικαταστάσιμα φίλτρα.
• Ακροφύσιο με φίλτρο στη βρύση.
• Φίλτρα νερού γραφείου.
• Ενσωματωμένα συστήματα που καθαρίζουν υγρά ανάλογα με την τοποθεσία (μόνο στην κουζίνα, στο σημείο εισόδου της παροχής νερού στο σπίτι, φίλτρα πολλαπλών σταδίων για τον καθαρισμό του νερού από ένα αρτεσιανό πηγάδι κ.λπ.).

Κανένα από τα οικιακά συστήματα δεν μπορεί να εξαλείψει εντελώς τα άλατα από το υγρό, αλλά μπορεί να μαλακώσει το σκληρό νερό. Σε αυτόπερίπτωση, πρέπει να γνωρίζετε με ποια στοιχεία είναι κορεσμένο για να επιλέξετε ένα σύστημα, φυσίγγια νερού, φίλτρα ή αντιδραστήρια. Η διαδικασία αφαλάτωσης απαιτεί μεγάλες μονάδες, μεγάλο χώρο εγκατάστασης, μεγάλες οικονομικές επενδύσεις και τη διαθεσιμότητα συντήρησης του συστήματος, η οποία δεν είναι διαθέσιμη σε ένα ευρύ φάσμα καταναλωτών.

Τύποι οικιακού καθαρισμού

Σήμερα, χρησιμοποιούνται ευρέως οι ακόλουθοι τύποι επεξεργασίας νερού:

• Διήθηση άνθρακα. Η συσκευή είναι ένα δοχείο γεμάτο με κάρβουνο, ενεργό ή κάρβουνο. Το νερό που διέρχεται από ένα τέτοιο φίλτρο καθαρίζεται από χλώριο, λιπαρά στοιχεία, φυτοφάρμακα, μικροοργανισμούς, βακτήρια κ.λπ. Το φίλτρο είναι προσιτό, ανθεκτικό και εύκολο στη χρήση.
• Εξαιρετικός καθαρισμός. Αυτός ο τύπος φίλτρων χωρίζεται σε δύο τύπους - μίας λειτουργίας και πολλαπλών λειτουργιών. Οποιαδήποτε επιλογή απαιτεί συντήρηση - συνεχής αλλαγή δοχείων νερού, αντικατάσταση εξαρτημάτων κ.λπ.
• Ακατέργαστος καθαρισμός. Εξαλείψτε μεγάλα σωματίδια βρωμιάς (άμμο, σκουριά, ιζήματα κ.λπ.).
• Βαθύς καθαρισμός. Αυτός ο τύπος φίλτρου περιλαμβάνει συστήματα αντίστροφης όσμωσης, φίλτρα πολλαπλών σταδίων κ.λπ.

Στις περισσότερες περιοχές της Ρωσίας απαιτείται μόνο πρόσθετος καθαρισμός του νερού, καθώς υπάρχουν αρκετοί υδατικοί πόροι στη χώρα. Η μόνη περιοχή όπου μπορεί να υπάρχει έλλειψη γλυκού νερού είναι η Κριμαία, η οποία μπορεί να απαιτεί βιομηχανικές εγκαταστάσεις για την αφαλάτωση του θαλασσινού νερού. Όλες οι συσκευές για τη διεξαγωγή διαδικασιών έχουν δίπλωμα ευρεσιτεχνίας. Η αφαλάτωση και η αφαλάτωση του νερού θα πρέπει να γίνονται με επιστημονικά τεκμηριωμένες μεθόδους με υποχρεωτική δοκιμή των αποτελεσμάτων σε εργαστηριακές συνθήκες.