Обессоливание сточных и морских вод

Размещено на http://www.allbest.ru/

Глава 1. Обессоливание воды

Обессоливание воды означает уменьшение содержания в ней растворенных солей. Этот процесс называют также деионизацией, или деминерализацией. Для морских и засоленных (солоноватых) вод такой процесс называют опреснением.

Нормами на питьевую воду предусмотрено, что их солесодержание должно быть менее 1 г/л, и лишь по специальному решению разрешается использовать воду с солесодержанием до 1,5 г/л. Однако в ряде регионов поверхностные и подземные воды содержат больше солей. Морская вода, составляющая основной запас воды на Земле, содержит от 10 до 40 г/л солей. Для использования таких вод для питьевых целей ее подвергают опреснению.

Для многих процессов в теплоэнергетике, химии, электронике требуется вода, содержащая минимальные количества солей, вплоть до сверхчистой, которая практически их не содержит.

Существует несколько способов обессоливания:

термический;

ионообменный;

мембранные;

обратный осмос;

электродиализ;

комбинированные.

Для опреснения засоленных вод используется термический метод, обратный осмос и электродиализ. Потребление при ионном обмене реагентов и объем отходов пропорциональны солесодержанию очищаемой воды, и поэтому его применение считается экономически оправданным при содержании солей до 2 г/л.

Термический метод позволяет обессолить воду с любым солесодержанием.

Во всем мире для опреснения морской воды наибольшее распространение получили установки обратного осмоса. Они обеспечивают получение воды с заданным высоким качеством. Лидирующее положение этого метода укрепляется по мере продолжающегося прогресса в технике изготовления мембран и дополнительного оборудования.

Для получения глубокообессоленной (деионизированной) воды используется как чисто ионообменная технология, так и ее комбинация с различными методами очистки, включающая обратный осмос. Термический метод, который ранее был обязателен для получения апирогенной воды для медицинских целей, и здесь уступил место обратному осмосу с УФ-облучением.

Глава 2. Термические методы обработки воды

Старейшим методом получения обессоленной воды (дистиллята) является термический метод - перегонка, дистилляция, выпарка.

Основой процесса является перевод воды в паровую фазу с последующей ее конденсацией. Для испарения воды требуется подвести, а при конденсации пара - отвести тепло фазового перехода. При образовании пара в него наряду с молекулами воды переходят и молекулы растворенных веществ в соответствии их летучестью.

Важнейшим преимуществом данного метода являются минимальные количества используемых реагентов и объем отходов, которые могут быть получены в виде твердых солей.

Тепловая и экономическая эффективность метода определяется режимом испарения и степенью рекуперации тепла фазового перехода при конденсации пара.

По характеру использования дистилляционные установки подразделяются на одноступенчатые, многоступенчатые и термокомпрессионные.

Наибольший интерес представляет использование выпарных установок в сочетании с ионообменными и реагентными схемами. В этих условиях возможно оптимизировать расход реагентов, тепла и решить как экономические, так и экологические проблемы.

Обессоливание воды ионным обменом

Наиболее часто обессоливание воды производят ионным обменом. Это наиболее отработанный и надежный метод.

Частичное обессоливание воды происходит при ее умягчении методами Н-Na-катионирования, Н-катионирования с голодной регенерацией, Н-катионирования на слабокислотном катионите. В этих процессах происходит извлечение солей жесткости и частичная их замена на катион водорода, который разрушает бикарбонат-ионы с последующим удалением образовавшегося газа из воды. Степень обессоливания соответствует количеству удаленного СаСО3.

При глубоком обессоливании из раствора удаляются все макро- и микроэлементы, т.е. соли и примеси. Степень очистки раствора по каждому макроэлементу (катиону и аниону) зависит от их сродства к данному иониту, т.е. от расположения в рядах селективности. Подбирая иониты, степень их регенерации и количество ступеней очистки, можно добиться необходимой глубины очистки воды практически любого исходного состава.

Обессоливание может проводиться в одну, две, три ступени или смешанным слоем ионитов. В каждой ступени раствор последовательно очищается сначала на катионите в Н-форме (при этом извлекаются все находящиеся в растворе катионы), а затем на анионите в ОН-форме (при этом извлекаются находящиеся в воде анионы).

Более глубокое извлечение анионов может протекать только на сильноосновных анионитах.

Высокую степень очистки можно обеспечить в одном аппарате со смесью катионита в Н-форме и анионита в ОН-форме, т.н. фильтре смешанного действия. В этом случае отсутствует противоионный эффект, и из воды за один проход через слой смеси ионитов извлекаются все находящиеся в растворе ионы. Очищенный раствор имеет нейтральное рН и низкое солесодержание, примерно в 5-10 раз ниже, чем на одной ступени ионного обмена. Допускается работа с очень высокими скоростями очистки раствора, зависящими от его исходного солесодержания.

После насыщения ионитов для их регенерации смесь необходимо предварительно разделить на чистые катионит и анионит (они, как правило, имеют некоторое различие по плотности). Разделение может производиться гидродинамическим методом или путем заполнения фильтра концентрированным 18%-ным раствором щелочи.

Из-за сложности операций разделения смеси ионитов и их регенерации такие аппараты используются в основном для очистки малосоленых вод, например, контурных, для глубокой доочистки воды, обессоленной на раздельных слоях ионитов либо обратным осмосом. То есть в тех случаях, когда регенерация проводится редко, либо иониты применяют для получения сверхчистой воды с сопротивлением, близким к 18МОм/см, в энергетике и микроэлектронике - там, где никакие другие способы не могут обеспечить заданное качество.

Обратный осмос и нанофильтрация

Извлечение растворенных веществ из воды может производиться мембранными методами.

Уровень обессоливания определяется селективностью мембран.

Методом нанофильтрации можно достигнуть частичного обессоливания, удалив соли жесткости вместе с двухзарядными анионами и частично - однозарядные катионы натрия и калия и анионы хлора.

Более глубокое обессоливание обеспечивает низконапорный обратный осмос. Максимальная эффективность по всем компонентам обеспечивается обратноосмотическими мембранами, работающими при высоком давлении. Суммарная степень обессоливания зависит от катионного и анионного состава воды и ориентировочно составляет: для нанофильтрации 50-70%, для низконапорного обратного осмоса 80-95%, для высоконапорного 98-99%.

Для обеспечения нормальной эксплуатации обратноосмотических и нанофильтрационных установок необходимо, чтобы вода, подаваемая на мембраны, соответствовала определенным нормам, а именно:

Подаваемая на мембраны вода должна содержать:

Менее 0,56 мг/л взвешенных веществ;

Менее 2-3 мгО2/л коллоидных загрязнений;

Свободного хлора менее 0,1 мг/л для композитных полиакриламидных мембран и менее 0,6-1,0 мг/л для ацетатцеллюлозных;

Малорастворимые соли (железа, кальция, магния, стронция) в концентрациях, не вызывающих их отложение на мембранах;

Микробиологические загрязнения должны отсутствовать;

Температура подаваемой воды не должна превышать 35-45oС;

рН исходной воды должен находиться в пределах 3,5-7,2 для ацетатцеллюлозных мембран и 2,5-11,0 для полиакриламидных.

Для обеспечения указанных требований необходимо обеспечить предочистку воды перед ее подачей на мембранную установку. Она включает в себя узлы: механической фильтрации-обезжелезивания, дехлорирования, умягчения и дозирования ингибитора, обеззараживание ультрафиолетом.

Важным аспектом при расчете мембранных установок является учет температуры питающей воды. Все показатели мембран даются для температуры 25?С. В реальных условиях температура, как правило, существенно ниже.

Так, если например мембрана при температуре 25?С дает 500 л/час, то при 10?С производительность составляет 330 л/час, а при 5?С 250 л/час.

Соответственно, при расчете установки необходимо устанавливать такое количество элементов, которое обеспечит заданную производительность при снижении температуры, причем это количество может потребоваться в 2 раза больше, чем при стандартной температуре. Это существенно повышает стоимость установки. В ряде случаев, при наличии дешевого тепла, выгоднее производить предварительный подогрев питающей воды.

В таблице приведено оценочное сравнение методов обессоливания по трем уровням: минимальный (Мин.), максимальный (Макс.) и средний (Ср.).

Глава 3. Обессоливание сточных и морских вод

Природные запасы пресной воды истощаются, что ставит перед наукой новые задачи, решение которых создает предпосылки для нормального существования человечества в будущем. К числу таких задач относится проблема воспроизводства пресной воды за счет обессоливания воды морей и океанов, а также сточных вод. Общие запасы пресноводных источников оцениваются в 1,5 * 1018 м3, и только 2% этого количества составляет питьевая вода. Большой урон пресноводным источникам наносит загрязнение сточными водами промышленных предприятий.Кристаллогидратный метод опреснения состоит в контактировании водного раствора соли с агентом и образовании в результате этого твердого клатратного соединения -- гидрата. Клатраты -- это соединения, образованные включением молекул, называемых гостями, в полости кристаллической решетки, состоящей из молекул другого сорта, называемых хозяевами. В гидрате гостями являются молекулы гидратообразующего вещества (агента), хозяевами -- молекулы воды, свободные от соли. После отделения гидратов от рассола, промывки от рассольной пленки и их расплавления получается пресная вода. Агент возвращают в цикл для рециркуляции. В качестве агента, образующего газовые гидраты, применяют Ar, CH4, C2H6, SO2, H2S, C3H8, фреоны и другие соединения.На основе полученных экспериментальных данных была построена диаграмма фазового равновесия. Условия фазового равновесия системы фреон R142В -- газовый гидрат -- вода и растворы NaCl представлены на фазовой диаграмме давление -- температура (рисунок).

Фазовая диаграмма давление -- температура системы фреон R142В -- газовый гидрат -- вода и растворы NaCl, ДЕ -- кривая упругости паров агента. FABC -- равновесная гидратная кривая для чистой воды. Левее ее находятся области I и II устойчивого существования гидратов, правее -- в областях III, IV, V -- гидраты не образуются и вода находится в смеси с жидким или газообразным агентом, а лед -- в присутствии газа. Переходы из одной области диаграммы в другую сопровождаются тепловыми эффектами. Двухкомпонентная система R142В -- вода имеет две инвариантные точки. В верхней инвариантной точке (ВИТ) А существуют четыре фазы: вода, твердый гидрат, жидкий и газообразный холодильный агент. В нижней инвариантной точке (НИТ) В также четыре фазы: вода, лед, гидрат и газообразный агент. Вдоль линий фазовых переходов АВ, DE, BC, AF сосуществуют три фазы. На этих кривых система моновариантна, имеет одну степень свободы, в качестве которой могут быть температура, давление или состав гидрата.

На основе анализа физико-химических свойств газогидратообразующих агентов нами выявлено, что фреон R142B образует газовые гидраты при относительно высоких температурах и низких давлениях. Это обстоятельство, а также нерастворимость фреона R142B в воде, незначительная скорость гидролиза, высокая скорость гидратообразования с экономической точки зрения создают благоприятные условия для применения этого агента для обессоливания сточных и морских вод газогидратным методом.

Глава 4. Аппаратурное оформление обратноосмотические установки обессоливания воды серии «Енисей»

Обратный осмос - технология, позволяющая получить обессоленную воду. Процесс обратного осмоса заключается в фильтровании исходной воды через специальную полупроницаемую мембрану, способную пропускать воду и задерживать ионы солей. Степень обессоливания может достигать 99,6 %. По качеству получаемой воды обратный осмос может быть сравним с ионным обменом, электродиализом, дистилляцией, но имея ряд преимуществ, успешно соперничает с ними в таких отраслях, как: теплоэнергетика, пищевая промышленность, химическая промышленность, питьевое водоснабжение, электроника, фармацевтическая промышленность и др. Преимущества обратноосмотических установок:

* низкое количество стоков (при пересчете на ПДК)

* отсутствие реагентного хозяйства

* возможность использования мембран различной селективности

* низкие эксплуатационные затраты

* компактность

* любой уровень автоматизации

* простота эксплуатации.

Обратноосмотическое фильтрование происходит на молекулярном уровне и требует повышенного качества исходной воды. Это требование обеспечивается установкой надежных систем предварительной очистки. Основные требования к качеству воды, подаваемой на обратноосмотическую установку:

* взвешенные вещества - не более 1 ед. мутности (~0,58 мг/л)

* общее солесодержание - до 50 г/л * величина рН - от 2 до 11 * коллоидный индекс SDI - менее 4 (окисляемость менее 2-3 мгО 2/л) * максимальная рабочая температура -+45 °С * свободный хлор или другие сильные окислители (озон, перманганат калия и пр.) - до 0,1 мг/л.

* нефтепродукты - отсутствие.

Для повышения устойчивости работы установки и увеличения срока службы фильтрующих элементов необходимо периодически проводить химическую промывку. Поэтому установки комплектуются блоком промывки, включающим насос, фильтр тонкой очистки и расходную емкость. В зависимости от качества исходной воды и режима эксплуатации установок частота промывок может составлять от 1 до 6 раз в год.

* солесодержание до 2 000 мг/л, t=10 °С

* параметры питающей сети 380В, 50Гц

* рабочее давление до 16,0 ат

* степень задержания солей до 99,5%

* давление в линии обессолен ной воды до 2,0 ат.

Глава 5. Устройство для непрерывного обессоливания морской воды и подземных соленых вод

Данное изобретение относится к области получения из морской и подземных соленых вод, а также промышленных сточных вод обессоленной воды.По уровню техники это изобретение базируется на ниже следующих природных явлениях и свойствах компонентов реакций, участвующих в образовании дождевых туч и излияния их них воды на землю.1. Многочисленными исследованиями доказано, что вода имеет трехмерную полимерную структуру и связь между соседними молекулами воды осуществляется посредством водородных связей.

2. Компоненты воздуха атмосферы за счет космических лучей, естественного излучения Земли, УФ-излучения солнца ионизируются, например:т.е. при облучении электронами молекул кислорода, которых в атмосфере воздуха содержится 20,95 об.%, образуется отрицательно заряженный ион кислорода , который является промежуточным соединением и выполняет роль переносчиков электронов, т.е. является донором электронов, и легко отдает электроны акцептору электронов. В нашем случае - протону -ОН-группы молекулы воды.

3. В природе, например, при движении морской волны по поверхности моря за счет трения между слоями полимерных молекул воды, а также разбрызгивания воды из волн происходит отрыв микрокапель воды /реакция 2/. В результате чего на микрокапле воды появляется некоторое количество свободных групп. Протоны (-Н)-ОН групп на границе раздела фаз воздух - вода взаимодействуют с отрицательно заряженным ионом кислорода с образованием микрокапель, несущих на себе некоторый отрицательный электрический заряд.

Микрокапли воды, несущие на себе отрицательный электрический заряд, парят в атмосфере воздуха, не сливаются между собой в большие капли воды и не смешиваются с соляным раствором. Соляной раствор - это 17,5%-ный раствор всех солей, содержащихся в морской воде и оставшихся в морской воде после удаления из нее обессоленной воды. Из-за малых геометрических размеров микрокапли, несущие на себе отрицательный электрический заряд, не видны человеческим глазом.

Микрокапли воды - это легкий отрицательный гидроион, парящий в воздухе (R-OH -)n.

4. В природе одним из способов снятия отрицательного электрического заряда с микрокапель воды, находящихся в водяной туче, является электрический разряд молнии /молния - это сгусток электронов, в котором силы отталкивания одноименных зарядов уравновешены силой притяжения огромной массы молнии по сравнению с массой электрона/. Молния излучает свет в виде фотонов. Энергии фотонов достаточно для снятия электрического заряда с микрокапель воды, т.е. электронов. Эти электроны, получившие энергию от фотонов /42,2 ккал=1,83 эВ, =663,5 нм/, отрываются от микрокапель воды и вливаются в молнию со скоростью света, увеличивая ее электрическую мощность и массу. Молния, достигнув определенной электрической мощности и массы, разряжается на соседнюю тучу, несущую положительный электрический заряд, или на землю, если таковой тучи нет поблизости.Разряд молнии приводит к мощному излучению фотонов, действие которых распространяется уже на огромный объем атмосферы, что вызывает за счет энергии фотонов спонтанный отрыв электронов от микрокапель воды, несущих на себе отрицательный электрический заряд /электроны/.Разряд молнии приводит к тому, что ставшие свободными -ОН группы микрокапель воды вступают в образование водородных связей с молекулами воды соседней микрокапли и тем самым сливаются в большие капли и затем в водяной поток, падающий на землю.

Другие явления природы, участвующие в образовании туч, здесь не рассматриваются, т.к. они к изобретению отношения не имеют.

Наиболее близким к заявленному является устройство для обессоливания воды, содержащее электрод и реактор-распылитель воды, соединенный с водозаборником и воздуховодом (US 5203993 А, кл. C 02 F 1/48, 20.04.1993).

Технологический процесс по непрерывному обессоливанию морской воды включает в себя нижеследующие процессы:

Стадия 1

В основном в данной реакции больше будут участвовать молекулы кислорода, т.к. сродство электрона к молекуле кислорода составляет +0,44 эВ /10,146 ккал/. В то же время для N2 и Н 2О сродство к электрону равно - 2,8, м - 5,0 эВ соответственно, т.е. для прохождения реакции 1 требуется меньше энергии, чем для ионизации N2 и Н2О.

Стадия 2

Распыление морской воды в реакторе-распылителе на микрокапли с одновременным образованием отрицательно заряженных микрокапель воды.

В процессе одновременно проходят две реакции 2 и 3.

Реакция 2. Распыление морской воды на микрокапли.

Реакция 3. Взаимодействие отрицательно заряженного иона кислорода с микрокаплями, образуя на поверхности свободные -ОН-группы, т.е. не образовавшие водородной связи с соседними микрокаплями воды.Стадия 3. В стадии 3 проходит два механических процесса:

А - отделение отрицательно заряженных микрокапель воды от соляного раствора и направление микрокапель на стадию 4 через центробежный скруббер;Б - направление соляного раствора обратно в водоем через выравниватель давления воды для реактора-распылителя.

Предварительно раздробленная на микрокапли морская вода в виде водно-воздушной смеси состава: морская вода, ионизированный воздух и микрокапли воды, несущие на себе отрицательный электрический заряд, поступают в механическую форсунку 31 со сплошным конусом распыла. В форсунке 31 происходит окончательное дробление морской воды на микрокапли с одновременным прохождением реакции 3. После прохождения водно-воздушной смеси через форсунку 31 состав реакционной смеси следующий: микрокапли, несущие на себе отрицательный электрический заряд, которые свободно парят в атмосфере воздуха и не смешиваются с соляным раствором, воздух и соляной раствор в виде капель, имеющий состав: вода и соли металлов, содержащихся в морской воде. Далее реакционная масса поступает в центробежный скруббер 34, где происходит разделение реакционной массы на две фракции:

фракция 1 - микрокапли воды, несущие на себе отрицательный электрический заряд и воздух;

фракция 2 - соляной раствор, капли которого за счет центробежной силы отбрасываются к внутренней стенке скруббера, сливаются между собой и в виде пленки стекают из скруббера в отводной канал 36, соединенный трубопроводом 35 с атмосферой, а из отводного канала 36 солевой раствор по трубопроводу 38 поступает в выравниватель давления 39 для реактора-распылителя.Выравниватель давления воды в реакторе-распылителе служит для непрерывной откачки солевого раствора из отводного канала реактора-распылителя при минимальной затрате электрической энергии на работу осевого насоса. Как показано выше, это можно осуществить тогда, когда в выравнивателе давления перед входом солевого раствора в насос созданы условия

P1=Р2,

где p1 - давление солевого раствора /вода из водоема + солевой раствор из отводного канала реактора-распылителя/ в пространстве всасывания;p 2 - давление воды в пространстве нагнетания /водоем/. Выравниватель давления представляет собой конструкцию водоструйного и осевого насосов, объединенных в единый аппарат с новым принципом работы по сравнению с принципом работы водоструйного насоса.

Принцип работы выравнивателя давления.

Условия вхождения потоков перемещаемой /солевой раствор/ и рабочей жидкости /вода из водоема/ в выравниватель давления определяются уровнем неразврывности /сплошности/ потока:

обессоливание сточная морская вода

1 S1 C1= 2 S2 С2,

где S1 и S2 - площади входного и выходного сечения, м2;

1 и 2 - плотность жидкости, кг/м3;

C 1 и С2 - скорости потока, м/с.

Это уравнение еще называется уравнением постоянства расхода, из которого следует, что при установившемся движении жидкости, полностью заполняющей трубопровод, через каждое его поперечное сечение проходит в единицу времени одно и то же количество жидкости. Отсюда следует, что если из выравнивателя давления осевым насосом откачивается n ее количество воды, то это же количество воды войдет и в выравниватель давления по трубопроводу 49 для перемещаемой жидкости и через рабочее сопло 41. Причем расчет внутренних диаметров концевой части, подводящего трубопровода и рабочего сопла, делается таким образом, чтобы через подводящий трубопровод и рабочее сопло за единицу времени проходило равное количество жидкости, т.е. n/2.

Исходя из условий вхождения потоков перемещаемой и рабочей жидкостей с помощью насоса 45, в выравниватель давления всасывается два потока: 1 - соляной раствор, 2 - морская вода.

Первый поток: из отводного канала по трубопроводу 49 в приемную камеру 40 поступает перемещаемая жидкость /соляной раствор/ с малой энергией, малой скоростью, малым давлением в потоке.Второй поток: рабочая жидкость /морская вода/ с большой энергией, с большой скоростью и с большим давлением в потоке поступает через рабочее сопло 41 в приемную камеру 40 непосредственно из водоема.

Эти два потока на основании закона сохранения количества движения смешиваются и обмениваются импульсами энергии в приемной камере 40 и камере смешивания 42, что приводит к усреднению энергии, давления и скоростей первого и второго потоков. Смешанный поток с усредненной энергией поступает в диффузор 43, где на основании закона сохранения энергии и уравнения Бернулли применительно для трубопровода с переменным сечением, каковым и является диффузор, происходит переход части кинетической энергии смешанного потока в потенциальную энергию давления, т.е. происходит уменьшение скорости смешанного потока, но возрастает давление воды в потоке на выходе из диффузора.

За счет энергии насоса вода из отводного трубопровода 46 с небольшим избыточным напором, примерно 2 м, выталкивается обратно в водоем.Согласно заданию, подтвержденному расчетом, давление воды в потоке на выходе из диффузора 43 и в напорном трубопроводе 44 становится равным давлению воды на уровне выхода воды из насоса в водоем, т.е. P1 =P2.Таким образом, в системе: напорный трубопровод 44 /пространство всасывания/, насос 45, водоем /пространство нагнетания/ созданы условия откачки воды, когда Р1 =Р2, что и требуется для нормальной работы реактора-распылителя, т.е. с минимальной затратой электрической энергии на работу насоса выравнивателя давления, откачивающего воду из реактора-распылителя. Далее смесь микрокапель, несущих на себе отрицательный электрический заряд, и воздуха из скруббера 34 по трубопроводу 26 с помощью двухступенчатого вентилятора 33 типа К-O6 подается в нейтрализатор 15 отрицательно электрического заряда на микрокаплях. На конический электрод 14 нейтрализатора 15 с электроагрегата 9 типа АФ-90-200 подается постоянный электрический ток напряжением 90000 В и силой тока 200 мА. С конического электрода 14 стекают электроны в виде искр, образующие микромолнию, направленную на шаровой электрод 16. Теоретическое обоснование этого процесса дано выше.

Искусственная молния, создаваемая за счет искр в нейтрализаторе 15, излучает фотоны, энергия которых достаточна для отрыва электрона от протона -ОН-группы полимерной молекулы воды.

Электроны, полученные за счет нейтрализации отрицательного электрического заряда на микрокаплях воды, вливаются в искусственную молнию и на трубчатый электрод и попадают вместе на шаровой электрод 16 и с него ток высокого напряжения поступает на конусный электрод 5 ионизатора 4 для ионизации морского воздуха.

Микрокапли, лишившиеся электрического заряда, образуют водородные связи с соседними капельками, образуя трехмерную полимерную структуру воды, т.е. естественную воду высокой степени очистки. Микрокапли, пройдя пространство 17, поступают в центробежный скруббер 19 для образования больших капель. В скруббере 19 водно-воздушная смесь разделяется на воздух и воду. Воздух направляется в атмосферу, а вода через отводной канал 20 с помощью осевого насоса 21 откачивается на материк.Понтоны 7 на трубопроводах предназначены:

1 - для поддержания трубопроводов, при монтаже в водоеме, в строго вертикальном положении.

2 - за счет выталкивающей силы, направленной вверх /закон Архимеда/, уменьшить весовое давление трубопроводов со всеми аппаратами, находящимися на трубопроводе, на конструкцию морской платформы до минимума.Один электроагрегат 9 типа АФ-90-200 обслуживает 80 обессоливателей морской воды.

Разработанный технологический процесс и само устройство экологически чистые, процесс безотходный с малым потреблением электрической энергии на 1 м3 обессоленной воды.

Поток воды, выдаваемый устройством, представляет собой речной канал с дебетом воды 64 м3/c /230400 м3 /ч/ обессоленной воды.

На фиг.4 показана схема обессоливателя второго типа для непрерывного обессоливания морской воды в прибрежной полосе: 53 - секция образования микрокапель воды; 54 - трубопровод для подвода соленой воды в реактор-распылитель; 55 - трубопровод для отвода соляного раствора обратно в водоем; 56 - насос для откачки соляного раствора и направления его обратно в водоем; 57 - насос для подачи соленой воды в реактор-распылитель; 58 - заборник соленой воды; 59 - система сброса соленой воды обратно в водоем.Обессоливатель второго типа предназначен для обессоливания морской воды в прибрежной морской полосе с производительностью меньше, чем у обессоливателя первого типа /фиг.1/, с большим расходом электрической энергии. Экономически это более выгодно, чем строить отводной канал от основного обессоливателя первого типа.

Обессоливатель второго типа представляет собой инженерное сооружение, расположенное на берегу водоема, с расположением реактора-распылителя выше уровня моря. Все технологическое оборудование располагается на платформе на двух уровнях: а/ насосная секция - для подачи морской воды в реактор-распылитель и отвода соляного раствора обратно в водоем; б/ технологическая секция 53, в которой скомпанованы аппараты, аналогичные обессоливателю первого типа. В секции 53 происходит образование микрокапель воды, несущих на себе отрицательный электрический заряд, нейтрализация этого электрического заряда и выделение обессоленной воды с направлением ее на материк.

В обессоливателе второго типа отсутствует выравниватель давления, т.к. соляной раствор сливается в водоем на небольшую глубину.Принцип работы обессоливателя второго типа.

Морская вода через заборник 58 с помощью насоса 57 подается в реактор-распылитель 30 и далее процесс идет так, как это описано для обессоливателя первого типа. Образовавшийся соляной раствор из отводного канала 36 через трубопровод 55 и сбрасыватель соляного раствора 59 направляется обратно в водоем на небольшую глубину водоема.

В обессоливателе второго типа отсутствует выравниватель давления, поэтому расход электрической энергии на 1 м3 обессоленной воды выше, это же относится и к обессоливателям третьего типа, четвертого и пятого типов.

Обессоливатель морской воды третьего типа.

Обессоливатель морской воды третьего типа полностью аналогичен обессоливателю второго типа. Он устанавливается на плавсредствах для обеспечения персонала пресной водой, совершающих плавания на морских просторах. Обессоливатель четвертого типа

На фиг.5 показана схема обессоливателя четвертого типа для непрерывного обессоливания подземных соленых вод: 53 - секция образования микрокапель воды, несущих на себе отрицательный электрический заряд и выделения обессоленной воды; 60 - артезианская скважина для забора соленой воды; 61 - насос для подачи соленой воды в реактор-распылитель; 62 - насос для закачки концентрированного соляного раствора в артезианскую скважину; 63 - артезианская скважина для закачки концентрированного солевого раствора в нижний водоносный пласт земли.

Обессоливатель четвертого типа предназначен для обессоливания подземных соленых вод, поднимаемых на поверхность земли с помощью артезианских скважин, устанавливаемых в пустынях и засушливых районах планеты, но имеющих под землей соляные водоносные пласты.

Этот обессоливатель представляет собой аналог обессоливателя второго типа, но устанавливается над двумя артезианскими скважинами: первая для подачи в реактор-распылитель соленой подземной воды, а вторая для закачки образовавшегося солевого раствора в нижележащие водоносные пласты земли.Принцип работы обессоливателя четвертого типа.

Через артезианскую скважину 60 и насос 61 в реактор-распылитель 30, который находится в секции 53, подается соленая подземная вода и далее весь процесс обессоливания проходит аналогично процессу, проходящему в устройстве первого типа, т.е. в секции 53. Образовавшийся солевой раствор насосом 62 закачивается во вторую артезианскую скважину 63 на соответствующую глубину под землей, т.е. в нижележащий солевой пласт.Обессоливатель пятого типа

На фиг.6 показана схема обеспечивателя пятого типа: 53 - секция образования микрокапель воды, несущих на себе отрицательный электрический заряд и выделения обессоленной воды; 64 - насос для подачи сточных вод в реактор-распылитель 30; 65 - насос для закачки концентрированного раствора сточных вод в артезианскую скважину; 66 - артезианская скважина для закачки концентрированного раствора сточных вод в нижний водоносный пласт земли.

Обессоливатель пятого типа предназначен для очистки сточных вод соответствующего состава с последующей закачкой образовавшегося концентрированного раствора сточных вод в артезианскую скважину или на сжигание.Обессоливатель пятого типа представляет собой конструкцию обессоливателя четвертого типа, но только в реактор-распылитель 30 подается не соленая вода из артезианской скважины 60, а сточная вода промышленных предприятий.

Принцип работы обессоливателя пятого типа

С помощью насоса 64 в реактор-распылитель 30 секции 53 закачиваются промышленные сточные воды. В секции 53 проходит процесс, аналогичный процессу в обессоливателе четвертого типа. После отделения обессоленной воды от сточных вод концентрированный раствор насосом 65 через артезианскую скважину 66 закачивается в нижележащие водоносные пласты земли или подается на сжигание.

При сооружении устройства в открытом водоеме целесообразно использовать монтажно-установочный комплекс, описанный в патенте №2144968 /20, с.12-22/.

Размещено на Allbest.ru