Дистилляционный процесс

Дистилляционный процесс является одним из наиболее дешевых, поэтому сегодня как по количеству опреснительных установок, так и, особенно, по их суммарной продуктивности методы дистилляции занимают доминирующее положение.

Производительность испарительных опреснительных установок существенно зависит от максимальной температуры нагревания опресняющейся воды и степени рекуперации тепла. По характеру использования тепловой энергии и степени ее рекуперации дистилляционные установки разделяют на одно-, многоступенчатые и парокомпрессионные.

Стоимость тепловой энергии составляет 30-40% стоимости опреснения воды методом дистилляции. В связи с этим в районах с высокой интенсивностью солнечной радиации нашли применение солнечные опреснители парникового типа или с концентрацией солнечного тепла зеркальными отражателями. Обычно максимальная температура нагревания воды в гелиоустановках не превышает 65-70 °С, а их производительность зависит от испаряющей поверхности и колеблется в пределах до 4-5 л/м2 в сутки. Гелиоустановки применяют преимущественно для получения небольшого количества пресной воды.

Опреснение воды методом вымораживания основано на том, что температура замерзания соленой воды ниже температуры замерзания пресной. Методы вымораживания экономичнее дистилляции. Оптимальным является охлаждение воды при 0 °С. Важным условием является медленное течение термодинамических процессов. Технологией этой группы методов предусмотрена двухэтапность процесса: I этап - частичное опреснение льда при медленном замерзании воды ниже 0 °С (образование агрегатов из кристаллов пресного льда, между которыми имеются пустоты, заполненные замерзшым рассолом); II этап - получение пресной воды при медленном растапливании льда (сначала тает и стекает с первыми порциями воды рассол, лед опресняется и при дальнейшем таянии образуется пресная вода).

Мембранные методы являются самыми простыми, однако они рентабельны лишь при обработке воды с невысоким содержанием солей.

Электродиализный метод опреснения воды основан на принципе разделения солей в электрическом поле через селективные полупроницаемые ионитовые мембраны: катионы солей, двигаясь под воздействием электрического тока к катоду, свободно проходят через катионитовые мембраны и задерживаются анионитовыми, анионы солей - наоборот. Попеременное размещение мембран в электродиализном аппарате обусловливает образование камер опресненной воды, чередующихся с камерами концентрата.

Метод обратного осмоса (гиперфильтрация) основан на опреснении воды путем фильтрации ее под высоким давлением (50-100 атм) через полупроницаемые мембраны, которые пропускают молекулы воды, но задерживают более крупные гидратированные ионы растворенных в воде солей. Сегодня широкое применение получили мембраны из ацетатов целлюлозы, полиамидных соединений, полиакриловой кислоты, нейлона.

Метод ионного обмена широко применяют для опреснения вод с содержанием соли до 2-3 г/л, умягчения и глубокого обессоливания пресных вод. Основан он на применении практически нерастворимых в воде ионообменных зернистых материалов - катионитов и анионитов.

Для опреснения воды обычно используют катеониты в водородной и аниониты в гидроксильной формах, то есть, предварительно заряженные соответственно обменными катионами водорода (Н-катионит) или гидроксильными анионами (ОН-анионит). Реакции ионного обмена подчиняются закону действия масс, поэтому регенерация катионитов и анионитов при их истощении соответственно осуществляется концентрированными в достаточной мере растворами кислот и оснований.

Опресненные воды обычно не совсем пригодны для питья, что обусловливает потребность в соответственном их кондиционировании: улучшении органолептических свойств, доочистке, коррекции макро- и микроэлементного состава, обеззараживании. Санитарно-технические требования к качеству начальных и опресненных вод, а также к применению различных методов опреснения высокоминерализованных вод для питьевых целей отражены в документе ВОЗ "Гигиенические аспекты опреснения воды",