Современные недорогие способы получения питьевой воды высокого качества

Современные недорогие способы получения питьевой воды высокого качества

Несмотря на то, что более семидесяти процентов земной поверхности покрывают реки, озера, моря и океаны, только чуть больше 2% мировых водных ресурсов пригодны для питья. При этом большая часть запасов воды, пригодной для питья приходится на ледники и грунтовые воды и совсем небольшая доля на реки и озера. Вдобавок современная индустрия и сельское хозяйство непрерывно загрязняют природную среду (а значит и питьевую воду!) тяжелыми металлами, токсичными и ядовитыми химическими соединениями, нитратами и пестицидами. Учитывая бурный рост населения земли и развитие промышленности, нехватка качественной питьевой воды с каждым годом становится все более острой проблемой.

В прошлом получением пресной воды из морской в промышленных масштабах занимались только богатые государства, чьи территории расположены в самых засушливых уголках планеты (такие как Израиль и страны Персидского залива). Теперь опреснительные фабрики и заводы строятся повсеместно. Ежедневно путем опреснения вырабатывают десятки миллионов тонн питьевой воды. Поэтому актуальной задачей становится нахождение недорогих и эффективных способов ее получения, как из морской воды, так и минерализованной и загрязненной.

Существующие способы получения пресной воды из морской и минерализованной

Обычная морская вода содержит 3,4-3,5% солей (примерно 34 – 35 граммов на литр). Пресной условно принято считать воду, у которой уровень минерализации не превышает одного процента (менее 1 грамма солей на литр). Согласно рекомендации Всемирной организации здравоохранении концентрация растворенных солей в питьевой воде не должна превышать 600 миллиграммов на литр.

Казалось бы, совсем нетрудно снизить содержание солей в растворе с 35 до 1 процента, но на практике это оказывается совсем непростой инженерной задачей, требующей изготовления сложного оборудования и значительных расходов энергии. Существует множество способов опреснения, различающихся по сложности и эффективности.

• Дистилляция. Перегонка – самый старый и простой способ получения питьевой воды из морской. Однако превращение жидкости в пар и последующая конденсация требуют очень больших энергозатрат, поэтому обычная дистилляция в промышленных масштабах практически не применяется. Более эффективной оказывается перегонка при низком давлении, так как позволяет понизить температуру закипания воды, а также многоступенчатая дистилляция, при которой конденсирующийся пар из первого дистилляционного аппарата нагревает воду во втором, а пар из второго – в третьем и т.д.
• Вымораживание. Этот способ основан на разной температуре замерзания чистой воды и рассола: рассол превращается в лед при более низких температурах, чем вода без примесей. Сравнительно дешевый и эффективный способ опреснения, требующий наличия громоздкой и дорогостоящей холодильной аппаратуры. Более экзотичным способом опреснения является превращение морской воды в газогидратный лед (нестойкое химическое соединение воды с некоторыми газами), который затем разлагается на чистую воду и газ.
• Химическое опреснение. В этом способе в морскую воду добавляются химические реагенты (обычно соли бария или серебра), которые при взаимодействии с морской солью образуют нерастворимые, выпадающие в осадок соединения. Это самый дорогой способ и в промышленных масштабах не применяется. В то же время химические опреснители часто входят в спасательные наборы катеров и яхт.
• Ионообменный способ. Здесь минерализованная вода последовательно пропускается через фильтры, изготовленные из синтетических ионообменных смол двух видов – катионитовых и анионитовых. В катионитовых фильтрах задерживаются (или, вернее, замещаются) положительные ионы натрия, кальция и магния, а в анионитовых – отрицательные ионы хлора и сульфат-анионы. Ионообменный способ опреснения сравнительно дорог и применяется только для слабоминерализованной воды.
• Электродиализ. В основе этого способа лежит явление электролитической диссоциации. В простейшем случае электродиализ производят в сосуде, разделенном на три части двумя мембранами – катионитной и анионитной. В боковых частях устанавливаются электроды, причем катод ставится рядом с катионитной мембраной, а анод – с анионитной. После приложения постоянного напряжения к аноду и катоду ионы солей начнут накапливаться в боковых частях сосуда, а обессоленная вода – в центральной.
• Осмос – прямой и обратный. Эти два способа опреснения основаны на использовании мембран, пропускающих молекулы воды, но непроницаемых для ионов солей. При прямом осмосе одна часть емкости, разделенной полупроницаемой мембраной, заполняется морской водой, а другая – высококонцентрированным раствором какого-либо легкоразлагаемого вещества. Под действием осмотического давления молекулы воды начнут просачиваться в ту часть емкости, где концентрация раствора выше. После того, как большая часть молекул воды перейдет в концентрат, его нагревают, вследствие чего вещество разлагается, выпадая в осадок или переходя в газообразное состояние. В итоге получается пригодная для питья вода. Метод дорог и на практике применяется сравнительно редко.

При обратном осмосе молекулы воды проходят сквозь мембрану под действием внешнего давления, обратному осмотическому.

Обратный осмос – наиболее недорогой, простой и надежный способ получения пресной воды из морской и минерализованной.

На сегодняшний день технология опреснения соленой воды методом обратного осмоса является самой перспективной. Опреснительные установки, работающие по этому способу, сравнительно недорогие, экономичные и высокопроизводительные. Низкие энергозатраты, достаточно большой срок службы и дешевизна сменных фильтров и мембран делают себестоимости опреснения минимальной.

Установки YOUBER – простые, надежные и высокоэкономичные мобильные опреснительные агрегаты

Компания YOUBER имеет многолетний опыт разработки и производства портативных опреснительных установок. Собственная исследовательская лаборатория и конструкторское бюро компании, используя новейшие научные достижения и самые передовые технологии, проектируют и создают инновационные очистительные и опреснительные агрегаты. На собственном заводе компании выпускается до 200000 опреснительных установок ежегодно. Мембранные опреснители YOUBER успешно работают на семейных фермах и виллах, в гостиницах и ресторанах, на нефтяных платформах и военных кораблях, на промысловых и коммерческих судах, на катерах и яхтах. Как минимум 5 миллионов человек во всем мире используют продукцию компании YOUBER для получения высококачественной питьевой воды.

Важно отметить, что установки YOUBER можно использовать не только для опреснения, но и для улучшения качества речной, колодезной и водопроводной воды.

Является ли приобретение опреснительных агрегатов экономически обоснованным?

Как известно, качество водопроводной воды в России оставляет желать лучшего. Поэтому стала массовым явлением покупка питьевой бутилированной воды. Сейчас (в 2020 г.) ее минимальная цена (без стоимости доставки) составляет 10 рублей за литр. Самая низкопроизводительная и недорогая опреснительная установка YB-SWRO-500LPD за 10 часов работы произведет 250 литров питьевой воды отличного качества, расходуя за это время около 20 киловатт-часов электроэнергии. При средней цене 4 рубля за 1 киловатт-час себестоимость 1 литра полученной питьевой высококачественной воды окажется равной 4*20/250=0,32 рубля – всего 32 копейки!

Разумеется, здесь не учтены стоимость замены расходных материалов (мембран и фильтров) и себестоимость воды, поступившей на обработку. Но очевидно, что для компании или организации, ежедневно тратящей полторы – две тысячи рублей на покупку питьевой воды, расходы на приобретение опреснителя окупятся максимум за год. Особенно выгодной покупка опреснительных установок может оказаться для владельцев ресторанов, гостиниц, санаториев и домов отдыха, расположенных вблизи морей, рек и озер.

Описание работы и технические характеристики опреснительных установок YOUBER

Опреснительная установка – сложный агрегат, в котором вода проходит многоступенчатую обработку. На входе морскую или минерализованную воду засасывает насос низкого давления. Далее вода последовательно проходит через фильтры грубой и тонкой очистки. В фильтре грубой очистки задерживается песок и крупный органический мусор. Затем, в фильтрах тонкой очистки, из воды удаляются слизь и взвешенные илистые частицы. Подготовленная вода поступает в насос высокого давления, который прокачивает её через резервуар обратного осмоса с мембранами. В резервуаре происходит сепарация чистой воды от рассола. На последнем этапе полученную пресную воду стерилизуют ультрафиолетом и пропускают сквозь высокоэффективный угольный фильтр (высококачественный активированный уголь фильтра изготовлен из скорлупы кокосовых орехов). На выходе получается чистая, обеззараженная, полностью готовая к употреблению вода высшего качества.

Отличительные особенности опреснительных установок YOUBER

• Компания использует только ультрасовременные мембраны самого высшего качества.
• Несмотря на свою сложность, опреснительные агрегаты YOUBER в эксплуатации предельно просты и надежны.
• Все процессы полностью автоматизированы, агрегат включается одной кнопкой.
• Двойная система контроля непрерывно отслеживает качество воды на входе и на выходе.
• Высоконадежные и долговечные насосы сделаны из нержавеющей стали по немецкой технологии.
• Агрегаты имеют защиту от поражения электрическим током.
• Конструкция выполнена из нержавеющей стали, имеет современный дизайн, проста и удобна в установке и эксплуатации.

Время службы фильтров и мембран сильно зависит от качества поступающей на обработку воды. В нижеприведенной таблице срок службы рассчитан для малозагрязненной морской воды при 20-ти часовой суточной работе опреснительного агрегата.

Срок службы расходных материалов

Модели YB-SWRO-500LPD, YB-SWRO-1000LPD, YB-SWRO-2000LPD, YB-SWRO-3000LPD

Все модели имеют одну и ту же конструкцию, но разное число мембранных фильтров. Поэтому, несмотря на одинаковую потребляемую мощность, производительность каждой установки уникальна. Так, самая дешевая станция YB-SWRO-500LPD в час производит в 6 раз меньше питьевой воды, чем самая дорогая YB-SWRO-3000LPD. Очевидно, что себестоимость полученной воды у YB-SWRO-500LPD также в 6 раз выше, чем у YB-SWRO-500LPD (без учета стоимости расходных материалов и самих установок).

* Выход пресной воды – отношение объема пресной воды на выходе к общему объему соленой воды, поступившей на обработку. Например, если за час было произведено 25 литров воды, то при 4% выходе, всего за это время было обработано 625 литров морской (минерализованной) воды.

Модели YB-SWRO 700-2, YB-SWRO 1400-2, YB-SWRO 2000-2

Модели с улучшенным дизайном. Различаются только по количеству мембран:

• YB-SWRO 700-2 один мембранный фильтр
• YB-SWRO 1400-2 – два мембранных фильтра
• YB-SWRO 2000-2 – три мембранных фильтра

Более мощные и производительные модели.

Модели YB-SWRO 7000-2, YB-SWRO 10000-2

Самые мощные и производительные модели. Рекомендованы к покупке организациям и компаниям с большим суточным потреблением питьевой воды, а также предприятиям, специализирующимся на ее изготовлении и продаже.