Нашата Земя, синя планета, покрита с вода, има повече от 70% от повърхността си, покрита с огромни океани. Въпреки това, в пълен контраст с това изобилие от вода, много региони по света са изправени пред все по -силни недостиг на вода. "Сушата" и "недостигът на вода" станаха тежки думи в нашия речник. Естествено, хората са насочили вниманието си към океаните, с техните почти безгранични резерви. И все пак, привидно незначителен детайл -Соленост- представлява страхотна технологична и икономическа бариера. Защо премахването на тази сол е толкова трудно да превърне морската вода в използваема сладка вода?
► I. Коренът на предизвикателството
► Изключително висока соленост
За да разберете трудността на обезсоляването, първо трябва да се разбере колко "солена" морска вода. Често използваме „части на хиляда (‰)“, за да опишем солеността. Средната соленост на световните океани е приблизително 35 ‰, което означава, че всеки литър морска вода съдържа около 35 грама разтворени соли.
За разлика от тях, общото съдържание на разтворени твърди вещества (TDS) в сладководната вода, която пием ежедневно, обикновено е далеч под 1 ‰. Световната здравна организация предполага, че когато ТД във вода надвишава 1 ‰, вкусът му става неприемлив за повечето хора. Това означава, че процесът на обезсоляване не е проста филтрация; трябваОтстранете над 98% от разтворените соли от морската вода- Изключително взискателно изискване за раздяла.
► ii. Основни технологии и техните предизвикателства
Понастоящем основните технологии за постигане на такова високо - прецизно разделяне са разделени предимно на две категории:термични методииМЕТОДИ МЕТОДИ. И двата подхода обаче са изправени пред собствените си значителни предизвикателства.
► Традиционни термични технологии
Топлинните методи, както подсказва името, работят на основен принцип, подобен на врящата вода: морската вода се отоплява, за да произвежда пари, оставяйки соли и други вещества зад себе си. След това чистата пара се кондензира за получаване на сладка вода.
Висока консумация на енергия:Най -прякото предизвикателство на този процес е неговотоогромна консумация на енергия. Загряването на огромни количества морска вода до кипене изисква огромно количество топлинна енергия. Въпреки че съвременните термични централи използват технологии катоMulti - сценична флаш дестилацияиВъзстановяване на отпадъчната топлинаЗа да подобрят енергийната ефективност, техният основен енергиен отпечатък остава значителен, като поддържа високите оперативни разходи.
Проблеми с мащабиране на оборудването:Тъй като морската вода се нагрява непрекъснато и се изпарява, разтворените соли постепенно кристализират и утаяват, образувайкидебелLimecaleна мащаба на повърхностите на тръбите и оборудването на топлообменния. Тази скала не само силно нарушава ефективността на пренос на топлина, като по този начин увеличава консумацията на енергия, но може също да корозира оборудването, което налага периодични изключвания за сложно почистване и поддръжка.
► Съвременни мембранни технологии
Мембранните методи са текущият мейнстрийм, сОбратна осмозакато основната технология. ТипиченСистема за обезсоляване на обратната осмозаизползва специална полу - пропусклива мембрана. При огромно приложено налягане водните молекули се налагат през мембраната, докато солените йони и други примеси са блокирани.
Значително търсене на енергия:За да се „принуди“ водните молекули да се движат срещу естествената посока на осмозата и да преминат през мембраната, трябва да се приложи налягане, което далеч надвишава нормалното атмосферно налягане. Този процес разчита изцяло на непрекъснатото действие наВисоки - помпи за налягане, правенеконсумация на електроенергияосновен компонент от неговите оперативни разходи. Следователно ефективната система за обезсоляване на обратната осмоза е неоспорима „мощност гузлер“.
Предизвикателства на основните мембранни елементи:Мембраната на обратната осмоза е сърцето на системата, но е многоделикатениуязвим. Микроорганизми, органична материя и други вещества в морската вода могатЗапушване илизамърсяванеПовърхността на мембраната, което води до спад на ефективността на производството на вода и по -кратък живот. Следователно морската вода трябва да претърпи сложна обработка преди -, преди да влезе в мембранната система. Междувременно индустрията непрекъснато изследва мембранните материали с превъзходна производителност, като по -издръжливите и анти - фаулиранеКерамична мембрана за обезсоляване, с надеждата да удължи живота на експлоатацията и да намали разходите за поддръжка.
Изхвърляне на концентрирана саламура:Озасейванията на мембраната не превръщат цялата хранителна морска вода в сладка вода. Всъщност значителна част от морската вода, която сега съдържа отхвърлените соли, се изхвърля като по -силно концентрирана"саламура". Този страничен продукт често се нарича „концентрат за обезсоляване“ или просто „концентрира“. Как да управлявате и да се изхвърляте от тази концентрирана саламура по научен и екологичен начин, за да се избегне влиянието на местната морска екосистема е сериозен екологичен проблем, с който всеки проект за обезсоляване трябва да се справи.
► iii. Практически дилеми в приложението
Отвъд технологичните предизвикателства, широкото приложение на обезсоляването също е ограничено отИкономикаигъвкавост. Конструирането на голям - инсталация за обезсоляване на скала изисква значителниавансови инвестициии разходите му за работа и поддръжка са значителни, което прави цената на обезсобената вода много по -висока от тази от конвенционалните източници.
За да се отговори на нуждите на водата в специфични сценарии, например на отдалечени острови, офшорни платформи или за аварийно снабдяване след бедствия, се появи по -гъвкаво решение: Системата за обезсоляване на контейнери. Този завод за мобилно обезсоляване интегрира цялата система за пречистване в рамките на стандартен контейнер за доставка, предлагайки предимства като малък отпечатък, кратък период на строителство и мобилност. Това оборудване за обезсоляване на морската вода от контейнера осигурява нов подход за решаване на децентрализирани предизвикателства за водоснабдяване. Понастоящем повечето от тези контейнерни растения за обезсоляване на RO също са изградени въз основа на технологията на системата за обезсоляване на обратната осмоза.
Заключение
В заключение, трудността на обезсоляването на морската вода не се дължи на сложността на нейните принципи, а защото е основно процес на разделяне, който е енергиен - интензивен, скъп и изключително взискателен по отношение на материалите и инженерството. Независимо дали използва термични или мембранни методи, индустрията трябва да се изправи срещу трите основни предизвикателства наконсумация на енергия, Деградация на оборудванетоиопазване на околната среда. Независимо от това, с непрекъснато технологично развитие и иновации, кладенецът - проектира система за обезсоляване на обратната осмоза става все по -ефективна. Изправени пред бъдещето на нарастващия глобален воден стрес, обезсоляването на морската вода несъмнено остава една от необходимите ключови технологии за гарантиране на човешката водна сигурност.