Опреснитель обратного осмоса

                                           Введение

 Опреснитель, - это аппарат для удаления из воды растворенных солей.

С помощью опреснителя в результате конечной обработки получается сверхчистая вода, не содержащая минеральных солей, которая может использоваться как для бытовых целей, так и в качестве питьевой воды.

Вода, в том числе и пресная, не является абсолютно чистой: она содержит различные примеси. От количества и свойств, растворенных в воде веществ, зависит пригодность ее применения на судне.

В зависимости от назначения различают следующие виды пресной воды, применяемые на судне:

• питьевую - для питья и приготовления пищи;

• мытьевую - для умывальников, душевых, прачечных;

• питательную - для питания парогенераторов;

• дистиллированную - для аккумуляторных батарей;

• техническую - для охлаждения судовых двигателей;

• технологическую - для обработки рыбы.

Для каждого из перечисленных видов воды предусматриваются свои емкости и системы. 
Допускается устройство единой системы питьевой и мытьевой воды при условии, что качество и условия ее хранения будут удовлетворять требованиям, предъявляемым к питьевой воде.

Типы опреснителей.

Существующие разнообразные способы опреснения забортной морской воды можно разделить на две основные группы:

1. Дистилляционное опреснение, связанное с промежуточным переходом жидкого агрегатного состояния, в твердое или газообразное (паровое или испарительное);

2. Фильтрационное опреснение (обратный ОСМОС) без изменения агрегатного состояния жидкости (воды).

  Дистилляционные опреснители выпаривают морскую воду, улавливают получившийся пар и затем, после его охлаждения, получают воду.

Дистилляционная опреснительная установка состоит из следующих основных частей:

• Теплообменных аппаратов: испарителя, конденсатора, водонагревателя.

• Насосов: питательного, циркуляционного, дистиллятного, рассольного.

• Трубопроводов: теплоносителя, забортной воды, пресной воды, рассола.

• Контрольно-измерительных, сигнальных и автоматических приборов.

              Принцип действия .

Опреснители фильтрационного типа работают по-другому. В работе используют принцип обратногоОСМОСа. Под ОСМОСом понимают процесс «выравнивания» концентрации растворенных элементов в растворах (например, солей в сосудах, разделенных полупроницаемой мембраной). Обратный ОСМОС требует приложения к соленой воде очень высокого давления, которое буквально «выдавливает» ионы соли через мембрану. Проще говоря, опреснение состоит в том, что солевой раствор оказывается под давлением со стороны мембраны, проницаемой для воды и непроницаемой для соли.

В результате фильтрации способом обратного ОСМОСа 97% содержащихся в морской воде солей и минералов отфильтровываются, а оставшиеся 3% дают на выходе чистую питьевую воду, согласно всех санитарных требований. При опреснении воды методом обратного осмоса пресную воду отделяют от растворенных в ней солей при помощи мембраны, проницаемой для воды, но непроницаемой для солей. Для этого необходимо наличие селективной мембраны, пропускающей только воду, но задерживающей растворенные в ней вещества. Если поместить такую мембрану между рассолом и пресной водой, тенденция к выравниванию концентраций по обе стороны мембраны заставит воду проникать через мембрану в рассол. Этому процессу можно воспрепятствовать, прикладывая давление со стороны рассола. При достаточно большом давлении проникновение воды через мембрану в рассол прекратится. Давление, необходимое, чтобы воспрепятствовать просачиванию воды через мембрану в раствор, называется осмотическим. Для морской воды при нормальных условиях осмотическое давление составляет приблизительно 25 атм.Если прикладываемое к рассолу давление превысит осмотическое, то вода будет проходить через мембрану в обратном направлении, другими словами, пресная вода будет выдавливаться из рассола через мембрану. Этот процесс, называемый обратным осмосом, схематически показан на рис. 1. Морскую или солоноватую воду накачивают под высоким давлением в камеры, стенки которых изготовлены из полупроницаемых мембран. При прохождении воды через мембраны локальная концентрация солей у стенки мембраны повышается, что приводит к повышению осмотического давления и уменьшению потока пресной воды. Чтобы воспрепятствовать этому, через камеру нужно непрерывно прокачивать морскую воду. Поток пресной воды через мембрану пропорционален прикладываемому давлению. Максимальное давление, которое можно приложить к мембране, определяется ее собственными характеристиками. При слишком высоком давлении мембрана может разорваться, забиться присутствующими в воде примесями или пропускать слишком большое количество растворенных солей.

   Рис.1. Схема процесса опреснения воды методом обратного осмоса. Давление, создаваемое насосом высокого давления, превышает осмотическое давление соленой воды относительно пресной. Благодаря этому пресная вода просачивается через полупроницаемую мембрану. Чтобы предотвратить накопление соли вблизи мембраны, насос должен постоянно прокачивать по трубам соленую воду.

 

Преимущества и недостатки опреснителей дистилляционного и фильтрационного типов.

 

 Преимущества дистилляционного типа опреснителей:

• возможность достижения высокого качества опресненной воды.

• возможность использования в системах водоподготовки на тепловых и атомных электростанциях, а также котельных установках.

 

Преимуществами опреснителей фильтрационного типа (обратный ОСМОС) является:

• простота технической реализации и надежность;

• долговечность;

• простой процесс замены мембран и длительная работоспособность мембран до их замены;

• компактность и малый вес;

• низкие удельные затраты энергии;

• низкий уровень шума;

• высокая производительность при минимальных эксплуатационных затратах;

• установки фильтрационного типа снабжены автоматической системой, которая регулирует рабочее давление помпы в зависимости от степени солености воды;

• возможность обработки различных типов вод (морской воды, малосоленой воды устьев рек, речной и озерной воды) с помощью одной установки;

• с помощью установок фильтрационного типа (обратный ОСМОС) можно обрабатывать портовые воды, уделив должное внимание стадии префильтрации.

 

 Недостатки дистилляционного типа опреснителей:

• на выходе получается дистиллированная вода, то есть химически чистая, без каких-либо минералов и солей. Употребление такой воды в пищу приводит к вымыванию солей и минералов из костей, нарушению работы желудочно-кишечного тракта;

• большие размеры агрегата;

• большой расход электричества;

• при опреснении соленой воды, происходит быстрое зарастание накипью поверхностей теплообмена, вследствие чего снижается экономичность работы установки;

• необходимость постоянно следить за показателями соленомеров, брать пробы для определения качества дистиллята, не реже одного раза в сутки.

 Недостатками опреснительной установки фильтрационного типа (обратный ОСМОС) являются:

• мембрана является расходным материалом, который требует замены каждые 1,5-3 года, в зависимости от интенсивности использования;

• установка дополнительного фильтра для предварительной очистки масла от воды.

 

  Рекомендованные к использованию стандарты питьевой воды.

Не вся вода на земле пригодна для использования на нужды человека, и поэтому введены соответствующие стандарты, определяющие требования к воде по видам ее потребления.

Одним из главных ограничений использования воды является ее химический состав. Превышение общего количества солей над установленными нормами или отдельных их компонентов делают воду непригодной для использования.

Морская вода, как и многие воды на континенте, имеет высокое содержание солей. Так, 1 т морской воды содержит 35 кг различных солей. Естественно, что прямое использование такой воды, особенно для питья, невозможно.

Российский ГОСТ на питьевую воду действует с 1982 г. Сейчас он дополнен более новым нормативом.

Санитарные правила и нормы (СанПиН) 2.1.4.550-96 «Питьевая вода».

В соответствии с действующими стандартами и нормами под термином питьевая вода высокого качества подразумевается:

• Вода с соответствующими органолептическими показателями — прозрачная, без запаха и с приятным вкусом;

• Вода с рН = 7—7,5 и жесткостью не выше 7 ммоль/л;

• Вода, в которой суммарное количество полезных минералов не более 1 г/л;

• Вода, в которой вредные химические примеси либо составляют десятые-сотые доли их ПДК, либо вообще отсутствуют (то есть их концентрации настолько малы, что лежат за гранью возможностей современных аналитических методов).

• Вода, в которой нет болезнетворных бактерий и вирусов.

 

  Характеристики опреснителей (обратный ОСМОС).

Благодаря особо компактной конструкции опреснители занимают немного места и могут быть свободно размещены на судах малых и средних размеров. Корпус опреснителей ОСМОС изготавливается из нержавеющей стали. Корпус осмотических мембран, выполняется, из высококачественной стали, и эпоксидной смолы, и надежно защищает мембраны от коррозии.

Одной из главной проблем в длительном морском рейсе становится отсутствие пресной воды. Основными показателями, определяющими качество пресной воды, являются соленость, характеризуемая содержанием растворенного хлористого натрия, и жесткость, обусловленная наличием в ней солей кальция и магния.

При установке на выходе еще одного фильтра, поставляемого по запросу клиента, который служит дляреминерализации очищенной воды, происходит улучшение вкусовых свойств воды и преобразование ее в абсолютно пригодную для питья.

Кроме того, в случае обработки портовых вод или подозрения на возможное загрязнение воды углеводородами, рекомендуется установить фильтр предварительной очистки для отделения масла и воды, что в любом случае не навредит работе опреснительно-очистительной установки, но однозначно продлит срок службы мембран.

Оборудование для опреснения морской воды, на входе имеет содержание соли в воде 38000 PPM, на выходе 600 PPM.

        Оборудование для опреснения  морской воды на судах.

1. Технические параметры:

• Сырая морская вода: TDS≤ 35 000 ppm

• Солесодержание на выходе: TDS≤ 600 ppm

• Температура морской воды: 5 ºС ~ 35 ºС

• Степень очистки: ≥ 99,2 %

• Мощность: по требованию заказчика (напряжение и частота 380V/50HZ; 220V/440/415/ 60 HZ)

• Рабочее давление: 4.0 ~ 6.5 МПа

        2. Характеристики:

• Компьютеризированная система управления, включает систему безопасности и надёжности;

• После отчистки вода соответствует стандартам питьевой воды World Health Organization (WHO);

• Компактный размер, легкий вес, простая установка;