Опреснитель соленой воды

Предлагается устройство для опреснения морской или грунтовой с использованием солнечной и (или) электрической энергии. Его принципиальное отличие от известных опреснителей состоит в том, что рабочий процесс осуществляется при критической температуре без контакта воды со стенками опреснительного устройства. При этом устраняются как традиционные нагреватели воды (атомный котел, солнечные параболические отражатели и т.п.), так и водо/водяные или водо/паровые коллекторы, а тепловая эффективность устройства превышает 90%. Это в несколько раз увеличивает выход пресной воды на единицу веса конструкции ОСВ, при этом конечным продуктом является абсолютно пресная (дистиллированная) вода и соль в виде сухого порошка.

Указанные характеристики могут быть получены потому, что в ОСВ применен новый композиционный материал с прочностью в 15-20 раз выше прочности стали, а также особый тепловой процесс, обеспечивающий быстрое испарение соленой воды при минимальном расходе тепловой энергии. Солнечная энергия в этом случае по существу только нагревает воду до температуры кипения, то есть ее требуется чуть больше, чем при нагреве воды в бытовом солнечном коллекторе.

Кроме сверхвысокой прочности, новый-материал, применяемый в ОСВ, имеет минимальную стоимость, так как изготавливается из широко распространенного в природе неметаллического материала, а элементы технологии его производства хорошо освоены промышленностью. Поэтому стоимость единицы веса ОСВ существенно меньше, чем у известных опреснителей традиционного типа.

Применение неметаллического материала в конструкции опреснителя и отсутствие контакта соленой воды с элементами ОСВ обеспечивают практически неограниченный ресурс его работы и минимум расходов на эксплуатацию. Указанные факторы стечением времени снижает стоимость получаемой пресной воды до величины, близкой к нулю. При этом выделяемый комплекс солей содержит до 40 химических элементов, включая серебро, золото и редкие металлы в исключительно удобном виде для переработки. Стоимость этих элементов в десятки раз превышает стоимость воды, что позволяет получать существенную прибыль при переработке этих «отходов».

В настоящее время, по данным ООН, одна треть человечества, то есть два миллиарда человек, страдают от нехватки пресной воды. Известные способы опреснения воды, главным образом при помощи атомной энергии, имеют большую стоимость и не отвечают требованиям экологии. Предлагаемое устройство выполняется в модульном варианте, то есть может быть собрано из отдельных одинаковых элементов для автономной работы с любой производительностью и практически неограниченно долгое время. Производительность одного модуля порядка 300 л (2 барреля) пресной воды в час. На основе элементов ОСВ может быть создана опреснительная установка для бытовых целей с производительностью около 30 л (2 ведра) пресной воды в час.

Указанные характеристики ОСВ, в сочетании с потребностью в пресной воде обеспечивают неограниченный рынок сбыта данного изделия.

Статьи о проблеме пресной воды

«В опубликованном докладе ООН подробно изложены последствия глобального потепления на планете в ближайшие неЬколько десятков лет. Средняя температура поднимется на 1,4-5,8 градуса. Доклад, над которым в течение трех лет трудились 3 тысячи ученых, предсказывает, что некоторые районы прибрежных стран, таких как Бангладеш, окажутся затопленными и миллионы людей лишатся крова. В Африке ускорится наступление пустыни. В промышленно развитых странах усилится эрозия почв. Тропические болезни, такие как малярия, могут распространиться на зону умеренного пояса и поразить, в частности, Европу. В документе содержится призыв к правительствам готовиться к более частым и более сильным наводнениям, наступлению пустынь, а также оберегат флору и фауну». («Монреаль-Торонто», 20.02.2001)

«Все знают, что население планеты растет, но соответствующего увеличения объемов питьевой воды не происходит и на региональном уровне это закончится конфликтом», - предупреждает Клаус Топфлер. Он «абсолютно убежден» в том, что в будущем обязательно начнутся войны из-за воды. С этим согласен ректор университета ООН Ганс Ван Гинкель, который прямо предсказывает, что «международные и гражданские войны из-за воды угрожают стать основным элементом политической жизни XXI века»

По данным ООН 47% земной суши, не считая Антарктиды, находятся в границах международных водных бассейнов, которые делят между собой два и более государств, и конфликты из-за воды - вопрос времени. Всемирный банк сообщил, что уже сегодня 80 стран мира сталкиваются с нехваткой пресной воды, по данным ООН, 31 государство стоит перед угрозой серьезного водного кризиса. <...> К 2025 году рост населения Земли приведет к тому, что кризис распространится еще на 17 стран, включая Индию, а если он затронет и Китай, никто не берется предсказать, что произойдет дальше.

Через четверть века водяной кризис затронет 8 млрд человек, и, если не начать действовать сегодня, очень скоро может быть уже поздно. По данным ученых, даже в США забор воды из подземных природных резервуаров идет на 25 % быстрее, чем они могут пополняться естественным образом

В ряде регионов Африки, Центральной Азии, Ближнего Востока и Южной Америки несколько стран уже вступили в жесткие споры из-за доступа к ресурсам рек или внутренних пресноводных озер, указывается в докладе.

«Необходиммо начать считать каждую каплю, которая используется в сельском хозяйстве, жилых домах и промышленности», - подчеркивает вице- президент Всемирного банка Исмаил Серагельдин. Он возглавляет созданную год назад «Всемирную комиссию по воде», которая изучает ситуацию в мире и готовит рекомендации для правительств по предупреждению водного кризиса. (А.Орлов. Утоление жажды. - «Итоги», «Балтиморская реклама», 06.11.99)

«Медленно положите шланг на землю, поднимите руки и отойдите на два шага к стене». Карикатура с такой подписью, передразнивающей стандартную формулу, которую произносит полицейский при аресте вооруженного преступника, появилась этим летом (1999) сразу в нескольких американских газетах в связи с введением драконовских ограничений на использование воды в пригородах Вашингтона. Значительная часть территории США была охвачена сильнейшей засухой. В районе американской столицы она приобрела катастрофический характер, и власти под угрозой штрафа в размере 1 тысячи долларов или 6-месячного тюремного заключения запретили поливать из шланга газоны и цветы, мыть автомашины и даже подавать воду в ресторанах, если ее специально не попросят посетители.... Засуха даже заставила президента США Билла Клинтона объявить чрезвычайное положение в нескольких регионах США.... Американцы бой с засухой пока проиграли». (А.Орлов. Утоление жажды. - «Итоги», 06.11.99).

«Израильтян могут ограничить в потреблении пресной воды, поскольку ее запасы катастрофически малы,... (сообщает)... государственная комиссия по водным ресурсам, чей доклад был представлен правительству.... «Водная» проблема имеет и политический оттенок.... Контроль над водными ресурсами находится в ведении израильских властей. Палестинцы обвиняют Израиль в том, что он отводит воду от их городов в пользу еврейских поселений,... оставляя палестинцам меньше половины суточной нормы потребления воды, установленной Всемирной организацией здравоохранения. Израиль отвергает эти обвинения и в свою очередь утверждает, что палестинские фермеры отводят воду для орошения своих полей. Выход в столь критической ситуации авторы доклада видят в поставке водыиз Турции с помощью специально оборудованного нефтяного танкера. Однако этот вариант может вызвать негативную реакцию со стороны арабских стран, и без того недовольных военными контактами между Анкарой и Иерусалимом... ». (Израиль может остаться без пресной воды. - «Новое русское слово», 25.05.2001)

«Нехватка воды превратится в предстоящие 25 лет по всему миру в главную угрозу для производства продовольствия. К такому заключению пришли ученые, проведшие по заказу США и Японии исследование, результаты которого в Вашингтоне представил общественности вице-президент Всемирного банка Серагельдин. Водный голод способен будет даже провоцировать межгосударственные конфликты. Согласно представленным данным, уже в первом квартал XXI века четверть населения мира -1,3 млрд, человек - буде страдать от нехватки воды. Если человечество надеется само обеспечивать себя продовольствием, оно должно найти новые пути использования все уменьшающихся запасов воды на планете - таков главный вывод, который делается в исследовании. Чтобы помочь рационализировать водопотребление, группа ученых составила всемирный климатический атлас, с которым можно начиная с декабря ознакомиться в Интернете. Из него можно почерпнуть сведения об ожидаемом количестве осадков, солнечных днях в году, температуре воздуха применительно к разным климатическим зонам. Эти сведения должны помочь экономистам и крестьянам эффективнее планировать использование водных ресурсов». (Главная опасность для человечества. - «Московские новости», 22.12.1998).

«В опубликованном докладе ООН подробно изложены последствия глобального потепления на планете в ближайшие несколько десятков лет. Средняя температура поднимется на 1,4-5,8 градуса. Доклад, над которым в течение трех лет трудились 3 тысячи ученых, предсказывает, что некоторые районы прибрежных стран, таких как Бангладеш, окажутся затопленными и миллионы людей лишатся крова. В Африке ускорится наступление пустыни. В промышленно развитых странах усилится эрозия почв. Тропические болезни, такие как малярия, могут распространиться на зону умеренного пояса и поразить, в частности, Европу. В документе содержится призыв к правительствам готовиться к более частым и более сильным наводнениям, наступлению пустынь, а также оберегать флору и фауну». («Монреаль-Торонто», 20.02.2001).

Получение пресной воды из морской с минимально обоснованными затратами. Предлагается пилотная установка для получения чистой питьевой воды, получаемой дистилляцией морской (до 40 г/л. солей) воды, с использованием в качестве движущей силы процесса энергии солнца.

Принцип работы представленной системы заключается в следующем:

Морская вода через механический фильтр грубой очистки (1), степень очистки 2мм, поступает в накопительный бак (3). Температура в баке ~ 20-22 °C. Затем циркуляционным насосом (5) исходная вода, проходя через механический фильтр (4), степень очистки 400 мкм, и через систему механический фильтров (6), степень очистки 50 и 5 мкм, подается через теплообменник-рекуператор (7) в теплообменник-нагреватель (8), где нагревается до рабочей температуры процесса ~ 60-70 °C. Нагретая морская вода поступает в блок мембранной дистилляции (9) в котором пар от нагретого раствора проходит через мембрану, в то время как для соленой морской воды гидрофобная мембрана не проницаема. Чистая обессоленная вода отводится из мембранного дистиллятора циркуляционным насосом (11), охлаждается, циркулируя по змеевику в баке исходной воды до 28-32 °C, и накапливается в емкости для опресненной воды с бактерицидным стерилизатором (10). Таким образом, разность температур в мембранном дистилляторе составляет 30-40 °C, что обеспечивает устойчивую работу всей системы опреснения. Опресненная вода для питьевых целей проходит минерализацию и дополнительную очистку в минерализаторе (12) фильтруясь через слои мрамора (доломита) и активированного угля. Пресная вода для других целей минерализацию не проходит. Производительность системы зависит от площади мембран в мембранном дистилляторе и ориентировочно составляет 20-50 л/м²час Циркуляционные насосы и стерилизатор получают электричество от солнечной батареи (2), в количестве ~ 5 Вт на 1л пресной воды.

Экспериментальная установка производительностью 100 л/час

В систему производительностью 100 л/час входят:

Емкости исходной и пресной воды - 1500 и 500 л. соответственно;
Три нагревательных панели - Солнечный коллектор нового типа с корпусом из прозрачного двустенного сотового поликарбоната. Применение сотового поликарбоната вместо минерального однослойного стекла уменьшает в 1,7-2,0 раза конвекционные потери тепла коллектором, а также увеличивает стойкость к воздействию града и снижает вес коллектора.