2 года назад
Нету коментариев

Итак, мы затронули проблему опреснения соленых вод — самого обильного, практически неисчерпаемо­го источника влаги на земном шаре. Футурологи заявляют, что с оскудением естественных пресно­водных источников человечеству придется пить ми­ровой океан. Конечно, не в соленом, а опресненном виде.

Сказать легко. А сделать?.. Ведь 3,5 процента солей, содержащихся в морской воде, являются серьезной помехой в ее использовании. И все же этот процесс уже начался. 14 крупных комплексов снабжают оп­ресненной морской водой Кувейт — жаркую, обде­ленную пресной влагой страну на берегах Персидско­го залива. Их работа обходится недешево, но расходы покрываются прибылями от здешних обильных неф­тепромыслов (что весьма существенно в условиях уси­ливающегося в мире топливного дефицита). Сотни установок, обессоливающих морскую и сильно мине­рализованную подземную воду, действуют в США, Японии, Ливии, Абу-Даби, Саудовской Аравии и дру­гих странах. На это расходуются значительные сред­ства. Количество станций опреснения на планете уже перевалило за тысячу. Их общая производительность превышает два миллионакубометров питьевой влаги в сутки.

Свыше ста различного типа установок такого же назна­чения пущено в нашей стране. Самая мощная из них построена на омываемом Каспием полуострове Ман­гышлак. Она дала жизнь юному городу Шевченко. Красивые, возведенные в современном архитектурном стиле кварталы, обилие зелени, рационально распо­ложенные промышленные узлы, морской порт — все здесь создает оптимальные условия для работы и от­дыха жителей. А ведь неподалеку пышет зноем пус­тыня. Недаром городу Шевченко присуждена золотая медаль Патрика Амберкромби, которую Международ­ный союз архитекторов присуждает городам, где не­благоприятная среда наилучшим образом приспособ­лена для обитания человека. Успех обеспечен пуском здесь в 1973 году первого в мире опытно-промыш­ленного атомного реактора на быстрых нейтронах и потребляющего его энергию комбината по приготов­лению из «каспийского рассола» питьевой и техни­ческой воды. Отпала необходимость завозить сюда танкерами из Махачкалы влагу Кавказских гор. Атом­ный реактор Шевченковской АЭС полностью обеспе­чивает потребности города с населением 120 тысяч человек.

Но, как остроумно выразился популяризатор науки Александр Чапковский, прежде чем пить опресненную воду, ее надо… посолить. Уточним это выражение: посолить, но, конечно, не так круто, как прежде. Да и соотношение компонентов минерального раство­ра в питьевой воде должно быть иным. Иная и их концентрация.

В хорошей, вкусной питьевой воде есть в малых, но ощутимых нами дозах железо, кальций, марганец, обычная поваренная соль и другие необходимые для организма вещества. Их влияние на состояние здо­ровья огромно. Например, определенные дозы фто­ра обеспечивают крепость зубной эмали. Кальций «отвечает» за суставы. Если в источниках питья не хватает или вовсе нет вода, это может вызвать недуг щитовидной железы — базедову болезнь. Сам наш ор­ганизм «сигнализирует» о том, что «непосоленная» опресненная вода вредна: пить ее нам неприятно. Поэтому на всех опреснительных станциях действуют службы, вводящие в воду нужный минеральный раствор.

На полуострове Мангышлак значительные затраты на опреснение оправданы крайне суровыми условиями края, освоением здешних богатых газовых и нефтяных месторождений и других важных промыслов. Но ши­рокому распространению опреснения (выпаривания, дистилляции) препятствует пока высокая стоимость процессов. Поэтому изобретательская мысль движет­ся в направлении их удешевления за счет снижения энергетических затрат. И вновь берется на вооруже­ние идея наших пращуров об использовании дарового тепла Солнца. Сотрудники Физико-технического ин­ститута Академии наук Туркменской ССР создали экспериментальные установки значительной единичной мощности. Одна из них, дающая 12 тонн дистил­лированной воды в сутки, работает в совхозе «Бахарден» Ашхабадской области. Энергия жаркого солн­ца пустыни здесь преобразуется в электрический ток, который приводит в действие насосы. Они качают из глубин соленую воду. Опресняется влага за счет того же Солнца. Использована идея «парникового эффекта»: построено некое подобие теплиц — же­лезобетонные секции, огражденные сверху стеклом. Соленая вода в «теплице» нагревается, интенсивно испаряется, водяные пары оседают на стекло, конден­сируются. Капли пресной влаги стекают в желоб. Установка поит досыта большое стадо овец. Конечно, дистиллированная вода предварительно обрабатывает­ся: в ней растворяют четко рассчитанные малые дозы минеральных солей для придания вкуса и свойств воды из хорошего колодца.

Схема солнечного опреснителя

Схема солнечного опреснителя

Аналогичный принцип избрали для своих переносных опреснителей жители жаркой, изобилующей засуш­ливыми зонами страны Нигер. Изготовление устано­вок освоило в столице государства Ниамее Нацио­нальное управление, занимающееся вопросами сол­нечной энергии.

Существуют и иные способы дистилляции, в частности, с помощью… пузырьков воздуха. Специалисты Одес­ского высшего инженерного морского училища в со­дружестве с учеными Киева и Ленинграда оснастили пассажирское судно «Белоруссия» установкой, кото­рая опресняет за сутки 120 тонн морской воды. Этим полностью обеспечиваются потребности пассажиров, экипажа, технические нужды крупного океанского лайнера. Поступающую из моря воду закачивают в глубоковакуумные аппараты-испарители, куда спе­циальное устройство подает мельчайшие пузырьки воздуха. В вакууме эти крошечные порции воздуха интенсивно образуют пар. Влага конденсируется на охладителях и стекает в резервуары.

Аппарат фильтр-прессового типа

Аппарат фильтр-прессового типа

Наряду с использованием дистилляции воду опресняют также электродиализом, гиперфильтрацией (обрат­ным осмосом), ионным обменом, экстракцией орга­ническими растворителями или в виде кристаллиза­ционной воды кристаллогидратов, сорбцией ионов на пористых электродах, биологическими и другими методами.

На службу целям опреснения воды поставлены откры­тые исследователями замечательные свойства полупроницаемых мембран — пропускать одни вещества и задерживать другие. Теоретические и эксперимен­тальные работы, выполненные в конце шестидеся­тых — начале семидесятых годов в СССР и за ру­бежом, обеспечили появление целого ряда мембран­ных процессов, которые успешно реализуются в тех­нике. Среди основных мембранных методов разде­ления жидких веществ — электродиализ, обратный осмос, ультрафильтрация, испарение через мембрану. Разделителями служат полимерные пленки, пористое стекло, металлическая фольга, другие материалы. Ощутимая выгода мембранных методов состоит в про­стоте установок, возможности осуществлять процес­сы при невысоких, даже комнатных температурах. В частности, практика показала, что применение такого мембранного метода, как обратный осмос, в опреснении морской воды требует в 15 — 20 раз меньше электроэнергии, чем дистилляция. Это сулит в масштабах страны ежегодную экономию в сотни миллионов рублей. Большой вклад в разработку та­ких перспективных опреснительных технологий сде­лали и ученые Института коллоидной химии и хи­мии воды АН УССР.

Схема установки для обессоливания воды ионитами

Схема установки для обессоливания воды ионитами

Сотрудники Научно-исследовательского института пластмасс (НИИПМ, Москва) совместно з коллега­ми из других научных учреждений создали установку «Родник», действующую на основе отечественных ионообменных мембран. В агрегате осуществляется, принцип увеличения направленной подвижности ио­нов в электрическом поле. Этим облегчается их уда­ление из воды. В целом ряде производственных про­цессов подобные установки, осуществляющие элек­тродиализ, могут применяться для очистки сточных вод и извлечения из них ценных веществ. Ученые расположенного в Одессе Отдела термодинамики Института технической теплофизики АН УССР на­шли путь к опреснению морской воды с помощью фреона, хлора и метилхлорида. Толчком к изобре­тению послужил интересный научный факт: иссле­дователи-гидрологи установили, что на глубинах от 30 до 50 метров в Черном море держится постоянная температура — плюс 6 — 7 градусов Цельсия. Именно при такой температуре фреон вступает во взаимо­действие с морской водой, образуя кристаллы прес­ного льда и солевой раствор. Поскольку образующая­ся суспензия имеет меньший удельный вес, чем мор­ская вода, она под давлением последней сама поды­мается по бетонной трубе на поверхность. А здесь совсем иные температуры: летом редко опускаются ниже плюс 20 градусов. Под действием тепла кри­сталлы суспензии плавятся и распадаются на газо­образный фреон и пресную воду. Влага собирается в резервуар, а фреон закачивают насосами назад, на глубину для повторного использования. Электро­энергия в этом процессе тратится только на приве­дение в действие насосов. Специалисты считают, что по этому принципу можно построить крупные опреснительные установки, притом весьма эконо­мичные.

Разницу температур между поверхностными и глубин­ными слоями океана используют и японские специ­алисты. В экспериментальной системе, о которой агентство Киодо Цусин сообщило осенью 1980 года, создается пониженное давление, благодаря которо­му морская вода кипит уже при 27 градусах тепла (такова температура поверхностного слоя у южных берегов Японии). Пар попадает в охладительные емкости, конденсируется.

— Возможно, что наиболее интересные варианты опреснительных агрегатов человечеству подскажет живая природа,— комментирует состояние дел на этом направлении заведующий отделом Института коллоидной химии и химии воды АН УССР, доктор химических наук В. Д. Гребенюк.— Исследователи пристально изучают природные механизмы опресне­ния, действующие у целого ряда животных, в частнос­ти морских птиц, рептилий. Ведь предмет ироничес­ких реплик — пресловутые крокодильи слезы — не что иное, как отработанный рассол. Не исключено в будущем и специальное культивирование микро­организмов, способных отделять соли от воды… С развитием атомной энергетики возникнут новые большие промышленные предприятия многоцелевого назначения, где будут действовать и цехи опреснения, и цехи утилизации из рассолов ценных химических компонентов.

comments powered by HyperComments