Обессоливание воды

Промышленные предприятия и отрасли предъявляют собственные требования к подаваемой жидкости. Обессоливание воды для устранения примесей является одним из главных критериев.

Деионизация или деминерализация жидкости — ключевой процесс обработки жидкости для подачи на предприятия. Уменьшение содержания солей или их исключение является обязательным условием обеспечения пригодности воды. По техническим нормам содержание примесей должно составлять не более 1 г/л. В редких случаях допускается небольшое отклонение от этих условий.

Опреснение или обессоливание применяется для морских или засоленных вод, подаваемых на предприятия теплоэнергетики, электроники, химии. На сегодняшний день процесс проводят несколькими способами:

• термический,

• мембранный,

•  ионообменный,

•  электродиализ,

•  обратный осмос.

Допускается обессоливание воды комбинированными способами.

Особенности методов обессоливания воды

Рассмотрим каждый метод обессоливания воды отдельно с его особенностями и этапами процесса:

• Термический — старейший и один из самых эффективных способов удаления примесей. Процесс состоит из перегонки, дистилляции и выпарки. Обессоливание воды происходит посредством ее перевода в парообразное состояние и последующей конденсации. Твердые примеси образуют осадок. Возможно использование одноступенчатых, двухступенчатых и многоступенчатых дистилляционных установок для оптимизации процесса. Экономическая эффективность метода определяется количеством затрачиваемой тепловой энергии.

• Мембранный — метод обработки с нагревом жидкости с одной стороны установки. Пар свободно проходит через непромокаемую поверхность и конденсируется в противоположной части оборудования. Твердые примеси остаются на поверхности мембраны.

• Ионообменный — наиболее надежный и часто применяемый способ обессоливания воды. За годы использования механизм был отработан и налажен. Этот метод имеет свои разновидности. Возможна частичная очистка или глубокая. В первом случае проводится умягчение воды и замеса жестких солей атомами водорода, которые разрушают бикарбонат-ионы. Во втором — удаляются все примеси. Процесс делится на несколько ступеней. На каждой применяются определенные реагенты. Возможно применение установок смешанного действия, где используется сразу несколько катионитов для удаления солей.

• Электродиализ — один из мембранных способов обессоливания воды. Ионы электролита переносят через специальные барьеры под воздействием электрического тока. Такой метод позволяет добиться частичного удаления примесей (солей жесткости).

• Обратный осмос. Глубокое обессоливание воды обеспечивается использованием специальных мембран и проведением жидкости под давлением. Различают низконапорный и высоконапорный обратный осмос. В первом случае степень очистки составляет 80–95 % от первоначального состава, во втором — 98–99 %. Для сравнения, электродиализная методика дает максимальный результат в 70 %.

Методы обессоливания воды: за и против

При выборе способа обессоливания воды следует ориентироваться не только на особенности процесса обработки, но и на их преимущества и недостатки. У каждого метода есть свои достоинства.

Так, ионообменная очистка дает возможность получения сверхчистой воды. Этот метод отработан и достаточно надежен. Для проведения обессоливания не требуется учитывать состав поступающей жидкости. Даже при резкой смене параметров способ остается эффективным. С экономической точки зрения ионный обмен также остается выгодным. Затраты на капитальный ремонт и энергообеспечение минимальны, так же как образование вторичных отходов и расход питающей жидкости.

Обессоливание обратным осмосом дает готовую воду с высокими показателями отсутствия биологических и органических загрязнений, а также взвешенных частиц. Для проведения процесса требуется минимальное количество реагентов, а выброс твердых солей остается на низком уровне. Концентрированный остаток можно сбрасывать в канализацию без обработки, поскольку в очистке не используют агрессивные вещества. Эксплуатационные расходы сравнительно низкие.

Термический метод требует минимального количества применяемых реагентов. Сброс солей в окружающую среду незначителен, поэтому способ считается экологичным. Избыточная тепловая энергия может быть использована для повторной обработки. Для термической очистки характерно получение наименьшего количества отходов, даже сухих солей. По показателям взвешенных частиц полученная жидкость находится на высоком уровне. Это единственный метод, позволяющий удалить из воды растворенные газы.

Обессоливание воды тем или иным способом также имеет свои недостатки:

• ионообменный — потребность в большом количестве агрессивных реагентов, соответственно, необходимость их последующей обработки для сброса в сток. Увеличение эксплуатационных расходов соразмерно процентному содержанию примесей в жидкости. Этот способ можно признать целесообразным для умеренно соленых вод;

• обратноосмотический — требует тщательной подготовки перед запуском. Для обеспечения надежности очистки и сохранности оборудования рекомендуется постоянная работа установки. Следовательно, возрастают расходы на капитальный ремонт и энергозатраты. В соответствии с этим возрастает сброс и объем питающей воды;

• термический — требует предварительной подготовки, больших капитальных и энергозатрат.

Электродиализ на сегодняшний день считается наименее целесообразным из-за минимального качества получаемой воды и больших затрат на проведение процесса.

Обессоливание воды смешанным способом с применением безреагентного метода на первой стадии, а также ионообменного на второй позволяет сократить расходы и повысить качество очистки до максимума. При этом сброс отходов и содержание агрессивных реагентов сокращается до 10 раз.