img-417193806
.pdf322 Глава 13. Контроль состояния загрязненности
ральных ресурсов моря. Конвенция открыта для подписания с де
кабря |
1982 г. |
|
|
|
|
|
|
|
|
4. |
Международные |
соглашения по |
предупреждению |
радиоак |
|||||
тивного загрязнения Мирового океана. |
Требования мировой |
о б щ е |
|||||||
ственности и |
борьба социалистических |
стран в рамках О О Н |
и |
на |
|||||
Других м е ж д у н а р о д н ы х |
ф о р у м а х привели к з а к л ю ч е н и ю |
в |
1963 |
г. |
|||||
Московского |
договора |
о запрещении испытаний |
ядерного |
о р у ж и я |
|||||
в атмосфере, |
космическом пространстве и под |
водой. П о д |
|
благо |
п р ия т н ы м воздействием договора с 1964 г. на планете наблюдается сильное снижение радиоактивности.
Ранее з а кл юч ен ны й договор об Антарктиде от 1 декабря 1969 г. запретил все ядерные в з ры вы и сброс радиоактивных ве ществ в районах ю ж н е е 60° ю. ш., в к лю ча я все ш е л ь ф о в ы е ледники. Участки открытого моря в этом районе договором не охватыва
лись. П о с л е д у ю щ и й |
Мо сковский |
договор |
ликвидировал |
пробел. |
|||||||
Б о л ь ш о е |
значение |
для |
предотвращения |
радиоактивного |
зара |
||||||
ж е н и я М и р о в о г о |
океана имеет Договор |
о запрещении |
разм ещ ен ия |
||||||||
на дне океанов и морей и |
в их недрах |
ядерного о р у ж и я |
и |
других |
|||||||
видов о р у ж и я |
массового |
уничтожения, |
от кр ыт ый |
11 |
февраля |
||||||
1971 г. для подписания в Москве, |
Ва шингтоне и Лондоне. |
|
|||||||||
Б о л ь ш у ю |
опасность радиоактивного |
заражения |
морской |
среды |
|||||||
представляет |
погружение |
радиоактивных |
отходов |
на |
дно |
морей |
и океанов, достигшее таких масштабов, что этим вопросом заня
лось |
М А Г А Т Э . Так, С Ш А в период |
1946— 1970 гг. захоронили |
86 758 |
контейнеров с радиоактивными |
отходами. У ч е н ы м и многих |
стран доказана опасность подобного деяния, и поэтому строгие ограничения на захоронение радиоактивных материалов н а ш л и от
ра же ни е в Ло ндонской конвенции 1972 г.
Су щ е ст ве нн ый вред представляет загрязение сбросами отходов
судами с я д е р н ы м и |
энергетическими установками. П о э т о м у |
Б р ю с |
||
сельская конвенция |
1962 г. об ответственности операторов |
ядер- |
||
н ы х судов, |
Брюссельская конвенция 1971 г. о гражданской |
ответ |
||
ственности |
в деле |
морских перевозок |
р а с щ е п л я е м ы х материалов |
|
п о с в я щ е н ы |
проблеме ответственности |
за причинение у щ е р б а |
в ре |
зультате использования ядерной энергии.
5. Региональное сотрудничество. От дельные р а йо ны Ми ро в о г о океана обладают, определенной спецификой, учесть которую в це
лях ох ра ны морской |
среды могут только государства соответст |
|||||
в у ю щ е г о |
региона. |
|
|
|
|
|
Балтийское |
море — круп не йш ий |
полуизолированный |
водоем |
|||
с интенсивным |
судоходством и высокой степенью |
загрязненности. |
||||
В марте |
1974 |
г. на |
конференции в |
Хельсинки, в |
которой |
участ |
вовали все прибалтийские государства, наблюдатели от Чехосло
вакии, Норвегии и многих |
м е ж д у н а р о д н ы х |
организаций ( Ю Н Е П , |
Ф А О , И М К О , В О З , М О К , |
Ю Н Е С К О и др.) |
б ы л и приняты З а к л ю |
чительный акт, Конвенция по защите морской среды Балтийского моря, 6 п р и л о ж е н и й с дополнениями и 7 резолюций по ра зл ич ны м
324 14. Опреснение морской воды
ний. Конвенцией создана система мониторинга Средиземного моря.
Н а конференции |
в Сплите (февраль 1977 |
г.) 15 средиземномор |
ских государств |
приняли «голубой план» — |
программу исследова |
ния бассейна Средиземного моря и охра ны его от загрязнений, рассчитанную до 2000 г.
В последние годы С С С Р принимает активное участие в научно-
техническом сотрудничестве со странами— членами |
С Э В |
по про |
|||||||
блеме «Глобальная |
система |
мониторинга |
о к р у ж а ю щ е й |
среды», |
|||||
в ра мк ах |
которого |
проводятся |
исследования, |
направленные на |
|||||
снижение |
уровня загрязненности |
Балтийского |
и Черного |
морей. |
|||||
Т а к и м |
образом, |
принятие |
различных |
м е ж д у н а р о д н ы х |
конвен |
||||
ций |
и их |
внедрение — это. первые серьезные шаги, |
направленные |
||||||
на |
решение с л о ж н е й ш е й и актуальной п р о б л е м ы |
современности — |
предотвращения загрязнения Ми ро в о г о океана и охраны морской среды.
Глава 14
14 |
ОПРЕСНЕНИЕ МОРСКОЙ ВОДЫ |
||
|
|||
О б щ и й объем |
пресных вод на |
Земле |
достигает 35,03 млн. к м 3, |
что соответствует |
2,5 % общего |
объема |
гидросферы. До ступные |
ресурсы пресных вод (реки, озера, водохранилища), составляющие
0,3 % |
после вычета ледников, распределены весьма неравномерно. |
|||
П о э т о м у у ж е в настоящее время до 60 % |
п л о щ а д и материков |
пла |
||
неты испытывает дефицит в пресной воде. Недостаток во ды |
о щ у |
|||
щается в 43 странах мира. |
|
|
|
|
П о |
д а н н ы м Ю Н Е С К О , |
в настоящее время п р об ле ма ми опрес |
||
нения занимаются многие |
организации в |
15 странах. В С Ш А |
ещ е |
в 1952 г. организовано Управление по опреснению соленых вод, которое заключает контракты и координирует работу 128 научных
организаций. В Англ ии работами по опреснению |
вод ведает К о |
||||||
миссия по |
|
атомной |
энергии, во Ф р а н ц и и — аналогичная |
комиссия |
|||
и Комитет по науке и технике. |
|
|
|
||||
В |
С С С Р |
исследования в области опреснения морской |
в о ды на |
||||
чаты |
с 1960 г. в связи с п р о м ы ш л е н н ы м |
освоением |
п-ова М а н г ы ш |
||||
лак. У ж е |
в |
1963 г. в г. Ш е в ч е н к о б ы л а запущена крупная опресни |
|||||
тельная установка производительностью |
5000 м 3/сут, в 1967 г. вве |
||||||
дена |
в |
эксплуатацию установка |
м о щ н о с т ь ю |
15 000 м 3/сут, |
|||
а в 1972 г.— |
144 ООО |
м 3/сут. |
|
|
|
||
К |
1975 г. о б щ а я |
производительность всех опреснительных уста |
новок в мире достигла 3,8 млн. м 3/сут. Замечена тенденция |
к удвое |
н и ю производства опресненной в о ды к а ж д ы е три года, |
поэтому |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
325 |
м о ж н о |
полагать, |
что |
к |
2000 |
г. оно |
д о л ж н о |
возрасти |
до |
1290 млн. |
||||||||||
м 3/сут, что составит |
6,6 |
% |
общего мирового водоснабжения. |
|
|||||||||||||||
В о д н ы е растворы |
солей |
м о ж н о разделить |
на |
пресную |
воду и |
||||||||||||||
рассол дв у м я способами: выделением в о д ы или выделением рас |
|||||||||||||||||||
творенных веществ. Н а |
первом принципе основаны методы |
опрес |
|||||||||||||||||
нения дистилляцией, в ы мо ра жи ва ни ем , об ра т н ы м осмосом, экст |
|||||||||||||||||||
ракцией в о д ы и образованием |
газгидратов, |
на |
втором |
принципе — |
|||||||||||||||
электродиализом, |
и о н н ы м |
обменом, |
осаждением |
солей |
реагентами, |
||||||||||||||
биологическим |
способом. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
1. |
Д и с т и л л я ц и я |
(термическое опреснение). |
|
П р и м е н я ю т с я ис |
|||||||||||||||
парители различных |
конструкций и р е ж и м о в работы: |
|
|
|
|
|
|||||||||||||
а) |
испарители |
|
кипящего |
|
типа. |
Передача |
|
тепла |
б о л ь ш о м у |
||||||||||
объему жи дк ос ти происходит от погруженной в нее поверхности |
|||||||||||||||||||
нагрева. С о вр ем ен ны е установки работают в |
р е ж и м е глубокого |
||||||||||||||||||
вакуума; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б) адиабатные испарители используют |
процесс |
|
адиабатного, |
||||||||||||||||
или мгновенного, испарения. Нагретая до температуры кипения |
|||||||||||||||||||
вода поступает в последовательно расп ол ож ен ны е |
к а м е р ы с более |
||||||||||||||||||
глубоким вакуумом; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
в) |
испарители тонкопленочного |
типа — |
установки, где теплооб |
||||||||||||||||
мен осуществляется в тонких пленках к и п я щ е й |
жидкости; |
|
|
||||||||||||||||
г) гигроскопические испарители. Предварительно нагретый воз |
|||||||||||||||||||
дух вводится в контакт с распыленной морской водой, достигает |
|||||||||||||||||||
состояния насыщения, а п о сл ед ую ще е ох лаждение его ведет к кон |
|||||||||||||||||||
денсации и з л и ш к а |
влаги. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Главная сложность |
эксплуатации дистилляторов |
связана с от |
|||||||||||||||||
л о ж е н и е м карбонатной и сульфатной накипи на теплопередающих |
|||||||||||||||||||
поверхностях, |
что |
п о в ы ш а е т |
теплопроводность |
и |
соответственно |
||||||||||||||
расход электроэнергии. Борьба с накипеобразованием ведется при |
|||||||||||||||||||
способлением |
конструкций, |
совершенствованием |
р е ж и м о в |
их |
ра |
||||||||||||||
боты и предварительным умягчением воды. В одной из схем исполь |
|||||||||||||||||||
зуется |
низкотемпературное |
испарение. П о |
другой |
схеме |
в |
корпус |
|||||||||||||
испарителя вводят мелкокристаллическую затравку (тонкоразмо- |
|||||||||||||||||||
ло т у ю накипь), в результате |
твердая фаза высаживается |
не |
на |
||||||||||||||||
те пл оп ер ед аю щи х трубках, а на зернах затравки. |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
Более р а д и к а л ь н ы м методом является |
умягчение |
|
воды. М о д и |
||||||||||||||||
фикация, предназначенная для в о д ы Каспийского моря, предусмат |
|||||||||||||||||||
ривает вначале обработку в о д ы известью для выделения M g ( O H ) 2, |
|||||||||||||||||||
затем после фильтрования вода поступает |
в термоумягчитель, |
где |
|||||||||||||||||
б а р б о т и р у ю щ и м |
па ро м |
подогревается до |
160— |
170 °С, |
что ведет |
||||||||||||||
к в ы п а д е н и ю C a S 0 4. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Велико значение сх ем ы |
комбинированного |
умягчения. |
П о |
од |
|||||||||||||||
н о му из вариантов, к морской воде доба вл яю т |
Н 3Р О 4 и N H 3. И о н ы |
||||||||||||||||||
С а 2+ и M g 2+ вы деляются |
в |
виде С а Н Р 0 4 и M g N ^ P C U |
с некото |
||||||||||||||||
р ы м содерж ан ие м |
ценн ых удобрительных фосфатов железа, цинка, |
||||||||||||||||||
марганца, кобальта, никеля |
и |
меди. К а ж д а я |
тонна |
полносоленой |
|||||||||||||||
морской в о д ы |
м о ж е т |
дать |
более 9,5 кг удобрений. Т а к и м образом* |
326 Глава 14. Опреснение морской воды
эти сх ем ы представляют собой варианты комплексной переработки
морской |
воды. |
■ |
М е т о д |
бесповерхностного испарения |
вместо.теплопередающих |
металлических поверхностей использует нерастворимые в.воде ж и д кости, которые предварительно нагреваются и впрыскиваются в ис
паритель. |
П р о б л е м а накипи здесь |
не возникает. |
В качестве тепло |
носителя |
используются жидкости |
гидрофобные, |
п р о я в л я ю щ и е м и |
н и м а л ь н у ю растворимость в воде, хорошее расслаивание и хими че
скую стабильность |
при температуре |
контакта |
(например |
п а ра фи н |
|||||
и газойль). |
|
|
|
|
■ |
|
|
|
|
В настоящее время в мире работают более 800 опреснительных |
|||||||||
дистилляционных |
установок, из них |
половина сосредоточена |
на |
||||||
Ср ед не м |
и Б л и ж н е м Востоке. На иб ол ее |
крупные установки |
нахо |
||||||
дятся в |
Кувейте (200— 300 тыс. м 3/сут) |
и К а л и ф о р н и и |
(567 |
|
тыс. |
||||
м 3/сут). Стоимость |
опреснения |
ди ст ил ля ци он ны ми методами |
0,2— ■ |
||||||
0,6 руб/м3. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
К р о м е энергии |
ископаемого |
топлива, |
для |
опреснения |
в о ды |
ис |
пользуют яд ер ну ю энергию, что дает понижение себестоимости пресной воды. Так, на Ше вченковской А Э С она составляет
0,22 руб/м3.
Ведутся исследования по разработке различных схем и уста
новок, п о т р е б л я ю щ и х |
солнечную энергию |
(гелиоопреснение). |
|||
Провед ен ны е |
в С С С Р |
исследования показали, |
что |
в усло |
|
виях пустынь |
стоимость |
гелиоопресненной |
во ды |
достигает 2— ; |
|
3,5 руб/м3. В |
гелиоопреснении используются |
установки |
парнико |
вого типа и с концентраторами. П е р в ы е представляют собой тепло
изолированный с в е т о п о г л о щ а ю щ и й |
бассейн, у к р ы т ы й |
прозрачной |
|||
пленкой. Гелиоопреснители с концентраторами с н а б ж е н ы |
парабо |
||||
лическими |
зеркалами, которые собирают солнечные лучи, |
концен |
|||
т р ир ую т их |
и |
н а пр ав ля ют на зачерненные стенки испарителя (го |
|||
рячий ящик), |
где вода нагревается |
и испаряется при |
атмосферном |
давлении. П а р отводится в конденсатор, охлаждается и превра щается в пресную воду.
Не ко то ры е совхозы Турк ме ни и располагают установками пар
никового типа с п л о щ а д ь ю |
испарения до |
600 м 2 и |
производитель |
|
ностью |
1,3 м 3/сут. |
|
|
|
2. |
В ы м о р а ж и в а н и е . |
В пр ир од ны х |
условиях |
при замерзании |
водоемов и нарастании льда происходит его постепенное опресне ние за счет гравитационного стекания рассола.
В п р о м ы ш л е н н ы х условиях используется свойство морской воды на первичной стадии замерзания выделять кристаллы чистого льда. Практически опреснение во ды этим методом осуществляется
в интервале температур |
от — |
1,95 до |
— 3,89°С, |
когда е щ е |
не д о |
||
стигается эвтектическая |
точка |
сульфата |
натрия |
(— 8,2°С). |
Здесь |
||
та к ж е в о з м о ж н ы различные схемы. П о |
одной из них деаэрирован |
||||||
ная морская вода, ох лажденная до — |
2,8 °С, поступает |
в замора- |
|||||
живатель, где поддерживается вакуум |
с |
остаточным |
давлением |
|
|
|
|
|
|
|
327 |
440 Па. В о д а вскипает, |
охлаждается до — 4 ° С и частично замер |
||||||
зает. Л е д |
подается в |
п р о м ы в н у ю |
колонну и отправляется на рас |
||||
плавление. П о другой |
схеме в воду впрыскивается |
ж и д к и й угле |
|||||
водород |
(бутан, |
пропан |
и т. п.), |
ни зк ок ип ящ ий и |
не |
с м е ш и в а ю |
|
щ и й с я с |
водой. |
П р и |
не |
с л и ш к о м |
глубоком вакууме |
углеводород |
испаряется и за мораживает воду. Затем лед отмывается от рас
сола, а углеводороды отсасываются, с ж и ж а ю т с я |
под |
давлением |
и |
||
вновь поступают в производство. |
|
|
|
|
|
Стоимость опресненной во ды |
методом в ы м о р а ж и в а н и я 0,15— |
||||
0,30 руб/м3 при расходе энергии |
35— 70 |
М Д ж / м 3. К |
недостаткам |
||
метода относится непроизводительный |
расход |
пресной в о ды |
на |
||
о т мы вк у солей. |
|
|
|
|
|
3. О б р а т н ы й осмос. Яв ле ни ем |
осмоса |
называется |
продвижение |
растворителя из одного раствора в другой через п о лу пр он иц ае му ю м е м б р а н у в направлении более концентрированного раствора, пока прям ой поток не будет компенсирован давлением со стороны более концентрированного раствора. П о в ы ш е н и е давления сверх осмотического приводит к переносу растворителя в обратном на правлении. Такой процесс получил название обратного осмоса. Осмотическое давление морской во ды соленостью 35 % 0 составляет 25-105 Па, при 20 % о — 14-105 Па. Д л я протекания обратного ос моса необходимо пр и л о ж и т ь давление по крайней мере в два раза большее.
В ы с о к и м и рабочими характеристиками об ла д а ю т мембраны, изготовленные из ацетилцеллюлозы, ацетона и раствора перхло рата магния. Эти м е м б р а н ы позволяют опреснять воду от 52,5 до 0,5%о при производительности 200— 500 л/(м2-сут) и рабочем дав
лении |
(980— 1450)-109 П а / с м 2. |
|
|
|
|
|
|
|
|||
П о |
поводу механизма полупроницаемости м е м б р а н |
существует |
|||||||||
несколько |
гипотез. В |
соответствии с |
гипотезой |
гиперфильтрации, |
|||||||
полупроницаемая м е м б р а н а имеет |
поры, п р о п у с к а ю щ и е |
мо ле к у л ы |
|||||||||
или |
ассоциаты молекул воды, но |
не п р о п у с к а ю щ и е |
гидратирован |
||||||||
н ы е |
ионы. |
Согласно |
сорбционной |
гипотезе, |
на |
поверхности |
м е м |
||||
б р а н ы |
и в |
ее порах |
адсорбируется слой связанной |
воды, облада |
|||||||
ю щ е й п о ни же нн ой ра ст во ря ющ ей |
способностью. |
П о д |
действием |
||||||||
давления через м е м б р а н у будет проходить |
только |
чистая |
вода, |
||||||||
а вытесненные из пор м о л е к у л ы в о ды |
будут заменяться другими, |
||||||||||
со рб ир ов ан ны ми мембраной. |
|
|
|
|
|
|
|
||||
П р и |
производительности 5000 |
м 3/сут получение |
пресной |
воды |
|||||||
об ра т н ы м осмосом обходится в 0,075 |
руб/м3. В |
настоящее |
время |
||||||||
созданы обратноосмотические опреснители ма л о й |
м о щ н о с т и |
||||||||||
около |
10 л/сут, предназначенные |
для |
потерпевших |
кораблекру |
шение.
4. Экстракция. Растворимость в о д ы в некоторых органических
экстрагентах |
резко меняется с температурой. П р и температуре |
на ибольшей |
растворимости вода экстрагируется д а н н ы м раствори |
телем, затем |
полученный экстракт отделяется и приводится к тем |
329
Во всех странах к 1975 г. наблюдалось резкое увеличение числа
ипроизводительности электродиализаторных установок. Наиболее
к р у п н ы м и |
являются установки на |
о. К о ф ф у |
(Греция) — |
||||
15 000 |
м 3/сут, в |
Бенгазу |
(Ливия)-— |
19 200 м 3/сут |
и в |
Фосе |
|
( С Ш А ) |
— |
11 350 |
м 3/сут. |
Практическое |
применение |
метода |
ионного |
6. |
|
И он н ы й |
о б м е н . |
обмена началось в 1935 г. после синтеза искусственных ионообмен н ы х смол — вы со комолекулярных веществ, способных при кон такте с растворами обменивать ионы, первоначально в них содер
жащиеся , на эквивалентное количество ионов |
из |
раствора. К а т и о |
|||||||||||||||||
н и ты способны к обмену с раствором |
катионами, |
аниониты — |
|||||||||||||||||
анионами. Обессоливание в о д ы ионитами |
происходит |
по |
схемам: |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
R lU + K + ^ t R lK + H + -, |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
RoOH + |
А ~ 5 t £ * A + |
О Н - ; |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
H + |
+ |
0 H - ^ t H 20, |
|
|
|
|
|
|
|
|||
где |
R i |
и |
Л г — |
по ли м е р н ы е |
м а т р и ц ы |
соответственно |
катионита |
и |
|||||||||||
анионита; |
К + и А - — |
|
и о н ы пр им ес ны х солей в воде. |
|
|
|
|
||||||||||||
По с л е |
истощения |
катиониты |
регенерируют |
кислотой, |
анио |
||||||||||||||
н и ты — |
щелочью. Ш и р о к о |
пр именяются |
катиониты КУ-1, КУ-2-8, |
||||||||||||||||
КБ-ЧП-2, |
производимые в С С С Р , |
а т а к ж е |
« Вофатит » |
(ГДР), «Ам- |
|||||||||||||||
берлайт» |
( С Ш А ) , «Алласион» |
(Франция). |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
°/О |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
9 0 |
- |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
О |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
£ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
SJ |
7о - J |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
g |
|
|
|
|
|
- |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
О; |
SO |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
Р и с . |
14.2. О т н оси т ел ьн ая |
ст ои м ост ь |
о п р е с |
5 |
30 - В |
|
|
|
' |
— Ч |
|
||||||||
нения воды , п о |
В . Н . |
С л е саре н к о |
(1 97 3). |
|
|
|
; |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CJ |
|
/ |
|
|
|
----------- - |
||
1 — однокорпусный поверхностный испаритель; |
2 — |
с» |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
гелиоопреснение; |
3 — пятиступенчатый поверхност |
I |
to. |
i |
i |
i |
|
i |
|
||||||||||
ный |
испаритель; |
4 — парокомпрессионный |
испари |
k00 |
800 |
1200 |
т / о у т |
|
|||||||||||
тель; |
5 — электродиализ; |
6 — искусственное |
вы |
|
|
|
Произдодительность |
|
|||||||||||
|
мораживание; |
7 — роторные испарители. |
|
|
|
|
|
||||||||||||
П о |
расчетам, при |
производительности |
установки |
700 |
м 3/сут |
и |
начальном солесодержании 11 г/л стоимость опресненной в о ды со ставит 1,15 руб/м3.
Оц ен ив ая экономическую эффективность рассмотренных мето
дов опреснения |
в |
зависимости от |
производительности |
установки |
|
(рис. 14.2), м о ж н о |
сделать вывод, |
что из |
всех методов |
наиболее |
|
в ы г о д н ы м остается дистилляция. |
|
|
|
||
С л е д у ю щ и е |
мето ды е щ е не являются |
ш и р о к о применяемыми , |
|||
но у ж е выходят |
из |
р а мо к чисто лабораторных исследований. |
330 |
Глава 14. Опреснение морской воды |
7. Г а з г и д р а т н о е |
оп р есн ен и е . М е т о д основан на явлении обра |
зования кристаллогидратов некоторых газов, вв од и м ы х в воду при
определенных температурах и давлениях. О б р а з у ю щ и е с я |
газгид- |
|||||
раты представляют |
собой |
твердую фазу пресной |
в о ды с содержа^ |
|||
щ и м и с я |
в ее структуре мо лекулами гидратообразователя. |
В зави |
||||
симости |
от свойств |
гидратообразующего агента |
в о з м о ж н ы |
газгид- |
||
раты состава 8 М - 4 6 |
Н 20 |
или 8 М - 136 Н 20, где М |
— |
молекула газа. |
||
Д л я |
первоначального |
образования газгидратов |
необходимо пе |
реохлаждение смеси и введение затравочных кристаллов льда. П е реохлаждение зависит от солесодержания исходной воды. Так, при солености 15— 30 г/л минимальное переохлаждение составляет 1— 2°С. Твердая фаза отделяется от раствора, промывается, пла
вится и в виде пресной воды идет на |
потребление. В ы д е л я ю щ и й с я |
|
газ вновь возвращается в цикл опреснения. |
||
П р и м е н я е м ы е газы д о л ж н ы |
иметь |
м а л у ю растворимость в воде, |
низкую температуру кипения, |
м а л ы й |
размер молекул для запол |
нения пустот в кристаллической решетке в о ды и поло жи те ль ну ю
температуру |
гидратообразования при |
низком |
давлении. Наиболее |
|||
п р и е м л е м ы |
пропан и фреоны. П р о п а н позволяет осуществлять оп |
|||||
реснение в о д ы при температуре |
2— |
5 °С и |
давлении |
до 60 X |
||
X Ю 9 Па / с м 2. П о |
расчетам И. Н. Медведева, |
на 1 м 3 опресненной |
||||
воды необходимо |
затратить 40 |
М Д ж |
электроэнергии, а |
стоимость |
||
опреснения при производительности от 24 до |
2400 м 3/сут составит |
|||||
0,46— 0,11 руб/м3. |
|
|
|
|
|
|
8. О п р есн ен и е |
п у тем р а з р у ш е н и я |
с т р у к т у р ы во д н о го |
р а с т в о р а . |
Относительно высокая растворимость солей в воде является след ствием гидратации ионов. Предполагается, что, подвергая водный раствор избирательному облучению волнами в узком спектре таких
длин, |
при |
которых |
происходило б ы |
разрушение гидратных |
обо |
|
лочек ионов, м о ж н о |
б ы л о б ы ож ид ат ь |
моляризации |
ионов и в ы д е |
|||
ления |
солей из раствора. Например, растворимость |
N a C l при |
0 ° С |
|||
в деструктурированном растворе не п р е в ы ш а л а б ы |
500 мг/л. |
Этот |
||||
метод |
не |
требует бо л ь ш и х затрат энергии, поэтому д о л ж е н |
быть |
|||
выгодным. |
|
|
|
|
|
|
9. |
Б и о л о ги ч е ск о е |
о п р есн ен и е . И д е я |
биологического опреснения |
состоит в том, чтобы использовать некоторые водоросли для доста точно полного извлечения солей из раствора. П о д воздействием солнечного света и искусственного подогрева процесс фотосинтеза сопровождается поглощением солей. В неосвещенной и холодной среде водоросли в о з в р а щ а ю т соли в раствор.
К а к по казывают прогнозы, наиболее перспективными являются методы дистилляции, электродиализа и обратного осмоса. П о стои мости опресненной в о ды дистилляционный метод будет особенно пригоден для опреснения бо л ь ш и х объемов морской воды, элек тродиализ и обратный осмос — для обессоливания ш а х т н ы х и тех нических вод. Значительное применение найдут методы экстрак ции, в ы м о р а ж и в а н и я и газгидратный.