Какие методы обессоливания воды применяются на практике и как выбрать лучшую технологию?

Методы обессоливания воды

Сравнение методик может быть произведено правильно, если понятны хотя бы общие принципы функционирования каждой из них в отдельности. Также следует учитывать новейшие тенденции в сфере очистных технологий, появление более строгих требований к отходам, способным загрязнить окружающую среду. Попробуем ответить на поднятые вопросы, изучив основные методы обессоливания воды подробнее.

Для чего и как удаляются из воды излишки солей

Некоторые из этих примесей, в сравнительно небольших концентрациях, являются полезными для человека. Минеральные воды используются для профилактики и лечения желудочных, легочных и других заболеваний. Тем не менее, повышенное содержание солей жесткости способно создавать отложения в почках, на стенках кровеносных сосудов, в суставах и других частях организма. В некоторых случаях физиологические особенности таковы, что врачи попросту запрещают употребление жидкостей такого типа. Разумеется, присутствует определенный барьер, ограничивающий требования к составу по вкусовым ощущениям.

Особенно опасным является наличие таких загрязнений для оборудования. Отечественные нормы жесткости определяют номинальный порог величиной 9 мг-экв. на литр. Но он имеет значение только по отношению к санитарно-гигиеническим правилам, а точнее – к органолептическим показателям. Котлы, используемые дома и в промышленных масштабах, будут достаточно быстро засорены, даже при жесткости, меньшей в десятки раз. Специалисты рекомендуют вовсе избавиться от соответствующих вредных компонентов.

Важность защитных мероприятий очевидна, поэтому перейдем к обсуждению того, какие методы обессоливания воды используются в настоящее время. Приведем список основных технологий:

Дистилляция, выпаривание, кристаллизация. В качестве полезного фактора пригодится трансформация вещества в твердое, жидкое и газообразное состояние;
Ионный обмен. Этот метод основан на задержании примесей и одновременном насыщении жидкости безвредными соединениями. Как понятно из названия, процесс происходит с использованием ионных групп определенных веществ;
Мембраны и обратный осмос. В этих случаях производится механическая фильтрация. Примеси задерживаются специальными преградами, после чего удаляются в дренаж;
Электродиализ. В этом основном методе водоподготовки используется несколько процессов и средств одновременно. Электрический ток достаточной величины обеспечит передвижение заряженных частиц в жидкости. Мембраны полупроницаемого типа будут пропускать только подходящие по размеру ионы. Разместив такие перегородки нужным образом можно выделить рабочий объем, из которого будет производиться отбор чистой воды без солей.

Экономические и другие ограничения, которые учитываются при выборе типа обессоливания

Все перечисленные выше методы обессоливания воды обладают определенными преимуществами и недостатками. Они используются на практике в наши дни, что свидетельствует о теоретической пригодности. Однако в каждом отдельном случае приходится учитывать точное целевое назначение, химический состав, объем потребления и другие важные критерии. В размещенной ниже таблице приведены факторы, заслуживающие внимания.

Методы обессоливания воды	Преимущества	Недостатки
Мембранные технологии	Высокий уровень очистки; одновременное удаление из воды не только солей, но и других примесей, в том числе загрязнений органического типа; сравнительно невысокие затраты в период эксплуатации; отсутствие опасных компонентов (агрессивных и вредных химических реагентов).	Необходимость произведения предварительной подготовки жидкости; сравнительно большой расход воды; обязательный контроль оптимального давления, иных параметров, влияющих на работоспособность.
Ионный обмен	Не слишком высокие затраты на обессоливание; одновременная фильтрация механических загрязнений; небольшой (сравнительно с обратным осмосом) расход воды.	Необходимость использования химических реагентов для регенерации, а в некоторых случаях и для промывки; сложность оборудования и соответственно снижение общего уровня надежности; высокие требования к устройствам автоматики и контроля; перестройка рабочих циклов при существенном изменении содержания солей в исходном растворе.
Технологии, основанные на термической обработке	Одновременная очистка от примесей иных типов (в том числе газообразных); отличное качество по отдельным видам загрязнений (взвесям); отсутствие вредных отходов.	Высокие затраты энергетических ресурсов; повышенная длительность некоторых рабочих циклов; существенные расходы при покупке и монтаже основного и вспомогательного оборудования.

Приведенные сведения являются общими, но в реальной ситуации специалисты учитывают все значимые факторы. Так, например, наличие атомной электростанции вблизи от моря позволяет использовать сравнительно дешевую электроэнергию и технологическое тепло для успешной работы с жидкостью, содержащей большое количество солей на единицу объема. В кораблях, космических станциях, иных автономных системах соответствующие методы обессоливания воды применяются по необходимости. Там применяются особые экономические расчеты. В большинстве общих случаев масштабная (промышленная) очистка от таких примесей осуществляется с помощью нескольких технологий одновременно. На первом этапе производится удаление механических примесей. Далее – используется выпаривание, или мембранное задержание части загрязнений. После этого, с помощью ионного обмена, вода очищается особо тщательно. Если правильно настроить работу всех компонентов, то будет получен нужный потребителям результат обессоливания воды со сравнительно небольшими затратами (общими и эксплуатационными).

Бытовые методы обессоливания воды и их особенности

Выше было рассказано о технологиях, которые применяются в медицине и фармацевтике, в муниципальных и промышленных станциях очистки, на морских судах и других автономных объектах. Некоторые из них используются и в бытовых условиях. Но оборудование такого типа рассчитывается на эксплуатацию обычными пользователями, не имеющими специального образования и квалификации. Также заслуживает внимания «домашние» установки обессоливания и опреснения воды. Расходы по очистке в данном случае не получится перенести на стоимость товаров или услуг. Разумеется, современным пользователям будут необходимы комфортные условия, удобство и простота использования техники.

С учетом перечисленных выше требований оценим самые распространенные методы обессоливания воды на конкретных примерах:

Выпаривание. Его можно произвести с использованием обычного чайника. Соли жесткости будут осаждаться на стенках, что потребует последующей их очистки с применением абразивных средств, реагентов, содержащих кислоты;
Мембранные технологии. Они применяются в хорошо известных всем современным пользователям установках обратного осмоса. Такое оборудование не обладает высокой производительностью и подходит только для работы со сравнительно небольшими объемами воды;
Ионообменное оборудование. Его применяют для удаления солей жесткости из воды во всем поступающем на объект количестве жидкости. Большие габариты, сложность состава установки, необходимость пополнения восстанавливающих реагентов – это основные ограничения.

Для полноты анализа необходимо упомянуть электромагнитные преобразователи. Они не обессоливают воду, но изменяют исходное состояние вредных примесей таким образом, что они при последующем нагреве уже не смогут соединяться в виде накипи. Современные установки такого типа отличаются повышенной долговечностью и неприхотливостью в обслуживании.