Учебн. пособие по СВМ с тит стр.. Судовые вспомогательные механизмы, системы и устройства
 Скачать 6.42 Mb.
|
|
164 6.3. Способы опреснения морской воды Существующие разнообразные способы опреснения забортной морской воды можно разделить на две основные группы: – опреснение без изменения агрегатного состояния жидкости (воды); –опреснение, связанное с промежуточным переходом жидкого агрегат- ного состояния в твердое или газообразное (паровое). К способами первой группы относят химическое, электрохимическое опреснение и метод ультрафильтрации. При химическом способе опреснения в воду вводят вещества, называ- емые реагентами, которые, взаимодействуя с находящимися в ней ионами солей, образуют нерастворимые, выпадающие в осадок вещества. Вследствие того что морская вода содержит большое количество рас- творенных веществ, расход реагентов весьма значителен и составляет примерно 3–5 % количества опресненной воды. К веществам, способным образовывать нерастворимые соединения с натрием и хлором, относятся ионы серебра и бария, которые образуют выпадающие в осадок хлористое серебро и сернокислый барий. Эти реагенты дорогие, реакция осаждения с солями бария протекает медленно, соли ядовиты. Поэтому химическое опреснение используется редко. При электрохимическом опреснении (электродиализе) применяют специальные электрохимические активные диафрагмы, состоящие из пластмассы, резины с наполнителем и анионитовых или катионитовых смол. Ванна с рассолом ограничена двумя диафрагмами: положительной и отрицательной. Под действием постоянного тока напряжением 110–120 вольт ионы солей, растворенных в воде, устремляются к электродам. По- ложительные катионы через катионопроницаемые диафрагмы, а анионы через анионитовую диафрагму проходят в крайние камеры, где встречают- ся с двумя пластинами: анодом и катодом. Встречаясь с одноименно заря- женными диафрагмами, они остаются в этих камерах. В результате в про- межуточных камерах оказывается обессоленная вода, которая стекает в от- дельный сборник. Соли и рассолы из крайних камер отводятся за борт, а образующиеся газы (хлор и кислород) – в атмосферу. Камеры, в которых опресняется вода, отделены от рассольных камер полупроницаемыми ионитовыми мембранами. При достаточном количе- стве пар мембран между анодом и катодом расход электроэнергии зависит от солености морской и опресненной воды: чем меньше разница между ними, тем процесс протекает экономичнее. Поэтому электродиализ целе- сообразно применять для опреснения слабосоленых вод при допустимом высоком солесодержании опресненной воды (500–1000 мг/л). На судах, где требования к солесодержанию достаточно высокие, электродиализные опреснители не находят применения. Опреснение ультрафильтрацией или так называемым методом об- ратного осмоса. Сущность данной технологии очистки воды от солей жёсткости основана на самопроизвольном переходе молекул чистой воды 165 через полупроницаемую мембрану (нанофильтрация) при создании перед ней давления, превышающего осмотическое давление. Этот процесс назы- вается обратным осмосом. Основным элементом аппаратов обратного ос- моса являются анизотропные мембраны, проницаемые для молекул воды и одновременно почти непроницаемые для ионов растворенных веществ. С противоположной давлению стороны мембран установлены пористые бронзовые плиты, способные выдержать большое давление. Эти мембраны имеют пористые ячейки микронных размеров, поэтому для данного метода характерны высокие удельные энергозатраты. Применение ультрафильтрации как способа опреснения ограничивает- ся малым сроком службы пленок-мембран, большими размерами филь- трующей поверхности и высокими энергозатратами на прокачку жидкости. На отдельных судах современной постройки (Япония, Германия и др) уже эксплуатируются опреснительные установки данного типа производитель- ностью до 8 т/сут. При усовершенствовании технологии производства ани- зотропных мембран, уменьшении требуемого рабочего перепада давления на ней и накоплении опыта эксплуатации, данный метод может найти свое самое широкое применение. К методам опреснения второй группы, относятся вымораживание и дистилляция, или термическое опреснение. Опреснение вымораживанием основано на том, что в естественных природных условиях лед, образующийся в океанах и морях, является прес- ным. При искусственном медленном замораживании соленой морской во- ды вокруг ядер кристаллизации образуется пресный лед игольчатой струк- туры с вертикальным расположением игл льда. При этом в межигольчатых каналах концентрация раствора, а следовательно, и его плотность, повы- шаются и он, как более тяжелый, по мере вымораживания оседает вниз. При растаивании игольчатого льда образуется пресная вода с содержанием солей 500–1000 мг/л Сl - Для лучшего опреснения морского льда иногда применяется искус- ственное плавление его части при температуре 20 о С. Вода, образующая- ся при таянии, способствует более полному вымыванию солей из льда. Способ вымораживания достаточно прост и экономичен, но требует слож- ного и громоздкого оборудования. Дистилляция, или термическое опреснение – наиболее распростра- ненный на морских судах способ получения пресной воды из забортной морской. Сущность данного способа опреснения заключается в последо- вательной организации процессов нагрева морской воды, ее испарения и конденсации выпара. При этом забортную воду нагревают до кипения и выходящий пар собирают и конденсируют. Образуется пресная вода, называемая дистиллятом. Выпаривать воду можно как при кипении, так и без кипения. В послед- нем случае морскую воду нагревают при более высоком давлении, чем давление в камере испарения, куда направляется вода. Так как при этом |