Mūsu zemei, zilajai planētai, kuru pārklāj ūdens, ir vairāk nekā 70% no tās virsmas, ko segmē plašie okeāni. Tomēr, pretstatā šim ūdens daudzumam, daudzi pasaules reģioni saskaras ar arvien lielāku ūdens trūkumu. "Sausums" un "ūdens trūkums" ir kļuvuši par smagiem vārdiem mūsu vārdnīcā. Protams, cilvēki ir pievērsuši uzmanību okeāniem ar praktiski neierobežotām rezervēm. Tomēr šķietami neliela detaļa -sāļums- ir milzīga tehnoloģiska un ekonomiska barjera. Kāpēc šī sāls noņemšana, lai jūras ūdeni tik grūti pārvērstu izmantojamā saldūdenī?
► I. Izaicinājuma sakne
► Īpaši augsts sāļums
Lai saprastu atsāļošanas grūtības, vispirms ir jāsaprot, cik "sāļš" ir jūras ūdens. Mēs bieži izmantojam "detaļas uz tūkstoš (‰)", lai aprakstītu sāļumu. Pasaules okeānu vidējais sāļums ir aptuveni 35 ‰, kas nozīmē, ka katrā jūras ūdens litrā ir apmēram 35 grami izšķīdušo sāļu.
Turpretī saldūdens kopējais izšķīdušo cietvielu (TDS) saturs, ko mēs dzeram katru dienu, parasti ir tālu zem 1 ‰. Pasaules Veselības organizācija norāda, ka tad, kad TDS ūdenī pārsniedz 1 ‰, lielākajai daļai cilvēku tās garša kļūst nepieņemama. Tas nozīmē, ka atsāļošanas process nav vienkārša filtrācija; tas ir nepieciešamsNoņemiet vairāk nekā 98% no izšķīdušajiem sāļiem no jūras ūdens- ārkārtīgi prasīga atdalīšanas prasība.
► II. Galvenās tehnoloģijas un to izaicinājumi
Pašlaik galvenās tehnoloģijas tik augstas - Precīzijas atdalīšanas iegūšanai galvenokārt tiek sadalītas divās kategorijās:termiskās metodesunmembrānas metodesApvidū Tomēr abas pieejas saskaras ar viņu pašu nozīmīgajām problēmām.
► Tradicionālās termiskās tehnoloģijas
Termiskās metodes, kā norāda nosaukums, darbojas pēc pamatprincipa, kas līdzīgs verdošam ūdenim: jūras ūdens tiek uzkarsēts, lai iegūtu tvaikus, atstājot sāļus un citas vielas aiz muguras. Pēc tam tīru tvaiku kondensē, lai iegūtu saldūdeni.
Liels enerģijas patēriņš:Vistiešākais šī procesa izaicinājums ir tāmilzīgs enerģijas patēriņšApvidū Sildot milzīgu daudzumu jūras ūdens un viršanas, nepieciešams milzīgs siltumenerģijas daudzums. Lai gan mūsdienu termiskie augi izmanto tādas tehnoloģijas kāMulti - skatuves zibspuldzes destilācijaunatkritumu siltuma atjaunošanāsLai uzlabotu energoefektivitāti, to pamatkapitāla nospiedums joprojām ir ievērojams, saglabājot lielas darbības izmaksas.
Iekārtas mērogošanas problēmas:Tā kā jūras ūdens tiek nepārtraukti sildīts un iztvaicēts, izšķīdušie sāļi pakāpeniski izkristalizējas un izgulsnējas, veidojotbiezslaimamēroga uz siltuma apmaiņas cauruļu un aprīkojuma virsmām. Šī skala ne tikai nopietni pasliktina siltuma pārneses efektivitāti, tādējādi palielinot enerģijas patēriņu, bet arī var korozēt aprīkojumu, kas prasa periodisku izslēgšanu sarežģītai tīrīšanai un apkopei.
► Mūsdienu membrānas tehnoloģijas
Membrānas metodes ir pašreizējā vispārējā virzienā arReversā osmozebūt galvenajai tehnoloģijai. TipisksReversā osmozes atsāļošanas sistēmaIzmanto īpašu daļēji - caurlaidīgu membrānu. Saskaņā ar milzīgu spiedienu ūdens molekulas tiek piespiestas caur membrānu, kamēr sāls joni un citi piemaisījumi ir bloķēti.
Ievērojams enerģijas pieprasījums:Lai "piespiestu" ūdens molekulas virzīties pret osmozes dabisko virzienu un iziet cauri membrānai, jāpieliek spiediens, kas ievērojami pārsniedz normālu atmosfēras spiedienu. Šis process pilnībā balstās uz nepārtrauktu darbībuAugsti - spiediena sūkņi, izgatavošanaelektrības patēriņšTā darbības izmaksu galvenā sastāvdaļa. Tāpēc efektīva reversās osmozes atsāļošanas sistēma ir nenoliedzama "Power Guzzler".
Membrānas elementu galvenie izaicinājumi:Apgrieztā osmozes membrāna ir sistēmas sirds, bet tā ir ļotismalksunneaizsargātsApvidū Mikroorganismi, organiskās vielas un citas vielas jūras ūdenī varaizsprostot vaipiesārņotmembrānas virsma, izraisot ūdens ražošanas efektivitātes samazināšanos un īsāku kalpošanas laiku. Tāpēc pirms iekļūšanas membrānas sistēmā jūras ūdenim jāveic sarežģīta pirms - ārstēšana. Tikmēr nozare pastāvīgi pēta membrānas materiālus ar izcilu sniegumu, piemēram, izturīgāku un anti - piesārņojumukeramikas atsāļošanas membrāna, cerībā pagarināt kalpošanas laiku un samazināt uzturēšanas izmaksas.
Koncentrēta sālījuma iznīcināšana:Membrānas atsāļošana visu barības jūras ūdeni nepārvērš saldūdenī. Faktiski ievērojama jūras ūdens daļa, kas tagad satur noraidītos sāļus, tiek izvadīta kā augstāk koncentrētāka"Sālījums"Apvidū Šo blakusproduktu bieži sauc par "atsāļošanas koncentrātu" vai vienkārši "koncentrātu". Kā pārvaldīt un iznīcināt šo koncentrēto sālījumu zinātniskā un videi draudzīgā veidā, lai izvairītos no vietējās jūras ekosistēmas ietekmes ir nopietns vides jautājums, kas ir jārisina katram atsāļošanas projektam.
► III. Praktiskas dilemmas piemērošanā
Papildus tehnoloģiskajiem izaicinājumiem arī plašo atsāļošanas pielietojumu ierobežo arīekonomijaunelastībaApvidū Liela - mēroga atsāļošanas iekārtas konstruēšanai ir nepieciešams ievērojamsSākotnējais ieguldījums, un tās darbības un uzturēšanas izmaksas ir ievērojamas, padarot atsāļotā ūdens cenu daudz augstāku nekā no parastajiem avotiem.
Lai apmierinātu ūdens prasības noteiktos scenārijos, piemēram, attālās salās, jūras platformās vai ārkārtas piegādi pēc katastrofām, ir parādījies elastīgāks risinājums: konteinerizēta atsāļošanas sistēma. Šī mobilā atsāļošanas iekārta integrē visu attīrīšanas sistēmu standarta nosūtīšanas konteinerā, piedāvājot tādas priekšrocības kā neliels pēdas nospiedums, īss būvniecības periods un mobilitāte. Šis konteinera tipa jūras ūdens atsāļošanas aprīkojums nodrošina jaunu pieeju decentralizētu ūdens piegādes problēmu risināšanai. Pašlaik lielākā daļa no šīm konteinerizētajām RO atsāļošanas iekārtām ir arī būvētas, pamatojoties uz reverso osmozes atsāļošanas sistēmas tehnoloģiju.
Secinājums
Noslēgumā jāsaka, ka jūras ūdens atsāļošanas grūtības nav saistītas ar tā principu sarežģītību, bet gan tāpēc, ka tas principā ir atdalīšanas process, kas ir enerģijas - intensīvs, dārgs un ārkārtīgi prasīgs materiālu un inženierijas ziņā. Neatkarīgi no tā, vai izmanto termiskās vai membrānas metodes, nozarei ir jāsaskaras ar trim galvenajiem izaicinājumiemenerģijas patēriņš, aprīkojuma degradācija, unvides aizsardzībaApvidū Neskatoties uz to, ar nepārtrauktu tehnoloģiju attīstību un inovācijām, akas - izstrādāta reversās osmozes atsāļošanas sistēma kļūst arvien efektīvāka. Saskaroties ar pieaugošo globālā ūdens stresa nākotni, jūras ūdens atsāļošana neapšaubāmi joprojām ir viena no neaizstājamām galvenajām tehnoloģijām, lai nodrošinātu cilvēka ūdens drošību.