Принцип работы опреснителя морской воды на судах

Обновлено: 23.04.2024

Морская вода не пригодна для употребления в пищу и длительного использования в быту. Для очищения воды от примесей солей применяют опреснители. Их используют в промышленных и бытовых целях.

Можно своими руками сделать опреснитель, не обладая при этом особенными инженерными познаниями. Инструкция в статье.

Плюсы и минусы домашнего устройства для опреснения

Собранный своими руками опреснитель имеет свои плюсы и минусы:

Плюсы	Минусы
Может спасти жизнь в экстремальных условиях.	На выходе можно получить относительно небольшое количество воды. Все зависит от объема используемых средств, но чаще всего этой воды хватит максимум для приготовления пищи, а для стирки — уже нет.
Просто изготовить и использовать. Собрать механизм можно из подручных средств.	Не очищает полностью.
Вымораживание снижает количество магния и кальция, что полезно для здоровья.	Большой выход жесткой воды. Самодельный опреснитель не очистит морскую воду от тяжелых изотопов кислорода и водорода.
Нет необходимости привлекать источники электроэнергии, а в случае использования природных нагревателей нет необходимости даже в плите.	Полученная вода имеет неприятный вкус.
Невозможно контролировать удаление полезных веществ.

Как сделать?

В основе любого самодельного опреснителя лежат 2 физических процесса: заморозка и дистилляция. Другие методы для создания опреснителя своими руками не доступны.

В зависимости от количества растворенных солей, а для каждого моря оно разное, температура замерзания тоже будет отличаться.

Каждый из способов можно реализовать различными путями, которые описаны ниже.

В экстремальных ситуациях

Опреснение в экстремальных условиях прямо связано с наличием тех или иных материалов и подручных средств. Под экстремальной ситуацией понимаются обстоятельства отсутствия специальных технических средств, таких, как плита или морозильник.

Вымораживание

Сбор пресной воды в кризисной обстановке возможен только при наличии природного льда, так как заморозить воду без морозильника не представляется возможным. Для этого понадобится только емкость для сбора воды.

Инструкция:

Очистить емкость. В данном случае подойдут ведро, таз, тарелка. Лучше использовать резервуар с широким горлышком или верхом, чтобы было удобнее заполнять его льдом.
Поместить в емкость лед и по возможности оставить ее в теплом месте, где температура воздуха выше 0.
Подождать перехода воды из твердого состояния в жидкое. Талую воду можно употреблять.

Дистилляция

Метод дистилляции предполагает наличие источника тепла, поэтому в диких условиях можно использовать костер или солнечный свет.

С помощью костра

Если опреснитель будет работать с помощью открытого огня, то такой способ имеет преимущество в скорости, и возможности опреснить сразу большое количество воды.

Для реакции понадобится:

спички;
металлическая емкость с крышкой;
трубка для перегонки — подойдет трубка из нержавейки или силикона;
сосуд для сбора дистиллята.

Инструкция по сбору опреснителя:

Присоединить трубку к емкости. Важно: чем меньше отверстий в конструкции, тем быстрее пойдет процесс. В идеале крышка должна плотно закрывать резервуар, а трубка должна быть подсоединена сбоку в верхней части. Но если такой емкости нет, трубка просто придавливается крышкой.
Другой конец трубки приспосабливается в сосуд для сбора. Важно: сосуд для сбора должен находиться ниже, чем основная часть трубки, так конденсат гарантированно будет в нем копиться.
Для ускорения охлаждения пара в трубке ее поливают холодной водой или просто прикрывают смоченной тряпкой.

Для использования устройства нужно поместить емкость с соленой водой над огнем. Трубку и стакан для сбора по возможности отдалить от пламени.

С помощью солнечных лучей

Когда развести костер нельзя, применяют более примитивный метод.

Понадобится:

кусок полиэтилена или другого материала, не пропускающего воду;
резервуар для сбора с широким верхом;
небольшой груз.

Как соорудить опреснитель:

Вырыть яму в земле. Она должна быть по диаметру чуть меньше, чем имеющийся кусок полиэтилена.
Дно ямы обильно смочить любой имеющейся водой.
Поставить сборник в центр ямы.
Накрыть яму полиэтиленом и закрепить его края.
На полиэтилен, прямо над сосудом, положить грузик.

Под воздействием тепла вода начнет испаряться с земли под пленкой и конденсироваться на ней. Груз поможет собрать конденсат точно в сборник.

С помощью бутылок

Дистилляцию можно устроить еще одним способом. Он также подойдет для опреснения морской воды в домашних условиях.

Понадобится:

пластиковые или стеклянные бутылки — 2 штуки, процесс пойдет быстрее, если под соленую воду найти бутылку из темного материала — так она привлечет большее количество солнечных лучей;
скотч или другой изоляционный материал.

Как пользоваться:

Для сборки устройства нужно выполнить всего один шаг: соединить горлышки бутылок с помощью изоленты.
До соединения поместить в темную бутылку соленую воду, примерно на третью часть объема.
Соединить горлышки скотчем.
Поместить конструкцию под солнечные лучи. Темная бутылка должна располагаться ниже, чтобы обеспечить проход пара во вторую бутылку, но не вертикально.

В домашних условиях

В домах средств для создания опреснителя больше, поэтому в домашних условиях процесс пойдет быстрее, а результат будет лучше.

Дистиллирование

Повысить температуру морской воды для ее испарения можно с помощью плиты, батареи и солнечных лучей.

С использованием плиты

Принцип очень похож на метод с применением костра.

Понадобится:

плита;
емкость с крышкой и отверстием для трубки — отлично подойдет чайник, к носику которого не сложно примотать скотчем трубку;
трубка;
сборник.

Как собрать опреснитель:

Присоединить к емкости для морской воды трубку.
Избавиться от щелей или продувов в конструкции.
Под другой конец трубки установить сборник.
Расположить трубку под наклоном так, чтобы высшая ее точка была со стороны сосуда для соленой воды, а низшая точка — в сборнике.

Для использования домашнего опреснителя необходимо поставить сосуд с соленой водой на конфорку и зажечь ее. Нагревая воду, можно добиться ее испарения.

За процессом нужно периодически следить, чтобы исключить пожар, расплавление трубки или вылет ее из сборника.

Замораживание

Для опреснения воды вымораживанием потребуется:

емкость — широкий верх обеспечит более обширную поверхность замерзания;
морозильная камера;
сборник, в котором лед будет таять.

Инструкция:

Собрать морскую воду в емкость.
Поместить ее в морозильную камеру.
По мере образования на поверхности воды кромки льда, собирать его в сборник.
Ждать оттаивания.

Видео по теме статьи

Как опреснить морскую воду в походных условиях, подскажет видео:

Заключение

Опреснить воду без использования специальных технических средств возможно. Как в домашних, так и в экстремальных условиях, принцип работы опреснителя строится на базовых физических процессах.

Нужно запомнить лишь 2 правила:

Талая вода не содержит солей.
Водяной пар также не содержит солей.

Используя смекалку, можно соорудить опреснитель, который будет работать с помощью заморозки или нагрева.

Судовые водоопреснительные установки (СОУ) предназначены для получения опресненной воды из забортной.

Опресненная вода, полученная в СОУ, применяется для технических целей и бытовых нужд.

По способу опреснения водоопреснительные установки (СОУ) разделяют на три группы:

Дистилляционные
Электродиализные
Обратноосмические

По роду источника тепла (паровые, утилизационные, универсальные, электрические).

В настоящее время на судах с дизельной установкой исключительно применяются вакуумные одноступенчатые утилизационные водоопреснительные испарители забортной воды, использующие тепло охлаждающей пресной воды, замкнутой системы охлаждения главного двигателя.

Из всего многообразия конструкций водоопреснительных утилизационных установок у всех опреснителей есть общие принципы компоновки и комплектации вспомогательным оборудованием. Ниже будут рассмотрены наиболее типичные и распространенные типы утилизационных водоопреснительных установок.

На рис. 8.1 приведена простейшая схема конструкции вакуумной одноступенчатой утилизационной водоопреснительной установки, которая включена в систему охлаждения главного двигателя.

Греющая батарея испарителя образована прямыми трубками. Греющая вода от главного двигателя с температурой 65-70°С поступает в трубки испарителя кипящего типа, у которых поверхность нагрева расположена в самой нагреваемой воде (поэтому испарение в них сопровождается кипением испаряемой воды во всем объеме). Образующаяся в камере испарения пароводяная смесь поступает в сепаратор, из которого осушенный пар уходит в конденсатор, а рассол удаляется гидравлическим эжектором. Для удаления из конденсатора воздуха и поддержания разряжения служит водоструйный эжектор, рабочая вода к которому подается отдельным электроприводным насосом забортной воды. Дистиллят удаляется из конденсатора насосом.

На рис. 8.2 представлена конструктивная схема и внешний вид водоопреснителя «Д».

Особенности опреснителя заключаются в следующем: теплообменную часть греющей батареи представляет вертикально расположенные мельхиоровые трубки 1, развальцованные в латунных досках, внутри которых происходит процесс кипения морской воды. В верхней расширенной части находится горизонтальный жалюзный сепаратор 2 и двухходовой прямотрубный конденсатор 3. Относительная большая высота парового пространства в сочетании с жалюзным сепаратором позволяет получить дистиллят с солесодержанием не более 8 мг/л.

В центре нагревательной батареи оставлена цилиндрическая шахта для циркуляции рассола. В ней установлена центральная труба, по которой рассол сливается к эжектору. Уровень рассола устанавливается на высоте верхнего среза сливной трубы 4.

Принципиальная схема утилизационной вакуумной ВОУ типа «Д» представлена на рис. 8.4. Забортная вода центробежным насосом 11 прокачивается через трубки конденсатора 6, где нагревается за счет теплоты конденсации пара. Часть выходящей из конденсатора воды направляется в качестве рабочей среды в рассольно-воздушный эжектор 9. Другая часть, равная примерно четырехкратной производительности ВОУ, поступает на питание испарителя 12.

Греющая вода от главного двигателя поступает в межтрубное пространство испарителя по трубопроводу 3 и, пройдя между поперечными сегментными перегородками, нагревает стенки трубок испарителя, где происходит кипение и испарение забортной воды. Образовавшийся пар проходит через жалюзийный сепаратор 7 поступает в конденсатор 6, где конденсируется, и дистиллят самотеком стекает в сборник 13. Сборник дистиллята оборудован регулятором уровня для пуска и остановки дистиллятного насоса 14, уравнительной трубой 19. Дистиллятный насос забирает дистиллят из сборника и направляет его к электромагнитному клапану 16, который распределяет отвод дистиллята. При нормальной солености воды она направляется в цистерну пресной воды, при повышенной — снова в испаритель через дроссельную шайбу 20.

При падении давления на нагнетательной стороне дистиллятного насоса срабатывает реле давления 15 которая отключает насос, т. е. прекращается откачка дистиллята.

Неиспарившаяся морская вода (рассол) по отводной трубе, направляется к эжектору 9, сюда же из конденсатора по трубопроводу поступает паро-воздушная смесь, которая вместе с рассолом отводится за борт.

При снижении давления рабочей воды перед эжектором 9 до 0,1 МПа, невозвратно-запорный клапан 17 автоматически перекрывает подачу питательной воды в испаритель, тем самым предохраняя испаритель от затопления. На системе питательной воды испарителя установлена диафрагма 18, которая предназначена для ограничения подачи воды в испаритель.

Замер солесодержание осуществляется соленомером 2, к которому дистиллят поступает через установленную на отводном трубопроводе дроссельную диафрагму.

Производительность установки и расход питательной воды контролируется ротаметрами.

Кратковременная работа испарителя обеспечивается за счет подвода греющего пара от котла и отвода конденсатора по трубопроводу 5 и 4.

Контроль режима работы ВОУ осуществляется с помощью термометров: измеряется температура греющей воды на входе в испаритель и на выходе из него, также температура воды на выходе из конденсатора. Контроль вакуума в ВОУ осуществляется по вакуумметру.

Данный тип ВОУ работает с коэффициентом продувания, равным трем.

Самые распространенные водоопреснительные установки на морских транспортных судах — это установки фирмы «Атлас» (Дания). На рис. 8.5 показан общий вид водоопреснительной установки фирмы «Атлас». Фирма «Атлас» выпускает водоопреснители уменьшенных размеров и габаритов серии АФГУ — общий вид этой серий показан на рис. 8.6.

Основу конструкций составляет стальной вертикальный цилиндрический барабан с крышкой, играющую роль сухопарника. К нижней части барабана крепится цилиндрическая вертикальная прямотрубная нагревательная батарея.

Изменение температуры забортной воды приводит к соответствующему изменению и температуры насыщения в испарителе. Количество греющей воды, подаваемой в испаритель, в три-четыре раза больше по сравнению с питательной (забортной). Благодаря этому, а также низкой температуре испарения образования накипи на поверхности теплообмена испарителя будет минимальным.

Водоопреснитель обслуживается двумя эжекторами. Эжектор 7 соединен трубопроводом с конденсатором и обеспечивает отсос воздуха для создания вакуума и его поддержание порядка 93-95%. Эжектор 6 служит для отсоса соленой воды (рассола) из сепаратора, которая не успела испариться и была занесена из испарителя.

Центробежный насос 10 обеспечивает эжектора рабочей воды, а насос 9 предназначен для охлаждения конденсатора.

Водоопреснительная установка может работать на свежем паре от трубопровода 5 через редукционный клапан 21.

Управление количеством забортной воды, подаваемой в испаритель, осуществляется посредством расходомера (ротометра) 8.

Соленость дистиллята, получаемого в ВОУ типов «Д»и «АТЛАС», составляет не более 8 мг/л CI (0,8° Б) при солесодержании рассола 50 тыс. мг/л.

Контроль режима работы ВОУ обеспечивается контрольно-измерительными приборами. Давление и температура контролируется манометрами и термометрами. Качество получаемого дистиллята контролируется соленомером 18. В случае засаливания дистиллята подается сигнал с помощью зуммера 17.

Коэффициент продувания ВОУ «АТЛАС» составляет 2-3.

Показатели режима работы установок «АТЛАС»

Водоопреснительные установки фирмы «НИРЕКС» достаточно надежно зарекомендовали себя в эксплуатации и в настоящее время широко распространены на дизельных судах. Отличительной особенностью опреснителей «НИРЕКС» является применение пластинчатых теплообменников для испарителя и конденсатора (см. рис. 8.8). Пластины, разделяющие теплообменивающиеся среды, показаны на рис. 8.8, А, а пластинчатый теплообменный аппарат на рис. 8.9.

Пластины изготовлены из нержавеющей стали с выштампованными канавками, которые образуют поверхность теплообмена. В каждой пластине имеется по четыре отверстия, каждые два их них служат для подвода и отвода соответственно греющей и нагреваемой воды.

Теплообменные аппараты (рис. 8.8, б) представляют собой ряд пластин с резиновыми прокладками между ними, собранных в пакеты и сжатых болтами между двумя плитами. Благодаря прокладкам образуются ка¬налы для греющей и нагреваемой сред, а их конфигурация обеспечивает омывание каждой из пластин с одной стороны греющей средой, а с другой - нагреваемой (см. рис. 8.10).

Таким образом создаются полости конденсатора и испарителя, образованные параллельно расположенными пластинами. В испарителе полости между собой соединены последовательно, а в секции конденсатора - параллельно.

Параметры режима работы ВОУ «НИРЕКС»

Температура греющей воды — 60-65°С
Температура испарения забортной воды — 45-48°С
Понижение температуры греющей воды в испарителе — не более 4°С
Содержание хлоридов в дистилляте — 6 мг/л CI
Коэффициент продувания — 4-5

Общий вид опреснителя «НИРЕКС» и его компоновка представлена на рис. 8.9, а тепловая схема водоопреснительной установки «НИРЕКС» с пластинчатыми теплообменными аппаратами показана на рис. 8.10.

Рассмотрим работу ВОУ. Греющая вода от системы охлаждения главного двигателя по трубопроводу 3 подается в испаритель 4. От системы охлаждения забортной воды забортная вода подается в конденсатор 6 и в испаритель 4. Пароводяная смесь из испарителя поступает в сепаратор 5, в котором происходит отделение капелек воды от пара, а неиспарившийся рассол с помощью эжектора 13 и насоса 14 удаляется за борт.

Подача рабочей воды на эжектор осуществляется сдвоенным электроприводным насосом 14. Далее пар попадает в конденсатор 6, где конденсируется и полученный дистиллят удаляется эжектором 12, где в качестве рабочей воды используется дистиллят, подаваемый из сборника 11 сдвоенным насосом 10, в сборник 11, откуда воздух выходит через трубу 15. Охлаждение дистиллята, подаваемого в сборник, производится рабочей водой, циркулирующей по контуру сборник—насос—эжектор. Поддержание постоянного уровня в сборнике 11 осуществляется с помощью трубки 15, через которую излишки дистиллята удаляются и затем откачиваются насосом 10 в цистерну.

Приготовленный в установке дистиллят удаляется из сборника насосом 10, на трубопроводе дистиллята установлены расходомер 9, датчик соленомера 8, и электромагнитный клапан сброса засоленного дистиллята 7, Сброс засоленного дистиллята через электромагнитный клапан 7 и включение сигнального устройства происходит при содержании хлоридов более 80 мг/л CI.

Водоопреснительные установки с адиабатным испарителями подразделяются на проточные и циркуляционные:

в проточных неиспарившаяся в камере испарения забортная вода удаляется рассольным насосом за борт;
в циркуляционных неиспарившаяся морская вода в испарительной камере циркуляционном насосом вновь подается в подогреватель.

Испарение морской воды в опреснительных установках с адиабатным испарителем происходит в испарителе за счет резкого понижения давления в условиях адиабатного процесса, т.е. без подвода теплоты.

В опреснительных установках с адиабатными циркуляционными испарителями удельный расход теплоты в 2-4 раза меньше по сравнению с таковым в установках с адиабатными проточными испарителями.

В судовой практике обычно используется опреснительная установка фирмы «Нирекс» с камерами испарения бесповерхностного типа, имеющими циркуляционный контур рассола и конденсатор смесительного типа. Схема водоопреснительной установки «Нирекс с камерами испарения бесповерхностного типа приведена на рис. 8.11.

Греющая вода из системы охлаждения главного двигателя подается в подогреватель 2, отдает часть тепла забортной воде и рассолу, подаваемым насосом 15. Нагретый рассол поступает в камеру испарения 3, где разбрызгивается и частично испаряется. Неиспарившаяся его часть стекает вниз испарителя и откуда насосом 15 вновь подается вместе с добавляемой забортной водой в подогреватель 2, а затем в испаритель 3. отделение капелек влаги от пара, образовавшегося в испарителе, осуществляется в сепараторе 4. Далее пар поступает в конденсатор 5 смесительного типа, где он смешивается со струйками охлажденного дистиллята, который вытекает через отверстия в днище, расположенном сверху бачка, конденсируется. Дистиллят из сборника конденсатора с помощью левой секции дистиллятного насоса прокачивает его через охладитель 6, а затем в конденсатор 5, вторая ступень этого насоса полученный дистиллят, который сливается через переливную трубу, направляет в расходомер и далее в цистерну. Охладитель 6 прокачивается забортной водой по системе 7 циркуляционным насосом двигателя, который одновременно подает забортную воду на подпитку испарителя к масляному и водяному холодильникам главного двигателя.

Поддержание вакуума и удаление паровоздушной смеси из конденсатора и избытка рассола из сепарационной камеры испарителя осуществляется с помощью водоструйного эжектора 13, в котором в качестве рабочей среды используется забортная вода, подаваемая насосом 8. Этим же насосом удаляется за борт рабочая вода рассол и воздух после эжектора.

При повышенном солесодержании дистиллята соленомер 11 дает сигнал на открытие электромагнитного клапана 10 и подсоленный дистиллят сбрасывается в льяла.

Водоопреснительное установки, использующие принципы обратного осмоса, пока не получили широкого использования в судовых энергетических установках.

Метод опреснения морской воды так называемого обратного осмоса обусловлен существованием сольватов.

Основу таких опреснителей составляет мембрана, являющаяся проницаемой для воды и непроницаемой для растворенных в ней солей (сольватов). Забортная вода с одной стороны мембраны находится под давлением, превышающим осмотическое. Под действием этого давления часть воды без солей проходит через мембрану, а оставшаяся с повышенным содержанием солей удаляется за борт.

Осмотическое давление при температуре забортной воды 25°С и солесодержании 1 г/л составляет 0,07 МПа, а при солесодержании 50 г/л — 40,4 МПа. Мембраны в таких опреснителях выполняются из триацетата целлюлозы в виде пучка полых волокон с внутренним диаметром 40 мкм и наружным 85-200 мкм.

Для опреснительных установок обратного осмоса необходима предварительная обработка морской воды, которая заключается в следующем: вода проходит через сеточный фильтр с размером ячейки 0,3 мм, центробежный сепаратор для отделения ила и песка с размерами частиц более 200 мкм, далее через песчаный фильтр и затем поступает к насосу с давлением 5-7 МПа. При работе таких опреснителей необходимо постоянно контролировать и регулировать установленные нормы водного режима.

Принципиальная схема опреснителя фирмы «ROCHEM» представлена на рис. 8.12. Система фирмы «ROCHEM» работающая на принципе обратного осмоса является модульными системами, разработанными с учетом технических требований для обессоливания морской воды.

Предварительная очистка морской воды производится в песчаном фильтре 2 и фильтр-патроне 3. Песчаный фильтр заполняется песком, песчинки которого имеют разные размеры по диаметру: 3,0-5,0 мм 210 кг, 2,0-3,0 мм 350 кг, 0,3-0,7 мм 420 кг — всего 880 кг. В корпусе патронного фильтра находятся 6 патронных фильтров.

Морская вода подается одним из насосов 1 в песчаный фильтр 2 и пропускается через него и далее через фильтр-патрон 3. Для прокачки мембранных ДТ модулей предназначен насос высокого давления 4 с давлением 10-15 Мпа. Морская вода сплошным потоком падает на мембранные фильтры ДТ-модулей 5. Она проходит через серию связанных мембранных фильтров, и часть ее в виде обессоленной чистой воды стекает в трубопровод отвода в цистерну. Другая часть в виде рассола удаляется за борт.

Получаемая обессоленная вода содержит растворенный в воде углекислый газ СО₂, его наличие понижает РН до 6,0-6,5.

Присутствие в воде свободного углекислого газа вызывает коррозию железа, в результате чего вода окрашивается в коричневый цвет. Для исключения данного явления в системе отвода обессоленной воды установлен раскисляющий фильтр 7. Раскисляющий фильтр заполнен доломитом — веществом, способным поглощать углекислый газ, после прохождения обессоленной воды через доломит РН устанавливается 7,0.

Рассмотрим устройство и сущность обессоливания морской воды в мембранном диско-трубном модуле.

Схема капсулы модуля и мембраны показаны на рис. 8.13., а общий вид капсулы в сборе приведена на рис. 8.14.

Длина капсулы модуля — 1000 мм
Диаметр капсулы — 226 мм
Вес капсулы — 49 кг
Количество мембранных вставок /подушек — 169 шт.
Количество гидравлических дисков — 170 шт.

Основными составляющими частями модуля являются диско-мембранные блоки и цилиндрический корпус оболочки, работающий под давлением. Мембранные подушки одеты на центральный стержень внутри цилиндрического корпуса модуля. Каждая мембрана с обоих сторон покрыта промокательными дисками и образуют самостоятельную секцию — подушку. Диско-мембранный блок вставлен внутрь цилиндрического корпуса оболочки. Отверстия цилиндрического корпуса закрыты фланцами с кольцевыми прокладками. Промокательные диски, покрывающие мембранную подушку, удерживают давление на ее поверхности.

Процесс опреснения обусловлен существованием сольватов. Морская вода под давлением 10-15 МПа прокачивается сквозь металлические корпуса капсул модуля и наличие мембран, которые имеют сечение на порядок меньше, чем размеры сольватов пропускают воду. Поэтому сольваты остаются на поверхности мембран, внутри корпуса капсулы, а вода, свободная от растворенных солей попадает в сборник чистой. Оттуда чистая вода вытекает через кольцевую полость, распложенного у центрального отверстия -В- и удаляется.

Мембранное пространство и сборник чистой воды устроены как разделительная часть гидравлического диска. Разделительное пространство образует открытый канал пресной воды.

Таким образом, по пути к разгрузочному отверстию -С-, выходу рассола, морская вода проходит через каждую мембранную секцию. Солевой компонент морской воды увеличивается в секциях по мере того, как чистая вода в каждой секции отделяется от морской.

В результате такого явления создается тенденция к накоплению мельчайших коллоидных органических и неорганических частиц на поверхности мембран и по этой причине происходит снижение производительности опреснителя и повышенное солесодержание чистой воды. В процессе эксплуатации при снижении производительности мембран на 10-15 % необходимо производить химочистку по рекомендации фирмы-изготовителя «РОХЕМ».

Система оборудована клапанами, позволяющими производить химочистку с применением химикатов закрытой циркуляцией, в процессе которой коллоидные грязные частицы и кристаллы, находящиеся на поверхности мембран могут быть очищены и удалены в специальный очистной танк. Давление воды в процессе промывки должно быть 10-20 бар, и температура воды 35-45°С.

Одновременно производят промывку песчаного фильтра способом обратной промывки с подачей сжатого воздуха с давлением 1 бар в течение 15 минут. После этого фильтр-патроны заменяют, при нормальной работы обессолевателя фильтр-патроны должны меняться через каждые 700 часов его работы и при каждой химической промывке.

Литература

Вспомогательные механизмы и судовые системы. Э. В. КОРНИЛОВ, П. В. БОЙКО, Э. И. ГОЛОФАСТОВ (2009)

Пресная вода расходуется на судах на дополнительное питание паровых котлов, пополнение утечек в системах охлаждения ДВС, для приготовления пищи, для бытовых нужд и т. п. и всегда должна быть на судне в необходимом количестве. Получать пресную воду можно двумя путями: принимать с берега и хранить в судовых емкостях в течение всего рейса или опреснять морскую воду в судовых условиях.

Первый путь водоснабжения неэкономичный, так как на судно приходится принимать большое количество пресной воды с берега (от нескольких десятков до нескольких тысяч тонн) и отводить для этого соответствующие емкости, снижая провозоспособность судна.

Второй путь экономичный и целесообразный, так как необходимое количество пресной воды можно получать, не отводя для этого больших емкостей.

Высвобождающееся водоизмещение и емкости можно использовать с должным эффектом. Например, водоизмещение французского пассажирского лайнера «Франс» уменьшено на 5000 т при постройке за счет применения опреснения морской воды на судне.

Количество принимаемой воды в судовые емкости с берега определяется длительностью рейса, типом силовой установки и числом членов экипажа и пассажиров. Норма суточного запаса пресной воды на одного человека принимается при этом в 50 л. На современных судах, оборудованных водоопреснительными установками, суточный расход воды достигает 150—250 л на одного человека.

Таким образом, назначение водоопреснительных установок— опреснение морской воды и приготовление пресной воды для удовлетворения ею судовых нужд. На судах используются установки, опресняющие морскую воду в процессе кипения или без кипения в аппарате, называемом испарителем. В судовых условиях дистилляция, т. е. испарение и конденсация, является самым доступным и экономичным способом опреснения морской воды.

К судовым водоопреснительным установкам предъявляются следующие основные требования:

производство заданного количества дистиллята гарантированного качества;
надежность и устойчивость в работе;
возможно больший срок непрерывной работы между смежными очистками греющих элементов от накипи;
отсутствие необходимости постоянного вахтенного надзора;
высокая экономичность;
простота устройства, малые вес и габариты;
использование недорогих и недефицитных материалов и невысокая построечная стоимость;

Современные судовые водоопреснительные установки в основном отвечают перечисленным требованиям.

Пресную воду получают из морской. Для этого используют разного рода опреснители. Сегодня опишу Вам вакуумный опреснитель.

Принцип работы. Набор пластин делим на три части: Конденсатор, сепаратор и испаритель. Конденсатор служит для охлаждения пара пресной воды и нагрева забортной воды. Сепаратор для отделения капель с солями от пароводяной смеси. Испаритель для нагрева забортной воды после конденсатора.

Забортная вода поступает на вход забортной воды. Протекает в конденсаторе и забирает теплоту от паров пресной. После идет на эжектор и редукционный клапан. Из-за клапана только часть воды попадает в испаритель, где отбирает теплоту греющей воды, превращается в пар и поднимается вверх по пластине. Пар сепарируется и охлаждается в конденсаторе и откачивается насосом пресной воды в танк.

Эжектор же служит для откачивания рассола, того который отсепарировался в средней части пластин через специальные отверстия. Ну и конечно же для создания вакуума.

Также на линии с насосом имеется соленомер. Нужен для непрерывного контроля солености воды. При срабатывании вся вода сбрасывается в танк льяльных вод, до тех пор пока соленость не будет меньше заданного предела ( обычно 15 ppm - parts per million).

Производительность такого испарителя зависит от набора пластин. Для примера скажу, что я работал с таким опреснителем и его реальная производительность была - 25 м3/сутки. Работает он в море, потому что главный в порту остановлен и следовательно греющей воды нет.

Спасибо за внимание. Если будут вопросы отвечу. Кого интересует могу написать про обратный осмос на судне. Фото с мануала.

Сообщество моряков

1.2K постов 4.7K подписчиков

Правила сообщества

“При срабатывании вся вода сбрасывается в танк льяльных вод, до тех пор пока соленость не будет меньше заданного предела ( обычно 15 ppm - parts per million)” - зачем использовать льяльный танк? Тут нет опечатки?

Т.е это дистиллятор который греется от тепла двигателя.

А самогон в нем можно гнать?

Давайте про осмос тоже) читаю с точки зрения борьбы с накипь, коррозией, микробиологией - работа такая))

Есть 2 вопроса! Извиняюсь за бестактность конечно, но за счет каких факторов вода начинает закипатть при 55?
И второй, как это работает на Атомном двигателе, там ведь воду с охладителя нельзя использовать!

Вопрос — почему такие детям в Африке не ставят?

Скажите пожалуйста, откуда берется соленость 15 ppm, ведь это же дистиллятор? Он должен давать соленость 2-3 ppm, как и все дистилляторы. Видимо, сепаратору не удается уловить все капельки соленой воды, и часть ее попадает в конденсатор.

На мой взгляд, 15 ppm маловато для ежедневного употребления. Не проводится ли у вас реминерализация полученной воды?

Нихуа не понятно, но спасибо что попытались

А какой водой бункеруют суда тогда? Питьевой?

Был у нас опреснитель на корабле. Невкусная вода.

а какой расход энергии? в кВт на литр или куб опресненной воды

Часто очищаются пластины от солей? Как чистить, вручную или химией?

После испарителя и конденсации ещё и осмос требуется?

Вот и я встретил ту, кого надо добиваться⁠ ⁠

Собственно заголовок говорит за себя. Познакомились в тиндере (т9 сначала исправил на тандыр). Художник она. Общались. Что понравилось - писала сама, спрашивала всякую мелочь, интересовалась в общем. Общение перешло в телеграмм. Обменивались фотками, дикпиков с моей стороны не было, с её тоже, что хорошо, я приверженец старой школы. В общем - прошла неделя плотного такого общения. Виртуального. Решили встретиться.

Встречу назначили в центре города. Встретились. Погуляли. Неловкого молчания не было, я сыпал остротами и шутил, она смеялась. Немного раздражал её смех, похожий на скрип пружин старого дивана, но кто не без греха. Потом я перестал обращать на это внимание. Взяли по кофе.

Первый звоночек прозвенел когда она начала говорить про энергию. Про энергетическую совместимость людей. Рассказала что ходила на массаж, но отказала массажисту. Да, отказала в том, что бы он сделал ей массаж. На мой закономерный вопрос о внешности сказала что он был симпатичный и стройный. Просто не тянуло к нему. Не сошлись ауры. А я вот её притягиваю. Есть, мол, контакт у нас. Собственно говоря, меня это радовало - контакта хотелось: дамой она была симпатичной и, не смотря на двоих детей, стройной и с нужными выпуклостями в нужных местах. Классным завершением это вечера стал блюз-концерт на одной из молодёжных площадок.

Так мы общались ещё три дня и решили опять погулять. Я ей привёз клубнику с огорода. Ей вроде как это понравилось. Мы опять говорили друг о друге. Все было классно, вот правда. Идём. И тут она просто замолчала. Спрашиваю: почему у нас монолог, а не диалог. И тут ещё один звонок. Точнее маленький гром. "У меня настроение пропало. Я домой хочу". Вызови, говорит, мне такси, не хочу гулять. Оки. Вызвал. Ладно, думаю, посмотрим.

Вечером, в переписке, на мой вопрос о том, мол, что это было, мне пришёл ответ что я должен был её остановить, уговорить остаться и вообще включить мужика. Ладно, думаю, глянем.

Решили встретиться ещё раз. Она была инициатором - соскучиласьвседела. Приятно конечно было слышать, но такой уставший с работы был, что хотелось только принять душ и завалиться на диван, предварительно полив огород конечно, ибо стояла жара +30. В общем решил приехать. Вызвал такси, ибо автобус уже не ходит. В одну сторону от меня в это время в центр города выходит 500-600р, что для нашего города не сказать что мало. Приехал к её дому. Написал что я на месте, жду только её. Купил ведёрко мороженого, думал прикольно будет его идти и кушать, романтика ж. Ложки естественно тоже купил. Целый набор, блин, ибо поштучно не продавались. Фигня. Жду. Пишу. Вижу что читает, не не отвечает. Чувствую что пахнет гавной, но жду. Начал есть мороженое. А, я звонил ей раза три, она не брала трубку. Прошло минут двадцать, ведёрко ополовинилось. Звонит. И я просто обалдел. Привет, говорит, как дела, я малину кушала, вкусная такая. Я: дамочка, вы ничего не забыли? Я так-то тут. Занята была она! Выбирала малину, она её очень любит. Честно говоря, я такое первый раз видел. Обиделся, спрашивает. Нет, говорю, все ништяк, подумаешь, приехал из своих ебеней в центр, после работы, реально уставший, все нормально. Сарказмом в моем голосе можно было пробить броник сапера, но, видимо, её броня была как у танка. Аааа, ну ладно, говорит, хорошо добраться до дома, пока.

В полном ахтунге от такого я приехал домой. Не писал ей дня два, ибо нахер мне это надо. Тут позвал сосед на плов на огне. Стоим, пьём пиво, смотрим на его детей плещущихся в бассейне, идиллия. И тут пишет она. Приветиккакделачтонепишешьчтоделаешь. Пфф, думаю. Даже привет не буду писать. Отправил фотку плова. Сказала что тоже хочет и было бы крутым мужским поступком привезти ей горячего плова прямо с костра. А я посчитал крутым мужским поступком закинуть её везде в чс и забыть как о страшном деревенском туалете.

Для опреснения есть несколько методов и типов заводских приборов (ВОУ) – компактных для дома и яхт, портативных (спасательных, аварийных).

Для бытовых и походных условий – способы с подручными средствами, самодельными устройствами. В производстве применяют заводы опреснения.

Можно ли это сделать?

Опреснение возможно, так как это вариант фильтрации, дистилляции, удаления растворенных солей, отличающихся по структуре от H₂O. Применяя законы физики и химии, соли можно отделить от воды.

Есть разные степени пресности:

для питья – содержание соли до 1 г/л,
в море этот показатель 25 г/л.

Что такое опреснитель морской воды?

В мобильных установках опреснения чаще из-за простоты применяется обратный осмос. Реже этот метод может совмещаться с дистилляцией и электродиализом. Опреснение вымораживанием, химреагентами осуществляют только на промышленном оборудовании, заводах.

Принцип обратного осмоса при опреснении ВОУ:

Насос осуществляет закачку через фильтр грубой очистки.
Создается среда со стабильным давлением, H₂O продавливается через мембраны, задерживающие молекулы соли.
Затем фильтры тонкой обработки.
Оставшийся концентрат выводится.

Как работает установка опреснения испарением (дистилляцией):

Вода поступает в сегмент с нагревателями, где доводится до кипения.
Пар собирается в спецсекциях, около которых трубы с холодной водой, возникает интенсивная конденсация, образуются капли, стекающие на поддоны.
Делается прогон через несколько отделений с повышенным разрежением.

Подробная информация об опреснителе здесь.

Как сделать своими руками?

Пример самодельного опреснителя основывается на кипячении и испарении (дистилляция). В итоге, создается прибор для постоянного применения, с жестким и долговечным корпусом, компактный.

Материалы:
- Медная трубка ∅ 5 – 6 мм (длина 1 – 2 м) и латунный угловой штуцер с зажимными гайками под ее сечение.
- Бутылка из нержавейки.
- Спирт, флюс, припой для меди.
- Наждачная бумага.
Инструменты:
- Молоток.
- Кусачки, плоскогубцы, надфиль.
- Гаечные ключи.
- Дрель.
- Горелка на газе.
- Паяльник 60 – 100 Вт с толстым жалом (подойдет ЭПСН).

Стальная бутылка для самодельного опреснителя однокамерная, не с двойными стенками. Припой – без свинца. Все материалы продаются в специализированных торговых точках.

Этап	Описание
Из крышки бутылки удаляют прокладку. Сверлят отверстия: В центре, по ∅ трубки. Ближе к краю ∅ 2 мм, для сброса давления.	Лучше взять меньшее сверло и затем вручную подогнать отверстие круговыми оборотами конусообразного надфиля.
Зачищают	Наждачкой, для лучшей адгезии припоя.
Вставляют отрезки трубки, запаивают	Выступ 12 – 15 мм с каждой стороны. Пайка: важно нанести много флюса, затем кладут отрезок припоя, нагревают горелкой. Меньшее отверстие просто запаивается. Остатки флюса убирают ветошью и спиртом.
Крышку навинчивают	Предварительно надевают силиконовую прокладку.
Присоединяют латунный штуцер	Фиксируют зажимной гайкой.
Змеевик	Трубку наматывают на бутылку, 8 – 9 витков, снимают, получается спираль.

Опреснитель можно использовать как бутылку, вставив в латунный штуцер сплошную прокладку (сантехническую, вырезанную из резины) и завинтив прижимную гайку. Для обратной трансформации надо просто убрать уплотнитель.

Как пользоваться:

Наполнить соленой водой.
Присоединить змеевик к штуцеру.
Подвесить над огнем (обычно на сосуде есть металлическое кольцо).
Конец спирали вывести в сосуд для сбора.
Змеевик для ускорения конденсации охлаждают мокрой тканью.

Еще больше информации по изготовлению опреснителя своими руками в нашей статье.

Где и за сколько продается опреснитель?

Мобильные ВОУ для дома/яхты продают магазины строительных/промышленных материалов, оснащения для лодок. Но туристические опреснители, портативные, ручные модели найти намного сложнее, ассортимент чрезвычайно ограничен.

Модель	Характеристики, цена
YOUBER YB-SWRO-1000LPD	1000 л/день; 350 000 р.; 1,9 кВт.
GreenPlanet SW-I-VS-1000L	1000 л/день; 2,2 кВт; 145 кг; 190 000 р.
Xinshengtai (XST) XSTRO-750LPH	750 л/час; несколько ступеней; 165 000 р.; 2,2 кВт.
Сокол-О	1000 л/час; 150 000 р.
Вагнер 250М	250 л/час; 944 000 р.

Туристические, спасательные опреснители (недостаток – цена непомерно завышена, небольшой ассортимент):

Модель	Параметры, цена
SL2012B	30 л/час; 140 000 р.
KATADYN SURVIVOR (самый популярный, для армии США)	50 000 р.; 1 л/час; 1,13 кг.

Способы для производственных масштабов

Стоимость опреснения (1 – 1,5 USD за 1 м³) выше стандартной водоподготовки.

Поэтому заводы не всегда рентабельны и применяются только при крайней потребности для засушливых регионов (Израиль, страны Африки, Саудовская Аравия).

Принцип опреснения в производственных масштабах – закачка и пропускание воды поэтапно через несколько блоков, сегментов, фильтров.

Чаще всего в промышленных установках используется дистилляция и обратный осмос, реже вымораживание и электродиализ.

Первые этапы заводов опреснителей – грубая и тонкая фильтрация, затем непосредственно обессоливание одним или несколькими методами:

Химический. Соединения серебра, бария связывают ионы, соли выпадают в осадок. Требуется много реагентов – 5%. Технологию прекращают применять из-за вредности.
Электродиализ (ионообменный). Распространен на суднах, в мобильных ВОУ и там, где низкая степень солености. Два электрода – электрохимические активные диафрагмы с изолированными корпусами с наполнителем в виде смол – помещаются в бак. Пропускают ток, инициирующий химреакцию. Пресная H₂O скапливается на промежуточных сегментах, отводится, рассол удаляется.
Обратный осмос – морская вода пропускается через мембрану (ацетилцеллюлозное волокно, пропитанное перхлоратом магния для проницаемости), задерживающую молекулы соли. Главное – стабильное давление. Выход пресной воды при осмосе до 70%.
Вымораживание. При медленном замораживании специальными кристаллизаторами создается игольчатый кристаллический лед (пресный), соли остаются отдельной коркой.
Дистилляция (выпаривание). Применяют испарители, конденсаторы, сборники дистиллята. Выход – до 90% за одну ступень, при многоступенчатом процессе (50 – 60 циклов прогонки из одной камеры в другую) эффективность увеличивается. Недостаток – оборудование быстро изнашивается из-за солевых отложений.

Как происходит опреснение в домашних условиях?

Обессоливание доступно в быту.

Общий недостаток:

медленность;
тратится газ или электричество для нагрева, заморозки.

Дистилляция

Дистилляция основывается на испарении, это та же «перегонка» как в самогонных аппаратах. При нагревании пар превращается в капли, которые стекают в отдельную емкость, а рассол остается на дне первого сосуда.

Пошаговая инструкция:

В кастрюлю наливают соленую воду.
В крышке просверливают отверстие.
Делают змеевик – металлическая или полимерная термоустойчивая трубка, шланг.
Вставляют спираль.
Емкость накрывают крышкой, ставят на огонь.
Змеевик для увеличения скорости процесса обматывают влажной тканью или помещают в промежуточный бак с холодной водой.
Другой конец – в пустую емкость.

Произойдет значительная деминерализация (умягчение), свойство утолять жажду значительно понизится, поэтому после прогонки рекомендуют добавить щепотку соли.

Метод обратного осмоса

Обессоливание обратным осмосом или фильтрацией через мембраны из ацетата целлюлозы в быту применяется крайне редко, так как потребуется указанный материал.

Для осмоса потребуется герметичный бак и надежно отрегулированный насос. Другие примеси должны отсутствовать, необходима предварительная грубая и тонкая механическая фильтрация, иначе ячейки забьются.

Способ доступен, только если есть бытовая установка осмоса. Такие приборы часто используются для декальцинации, умягчения или для улучшения качества воды в быту.

Замораживание

Замораживание или вымораживание – крайне простой метод, но одновременно трудноосуществимый, затратный и не эффективный.

При заморозке льдом становится только H₂O, соль отделяется. После разморозки вода будет пресной, именно такую ее всегда получают из айсбергов.

Опреснение вымораживанием в домашней обстановке слабо результативно:

малый объем морозилки;
дорогое электричество;
медленность двух этапов: заморозки, оттаивания.

Химический метод

Химическая очистка для быта практически не применяется. Даже если пользователь приобрел нужные реагенты серебра и бария (они просто добавляются, соли осаждаются), потребуется тщательная финишная фильтрация от них и от шлама.

Можно ли получить опресненную H2O в походных и экстремальных условиях?

На природе, в ситуациях выживания или во время туристических мероприятий возможны два способа: дистилляция, конденсация. Принцип – испарение при разнице температур и улавливание капелек воды.

Конденсация

Конденсация эффективна летом, когда тепло, жара.

Что потребуется:

Любая емкость: часть пластиковой бутыли, консервная банка.
Пленка, полиэтиленовый пакет, подойдут и широкие листья растений.

Процесс поэтапно:

Вырывают ямку на несколько сантиметров глубже емкости для сбора.
Дно обильно поливают соленой водой.
По центру ставят сосуд.
Яму накрывают, края пленки плотно прижимаются грунтом.
Прямо над емкостью помещают груз (землю, камень), что создает конус, наклонную плоскость.
Вода испаряется, соль остается в земле, капли оседают на пленке и скатываются в сосуд.

При средних размерах углубления (диаметр полметра – метр) на жаре потребуется 3 – 4 часа, чтобы собрать пол литра.

Вариант с алюминиевой баночкой:

В пластиковой бутылке обрезают дно, края заворачивают внутрь, чтобы по окружности образовался сегмент с углублением для сбора. Пластиковая крышечка завинчена.
В баночке обрезают верх, заполняют соленой водой, накрывают предыдущим элементом.
Ждут, на стенках появляется конденсат, стекает, аккумулируется в завернутом сегменте. За 3 – 4 часа получают 50 мл.

Дистилляция

Опреснение в походной обстановке дистилляцией, основывается на аналогичном принципе, как и для домашних условий.

Что потребуется:

металлическая емкость: кастрюля (котелок) с крышкой, фляга большого размера;
костер;
трубка, шланг.

При отсутствии крышки используют лист металла, пленку, широкие листья растений, установленные под наклоном. Главное, чтобы поверхность была гладкой.

Процесс поэтапно:

На костер ставят сосуд с соленой водой, накрывают крышкой с проделанным отверстием и шлангом или его просто прижимают.
Другой конец – в сосуд для сбора.

Всегда желательно трубку для дистиллята, накрывать мокрой тканью или пропускать через промежуточную емкость с прохладной водой. Конденсация усилится в разы.

Полезное видео

Посмотреть наглядно процесс опреснения в экстремальных условиях можно в видео:

Заключение

Способы опреснения морской воды с подручными материалами в домашних и экстремальных условиях уместны при острой потребности, для самого жизненно необходимого – питья, промывки ран. Для добычи воды для города используют промышленные методы опреснения.

Автор статьи

Куприянов Денис Юрьевич

Юрист частного права

Страница автора

Читайте также: