Опреснение - Desalination

Эта статья посвящена удалению соли из воды. Для опреснения почвы см. Контроль засоления почвы.

Опреснение воды
Методы
Внешний звук
значок аудио «Заставляя пустыни цвести: используя природу, чтобы спасти нас от засухи», Подкаст Distillations и стенограмма, Эпизод 239, 19 марта 2019 г., Институт истории науки

Опреснение это процесс, который забирает минеральные компоненты из соленая вода. В более общем смысле, опреснение относится к удалению солей и минералов из целевого вещества,[1] как в опреснение почвы, что является проблемой для сельского хозяйства.[2]

Соленая вода опресняется для производства воды, пригодной для потребление человеком или же орошение. В побочный продукт процесса опреснения рассол.[3] Опреснение используется на многих морских судах. корабли и подводные лодки. Большая часть современного интереса к опреснению сосредоточена на рентабельном обеспечении пресная вода для использования человеком. Наряду с переработанными Сточные Воды, это один из немногих источников воды, не зависящих от осадков.[4]

Около 16 000 действующих опреснительных установок, расположенных в 177 странах, производят около 95 миллионов кубометров воды.3/ сутки пресной воды.[5] В настоящее время на опреснение приходится около одного процента питьевой воды в мире.[6] Опреснение особенно распространено в странах, расположенных в Ближний Восток и Северная Африка регион, такой как Саудовская Аравия, то ОАЭ, и Кувейт.[5] Опреснение также является важным источником воды в Малые островные развивающиеся государства.[5]

Из-за потребления энергии опреснение морской воды обычно дороже, чем пресная вода из Поверхность воды или же грунтовые воды, рециркуляция воды и сохранение воды. Однако эти альтернативы не всегда доступны, и истощение запасов является серьезной проблемой во всем мире.[7][8]Процессы опреснения обычно запускаются либо тепловым (в случае дистилляция ) или электрические (в случае обратный осмос ) как виды первичной энергии.

В настоящее время примерно 1% населения мира зависит от опресненной воды для удовлетворения повседневных потребностей, но ООН ожидает, что 14% населения мира столкнется с этой проблемой. нехватка воды к 2025 г.[9]Опреснение особенно актуально в засушливых странах, таких как Австралия, которые традиционно полагались на сбор осадков за плотинами для воды.

Кувейт производит более высокую долю своей воды путем опреснения, чем любая другая страна, что составляет 100% ее водопотребления.[10]

Схема многоступенчатый опреснитель мгновенного действия
A - пар на входе B - морская вода на входе C - на выходе питьевая вода
D - выход рассола (отходы) E - конденсат out F - теплообмен G - конденсатоотводчик (опресненная вода)
H - нагреватель рассола
В сосуд под давлением действует как противоточный теплообменник. А вакуумный насос снижает давление в сосуде, чтобы облегчить испарение нагретой морской воды (рассол ), который поступает в сосуд с правой стороны (более темные оттенки указывают на более низкую температуру). Пар конденсируется на трубах в верхней части судна, по которым пресная морская вода движется слева направо.
План типового обратный осмос опреснительная установка

Методы

Есть несколько способов. У каждого есть свои преимущества и недостатки, но все они полезны. Способы можно разделить на мембранные (например, обратный осмос ) и тепловые (например, многоступенчатая флэш-дистилляция ) методы.[3] Традиционный процесс опреснения дистилляция, т.е. кипячение и повторноеконденсация из морская вода чтобы оставить соль и примеси.[11]

Солнечная дистилляция

Солнечная дистилляция имитирует естественный круговорот воды, при котором солнце нагревает синюю морскую воду настолько, чтобы произошло ее испарение.[12] После испарения водяной пар конденсируется на прохладной поверхности.[12] Есть два типа солнечного опреснения. В первом из них используются фотоэлектрические элементы, которые преобразуют солнечную энергию в электрическую для обеспечения процесса опреснения. Последний использует солнечную энергию в форме тепла и известен как опреснение с помощью солнечной энергии.

Естественное испарение

Вода может испаряться под действием нескольких других физических воздействий, помимо солнечного излучения. Эти эффекты были включены в междисциплинарную методологию опреснения в IBTS Теплица. IBTS - это промышленная опреснительная (энергетическая) установка с одной стороны и теплица, работающая с естественным водным циклом (в уменьшенном масштабе 1:10) с другой стороны. Различные процессы испарения и конденсации происходят в низкотехнологичных коммуникациях, частично под землей, и в архитектурной форме самого здания. Эта интегрированная биотектурная система наиболее подходит для крупномасштабных озеленение пустыни поскольку у него есть км2 след за дистилляцией воды и то же самое для преобразования ландшафта в озеленении пустыни, соответственно регенерация естественного круговорота пресной воды.[13]

Вакуумная перегонка

В вакуумная перегонка атмосферное давление снижается, что снижает температуру, необходимую для испарения воды. Жидкости закипают, когда давление газа равняется окружающему давлению, а давление пара увеличивается с температурой. Фактически, жидкости кипят при более низкой температуре, когда окружающее атмосферное давление меньше обычного атмосферного давления. Таким образом, из-за пониженного давления можно использовать низкотемпературное «отходящее» тепло от производства электроэнергии или промышленных процессов.

Многоступенчатая флэш-дистилляция

Вода испаряется и отделяется от морской воды через многоступенчатая флэш-дистилляция, который представляет собой серию мгновенное испарение.[12] В каждом последующем процессе мгновенного испарения используется энергия, выделяемая при конденсации водяного пара на предыдущем этапе.[12]

Многоканальная дистилляция

Многоканальная дистилляция (MED) работает через серию шагов, называемых «эффектами».[12] Поступающая вода распыляется на трубы, которые затем нагреваются для образования пара. Затем пар используется для нагрева следующей партии поступающей морской воды.[12] Для повышения эффективности пар, используемый для нагрева морской воды, можно брать с близлежащих электростанций.[12] Хотя этот метод является наиболее термодинамически эффективным среди методов, использующих тепло,[14] существует несколько ограничений, таких как максимальная температура и максимальное количество эффектов.[15]

Парокомпрессионная дистилляция

Парокомпрессионное испарение включает использование механического компрессора или струи для сжатия пара, находящегося над жидкостью.[14] Затем сжатый пар используется для обеспечения тепла, необходимого для испарения остальной морской воды.[12] Поскольку для этой системы требуется только питание, она будет более рентабельной при небольшом масштабе.[12]

Обратный осмос

Ведущим процессом опреснения с точки зрения установленной мощности и годового роста является обратный осмос (РО).[16] В мембранных процессах обратного осмоса используются полупроницаемые мембраны и прикладываемое давление (на стороне подачи мембраны), чтобы предпочтительно вызвать проникновение воды через мембрану при удалении солей. Установка обратного осмоса мембранные системы обычно используют меньше энергии, чем процессы термического опреснения.[14] Стоимость энергии в процессах опреснения значительно варьируется в зависимости от солености воды, размера установки и типа процесса. В настоящее время стоимость опреснения морской воды, например, выше, чем у традиционных источников воды, но ожидается, что затраты будут продолжать снижаться за счет технологических усовершенствований, которые включают, помимо прочего, повышение эффективности,[17] сокращение занимаемой площади завода, улучшение работы и оптимизации производства, более эффективная предварительная обработка сырья и более дешевые источники энергии.[18]

В обратном осмосе используется тонкопленочная композитная мембрана, состоящая из ультратонкой тонкой пленки из ароматического полиамида. Эта полиамидная пленка придает мембране ее транспортные свойства, тогда как остальная часть тонкопленочной композитной мембраны обеспечивает механическую поддержку. Полиамидная пленка представляет собой плотный полимер без пустот с большой площадью поверхности, что обеспечивает ее высокую водопроницаемость.[19]

Опреснительная установка обратного осмоса в Барселоне, Испания

Процесс обратного осмоса не требует обслуживания. На эффективность влияют различные факторы: ионное загрязнение (кальций, магний и т. Д.); DOC; бактерии; вирусы; коллоиды и нерастворимые частицы; биообрастание и масштабирование. В крайних случаях мембраны обратного осмоса разрушаются. Чтобы уменьшить ущерб, вводятся различные этапы предварительной обработки. Ингибиторы против образования накипи включают кислоты и другие агенты, такие как органические полимеры. полиакриламид и полималеиновая кислота, фосфонаты и полифосфаты. Ингибиторы обрастания: биоциды (как окислители против бактерий и вирусов), такие как хлор, озон, гипохлорит натрия или кальция. Регулярно, в зависимости от загрязнения мембраны; колебания состояния морской воды; или по требованию процесса мониторинга мембраны необходимо очистить, что называется аварийной или шоковой промывкой. Промывка выполняется ингибиторами в растворе пресной воды, и система должна отключиться. Эта процедура опасна для окружающей среды, так как загрязненная вода без очистки сбрасывается в океан. Чувствительный морская среда обитания могут быть необратимо повреждены.[20][21]

От сетки опреснительные установки на солнечных батареях используйте солнечную энергию, чтобы заполнить буферный резервуар на холме морской водой.[22] В процессе обратного осмоса морская вода под давлением подается в часы без солнечного света под действием силы тяжести, что приводит к устойчивому производству питьевой воды без необходимости использования ископаемого топлива, электросети или батарей.[23][24][25] Нанотрубки также используются для той же функции (например, обратного осмоса).

Замораживание-оттаивание

При опреснении замораживания-оттаивания используется замораживание для удаления пресной воды из соленой. Во время замерзания соленая вода разбрызгивается на подушку, где накапливается ледяной кучу. Когда сезонные условия теплые, талая вода, опресненная естественным путем, восстанавливается. Этот метод основан на продолжительных периодах естественных отрицательных температур.[26]

Другой метод замораживания-оттаивания, не зависящий от погоды и изобретенный Александр Зарчин, замораживает морскую воду в вакууме. В условиях вакуума опресненный лед растапливают и направляют на сбор, а соль собирается.

Электродиализная мембрана

Электродиализ использует электрический потенциал для перемещения солей через пары заряженных мембран, которые удерживают соль в чередующихся каналах.[27] Существует несколько разновидностей электродиализа, например, традиционный электродиализ, обратный электродиализ.[3]

Мембранная дистилляция

Мембранная дистилляция использует разницу температур на мембране для испарения пара из рассола и конденсации чистого конденсата на более холодной стороне.[28]

Прямой осмос

Прямой осмос использует полупроницаемую мембрану для отделения воды от растворенных веществ. Движущей силой этого разделения является градиент осмотического давления, так что «вытягивает» раствор высокой концентрации.[3]

Опреснение с помощью волн

CETO это мощность волны технология опреснения морской воды с помощью погружных буев.[29] Волновые опреснительные установки начали работать на Гарден Айленд в Западной Австралии в 2013 году[30] И в Перт в 2015 году.[31]

Соображения и критика

Потребление энергии

Энергозатратность процесса опреснения зависит от солености воды. Солоноватая вода опреснение требует меньше энергии, чем морская вода опреснение.[32] Энергозатраты на опреснение морской воды достигли всего 3 кВтч / м3.3,[33] включая предварительную фильтрацию и вспомогательные устройства, аналогичные потреблению энергии другими источниками пресной воды, транспортируемыми на большие расстояния,[34] но намного выше, чем местные свежие запасы воды которые используют 0,2 кВтч / м3 или менее.[35]

Минимальное потребление энергии для опреснения морской воды около 1 кВтч / м3 было определено,[32][36][37] исключая предварительную фильтрацию и всасывающую / отводящую откачку. Менее 2 кВтч / м3[38] было достигнуто с обратный осмос мембранная технология, оставляющая ограниченные возможности для дальнейшего снижения энергии, поскольку обратный осмос потребление энергии в 1970-е годы было 16 кВтч / м3.[32]

Поставка всей бытовой воды в США путем опреснения повысит потребление энергии примерно на 10%, примерно на количество энергии, потребляемой бытовыми холодильниками.[39] Внутреннее потребление составляет относительно небольшую долю от общего объема потребления воды.[40]

Энергозатратность методов опреснения морской воды.[41]
Метод опреснения >>Многоступенчатая Flash MSFМногоступенчатая дистилляция MEDМеханическое сжатие пара MVCОбратный осмос RO
Электроэнергия (кВтч / м3)4–61.5–2.57–123–5.5
Тепловая энергия (кВтч / м3)50–11060–110НиктоНикто
Электрический эквивалент тепловой энергии (кВтч / м3)9.5–19.55–8.5НиктоНикто
Общая эквивалентная электрическая энергия (кВтч / м3)13.5–25.56.5–117–123–5.5

Примечание: «Электрический эквивалент» означает количество электроэнергии, которое может быть произведено с использованием данного количества тепловой энергии и соответствующего турбогенератора. Эти расчеты не включают энергию, необходимую для строительства или ремонта предметов, потребляемых в процессе.

Когенерация

Когенерация производит избыточное тепло и электричество в рамках единого процесса. Когенерация может обеспечить полезное тепло для опреснения в интегрированном или «двойном» объекте, где электростанция выдает энергию для опреснения. В качестве альтернативы, производство энергии на предприятии может быть направлено на производство питьевой воды (автономное предприятие), либо избыточная энергия может производиться и включаться в энергосистему. Когенерация принимает различные формы, и теоретически можно использовать любую форму производства энергии. Однако большинство существующих и планируемых когенерационных опреснительных установок используют либо ископаемое топливо или же атомная энергия как их источник энергии. Большинство заводов расположено в Средний Восток или же Северная Африка, которые используют свои нефтяные ресурсы для компенсации ограниченных водных ресурсов. Преимущество установок двойного назначения в том, что они могут быть более эффективными в потреблении энергии, что делает опреснение более рентабельным.[42][43]

В Шевченко БН-350, бывшая опреснительная установка с ядерным обогревом в Казахстане

Текущая тенденция в установках двойного назначения - это гибридные конфигурации, в которых пермеат от опреснения обратным осмосом смешивается с дистиллятом от термического опреснения. Как правило, два или более процесса опреснения сочетаются с производством энергии. Такие объекты были реализованы в Саудовской Аравии на Джидда и Янбу.[44]

Типичный суперкарриер в США военные способны использовать ядерную энергию для опреснения 1 500 000 литров воды в день.[45]

Экономика

Затраты на опреснение морской воды (инфраструктура, энергия и техническое обслуживание) обычно выше, чем пресная вода из рек или грунтовые воды, рециркуляция воды, и сохранение воды, но альтернативы не всегда доступны. Затраты на опреснение в 2013 году колебались от 0,45 до 1 доллара США / м.3. Более половины затрат напрямую связано с затратами на энергию, и, поскольку цены на энергию очень изменчивы, фактические затраты могут существенно различаться.[46]

Стоимость неочищенной пресной воды в развивающихся странах может достигать 5 долларов США за кубический метр.[47]

Сравнение затрат на методы опреснения
МетодСтоимость (долл. / Литр)
Пассивная солнечная энергия (энергоэффективность 30,42%)[48]0.034
Пассивная солнечная (улучшенный односкатный, Индия)[48]0.024
Пассивная солнечная энергия (улучшенный двойной склон, Индия)[48]0.007
Многоступенчатая вспышка (MSF)[49]< 0.001
Обратный осмос (концентрированная солнечная энергия)[50]0.0008
Обратный осмос (фотоэлектрическая энергия)[51]0.000825
Среднее потребление воды и стоимость снабжения опреснением морской воды из расчета 1 доллар США за кубический метр (± 50%)
ПлощадьПотребление
Литр / человек / день		Стоимость опресненной воды
US $ / чел. / День
нас037800.38
Европа018900.19
Африке005700.06
Рекомендуемый ООН минимум004900.05

Факторы, определяющие затраты на опреснение, включают мощность и тип установки, местоположение, питательную воду, рабочую силу, энергию, финансирование и утилизацию концентрата. Опреснение кадры контролировать давление, температуру и концентрацию рассола для оптимизации эффективности. На атомной энергии опреснение может быть экономичным в больших масштабах.[52][53]

Отмечая снижение затрат и в целом положительное отношение к технологии для богатых районов, расположенных вблизи океанов, в исследовании 2004 года утверждается: «Опресненная вода может быть решением для некоторых регионов, испытывающих нехватку воды, но не для бедных, глубоких районов. внутри континента или на большой высоте. К сожалению, это включает в себя некоторые из мест с самыми большими проблемами с водой », и« Действительно, нужно поднять воду на 2000 м или переместить ее более чем на 1600 км, чтобы добраться транспортные расходы равны затратам на опреснение. Таким образом, транспортировка пресной воды из другого места может быть более экономичной, чем ее опреснение. В местах, удаленных от моря, например Нью-Дели, или в высоких местах, например Мехико, транспортные расходы могут соответствовать затратам на опреснение. Опресненная вода также стоит дорого в местах, которые расположены как несколько далеко от моря, так и несколько высоко, например Эр-Рияд и Хараре. В отличие от других мест, транспортные расходы намного меньше, например, Пекин, Бангкок, Сарагоса, Феникс, и, конечно же, прибрежные города вроде Триполи."[54] После опреснения на Джубайль, Саудовская Аравия, вода перекачивается на 320 км вглубь суши в Эр-Рияд.[55] Для прибрежных городов опреснение все чаще рассматривается как конкурентный выбор.

В 2014 году на израильских предприятиях в Хадере, Пальмахиме, Ашкелоне и Сореке опреснение воды производилось по цене менее 0,40 доллара США за кубический метр.[56] По состоянию на 2006 год в Сингапуре стоимость опреснения воды составляла 0,49 доллара США за кубический метр.[57] Перт начала эксплуатацию установки по опреснению морской воды методом обратного осмоса в 2006 году.[58] Сейчас опреснительная установка работает в Сидней,[59] и Завод по опреснению воды в Вонтхагги строился в Wonthaggi, Виктория.

Опреснительная установка в Перте частично работает за счет возобновляемых источников энергии из Ветряная ферма Эму Даунс.[60][61] Ветряная электростанция в Bungendore в Новый Южный Уэльс был специально построен, чтобы произвести достаточно Возобновляемая энергия для компенсации энергопотребления электростанции в Сиднее,[62] смягчение опасений по поводу вредных парниковый газ выбросы.

В декабре 2007 года правительство Южной Австралии объявило, что построит Завод по опреснению воды в Аделаиде завод по опреснению морской воды для города Аделаида, Австралия, расположенный по адресу: Порт Станвац. Предполагалось, что опреснительная установка будет финансироваться за счет повышения платы за воду для достижения полного возмещения затрат.[63][64]

Статья от 17 января 2008 г. Wall Street Journal заявил: «В ноябре компания Poseidon Resources Corp. из Коннектикута получила ключевое разрешение регулирующих органов на строительство водозабора стоимостью 300 миллионов долларов.опреснительная установка в Карловы Вары, к северу от Сан Диего. Завод будет производить 190 000 кубометров питьевой воды в день, чего достаточно для снабжения около 100 000 домов.[65] По состоянию на июнь 2012 года стоимость опресненной воды выросла до 2329 долларов за акро-фут.[66] Каждая тысяча долларов за акр-фут дает 3,06 доллара за 1000 галлонов, или 0,81 доллара за кубический метр.[67]

Poseidon Resources предприняла неудачную попытку построить опреснительную установку в Тампа-Бэй, Флорида, в 2001 году. Совет директоров Тампа Бэй Уотер был вынужден купить завод у Посейдона в 2001 году, чтобы предотвратить третий провал проекта. В течение пяти лет компания Tampa Bay Water столкнулась с инженерными проблемами и работала на 20% мощности для защиты морской флоры и фауны. На полную мощность объект вышел только в 2007 году.[68]

В 2008 г. Energy Recovery Inc. было опреснение воды по 0,46 доллара за кубометр.[69]

Относящийся к окружающей среде

Факторы, определяющие затраты на опреснение, включают мощность и тип установки, местоположение, питательную воду, рабочую силу, энергию, финансирование и утилизацию концентрата.

Прием

В США водозаборные сооружения охлаждающей воды регулируются Агентство по охране окружающей среды (EPA). Эти сооружения могут иметь такое же воздействие на окружающую среду, как водозаборы опреснительных установок. Согласно EPA, водозаборные сооружения оказывают неблагоприятное воздействие на окружающую среду, засасывая рыбу и моллюсков или их икру в промышленную систему. Там организмы могут быть убиты или повреждены жарой, физическим стрессом или химическими веществами. Более крупные организмы могут быть убиты или травмированы, когда они попадут в ловушку против экранов на передней части водозаборной конструкции.[70] Альтернативные типы водозабора, которые смягчают эти воздействия, включают колодцы на пляже, но они требуют больше энергии и более высоких затрат.[71]

В Квинана опреснительная установка открылся в Перте в 2007 году. Вода там и в Квинсленде. Опреснительная установка Голд-Кост и Сиднея Kurnell опреснительная установка выводится со скоростью 0,1 м / с (0,33 фута / с), что достаточно медленно, чтобы рыба могла ускользнуть. Завод обеспечивает почти 140 000 м3 (4 900 000 куб. Футов) чистой воды в день.[60]

Отток

Процессы опреснения производят большое количество рассол, возможно, при температуре выше окружающей среды, и содержат остатки химикатов для предварительной обработки и очистки, побочные продукты их реакции и тяжелые металлы из-за коррозии (особенно в установках, работающих на термической основе).[72][73] Предварительная химическая обработка и очистка являются необходимостью на большинстве опреснительных установок, что обычно включает предотвращение биообрастания, образования накипи, пенообразования и коррозии на тепловых установках, а также биообрастания, взвешенных твердых частиц и отложений накипи на мембранных установках.[74]

Чтобы ограничить воздействие на окружающую среду при возврате рассола в океан, его можно разбавить другим потоком воды, входящим в океан, например, изливом очистки сточных вод или силовая установка. При средних и крупных электростанциях и опреснительных установках поток охлаждающей воды электростанции, вероятно, будет в несколько раз больше, чем у опреснительной установки, что снижает соленость комбинации. Другой метод разбавления рассола - смешивание его через диффузор в зоне смешивания. Например, как только трубопровод, содержащий рассол, достигает морского дна, он может разделиться на множество ответвлений, каждая из которых выпускает рассол постепенно через небольшие отверстия по своей длине. Смешивание можно комбинировать с разбавлением на электростанциях или очистных сооружениях. Кроме того, для обработки рассола перед утилизацией могут быть применены системы с нулевым сбросом жидкости.[72]

Рассол более плотный, чем морская вода, поэтому опускается на дно океана и может нанести ущерб экосистеме. Тщательная реинтродукция с соответствующими мерами и экологическими исследованиями может свести к минимуму эту проблему.[75]

Альтернативы опреснению

Повысился сохранение воды и эффективность остаются наиболее рентабельными подходами в областях с большим потенциалом повышения эффективности практики водопользования.[76] Рекуперация сточных вод дает множество преимуществ по сравнению с опреснением.[77] Городские стоки и улавливание ливневых вод также дают преимущества при очистке, восстановлении и подпитке грунтовых вод.[78]

Предлагаемая альтернатива опреснению на юго-западе Америки - это коммерческий импорт воды из богатых водой районов либо через нефтяные танкеры переоборудованы в водовозы или трубопроводы. Эта идея политически непопулярна в Канаде, где правительства наложили торговые барьеры на экспорт воды в больших объемах в результате Североамериканское соглашение о свободной торговле (НАФТА) претензия.[79]

Проблемы общественного здравоохранения

Опреснение удаляет йод из воды и может увеличить риск йододефицитных заболеваний. Израильские исследователи заявили о возможной связи между опреснением морской воды и дефицитом йода,[80] обнаружение дефицита среди эутиреоид взрослые, употребляющие воду с низким содержанием йода[81] одновременно с увеличением доли питьевой воды в их районе, получаемой в результате обратного осмоса морской воды (SWRO).[82] Позже они обнаружили вероятные нарушения йодной недостаточности у населения, зависимого от опресненной морской воды.[83]Возможная связь между интенсивным использованием опресненной воды и дефицитом йода в стране была предложена израильскими исследователями.[84] Они обнаружили высокое бремя йодной недостаточности среди населения Израиля в целом: 62% детей школьного возраста и 85% беременных женщин находятся ниже диапазона адекватности ВОЗ.[85] Они также указали на национальную зависимость от опресненной воды с низким содержанием йода, отсутствие универсальной программы йодирования соли и сообщения об увеличении использования препаратов для лечения щитовидной железы в Израиле в качестве возможных причин низкого потребления йода населением. В год проведения исследования количество воды, производимой опреснительными установками, составляет около 50% от количества пресной воды, поставляемой для всех нужд, и около 80% воды, поставляемой для бытовых и промышленных нужд в Израиле.[86]

Другие вопросы

Из-за характера процесса необходимо разместить растения примерно на 25 акрах земли на береговой линии или рядом с ней.[87] В случае если завод построен внутри страны, трубы должны быть проложены в земле, чтобы обеспечить легкий прием и отвод.[87] Однако, как только трубы будут проложены в земле, они могут просочиться в близлежащие водоносные горизонты и загрязнить их.[87] Помимо экологических рисков, некоторые типы опреснительных установок могут издавать громкий шум.[87]

Общественное мнение

Несмотря на проблемы, связанные с процессами опреснения, общественная поддержка его развития может быть очень высокой.[88] Одно исследование сообщества Южной Калифорнии показало, что 71,9% всех респондентов поддерживают развитие опреснительных заводов в их сообществе.[88] Во многих случаях высокая нехватка пресной воды соответствует большей общественной поддержке развития опреснения, тогда как в районах с низким дефицитом воды, как правило, меньше общественной поддержки его развитию.[88]

Экспериментальные техники

Другие методы опреснения включают:

Отработанное тепло

Технологии опреснения с тепловым приводом часто рекомендуются для использования с низкотемпературными отходящее тепло источников, так как низкие температуры непригодны для многих промышленных процессов, но идеально подходят для более низких температур, характерных для опреснения.[14] Фактически, такое сочетание с отходящим теплом может даже улучшить электрический процесс:Дизельные генераторы обычно обеспечивают электричеством отдаленные районы. Около 40–50% выходной энергии составляет низкопотенциальное тепло, которое покидает двигатель через выхлоп. Подключение технологии термического опреснения, такой как мембранная перегонка Система выхлопа дизельного двигателя использует это низкопотенциальное тепло для опреснения. Система активно охлаждает дизельный генератор, повышая его эффективность и увеличивая выработку электроэнергии. В результате получается энергетически нейтральный опреснительный раствор. Пример завода был заказан голландской компанией. Aquaver в марте 2014 года для Гули, Мальдивы.[89][90]

Низкотемпературный термический

Первоначально происходящий из преобразование тепловой энергии океана исследование, низкотемпературное термическое опреснение (LTTD) использует преимущества кипения воды при низком давлении, даже при температура окружающей среды. В системе используются насосы для создания среды с низким давлением и низкой температурой, в которой вода кипит при температурном градиенте 8–10 ° C (46–50 ° F) между двумя объемами воды. Прохладная океанская вода подается с глубины до 600 м (2000 футов). Эта вода прокачивается через змеевики для конденсации водяного пара. Образующийся конденсат представляет собой очищенную воду. LTTD может использовать температурный градиент, доступный на электростанциях, где большие количества теплых сточных вод сбрасываются с электростанции, снижая затраты энергии, необходимые для создания температурного градиента.[91]

Для проверки этого подхода были проведены эксперименты в США и Японии. В Японии система распыления-мгновенного испарения была испытана Университетом Саги.[92] На Гавайях Национальная энергетическая лаборатория провела испытания установки OTEC открытого цикла с пресной водой и выработкой электроэнергии с использованием разницы температур 20 ° C между поверхностной водой и водой на глубине около 500 м (1600 футов). LTTD был изучен Национальным институтом океанических технологий Индии (NIOT) в 2004 году. Их первый завод LTTD открылся в 2005 году в Каваратти в Лакшадвип острова. Мощность завода составляет 100 000 л (22 000 имп. Галлонов; 26 000 галлонов США) в день при капитальных затратах в 50 миллионов индийских рупий (922 000 евро). Растение использует глубокую воду при температуре от 10 до 12 ° C (от 50 до 54 ° F).[93] В 2007 году NIOT открыла экспериментальный плавучий завод LTTD у побережья Ченнаи, емкостью 1 000 000 л (220 000 имп гал; 260 000 галлонов США) в день. В 2009 году на тепловой электростанции Северного Ченнаи была построена небольшая установка, чтобы доказать возможность применения LTTD, где имеется охлаждающая вода для электростанций.[91][94][95]

Термоионный процесс

В октябре 2009 года Saltworks Technologies анонсировала процесс, в котором солнечное или другое тепловое тепло используется для управления двигателем. ионный ток, который удаляет все натрий и хлор ионы из воды с помощью ионообменных мембран.[96]

Испарение и конденсация для сельскохозяйственных культур

В Теплица с морской водой использует процессы естественного испарения и конденсации внутри теплица работает от солнечной энергии для выращивания сельскохозяйственных культур в засушливых прибрежных районах.

Другие подходы

Адсорбционное опреснение (AD) зависит от влагопоглощающих свойств определенных материалов, таких как силикагель.[97]

Прямой осмос

Один процесс был коммерциализирован Modern Water PLC с использованием прямой осмос, при этом ряд заводов, как сообщается, находятся в эксплуатации.[98][99][100]

Опреснение на основе гидрогеля

Схема опреснительной машины: опреснитель объема V_коробка содержит гель для объема V_гель который отделен ситом от внешнего объема раствора V_из =V_коробка- V_гель. Ящик соединен с двумя большими резервуарами с высокой и низкой соленостью двумя кранами, которые можно открывать и закрывать по желанию. Цепочка ведер отображает потребление пресной воды с последующим заполнением соленой воды резервуара с низкой соленостью.[101]

Идея метода заключается в том, что при контакте гидрогеля с водным раствором соли он набухает, поглощая раствор с ионным составом, отличным от исходного. Этот раствор легко выдавливается из геля с помощью сита или микрофильтрационной мембраны. Сжатие геля в закрытой системе приводит к изменению концентрации соли, тогда как сжатие в открытой системе, когда гель обменивается ионами с массой, приводит к изменению количества ионов. Последствия сжатия и набухания в условиях открытой и закрытой системы имитируют обратный цикл Карно холодильной машины. Единственное отличие состоит в том, что вместо тепла этот цикл переносит ионы соли из основной массы с низкой соленостью в массу с высокой соленостью. Подобно циклу Карно, этот цикл полностью обратим, поэтому в принципе может работать с идеальной термодинамической эффективностью. Поскольку в этом методе не используются осмотические мембраны, он может конкурировать с методом обратного осмоса. Кроме того, в отличие от обратного осмоса, этот подход не чувствителен к качеству питательной воды и его сезонным изменениям и позволяет производить воду любой желаемой концентрации.[101]

Мелкомасштабная солнечная

Соединенные Штаты, Франция и Объединенные Арабские Эмираты работают над разработкой практических солнечное опреснение.[102] WaterStillar от AquaDania был установлен в Дахабе, Египет, и в Плайя-дель-Кармен, Мексика. При таком подходе солнечный тепловой коллектор размером два квадратных метра может перегонять от 40 до 60 литров в день из любого местного источника воды - в пять раз больше, чем обычные дистилляторы. Устраняет необходимость в пластике ДОМАШНИЙ ПИТОМЕЦ бутылки или энергоемкий водный транспорт.[103] В Центральной Калифорнии стартап-компания WaterFX разрабатывает метод опреснения на солнечной энергии, который позволяет использовать местную воду, в том числе сточные воды, которые можно обрабатывать и использовать снова. Соленые грунтовые воды в этом регионе будут очищены, чтобы стать пресными, а в районах около океана можно будет очищать морскую воду.[104]

Passarell

Процесс Пассарелла использует пониженное атмосферное давление, а не тепло, чтобы управлять испарительным опреснением. Чистый водяной пар, образующийся при перегонке, затем сжимается и конденсируется с помощью усовершенствованного компрессора. Процесс сжатия повышает эффективность дистилляции за счет создания пониженного давления в испарительной камере. Компрессор центрифуги чистый водяной пар после того, как он проходит через туманоуловитель (удаляет остаточные загрязнения), заставляя его сжиматься в трубках в сборной камере. Сжатие пара увеличивает его температуру. Тепло передается входящей воде, падающей в трубки, испаряя воду в трубках. Водяной пар конденсируется на внешней стороне трубок в виде воды. Комбинируя несколько физических процессов, Passarell позволяет рециркулировать большую часть энергии системы за счет процессов испарения, запотевания, сжатия пара, конденсации и движения воды.[105]

Геотермальный

Геотермальная энергия может способствовать опреснению. В большинстве мест геотермальное опреснение превосходит использование дефицитных грунтовых или поверхностных вод с экологической и экономической точки зрения.[нужна цитата ]

Нанотехнологии

Мембраны нанотрубок с более высокой проницаемостью, чем мембраны нынешнего поколения, может привести к возможному сокращению площади, занимаемой установками обратного опреснения. Также предполагалось, что использование таких мембран приведет к снижению энергии, необходимой для опреснения.[106]

Герметичный, сульфированный нано Было показано, что композитные мембраны способны удалять различные загрязнители на уровне частей на миллиард и имеют небольшую восприимчивость к высоким уровням концентрации соли или совсем не чувствительны к ним.[107][108][109]

Биомимезис

Биомиметик мембраны другой подход.[110]

Электрохимический

В 2008 году Siemens Water Technologies анонсировала технологию, в которой электрические поля используются для опреснения одного кубического метра воды, при этом потребляется всего 1,5 кВт-ч энергии. Если быть точным, этот процесс потреблял бы половину энергии других процессов.[111] По состоянию на 2012 год демонстрационный завод работал в Сингапуре.[112] Исследователи из Техасского университета в Остине и Марбургского университета разрабатывают более эффективные методы электрохимического опреснения морской воды.[113]

Электрокинетические шоки

Процесс, использующий электрокинетические ударные волны, может быть использован для безмембранного опреснения воды при температуре и давлении окружающей среды.[114] В этом процессе анионы и катионы в соленой воде обмениваются на карбонатные анионы и катионы кальция соответственно с использованием электрокинетических ударных волн. Ионы кальция и карбоната реагируют с образованием карбонат кальция, который выпадает в осадок, оставляя пресную воду. Теоретическая энергоэффективность этого метода находится на уровне электродиализ и обратный осмос.

Экстракция растворителем при изменении температуры

При экстракции растворителем с изменяющейся температурой (TSSE) используется растворитель вместо мембраны или высокие температуры.

Экстракция растворителем это распространенный метод в химическая инженерия. Его можно активировать низкопотенциальным нагревом (менее 70 ° C (158 ° F), что может не потребовать активного нагрева. Согласно исследованию, TSSE удалил до 98,4% соли в рассоле.[115] В соленую воду добавляют растворитель, растворимость которого зависит от температуры. При комнатной температуре растворитель отводит молекулы воды от соли. Затем насыщенный водой растворитель нагревается, в результате чего из растворителя выделяется вода, уже не содержащая соли.[116]

Он может опреснять чрезвычайно соленый рассол, в семь раз более соленый, чем океан. Для сравнения, нынешние методы позволяют обрабатывать рассол только вдвое более соленым.

Удобства

Основная статья: Опреснительные установки

В природе

Лист мангрового дерева с кристаллами соли

Испарение воды над океанами в круговорот воды это естественный процесс опреснения.

Формирование морской лед производит лед с небольшим содержанием соли, гораздо меньше, чем в морской воде.

Морские птицы перегоняют морскую воду, используя встречный обмен в железа с Rete Mirabile. Железа выделяет высококонцентрированный рассол хранится возле ноздрей над клювом. Затем птица «чихает» рассол. Поскольку пресная вода обычно недоступна в их среде обитания, некоторые морские птицы, такие как пеликаны, буревестники, альбатросы, чайки и крачки, обладают этой железой, которая позволяет им пить соленую воду из окружающей среды, когда они находятся далеко от земли.[117][118]

Мангровые заросли деревья растут в морской воде; они выделяют соль, улавливая ее части корня, которые затем поедают животные (обычно крабы). Дополнительную соль удаляют, храня ее в опадающих листьях. У некоторых видов мангровых деревьев на листьях есть железы, которые работают аналогично опреснительной железе морских птиц. Соль извлекается наружу листа как мелкие кристаллы, которые затем падают с листа.

Ива деревья и камыши впитывают соль и другие загрязнения, эффективно опресняя воду. Это используется в искусственных построенные водно-болотные угодья, для лечения сточные воды.[119]

История

Опреснение было известно истории на протяжении тысячелетий как концепция и как более поздняя практика, хотя и в ограниченной форме. Древнегреческий философ Аристотель наблюдал в своей работе Метеорология что «соленая вода, когда она превращается в пар, становится сладкой, и пар больше не образует соленую воду при конденсации», а также заметил, что сосуд с мелким воском будет удерживать питьевую воду после того, как будет достаточно долго погружен в морскую воду, действуя как мембрана для фильтрации соли.[120] Есть множество других примеров экспериментов по опреснению воды в древности и средневековье.[121] но до современной эпохи опреснение не было возможным в больших масштабах.[122] Хорошим примером этого эксперимента являются наблюдения Леонардо да Винчи (Флоренция, 1452 г.), который понял, что дистиллированную воду можно дешево производить в больших количествах, применяя Все еще к кухонной плите.[123] В средние века повсюду в Центральной Европе продолжались работы по усовершенствованию дистилляции, хотя и не обязательно направленной на опреснение.[124]

Однако не исключено, что первая крупная наземная опреснительная установка могла быть установлена ​​в аварийных условиях на острове у побережья Туниса в 1560 году.[124][125] Считается, что гарнизон из 700 испанских солдат был осажден большим количеством турок, и что во время осады командующий капитаном сфабриковал Все еще способен производить 40 баррелей пресной воды в день, хотя подробности устройства не сообщаются. [125]

Перед Индустриальная революция, опреснение было прежде всего проблемой для океанских судов, которые в противном случае должны были иметь на борту запасы пресной воды. сэр Ричард Хокинс (1562-1622), который совершил обширное путешествие по Южным морям, в своем возвращении сообщил, что он смог снабдить своих людей пресной водой с помощью судовой дистилляции.[126] Кроме того, в начале 1600-х годов несколько выдающихся деятелей той эпохи, такие как Френсис Бэкон или же Уолтер Рэли опубликованы отчеты по опреснению воды.[125][127] Эти отчеты и другие,[128] установил климат для первого патентного спора по опреснительной установке. Два первых патента на опреснение воды относятся к 1675 и 1683 гг. (Патенты No 184).[129] и № 226,[130] опубликовано г-ном Уильямом Уолкотом и г-ном Робертом Фицджеральдом (и другими), соответственно). Тем не менее, ни одно из двух изобретений на самом деле не было введено в эксплуатацию из-за технических проблем, связанных с трудностями увеличения масштаба.[124] В течение 150 лет, с середины 1600-х до 1800-х годов, в течение некоторого времени в течение 150 лет, с середины 1600-х до 1800-х годов, не было внесено никаких значительных улучшений в основной процесс дистилляции морской воды.

Когда фрегат Защитник был продан Дании в 1780-х годах (как корабль Hussaren), опреснительная установка была изучена и подробно описана.[131] В недавно образованных Соединенных Штатах Томас Джефферсон каталогизировал методы, основанные на нагревании, начиная с 1500-х годов, и сформулировал практические советы, которые были опубликованы для всех американских судов на оборотах разрешений на плавание.[132][133]

Примерно с 1800 года ситуация начала очень быстро меняться вследствие появления паровой двигатель и так называемый возраст пара.[124] Развитие знаний о термодинамике паровых процессов. [134] и потребность в источнике чистой воды для ее использования в котлах,[135] дала положительный эффект в отношении систем дистилляции. Кроме того, распространение Европейский колониализм вызвали потребность в пресной воде в отдаленных частях мира, создав тем самым подходящий климат для опреснения воды.[124]

Параллельно с разработкой и усовершенствованием систем с использованием пара (многоэтапные испарители ), этот тип устройств быстро продемонстрировал свой потенциал в области опреснения воды.[124] В 1852 г. Альфонс Рене ле Мир де Нормандия, был выдан британский патент на установку для перегонки морской воды с вертикальной трубкой, которая благодаря своей простоте конструкции и конструкции очень быстро стала популярной для использования на судах.[124][136] Наземные опреснительные установки не появлялись в значительной степени до второй половины девятнадцатого века. [136] В 1860-х годах армия США закупила три испарителя в Нормандии, каждый мощностью 7000 галлонов в день, и установила их на островах Ки-Уэст и Сухой Тортугас.[124][136][137] Еще одна важная наземная опреснительная установка была установлена ​​на Суакин в течение 1980-х годов, который был в состоянии обеспечить пресной водой размещенные там британские войска. Он состоял из шестиступенчатых дистилляторов производительностью 350 т / сутки. [124][136]

Значительные исследования улучшенных методов опреснения проводились в Соединенных Штатах после Второй мировой войны. В Управление соленой воды был создан в Министерство внутренних дел США в 1955 г. в соответствии с Закон о конверсии соленой воды 1952 г.[8][138] Он был объединен с Управление исследований водных ресурсов в 1974 г.[138]

Первая промышленная опреснительная установка в США открылась в Фрипорт, Техас в 1961 году в надежде принести водная безопасность в регион после десятилетия засухи.[8] Вице-президент Линдон Б. Джонсон присутствовал на открытии завода 21 июня 1961 года. Президент Джон Ф. Кеннеди записал речь из белый дом, описывая опреснение как «работу, которая во многих отношениях более важна, чем любое другое научное предприятие, которым сейчас занимается эта страна».[139]

Исследования проводились в государственных университетах Калифорнии, в Компания Dow Chemical и DuPont.[140] Многие исследования посвящены способам оптимизации систем опреснения.[141][142]

Первый рекламный ролик обратный осмос завод по опреснению воды, опреснительный завод Coalinga, был открыт в Калифорния в 1965 г. для солоноватая вода. Спустя несколько лет, в 1975 году, первый морская вода Введена в эксплуатацию опреснительная установка обратного осмоса.

Сейчас во всем мире работает около 21 000 опреснительных установок. Самые большие находятся в Объединенные Арабские Эмираты, Саудовская Аравия и Израиль. Крупнейшая в мире опреснительная установка расположена в Саудовская Аравия (Рас-Аль-Хайр) мощностью 1 401 000 кубометров в сутки.[143]

В настоящее время в мире есть две технологии с большей мощностью опреснения, Многоступенчатая мгновенная перегонка и Обратный осмос.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Опреснение» (определение), Научный словарь американского наследия, через dictionary.com. Проверено 19 августа 2007 года.
  2. ^ «Австралия помогает Китаю в проекте управления водными ресурсами».[постоянная мертвая ссылка ] Жэньминь жибао онлайн, 2001-08-03, на сайте english.people.com.cn. Проверено 19 августа 2007 года.
  3. ^ а б c d Панагопулос, Аргирис; Хараламбус, Кэтрин-Джоанн; Лоизиду, Мария (25 ноября 2019 г.). «Методы утилизации и технологии очистки опресненных рассолов - Обзор». Наука об окружающей среде в целом. 693: 133545. Bibcode:2019СтЭн.693м3545П. Дои:10.1016 / j.scitotenv.2019.07.351. ISSN  1879-1026. PMID  31374511.
  4. ^ Фишетти, Марк (сентябрь 2007 г.). «Прямо с моря». Scientific American. 297 (3): 118–119. Bibcode:2007SciAm.297c.118F. Дои:10.1038 / scientificamerican0907-118. PMID  17784633.
  5. ^ а б c Джонс, Эдвард; Кадир, Манзур; ван Влит, Мишель Т. Х .; Смахтин Владимир; Кан, Сон Му (20 марта 2019 г.). «Состояние опреснения и производства рассола: глобальная перспектива». Наука об окружающей среде в целом. 657: 1343–1356. Bibcode:2019ScTEn.657.1343J. Дои:10.1016 / j.scitotenv.2018.12.076. ISSN  0048-9697. PMID  30677901.
  6. ^ Ахмади, Эсмаил; Маклеллан, Бенджамин; Мохаммади-Иватлоо, Бехнам; Тэдзука, Тецуо (2020). «Роль возобновляемых источников энергии в устойчивости опреснения воды как потенциального источника пресной воды: обновленный обзор». Устойчивость. 12 (13): 5233. Дои:10.3390 / su12135233.
  7. ^ Эбрахими, Атиех; Наджафпур, Гасем Д.; Юсефи Кебрия, Дарьюш (2019). «Производительность микробной опреснительной ячейки для удаления солей и выработки энергии с использованием различных растворов католита». Опреснение. 432: 1. Дои:10.1016 / j.desal.2018.01.002.
  8. ^ а б c «Заставляя пустыни цвести: используя природу, чтобы спасти нас от засухи, подкаст Distillations и стенограмма, серия 239». Институт истории науки. 19 марта 2019 г.,. Получено 27 августа, 2019.
  9. ^ «Индустрия опреснения переживает резкие скачки роста, поскольку страх начинает кусаться» globalwaterintel.com.
  10. ^ Лорен Вил (19 августа, 2015) «Опреснение морской воды: решение или экологическая катастрофа?». Новости технологий MIT. Архивировано из оригинал 2 февраля 2017 г.. Получено 25 января, 2017.
  11. ^ Статья об опреснении дистилляцией на сайте ОАГ
  12. ^ а б c d е ж грамм час я Khawaji, Akili D .; Кутубхана, Ибрагим К .; Ви, Чен-Мин (март 2008 г.). «Достижения в технологиях опреснения морской воды». Опреснение. 221 (1–3): 47–69. Дои:10.1016 / j.desal.2007.01.067.
  13. ^ ссылка необходима
  14. ^ а б c d Уорсингер, Дэвид М .; Мистри, Каран Х .; Nayar, Kishor G .; Чунг, Хён Вон; Линхард V, Джон Х. (2015). «Создание энтропии при опреснении на основе отходящего тепла с переменной температурой» (PDF). Энтропия. 17 (12): 7530–7566. Bibcode:2015 Энтрп..17.7530Вт. Дои:10.3390 / e17117530.
  15. ^ Аль-Шаммири, М .; Сафар, М. (ноябрь 1999 г.). «Многоступенчатые дистилляционные установки: современное состояние». Опреснение. 126 (1–3): 45–59. Дои:10.1016 / S0011-9164 (99) 00154-X.
  16. ^ Fritzmann, C; Lowenberg, J; Винтгенс, Т; Мелин, Т. (2007). "алинация". Опреснение. 216 (1–3): 1–76. Дои:10.1016 / j.desal.2006.12.009.
  17. ^ Уорсингер, Дэвид М .; Буксировка, Эмили У .; Nayar, Kishor G .; Maswadeh, Laith A .; Линхард V, Джон Х. (2016). «Энергоэффективность периодического и полупериодического (CCRO) опреснения обратным осмосом» (PDF). Водные исследования. 106: 272–282. Дои:10.1016 / j.watres.2016.09.029. HDL:1721.1/105441. PMID  27728821.
  18. ^ Тиль, Грегори П. (1 июня 2015 г.). «Соленые растворы». Физика сегодня. 68 (6): 66–67. Bibcode:2015ФТ .... 68ф..66Т. Дои:10.1063 / PT.3.2828. ISSN  0031-9228.
  19. ^ Калп, Т. (2018). «Электронная томография выявляет детали внутренней микроструктуры опреснительных мембран». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 115 (35): 8694–8699. Bibcode:2018PNAS..115.8694C. Дои:10.1073 / pnas.1804708115. ЧВК  6126755. PMID  30104388.
  20. ^ Раутенбах, Мелин (2007). Membranverfahren - Grundlagen der Modul und Anlagenauslegung. Германия: Springer Verlag Berlin. ISBN  978-3540000716.
  21. ^ Опреснение морской воды - воздействие рассола и химических сбросов на морскую среду. Сабина Латтеманн, Томас Хеппнер. 1 января 2003 г. ISBN  978-0866890625.
  22. ^ «Доступ к устойчивой воде через неограниченные ресурсы | Окно климатических инноваций». климатinnovationwindow.eu.
  23. ^ «Решение проблемы нехватки пресной воды, используя только море, солнце, землю и ветер». www.glispa.org.
  24. ^ «От обильной морской воды к драгоценной питьевой воде». SIDS Global Business Network.
  25. ^ «Его Высочество шейх Мактум бин Мохаммед бин Рашид Аль Мактум награждает 10 победителей из 8 стран на Глобальной водной премии Мухаммеда бин Рашида Аль Мактума». Suqia.
  26. ^ Boysen, John E .; Стивенс, Брэдли Г. (август 2002 г.). «Демонстрация естественного процесса замораживания-оттепели для опреснения воды из цепи озера Дьявол для обеспечения водой города Дьявольского озера» (PDF).
  27. ^ Ван дер Брюгген, Барт; Вандекастил, Карло (июнь 2002 г.). «Дистилляция и мембранная фильтрация: обзор эволюции процесса опреснения морской воды». Опреснение. 143 (3): 207–218. Дои:10.1016 / S0011-9164 (02) 00259-X.
  28. ^ Уорсингер, Дэвид М .; Буксировка, Эмили У .; Сваминатан, Джайчандер; Линхард V, Джон Х. (2017). «Теоретическая основа для прогнозирования неорганического загрязнения при мембранной перегонке и экспериментальная проверка с сульфатом кальция» (PDF). Журнал мембрановедения. 528: 381–390. Дои:10.1016 / j.memsci.2017.01.031.
  29. ^ "Энергетический проект Пертской волны". Австралийское агентство по возобновляемой энергии. Содружество Австралии. Февраль 2015. Архивировано с оригинал 1 февраля 2016 г.. Получено 26 января, 2016. Этот проект является первым в мире промышленным комплексом волновой энергии, который подключен к сети и может производить опресненную воду.
  30. ^ Высокоэффективное опреснение с помощью волн в Австралии - Водный мир
  31. ^ «Первая в мире опреснительная установка с волновым приводом теперь работает в Перте». www.engineersaustralia.org.au.
  32. ^ а б c Панагопулос, Аргирис (1 декабря 2020 г.). «Сравнительное исследование минимального и фактического энергопотребления для обработки опресненного рассола». Энергия. 212: 118733. Дои:10.1016 / j.energy.2020.118733. ISSN  0360-5442.
  33. ^ «Энергоэффективный процесс опреснения обратным осмосом», п. 343 Таблица 1, Международный журнал экологической науки и развития, Vol. 3, No. 4, август 2012 г.
  34. ^ Уилкинсон, Роберт С. (март 2007 г.) «Анализ энергоемкости водоснабжения Западного бассейнового муниципального водного округа» Архивировано 20 декабря 2012 г. Wayback Machine, Таблица на стр. 4
  35. ^ «Потребление электроэнергии в США для водоснабжения и водоочистки» Архивировано 17 июня 2013 г. Wayback Machine, pp. 1–4 Таблица 1-1, Water & Sustainability Института электроэнергетики (EPRI) (Том 4), 2000 г.
  36. ^ Элимелех, Менахем (2012) «Опреснение морской воды» Архивировано 23 февраля 2014 г. Wayback Machine, п. 12 и далее
  37. ^ Семиат, Р. (2008). «Энергетические проблемы в процессах опреснения». Экологическая наука и технологии. 42 (22): 8193–201. Bibcode:2008EnST ... 42.8193S. Дои:10.1021 / es801330u. PMID  19068794.
  38. ^ «Оптимизация опреснения морской воды с низким энергопотреблением», п. 6 рисунок 1.2, Стивен Дундорф на Всемирном конгрессе IDA, ноябрь 2009 г.
  39. ^ «Перспективы использования энергии мембранного опреснения» Архивировано 24 апреля 2014 г. Wayback Machine, Американская ассоциация мембранных технологий (AMTA), апрель 2009 г.
  40. ^ [1] Общее водопользование в США
  41. ^ «Энергетические потребности процессов опреснения», Энциклопедия опреснения и водных ресурсов (DESWARE). Проверено 24 июня 2013 г.
  42. ^ Хамед, О. А. (2005). «Обзор гибридных систем опреснения - текущее состояние и перспективы на будущее». Опреснение. 186 (1–3): 207. CiteSeerX  10.1.1.514.4201. Дои:10.1016 / j.desal.2005.03.095.
  43. ^ Misra, B.M .; Купиц, Дж. (2004). «Роль ядерного опреснения в удовлетворении потребностей в питьевой воде в районах с дефицитом воды в ближайшие десятилетия». Опреснение. 166: 1. Дои:10.1016 / j.desal.2004.06.053.
  44. ^ Людвиг, Х. (2004). «Гибридные системы опреснения морской воды - практические аспекты проектирования, современное состояние и перспективы развития». Опреснение. 164: 1. Дои:10.1016 / S0011-9164 (04) 00151-1.
  45. ^ Том Харрис (29 августа 2002 г.) Как работают авианосцы. Howstuffworks.com. Проверено 29 мая 2011 года.
  46. ^ Zhang, S.X .; В. Бабович (2012). «Реальные варианты подхода к проектированию и архитектуре систем водоснабжения с использованием инновационных водных технологий в условиях неопределенности». Журнал гидроинформатики. 14: 13–29. Дои:10.2166 / гидро. 2011.078.
  47. ^ «В поисках воды в Могадишо»Новости IPS 2008
  48. ^ а б c Tiwari, Anil Kr .; Тивари, Г. Н. (1 января 2006 г.). «Оценка производительности одностороннего пассивного солнечного статора для различных уклонов покрытия и глубины воды с помощью теплового моделирования: в умеренных климатических условиях». Солнечная энергия. ASMEDC: 545–553. Дои:10.1115 / isec2006-99057. ISBN  0-7918-4745-4.
  49. ^ Эндрю Бургер (20 июня 2019 г.). «Батареи не нужны: может ли недорогая система солнечного опреснения« озеленять »пустынное побережье Намибии?». Солнечный журнал. Получено 5 апреля, 2020.
  50. ^ «Как в мире может быть 100% солнечное опреснение». EurekAlert!. Получено 5 апреля, 2020.
  51. ^ Альшегри, Аммар; Шариф, Саад Асадулла; Раббани, Шахид; Айтжан, Нуржан З. (1 августа 2015 г.). «Проект и анализ стоимости солнечной фотоэлектрической установки обратного осмоса для Института Масдара». Энергетические процедуры. Чистая, эффективная и доступная энергия для устойчивого будущего: 7-я Международная конференция по прикладной энергии (ICAE2015). 75: 319–324. Дои:10.1016 / j.egypro.2015.07.365. ISSN  1876-6102.
  52. ^ «Ядерное опреснение». Всемирная ядерная ассоциация. Январь 2010 г.. Получено 1 февраля, 2010.
  53. ^ Барлоу, Мод, и Тони Кларк, "Кому принадлежит вода?" Нация, 2002-09-02, через thenation.com. Проверено 20 августа 2007 года.
  54. ^ Юань Чжоу и Ричард С.Дж. Тол. «Оценка затрат на опреснение и водный транспорт» (PDF) (Рабочий документ). Гамбургский университет. 9 декабря 2004 г. Архивировано с оригинал (PDF) 25 марта 2009 г.. Получено 20 августа, 2007.
  55. ^ Опреснение - решение проблемы нехватки воды, redOrbit, 2 мая 2008 г.
  56. ^ Переполнение и засуха: почему прекращение нехватки воды в Израиле остается тайной, "Гаарец", 24 января 2014 г.
  57. ^ «Опреснительная установка, спроектированная Black & Veatch, получила признание в мире водных ресурсов», Архивировано 24 марта 2010 г. Wayback Machine (Пресс-релиз). Black & Veatch Ltd., через edie.net, 4 мая 2006 г. Проверено 20 августа 2007 г.
  58. ^ Завод по опреснению морской воды в Перте, Обратный осмос морской воды (SWRO), Квинана. Водные технологии. Проверено 20 марта 2011 года.
  59. ^ «Сиднейский опреснительный завод увеличится вдвое», Австралийская радиовещательная корпорация, 25 июня 2007 г. Проверено 20 августа 2007 г.
  60. ^ а б Салливан, Майкл (18 июня 2007 г.) «Австралия переходит к опреснению воды в условиях нехватки воды». ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ЯДЕРНЫЙ РЕАКТОР.
  61. ^ PX Обменник давления устройства рекуперации энергии из Energy Recovery Inc. Экологически зеленый дизайн растений Архивировано 27 марта 2009 г. Wayback Machine. Утреннее издание, NPR, 18 июня 2007 г.
  62. ^ Бюллетени, Сидней-Уотер
  63. ^ Цены на воду вырастут, а в Порт Станвац установлена ​​опреснительная установка | Аделаида сейчас. News.com.au (4 декабря 2007 г.). Проверено 20 марта 2011 года.
  64. ^ Опреснительная установка для Аделаиды. ministers.sa.gov.au. 5 декабря 2007 г.
  65. ^ Кранхольд, Кэтрин. (17 января 2008 г.) Вода, вода, везде ... Журнал "Уолл Стрит. Проверено 20 марта 2011 года.
  66. ^ Майк Ли. «Карловарский опреснительный завод, труба стоит около 1 миллиарда долларов». U-T Сан-Диего.
  67. ^ Милая, Фиби (21 марта 2008 г.) Опреснение приобретает серьезный вид. Лас-Вегас Сан.
  68. ^ Опреснение: компонент Генерального плана водоснабжения . tampabaywater.org
  69. ^ «Гидроалхимия», Forbes, 9 мая 2008 г.
  70. ^ Вода: водозаборники охлаждающей воды (316b). water.epa.gov.
  71. ^ Кули, Хизер; Глейк, Питер Х. и Вольф, Гэри (2006) Опреснение с помощью крупинки соли. Калифорнийская перспектива, Тихоокеанский институт исследований в области развития, окружающей среды и безопасности. ISBN  1-893790-13-4
  72. ^ а б Панагопулос, Аргирис; Хараламбус, Кэтрин-Джоанн (1 октября 2020 г.). «Стратегии минимального сброса жидкости (MLD) и нулевого сброса жидкости (ZLD) для управления сточными водами и восстановления ресурсов - Анализ, проблемы и перспективы». Журнал экологической химической инженерии. 8 (5): 104418. Дои:10.1016 / j.jece.2020.104418. ISSN  2213-3437.
  73. ^ Гринберг, Джоэл (20 марта 2014 г.) «Израиль больше не беспокоился о своем водоснабжении благодаря опреснительным установкам» Архивировано 24 марта 2014 г. Wayback Machine, Макклатчи, округ Колумбия
  74. ^ Латтеманн, Сабина; Хёпнер, Томас (2008). «Воздействие на окружающую среду и оценка воздействия опреснения морской воды». Опреснение. 220 (1–3): 1. Дои:10.1016 / j.desal.2007.03.009.
  75. ^ Панагопулос, Аргирис; Хараламбус, Кэтрин-Джоанн (1 декабря 2020 г.). «Воздействие опреснения и очистки рассола на окружающую среду - проблемы и меры по их смягчению». Бюллетень загрязнения морской среды. 161 (Пт B): 111773. Дои:10.1016 / j.marpolbul.2020.111773. ISSN  0025-326X. PMID  33128985.
  76. ^ Глейк, Питер Х., Дана Хаас, Кристин Хенгес-Джек, Вина Сринивасан, Гэри Вольф, Кэтрин Као Кушинг и Амардип Манн. (Ноябрь 2003 г.) «Не тратить, не хочу: потенциал для экономии воды в городах Калифорнии». (Интернет сайт). Тихоокеанский институт. Проверено 20 сентября 2007 года.
  77. ^ Кули, Хизер, Питер Х. Глейк, и Гэри Вольф. (Июнь 2006 г.) Тихоокеанский институт. Проверено 20 сентября 2007 года.
  78. ^ Глейк, Питер Х., Хизер Кули, Дэвид Гровс (сентябрь 2005 г.). «California Water 2030: эффективное будущее».. Тихоокеанский институт. Проверено 20 сентября 2007 года.
  79. ^ Юридические документы Sun Belt Inc.. Sunbeltwater.com. Проверено 29 мая 2011 года.
  80. ^ "מידעון הפקולטה". מידעון הפקולטה לחקלאות מזון וסביבה עש רוברט ה סמית. agri.huji.ac.il. Июль 2014 г.
  81. ^ Янив Овадия. «Расчетное потребление йода и его статус у эутиреоидных взрослых, подвергшихся воздействию воды с низким содержанием йода». ResearchGate.
  82. ^ Овадия Ю.С., Троен А.М., Гефель Д. (август 2013 г.). «Опреснение морской воды и дефицит йода: есть ли связь?» (PDF). Информационный бюллетень IDD.
  83. ^ Овадия, Янив С; Гефель, Дов; Ахарони, Дорит; Туркот, Светлана; Фитлович, Шломо; Трэн, Арон М (октябрь 2016 г.). «Может ли опресненная морская вода способствовать развитию йодной недостаточности? Наблюдение и гипотеза». Питание для общественного здравоохранения. 19 (15): 2808–2817. Дои:10.1017 / S1368980016000951. PMID  27149907.
  84. ^ «По сообщениям, миллионы израильских детей подвержены риску задержки развития, возможно, из-за опресненной воды». jta.org. 27 марта 2017 г.. Получено 22 октября, 2017.
  85. ^ «Высокое бремя йодной недостаточности обнаружено в первом национальном исследовании Израиля - האוניברסיטה העברית בירושלי found - Еврейский университет в Иерусалиме». new.huji.ac.il. Получено 22 октября, 2017.
  86. ^ "Израильское водное управление". water.gov.il. Получено 22 октября, 2017.
  87. ^ а б c d Эйнав, Рэйчел; Харусси, Коби; Перри, Дэн (февраль 2003 г.). «Влияние процессов опреснения на окружающую среду». Опреснение. 152 (1–3): 141–154. Дои:10.1016 / S0011-9164 (02) 01057-3.
  88. ^ а б c Heck, N .; Paytan, A .; Поттс, округ Колумбия; Хаддад, Б. (2016). «Предикторы местной поддержки для опреснительной установки морской воды в небольшом прибрежном поселке». Экологическая наука и политика. 66: 101–111. Дои:10.1016 / j.envsci.2016.08.009.
  89. ^ «На Мальдивах открывается опреснительная установка, работающая на отработанном тепле» Новости Европейского инновационного партнерства (EIP). Проверено 18 марта 2014 г.
  90. ^ «Остров наконец-то обзавелся собственным водоснабжением» Архивировано 18 марта 2014 г. Wayback Machine, Глобальная разведка водных ресурсов, 24 февраля, 2014. Проверено 18 марта, 2014.
  91. ^ а б Систла, Фаникумар В.С .; и другие. «Установки низкотемпературного термического опреснения» (PDF). Материалы восьмого (2009 г.) симпозиума ISOPE Ocean Mining, Ченнаи, Индия, 20–24 сентября 2009 г.. Международное общество морских и полярных инженеров. Архивировано из оригинал (PDF) 4 октября 2011 г.. Получено 22 июня, 2010.
  92. ^ Харуо Уэхара и Цутому Накаока Развитие и перспективы преобразования тепловой энергии океана и опреснения в испарителе с распылением Архивировано 22 марта 2012 г. Wayback Machine. ioes.saga-u.ac.jp
  93. ^ Индийские ученые создали первую в мире установку для низкотемпературного термического опреснения. Проверено 1 января 2019 года.
  94. ^ Плавучий завод, Индия Архивировано 27 августа 2008 г. Wayback Machine. Headlinesindia.com (18 апреля 2007 г.). Проверено 29 мая 2011 года.
  95. ^ Тамил Наду / Новости Ченнаи: обсуждаются установки низкотемпературного термального опреснения. Индус (21 апреля 2007 г.). Проверено 20 марта 2011 года.
  96. ^ Текущее мышление, Экономист, 29 октября 2009 г.
  97. ^ "Исследование системы опреснения адсорбцией силикагеля" (PDF). Цзюнь Вэй ВУ. Получено 3 ноября, 2016.
  98. ^ «Завод ФО завершил год эксплуатации» (PDF). Отчет об опреснении воды: 2–3. 15 ноября 2010 г.. Получено 28 мая, 2011.[постоянная мертвая ссылка ]
  99. ^ «Современные водопроводные краны востребованы на Ближнем Востоке» (PDF). Независимый. 23 ноября 2009 г.. Получено 28 мая, 2011.[постоянная мертвая ссылка ]
  100. ^ Томпсон Н.А .; Николл П.Г. (Сентябрь 2011 г.). "Опреснение прямым осмосом: коммерческая реальность" (PDF). Материалы Всемирного конгресса IDA. Перт, Западная Австралия: Международная ассоциация по опреснению воды.
  101. ^ а б Рудь, Олег; Борисов Олег; Кошован, Питер (2018). «Термодинамическая модель обратимого цикла опреснения с использованием слабых полиэлектролитных гидрогелей». Опреснение. 442: 32. Дои:10.1016 / j.desal.2018.05.002.
  102. ^ ОАЭ и Франция объявляют о партнерстве для совместного финансирования проектов в области возобновляемых источников энергии, Чистая техника, 25 января 2015 г.
  103. ^ Нажать на рынок, CNBC European Business, 1 октября 2008 г.
  104. ^ Питерс, Адель (10 февраля 2014 г.). «Может ли этот стартап по солнечному опреснению решить проблемы с водой в Калифорнии?». Быстрая Компания. Получено 24 февраля, 2015.
  105. ^ Процесс "Пассарелл". Waterdesalination.com (16 ноября 2004 г.). Проверено 14 мая 2012 года.
  106. ^ «Мембраны из нанотрубок предлагают возможность более дешевого опреснения» (Пресс-релиз). Национальная лаборатория Лоуренса Ливермора Связи с общественностью. 18 мая 2006 г. Архивировано с оригинал 1 октября 2006 г.. Получено 7 сентября, 2007.
  107. ^ Цао, Ливэй. «Патент US8222346 - Блок-сополимеры и способ их получения». Получено 9 июля, 2013.
  108. ^ Wnek, Гэри. «Патент US6383391 - Водные и ионопроводящие мембраны и их применение». Получено 9 июля, 2013.
  109. ^ Цао, Ливэй (5 июня 2013 г.). «Dais Analytic Corporation объявляет о продаже продукции в Азии, проведении экспериментального проекта по функциональной очистке сточных вод и назначении ключевых объектов инфраструктуры». PR Newswire. Получено 9 июля, 2013.
  110. ^ «Национальные лаборатории Сандиа: опреснение и очистка воды: исследования и разработки». sandia.gov. 2007 г.. Получено 9 июля, 2013.
  111. ^ Команда выиграла грант в размере 4 млн долларов на передовую технологию опреснения морской воды Архивировано 14 апреля 2009 г. Wayback Machine, The Straits Times, 23 июня 2008 г.
  112. ^ «Новый процесс опреснения потребляет на 50% меньше энергии | MINING.com». MINING.com. 6 сентября 2012 г.. Получено 11 июня, 2016.
  113. ^ «Химики работают над опреснением океана для получения питьевой воды, по одному нанолитру за раз». Science Daily. 27 июня 2013 г.. Получено 29 июня, 2013.
  114. ^ Школьников Виктор; Bahga, Supreet S .; Сантьяго, Хуан Г. (5 апреля 2012 г.). «Опреснение и производство водорода, хлора и гидроксида натрия с помощью электрофоретического ионного обмена и осаждения» (PDF). Стэнфордская лаборатория микрофлюидики. 14 (32): 11534–45. Bibcode:2012PCCP ... 1411534S. Дои:10.1039 / c2cp42121f. PMID  22806549. Получено 9 июля, 2013.
  115. ^ Ученые открыли революционный способ удаления соли из воды
  116. ^ Рамирес, Ванесса Бейтс (18 июня 2019 г.). «Стремление к обилию воды: новый прогресс в технологии опреснения». Singularity Hub. Получено 19 июня, 2019.
  117. ^ Proctor, Noble S .; Линч, Патрик Дж. (1993). Руководство по орнитологии. Издательство Йельского университета. ISBN  978-0300076196.
  118. ^ Ричисон, Гэри. «Птичья осморегуляция». Получено 16 апреля, 2011. включая изображения железы и ее функции
  119. ^ «Улучшение Болота». Станция очистки сточных вод в Аркате, болота и заповедник Арката. Архивировано из оригинал 8 августа 2011 г.. Получено 5 апреля, 2018.
  120. ^ Аристотель с Э.У. Вебстером, пер. Meteorologica, в: Росс, У. Д., изд., Работы Аристотеля, т. 3, (Оксфорд, Англия: Clarendon Press, 1931), Книга III, §358: 16–18 и §359: 1–5.
  121. ^ Видеть:
    • Джозеф Нидхэм, Хо Пинг-Ю, Лу Гвей-Джен, Натан Сивин, Наука и цивилизация в Китае: Том 5, Химия и химическая технология (Кембридж, Англия: Издательство Кембриджского университета, 1980), п. 60.
    • Александр Афродисийский (около 200 г. н.э.) писал в своем комментарии к Аристотелевской Метеорология, что, если на кипящую кастрюлю с морской водой поставить крышку, на крышке будет конденсироваться пресная вода.
    • В его Гексаэмерон, Проповедь IV, § 7, Святой Василий Кесарийский (ок. 329–379 нашей эры) упоминал, что моряки производили пресную воду путем дистилляции. Святой Василий с сестрой Агнес Клэр Уэй, пер., Святой Василий Экзегетические проповеди (Вашингтон, округ Колумбия: Издательство Католического университета Америки, 1963 г.), стр. 65. С п. 65: «Кроме того, можно увидеть морскую воду, кипяченную моряками, которые, улавливая пары губками, достаточно хорошо утоляют жажду в случае необходимости».
  122. ^ "Образец" (PDF). www.desware.net.
  123. ^ Дж. Р. Партингтон, История химии, Vol. 2-3, Макмиллан, Лондон, 1962.
  124. ^ а б c d е ж грамм час я Биркетт, Джеймс Д. (1 января 1984 г.). «Краткая иллюстрированная история опреснения: от Библии до 1940 года». Опреснение. 50: 17–52. Дои:10.1016/0011-9164(84)85014-6. ISSN  0011-9164.
  125. ^ а б c Nebbia, G .; Меноцци, Г. (1966). "Aspetti storici della disalazione". Acqua Ind. 41-42: 3–20.
  126. ^ Хаархофф, Йоханнес (1 февраля 2009 г.). «Дистилляция морской воды на кораблях в XVII и XVIII веках». Теплообменная техника. 30 (3): 237–250. Bibcode:2009HTrEn..30..237H. Дои:10.1080/01457630701266413. ISSN  0145-7632. S2CID  121765890.
  127. ^ Бейкер, М. (1981). «В поисках чистой воды». Являюсь. Водопроводные работы доц. 2-е изд. 1.
  128. ^ Кливленд, Дж. (1754 г.). «Универсальный журнал»: 44. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  129. ^ У. Уолкот, Очищающая вода, Великобритания, № 184, 1675 г.
  130. ^ Р. Фитцджеральд и др., Очищающая соленая вода, Великобритания № 226, 1683.
  131. ^ Датский военно-морской музей - Хуссарен (нажмите «Vis», чтобы увидеть дизайн завода)
  132. ^ Томас Джефферсон (21 ноября 1791 г.). «Отчет об опреснении морской воды».
  133. ^ "Опреснение морской воды - Монтичелло Томаса Джефферсона".
  134. ^ О. Лайл, «Эффективное использование пара», Канцелярия Его Величества, Лондон, 1947.
  135. ^ А. Фрейзер-Макдональд, Наши океанские железные дороги, Чепмен и Холл, Лондон, 1893 г.
  136. ^ а б c d Джеймс Д. Биркетт. История, развитие и управление водными ресурсами - Вып. I. История опреснения до широкомасштабного использования. Публикации EOLSS, (2010).
  137. ^ Биркетт Дж. Д. Опреснительная установка в Нормандии 1861 года на Ки-Уэсте. Ежеквартальный отчет по опреснению и повторному использованию воды 7 (3), 53-57
  138. ^ а б «Записи конторы соленой воды». 15 августа 2016 г.
  139. ^ Робертс, Джейкоб; Джэхниг, Кентон Г. (12 ноября 2018 г.). "Ни капли пить". Дистилляции. Институт истории науки. 4 (3): 8–13. Получено 10 февраля, 2020.
  140. ^ Дэвид Талбот (23 ноября 2015 г.). «Финансирование 10 прорывных технологий: крупномасштабное опреснение». Архивировано из оригинал 3 октября 2016 г.. Получено 3 октября, 2016.
  141. ^ Синглтон, М .; и другие. (2011). «Оптимизация разветвленных абсорбционных сетей при опреснении». Phys. Ред. E. 83 (1): 016308. Bibcode:2011PhRvE..83a6308S. Дои:10.1103 / PhysRevE.83.016308. PMID  21405775.
  142. ^ Koutroulis, E .; и другие. (2010). «Оптимизация конструкции опреснительных систем с питанием от фотоэлектрических и водно-газовых источников энергии». Опреснение. 258 (1–3): 171. Дои:10.1016 / j.desal.2010.03.018.
  143. ^ «Крупнейшая установка по опреснению воды». Книга Рекордов Гиннесса. Получено 21 августа, 2020.

дальнейшее чтение

внешняя ссылка