Одной важнейших проблем современного мира является дефицит питьевой воды. Вопрос ее недостачи актуален практически для всех стран и континентов. Суть задачи состоит не в добыче или доставке пресной воды, а ее производстве из соленой.
Если вода содержит в себе до одного грамма соли на литр, она уже пригодна для употребления в 
ограниченном количестве. Однако если этот показатель приближается к соотношению десять грамм на один литр, такую жидкость уже нельзя пить. Есть также ряд ограничений для питьевой воды относительно содержания в ней микроорганизмов и органических компонентов. Таким образом получение чистой жидкости представляет собой довольно сложный многоуровневый процесс.
Наиболее популярный способ получения питьевой воды — опреснение. Причем этот метод актуален не только для регионов с засушливым климатом, но и для Европы и Америки. Получение пресной воды из соленой — это лучший способ решения проблемы.
Разнообразные залежи жидкости с большим содержанием соли можно найти практически в любом регионе планеты. В них отсутствуют условия для размножения микроорганизмов. Рассолы залегают на относительно большой глубине, что исключает возникновение внешнего загрязнения опасными химическими элементами. Получать пресную воду также можно из морской. В этой статье мы рассмотрим наиболее популярные способы решения этой задачи.
Данная методика применялась еще в древности. В наше время используют несколько вариантов дистилляции. Суть состоит в том, чтобы довести жидкость до кипения, и сконденсировать пар. В результате получается опресненная вода.
Для производства жидкости в значительном объеме используют две популярные технологии. Одна из них называется многоколонной дистилляцией. Суть технологии заключается в доведения жидкости до состояния кипения в первой колонне. Образовавшийся пар применяют для передачи тепла остальным колоннам. Данная методика результативная. С ее помощью можно получать пресную воду в промышленных масштабах. Однако эта технология очень энергозатратная. Поэтому в наше время ее используют довольно редко.
Дистилляция мгновенным вскипанием признана более результативной. Суть технологии заключается в испарении соленой жидкости в специальных камерах. В них показатель давления постепенно снижают. Соответственно для получения водяного пара нужен меньший показатель температуры. Именно поэтому данная технология является более эффективной.
Есть еще две методики дистилляции: мембранная и компрессионная. Они возникли вследствие модернизации первых двух технологий. Мембранная дистилляция основана на применении мембраны гидрофобного типа, выполняющей функцию охлаждающего змеевика. Она удерживает воду, пропуская при этом пар. Компрессионная дистилляция основана на использовании в первой колонне сжатого (перегретого) пара.
Все перечисленные технологии имеют один и тот же недостаток. Они слишком энергозатратные. Для нагрева жидкости от нуля до ста градусов нужно затратить четыреста двадцать килоджоулей. А чтобы изменить состояние воды из жидкого в газообразное уже потребуется две тысячи двести шестьдесят килоджоулей. Оборудование, работающее по принципу рассмотренных технологий, расходует от трех с половиной и более киловатт в час на один кубический метр получаемой опресненной жидкости.
В южных странах для осуществления процесса дистилляции используют солнечную энергию. Это позволяет существенно снизить издержки на опреснение соленой воды. Для выполнения процесса дистилляции можно использовать солнечные батареи или непосредственно тепловую энергию Солнца. Наиболее простой в техническом плане является технология на основе испарителей. Последние представляют собой специальные призмы, сделанные из стекла или пластика, в которые наливают соленую жидкость.
В результате солнечная энергия повышает температуру воды. Жидкость начинает испаряться и выпадает в виде конденсата на стенках. Появляющиеся из пара капли стекают в специальные приемники. Как вы видите, технология очень простая. Из ее минусов стоит выделить низкий показатель КПД. Он не превышает пятидесяти процентов. Поэтому эту технологию используют лишь в бедных регионах. С ее помощью можно обеспечить пресной водой в лучшем случае небольшой поселок.
Многие инженеры продолжают вести работу по модернизации рассмотренной технологии. Их главная цель состоит в увеличении отдачи подобных систем. К примеру, применение капиллярных пленок позволяет существенно улучшить результативность солнечных дистилляторов.
Отметим, что системы работающие за счет альтернативных источников энергии не являются основным инструментом в деле получения пресной воды. Хотя, их применение не требует существенных затрат на выполнения процесса дистилляции.
Чтобы удалить из жидкости соли можно применять и другие технические решения. Довольно популярным способом очистки воды является электродиализ. Для реализации метода применяют пару мембран. Одна из них необходима для пропуска катионов, а вторая используется исключительно для анионов. Частицы распределяются по мембранам под воздействием постоянного тока. Подобное решение часто реализуют совместно с солнечными и ветровыми генераторами.
Технологии опреснения воды постоянно совершенствуются. В наши дни все большую популярность получают методики, основанные на обратном осмосе. Суть заключается в применении полупроницаемой мембраны. Сквозь нее проходит соленая жидкость. В результате частицы солевых примесей остаются со стороны, где показатель давления избыточный.
Метод обратного осмоса является наиболее экономным. Особенно если его применять для опреснения воды с некритичным содержанием соли. В этом случае для получения одного кубометра воды может хватить одного киловатта-час энергии. Поэтому технология обратного осмоса считается наиболее перспективной.
Каждый метод опреснения воды имеет свои особенности. Чтобы производить пресную воду в промышленном масштабе необходимо подбирать наиболее экономный и результативный вариант. Метод обратного осмоса на сегодняшний день является самым эффективным.